丁肇中：不息的探索 “老家日照大型人物纪实报道”之九十一

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本报特派记者 南 方□丁肇中简历

丁肇中，世界著名华裔物理学家。1976年诺贝尔物理学奖获得者。山东日照涛雒人。1936年1月27日生于美国密歇根州安娜堡。1948年随父母去台湾，中学时代在台湾度过。1955年考入成功大学机械工程系，1956年转到美国密歇根大学。1960年获硕士学位，1962年获博士学位。1963—1964年在欧洲核子研究中心工作，1964—1967年在美国哥伦比亚大学工作。1967年起任美国麻省理工学院物理系教授，1977年当选为美国科学院院士。他还是美国文理科学院院士，苏联科学院外籍院士，中国台北中央研究院院士，巴基斯坦科学院院士。他曾被密歇根大学(1978)、香港中文大学(1987)、意大利波洛格那大学(1988)和哥伦比亚大学(1990)授予名誉博士学位。他是中国上海交通大学和北京师范大学的名誉教授，是曲阜师范大学、日照职业技术学院名誉校长。1977年获美国工程科学学会埃林金奖章，1988年获意大利陶尔米纳市金豹优秀奖及意大利布雷西亚市科学金奖章。2005年世界物理年活动在欧洲启动。他领导着来自美、法、德、中等14个国家43所一流大学和科研院所的581名物理学家，在日内瓦建造的世界上能量最大的正负质子对撞机上，探索宇宙中的新物质、反物质。主要从事高能实验物理、基本粒子物理、量子电动力学、γ辐射与物质的相互作用等方面的研究。他最杰出的贡献是在1974年，与里克特各自独立地发现了J/ψ粒子。为此，他们共同获得了1976年诺贝尔物理学奖。他还被美国政府授予洛仑兹奖，1988年被意大利政府授予特卡斯佩里科学奖。自20世纪90年代以来，丁肇中从事一项新的探索研究——— —— 寻找宇宙中的反物质粒子。目前，他领导了一个由全世界16个国家和地区的50多所大学、科研机构共600多位科学家参与的国际合作研究项目——— ——阿尔法磁谱仪(AMS)探测计划。

2011年5月16日，随着美国“奋进号”航天飞机升空的“阿尔法磁谱仪2号”(AMS-02)被送入国际空间站，开始其为期10年以上的宇宙反物质探寻之旅。该国际科学项目负责人、诺贝尔物理奖获得者丁肇中博士再度为世人瞩目。丁肇中缘何要历时17年，坚持实施这个备受争议、坎坷不断的AMS项目，他为此付出了何等努力？前不久的《自然》和《纽约时报》等媒体作了披露——— ——

肯尼迪航天中心一个无尘室中，被一大群技术人员围绕着的巨大设备就是重达7吨的阿尔法磁谱仪，它将进入太空，承担起有史以来最雄心勃勃、最复杂的实验任务。被命名为阿尔法磁谱仪(AMS)的这一装置，其目的是为了探测太空中的高能宇宙射线粒子，寻找宇宙中的反物质。“AMS实验最重要的目标是探索未知；这是以前从来没有做过的事。找不找得到，我现在不知道。但这是一种全新的探索和尝试，所以任何发现都将是新的。”“真正的发现是在现有的知识圈之外，”丁肇中，这位诺贝尔奖得主、麻省理工学院教授、宇宙射线探测项目负责人在欧洲粒子物理研究所的实验室里如此说道。

丁肇中是一位科学“狂人”，他用一生的时间带领着一大批物理学家进行着物理学领域内的探索。1974年他发现了将彻底改变物理学的粒子，但因他花了很长时间对研究结果反复检验，希望找出更多的粒子。在这段时间里，另一个实验室也发现了这种粒子，于是最后丁肇中与美国科学家伯顿·里克特共享了1976年的诺贝尔物理学奖。

阿尔法磁谱仪的实验始于20世纪90年代初。根据物理学原理，同等数量的物质，和它邪恶的双胞胎反物质，在互相接触的一瞬间，普通物质就会被湮灭，同时释放出能量，这种反物质应该是在宇宙大爆炸时产生的，这也是科学界长期以来的一个未解之谜。如果能够发现重于反氦的原子核，是否意味着在宇宙某个地方可能存在着反物质恒星甚至整个反物质星系呢？“但如果我们什么也不做，不去进行检测，那我们永远也不会知道真相是什么。”丁肇中说道。

AMS命运多舛 他始终坚持

1994年，当时的美国宇航局局长丹·戈尔丁正在寻求有价值的科学构思，特别是能够让国际空间站扬名的东西，前苏联空间研究所负责人罗尔德·萨格戴夫向戈尔丁提到诺贝尔奖获得者、粒子物理学家丁肇中的一个想法，即：将磁铁运载到太空，检测对来自遥远恒星发出的粒子流，寻找反物质。1995年，美国麻省理工学院教授丁肇中获得了戈尔丁的合作协议。

丁肇中终于做到了他想要做的事情。1998年光谱仪样机建成，并搭载在同年6月的“发现号”航天飞机上试飞10天获得成功。经过13年的努力和15亿美元的投入，一个由来自16个国家和地区的物理学家组成的庞大科研团队已完成了阿尔法磁谱仪实验的大部分工作，只需最后的点睛之笔，实验就将圆满完成。但在2003年“哥伦比亚号”航天飞机解体，造成7名宇航员丧生的事故后，丁肇中和阿尔法磁谱仪的命运急转直下，美国航空航天局宣布原定2005年载运阿尔法磁谱仪进入太空的计划被取消。谈及当时的感受，丁肇中说，“那是我第一次在面对挫折时，感到自己有一种无能为力的感觉。”

2005年，丁肇中开始为阿尔法磁谱仪的命运力争，应邀在美国参议院就美国科学发展现状发表讲话时，他利用了他的5分钟发言时间和9张幻灯片，宣讲了他的基础科学研究实验，令观众大为鼓舞，“他们很惊讶地听到，空间站也能为科研出大力。”丁肇中回忆。最后，美国国会命令美国航空航天局为丁博士的实验提供一架航天飞机。

“在奥巴马就职典礼后的三天，阿尔法磁谱仪又重新回到了航天飞机的载货单上，”丁肇中说道。2008年，在华盛顿五月花酒店的一间华丽的餐室内，丁肇中接受了《纽约时报》等重量级媒体记者的访问。他坐在一张椅子上，打开面前的笔记本电脑，里面有着大量的文件和图表，甚至还有《纽约时报》上表彰他过去成就的一些剪辑资料。“所有技术上的细节我都一清二楚，”他说，“如果出现什么问题，我就是那个该承担责任的人，我所有的精力都放在了这件事上。”丁肇中说，在过去13年里的每一天，阿尔法磁谱仪都是他关注的唯一重点，在它身上丁肇中倾注了全部的热情，也给他带来了许多的烦恼，除了1998年AMS-01号原型机被装载在“发现号”航天飞机上进行太空飞行时的那10天之外，当太空射线通过阿尔法磁谱仪的环形磁铁，收集着信息并传来太空粒子的数据时，丁肇中觉得自己得到了真正的放松。

发现宇宙大爆炸遗留下来的反物质是一个非常诱人的想法。但每次面对“我们将看到什么”、“阿尔法磁谱仪能否给天文学研究带来新的发现”之类的问题，丁肇中都会以他惯常的缓慢而轻柔的声音说道，“是很难预料得到的”。但在丁肇中的心里，真正期待的是阿尔法磁谱仪有可能带来完全意料不到的发现。

面对质疑他不为所动

但是，除了丁肇中等很少人外，大多数理论物理学家并不认为这一实验能够发现任何原始反物质。他们得出的结论认为，原始反物质在宇宙大爆炸后的最初时刻就消失了。对此丁肇中不为所动，他以不容置疑的口气强调道，“物理学的进步就在于不断地推翻别人的理论。”

即使是丁肇中的支持者也为阿尔法磁谱仪实验实施过程中的一些曲折而感到困惑。在发射的日子最后定了下来之后，丁肇中宣布他将用较弱的永久性磁铁替代原型机太空飞行时所用的超导磁铁，这意味着他将错过将阿尔法磁谱仪运送到卡纳维拉尔角发射场的最后期限。美国航天局及时作出了反应，将飞行时间推迟到了2011年。

在丁肇中看来，国际空间站的寿命已从2015年延长至2020年或2028年，不可能让一台失效的机器在多年的时间里占用着空间站里的空间。丁博士说，永久磁铁磁场较弱的缺点，因设备更长的使用时间，以及在粒子跟踪阵列设计上的些微改动而完全得以抵消，事实上，丁肇中将其称之为对阿尔法磁谱仪的一次“升级”。“如果空间站于2015年就停止使用，我们不会改换磁铁。”他说。

这次改变，导致了原来对这次实验就有所质疑的一些科学家提出了新一轮的批评意见，他们怀疑运载阿尔法磁谱仪进入太空飞行是否安全。

美国航空航天局天体物理学咨询委员会主席克雷格·霍根指出，“与其他任务相比，科学价值不很显然的任务都会给天体物理学的整体状况带来危害。”丁肇中对此则回应指出，AMS计划不属于美国宇航局天体物理学的任务，“我拒绝你们的拒绝。”

丁肇中的“不许失败”

2011年5月16日，美国“奋进号”航天飞机最后一次升空，将阿尔法磁谱仪2号(AMS-02)送往国际空间站。消息传来，十年来所有的关注和盼望释然。

AMS-02终于升上了太空，丁肇中和他的国际科研团队，以17年的艰险和努力，总算完成了计划的第一步；但整个研究项目，实际上才真正开始。在今后数年中，这座放于国际空间站的仪器，能否探测到来自宇宙深处的反粒子？仪器的各个部件，能否经受住太空环境的严酷考验？这些还都是未知数。作为一位已负盛名的诺贝尔奖获得者，为什么还要将自己六七十岁以后的生命，再投入这样一项充满风险和不确定性的科学探索之中？许多人或许会感到不解。对此，丁肇中说：无论在太空中是否找到反粒子，都具有重大的科学价值。他将矢志不渝。这些年来他谢绝了一切与AMS无关的活动和邀请，说“我只做一件事”；并以年逾七十之身，奔波于参与项目的全球各研究机构，指导、督促、检查每一个技术细节。他对每一个环节，都严格要求，近乎于挑剔和苛求。他说：我不允许有任何的失败。有人不解：不是说“失败是成功之母”吗？他说：不，在航天领域，就得保证百分之百的成功。讲这句话时，谁也忘不了他那种坚定的目光和语气。是的，这就是一位科学大师的精神和品格；是啊，具备了这样的精神，成功当是必然！

如今，克服了千难万苦后，磁谱仪终于升空，不过丁肇中认为，这只是在一场马拉松比赛中迈出的“第一步”。的确，项目今后的任务将更加艰巨，对磁谱仪传回的海量数据进行分析对项目组而言将是更严峻的挑战。丁肇中的计划是分别组建两个分析团队，独立分析数据，避免产生误差，因为如果只建一个团队，“一不小心做错了，影响整个科学研究”。丁肇中曾将磁谱仪比作自己的第四个孩子，看着它从无到有、从小到大，再到如今将远离自己而去，丁肇中不说苦，不言累，更多的是欣慰。“我会每天下午在欧洲核子研究中心通过视频与它见面。”丁肇中说。

丁肇中近照 

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