楞严经读诵慧平法师:"我经历的实验物理"丁肇中山大威海分校精彩演讲

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"我经历的实验物理"丁肇中山大威海分校精彩演讲


http://www.sina.com.cn 2005年06月21日09:52 水母网

  6月20日上午,著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授应邀访问山东大学威海分校,并为师生们作了题为《我所经历的实验物理》的报告,他精彩的演讲和不经意间真性情的流露换来了师生们阵阵热烈的掌声。丁肇中在报告中介绍了自己所经历的5个实验并阐释了其中蕴含的道理。“不要盲从专家的结论”

  我所经历的第一个实验是测量电子的半径。当时,大多数专家已经达成共识:即电子是有体积的。费曼·施温格、朝永振一郎1948年推算出电子是没有体积的,并被当时所有的实验证明,他们因此而获得诺贝尔奖。可是到了1964年,哈佛大学和康奈尔大学的专家们所做的实验证明量子电动力学是错误的。当时我28岁,刚刚获得博士学位,没有人相信我能够成功地测量电子半径,但我坚持做完了自己的实验,并证明了“电子没有体积”这个观点的正确性。由此得出第一点体会:不要盲从专家的结论。

  “要对自己有信心”

  我所做的第二个实验是新粒子家族的发现。当时几乎所有的科学家都相信自然界只有三种夸克。为了寻找新夸克,我决定建造一个高灵敏度的探测器。上世纪七十年代初,我为了寻找新粒子组成的新物质设计了一个实验。这个实验的精确度相当高,相当于北京下雨时每一秒钟内有100亿个雨点,要从这100亿个雨点里找一个不同颜色的。这个实验在当时物理界不受欢迎,也几乎被世界上每一个加速器实验室所拒绝。

  1974年11月12日,我在实验室里夜以继日地工作了两年多之后,终于向全世界宣告,我的小组发现了一种未曾预料过的新的基本粒子—J粒子。这种粒子有两个奇怪的性质:比已知粒子重,寿命是已知粒子的10000倍,因而它一定来自第四夸克,这推翻了过去认为世界只由三种夸克组成的理论,为人类认识微观世界开辟了一个新的境界,被称为是“物理学的十一月革命”。后来,科学家们又发现宇宙还存在第五种和第六种夸克。1977年,叶剑英赠送给我一首诗:“攻城不怕坚,攻书莫畏难。科学有险阻,苦战能过关。”

  通过这个实验,我认识到:要对自己有信心,做自己认为正确的事情,不因为大多数人的反对而改变。

  “对意料之外的理论要有充分的准备”

  我的第三个实验的本来目的并不是为了发现胶子,而是测量正负电对撞是什么结果。等实验开始做的时候,我们注意到,假使胶子真正存在的话,电子和负电子对撞以后产生夸克,产生一个粒子的喷注,反夸克产生一个粒子的喷注,假使胶子存在的话,也会产生粒子的喷注,就会有这种三喷速的现象。三喷速现象的存在就表示胶子是存在的,这是当时相当重要的一个发现。

  因此,我得出一个结论:对意料之外的理论要有充分的准备。

  “在主持国际科学合作项目时,选择科学上最重要的题目,引起参加国科学家的最大兴趣”

  第四个实验是在欧洲核子中心的L3实验。人们现在认为宇宙是点粒子组成的,点粒子是粒子没有半径的,夸克大约有六个,普通的电子由宇宙以每秒钟两百个经过大家,然后一个动电子比电子重四千倍。知道这些以后就可以想像到:电子有多大?到底有多少种电子?为什么只有三个?电子能不能产生更小的粒子?夸克有多大?到底有多少种夸克?夸克能不能分成更小的粒子?这些问题和分析吸引了西班家自然科学基金会主席、日内瓦大学校长以及麻省理工学院、加州理工学院、东京大学、牛津大学的教授等许多科学家参加。由此,我的第四个体会是:在主持国际科学合作项目时,选择科学上最重要的题目,引起参加国科学家的最大兴趣。对贡献大的国家要有优先的认可,并使之得到国际上的公认,这样才能得到各国政府长期的优先支持。

  “自然科学的研究只有第一名,没有第二名”

  最后一个实验,也是我花最多时间介绍的,就是我现在正在主持的AMS(阿尔法磁谱仪)实验课题。

  现在从实验上知道,所有的粒子有反粒子。我所要问的是另一个问题。大家都知道,宇宙是大爆炸形成的,大爆炸的理论中,宇宙起源时的温度高,因为大爆炸以前什么都没有,所以有一个电子则应该有一个反电子,有一个夸克也应该有一个反夸克,所以在刚爆炸的时候,物质和反物质应该是一样多。问题是经过150亿年之后由反物质组成的宇宙在什么地方。AMS实验可以探索宇宙空间中的反物质,同时还可以精密地探测出宇宙中的各种元素。如果反物质不存在的话,就证明宇宙大爆炸理论是有问题的,因此,这也是对大爆炸理论的一个检验。目前已经有美国、俄罗斯、中国等国家加入该实验项目。2004年2月,我应邀访问山东大学时与山东大学签署AMS合作协议,山东大学正式加盟AMS项目组。目前,山东大学程林教授主持的研究课题是AMS实验的重要环节。

  因此,我的第五点体会是:自然科学的研究只有第一名,没有第二名。没有人知道谁是第二个发明相对论的。责任编辑:邱雁(来源:威海晚报)