丁肇中：找那滴彩色的雨

　　•郑 鸣•

　　30年前的10月18日，正在德国汉堡DESY实验室里工作的丁肇中教授收到瑞典皇家科学院发来的电报，告诉他已经成为1976年度诺贝尔物理奖的得主。这一年丁肇中40岁。

　　丁肇中获奖是因为1974年他领导的一个实验组，在美国纽约长岛的布鲁克海汶国家实验室找到一种新的粒子，丁肇中把它命名为“J”粒子，“J”很像汉字的“丁”。

　　无独有偶。这枚神奇的粒子几乎同时被另一位美国科学家里希特（Burt Richter）领导的实验组在旧金山斯坦福加速中心的实验室找到，里希特取名为ψ粒子。

　　两位科学家的结果在当年11月美国《物理评论》发表后，推翻了粒子物理中“三个夸克 ”的理论，被国际物理学界称之为“十一月革命”，丁肇中和里希特也因此共同站在了1976年诺贝尔物理奖的领奖台上。

　　丁肇中是继杨振宁和李政道提出“宇称不守恒”理论而获得1957年度诺贝尔物理奖19年之后再度获此殊荣的华裔科学家。

　　此后的30年，诺贝尔奖不仅仅是丁肇中头上的桂冠，还是他脚下的阶梯，他一直在世界高能物理的前沿攀援上升。他寻找的物质越来越小，实验室的半径越来越大，从欧洲核子中心周长为27公里的加速器，到距地球350公里的国际空间站……

　　我们这代人的许多知识是毛主席教导的。比如，毛主席1973年会见了杨振宁教授，很多人才知道诺贝尔奖。我当时在北京工业学院附中读初三，刚刚从物理课上弄懂了物质由分子构成，分子由原子构成，原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子这些基本粒子构成的概念，不料毛主席以其浪漫的想象和拿手的一分为二观点对杨振宁说，粒子也是无限可分的！

　　当时的中国，要求十亿人民把毛主席的话“融化在血液中，落实在行动上”。后来才知道，感应了毛主席这句话并且不折不扣“融化在血液中，落实在行动上”的人，是大洋彼岸的美国麻省理工学院教授丁肇中。

　　通常粒子的寿命只有一亿亿分之一秒，被丁肇中捕捉到的“J”粒子寿命长了10000倍。“J”粒子的发现打破了国际物理学界50多年的沉寂，美国《新闻周刊》评论：“这是基本粒子科学的重大突破，对于近半个世纪以来，物理学家努力寻求解析自然界的基本结构，具有重大的意义和贡献”。40岁的丁肇中收到获奖电报的40天之前，毛主席辞世。不然他老人家与这位华裔科学家或许又会有思想碰撞的火花。

　　1976年10月18日。丁肇中得知自己获诺贝尔奖金的当天，中国向全世界宣布了粉碎“四人帮”的消息。因此这一天通常被认为是十年文化大革命的终点，也是此后30年中国巨变的起点。那时高考还没有恢复，我高中毕业后在四机部（电子工业部）印刷厂当工人，从18日起每天扛着四机部的门旗随着敲锣打鼓的游行队伍从万寿路走到天安门，整整走了一个星期。中国的科学家、大学教授、知识分子、所有的在十年动乱中受了气的人，都在18日这天上街呼口号，挥彩旗，放鞭炮。这一欢天喜地的机缘巧合，丁肇中和中国人都不会预料到，甚至互相不知道。

　　此后是一系列的机缘巧合。十个月后的1977年8月,北京长安街电线杆上的高音喇叭每天早晨7点照例要播送“新闻和报纸摘要节目”，这个点正是我在木樨地换乘公共汽车上班的时间。1路汽车沿着长安街开，车窗玻璃不完整，新闻可以沿路听。8月18日有条简短的消息：邓小平副主席会见美籍华裔物理学家、诺贝尔奖金获得者丁肇中教授。相信绝大多数中国人和我一样因此知道了丁肇中。这一天的日子很特别，是毛主席在天安门接见红卫兵11周年，是决定邓小平重新恢复工作的中共十届三中全会召开一个月，是邓小平复出后在科学与教育的会议上作出恢复高考决策第10天。8月21日早晨从高音喇叭听到的头条新闻就是：恢复高考。

　　100天之后的12月10日，中国积聚了10年之久的570万考生走进考场，这恐怕是人类历史上规模空前的一次高考，我这个20岁的印刷工也置身其中，报考的志愿是北京大学理论物理，不知是因为毛主席教导融化在血液中，还是因为听说了丁肇中。

　　我当时并不知道一年前的12月10日，丁肇中在斯德哥尔摩享受他生命中的辉煌。后来在资料片中看到，庄严盛大的颁奖典礼上，穿着燕尾服的丁肇中从瑞典国王手中接过诺贝尔奖章和证书时有些矜持，美丽的妻子和两个可爱的女儿在为他拍照，父亲丁观海教授自豪地注视着奖台上的儿子。丁肇中先用中文、再用英文发表获奖感言：

　　“得到诺贝尔奖，是一个科学家最大的荣誉。我是在旧中国长大的，因此，想借这个机会向发展中国家的青年们强调实验工作的重要性。

　　中国有句古话：劳心者治人，劳力者治于人。这种落后的思想，对发展中国家的青年们有很大的害处。由于这种思想，很多发展中国家的学生都倾向于理论的研究，而避免实验工作。事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学更是从实验中产生的。

　　我希望由于我这次得奖，能够唤起发展中国家的学生们的兴趣，从而注意实验工作的重要性。”

　　诺贝尔奖颁奖典礼上第一次有了汉语的声音。孔子和孟子的山东老乡丁肇中，2000多年后在全世界的面前指出了作为“至圣先师”孔子思想体系最重要的代表人物孟子在理论上的瑕疵。他不是狭义的批判，而是以自己的经历从广义上证明，判别真理与谬误，必须迈出实验的脚步。丁肇中选择汉语讲这段话，当然是希望能传到懂汉语的人耳朵里。

　　邓小平第一个呼应了丁肇中。就是在1977年8月18日报道的那次会见中，丁肇中建议中国派科学家参与国际合作，邓小平当即表态:我派100个人到你那里去。丁肇中解释，科学研究和打仗不一样，要少而精。邓小平说:那就20人吧。丁肇中连夜与汉堡DESY负责人商议，第二天就答复邓小平，每年接收10位中国科学家，不收取任何费用，到丁肇中领导的Mark•J实验组工作。邓小平非常高兴，对这位刚刚复出一个月的72岁老人来说，抓科学和教育，就是改革开放这场战役打响的第一枪，当他要把整个中国推上加速器的时候，首先组建了570万人的庞大“青年兵团”叩击高校的大门，又派出10人的“尖刀班”到国际高能物理的前沿争取一席之地。

　　1978年1月，由中科院高能物理研究所唐孝威教授率领的10位科学家抵达汉堡，丁肇中亲自到火车站迎接，中国科学家在世界科技最尖端领域大规模参与国际合作的历程由此开始。1979年丁肇中在DESY的实验中发现胶子，这一科研成果，就包含着中国科学家的重要工作。此后，有数百位科学家和中国留学生先后在丁肇中汉堡DESY的Mark•J实验组，日内瓦CERN的L3实验组和AMS实验组工作和学习，其中很多人后来参与了北京正负电子对撞机的设计、建造、实验。现任中科院高能物理所所长陈和生院士，既是丁肇中在麻省理工学院带的博士生，也是L3实验和AMS实验的参与者。

　　1978年2月，570万考生中的27.3万人被录取,29:1。我虽然考了一个不错的成绩，最终还是没有挤进只招4名的北大理论物理专业。我很沮丧，知道很多知识还没有融化在血液中，也知道了和丁肇中的距离，5个月后参加78年高考时，把“劳心者”的志愿都改为“劳力者”，果然奏效，工科院校和艺术院校同时录取，我选择了北京电影学院摄影系。慢慢体会到，这是一个真正“劳力者”的专业，也因此与丁肇中面对面。

　　1992年1月，我独自带着80多公斤的电影摄影器材和胶片去欧洲核子中心拍摄纪录片。在苏黎世机场换乘火车时，往车上倒腾行李的劳动强度不小，几个瑞士妇女看不下去了，主动过来搭把手，我才顺利到达日内瓦。第二天，在丁肇中枣红色的沃尔沃车里，我把理论物理“劳心者”理想的破灭和“劳力者”现实的境况讲给他听时，他拍打着方向盘哈哈大笑。然后很认真地对我说：你差一点误入歧途。

　　丁肇中的工作是劳心又劳力的。他在CERN领导的L3实验组有近500位科学家，来自19个国家。他不仅要和这些科学家合作，又要和参与国的首脑或政府官员打交道，还要奔走于实验有关的大学和科研机构，他说自己：没有经度，没有纬度，只有高度——10000米。坐飞机是他休息的时间，一回到实验组，他就不停地打电话。要么办公室开小会，要么礼堂开大会。开大会的时候，通常主席台上的科学家在演讲，丁肇中会用他身上戴的无线麦克随时提问，肯定，质疑或者否定。他不时从台上走到台下，在整个大厅里背着手转悠，与座位上不同肤色的科学家耳语，牛极了！

　　L3组的主要目标是找希格思粒子。这是丁肇中发现胶子之后锁定的又一个新目标。希格思粒子没有找到，却意外测出电子的半径小于10的负17次方厘米，而捕捉它的探测器高15米，长13米，重10000吨，深藏在地下50米。整个电子对撞机的环行轨道跨越法国和瑞士，周长27公里，与北京环城地铁长度相近。探测器没有运转的时候，人可以接近对撞点。丁肇中熟悉实验室的每一个角落，经常在脚手架一样的铁梯上上下下。我拍过一张他坐在电子对撞点上的照片，丁肇中说如果现在机器运转起来，正负电子撞击的刹那，这里的温度是太阳表面温度的4000亿倍，你我就不存在了。

　　我象很多人一样问过丁肇中：你的实验结果有什么用途？会对人类生活产生什么影响？他通常会回答：不知道。然后会告诉你，1880年，科学家开尔文爵士说：“X射线是个骗局。”X射线后来被广泛应用。1926年，物理学家李•德福斯特断言：“电视从理论和技术而言是可行的，从商业和经济的角度来看，我认为是不可能的，它只不过是个浪费时间的梦想。”可是现在，电视成为人类生活的一部分。1930年，物理学家恩内斯特•卢瑟福又说：“通过打碎原子来产生能量是不合算的。任何希望将原子嬗变转化成能源的想法都是空想。” 没过多久，核能就成为重要的能源，这三位著名科学家的预言都错了，所以让物理学家推测将来是不可信的。

　　丁肇中常说，科学发现只有第一，没有第二。1994年10月，我用他寄来的机票，第一次作了环球飞行。当我在波士顿麻省理工学院的J字小楼见到丁肇中时，他笑着说：你证明了地球是圆的，不过比哥伦布晚了500年。

　　新发现的眼光基于对已有事物的精确记忆。丁肇中告诉我，每天从日内瓦的办公室到他在法国乡村别墅的车程在15到17分钟之间，他的院子里有67棵松树……数字有零有整,决不含糊。一天在J字小楼，见丁肇中在办公室有点闲暇，我冒出一个问题：那枚诺贝尔奖章在哪儿？丁肇中很神秘地笑了笑说：你马上会成为第一个知道答案的人。他随即把我领到楼下摆放各种工具和仪器的角落，打开一个不起眼的铁皮柜，里面收藏着他发现J粒子的原始实验数据和论文手稿；通知他获奖的那封电报；去斯德哥尔摩领奖的飞机票；用小楷书写工整的中文获奖感言；诺贝尔奖证书和奖章。丁肇中还从铁皮柜里拿出一张用毛笔勾勒出来的图纸，这是他的老父亲、土木工程教授丁观海先生凭记忆描绘的故乡——距山东日照19公里的涛雒镇丁家老宅的平面图和外观图。我当时没顾上仔细想奖章和老宅图纸放在一起有什么特别含义，只是一边用掌心掂那枚奖章，一边问丁肇中：你还记不记得领奖的时候脑子里在想什么？丁肇中毫不迟疑回答我：在想宇宙的其他地方还会不会有人？

　　1994年正是丁肇中启动AMS实验的关键时刻。AMS的全称叫阿尔法磁谱仪（Alpha Magnetic Spectrometer ），是由丁肇中领衔，美国、意大利、瑞士、中国、法国、德国、俄罗斯等16个国家和地区共同研制的空间反物质与暗物质探测系统，计划将在2008年用航天飞机把3吨重的探测器运送到距地球350公里的国际空间站，安装在上面运转三年到五年。据说这个实验的灵感就是丁肇中在他那个有67棵松树的院子散步时产生的，而关于“反物质”与“暗物质”的概念，是丁肇中开着车，行驶在15——17分钟回家的路上给我普及的。

　　丁肇中说：假定宇宙真是150亿年前由大爆炸产生的，那么爆炸以前是真空，什么都没有。在爆炸的时候温度非常高，有电子的话就应该有正电子，有夸克就应该有反夸克，有物质就有反物质，才能平衡起来。反物质的理论最早是由英国科学家狄拉克在1928年推测出来的，1933年他为此获得诺贝尔物理奖，因为他的理论很快被验证——带正电荷的电子在实验中被发现了，这就是电子的反物质，因此证明反物质确实是存在的。顺着这条思路继续走，宇宙经过150亿年以后，有太阳、有月亮、有地球、有你、有我。那么，由反物质所组成的宇宙到哪里去了？会不会有反星系、反星球？AMS实验就是想了解这个最基本的问题。由于物质和反物质在大气中互相湮灭，所以我们不可能在地面上探测到，只能把探测器放在太空中。物质和反物质有相反的电荷，寻找反物质也必须用磁铁来测量粒子经过磁场时的轨迹。估计三年到五年这段时间，会有上百亿个质子穿过探测器，其中大约可以测量到20亿个氦，如果20亿个氦里还没有找到一个反氦，就说明你已经走到宇宙的边缘了。如果太空磁谱仪能发现一个反氦核， 就可以推断宇宙中存在反星系；发现一个反碳核，就可以进一步推断有反星球的存在。因此，找到还是找不到反物质，对我们来说都有意义。关于暗物质，现在的研究推测，人类已知的所有物质的总和只占整个宇宙物质的10%，其余的90%是“暗物质”，它们的形状、体积、方位，我们都不知道。因此，寻找暗物质是AMS实验的另一个目标。

　　举重若轻，深入浅出是丁肇中这样的大科学家解释科学的独到本领，但做起事情来，每一件都会举轻若重，精益求精。为了把一个最好的太空高能粒子探测器放到空间站上去，丁肇中决定先做一个样机AMS-01，用航天飞机带到太空试运行一下，这一次，他让更多的中国科学家参与了实验。探测器的主体是个两吨多重的永磁体，由钕铁硼稀土材料做成的磁块粘接而成，可以产生相当于地球磁场2800倍的磁场强度。丁肇中邀请中科院电工所的科学家设计制作了这个磁铁，邀请航天部的科学家设计制作了探测器的结构，然后运到爱因斯坦的母校——苏黎世瑞士联邦理工大学进行各种仪器的安装和调试。

　　1997年11月，我在苏黎世见到了这个已经基本成型的探测器。实验组里除了大部分西方面孔，还有十来个中国人，都很年轻，分别来自中国内地、台湾、欧洲和美国，其中台湾科学家承担了探测器很重要的电子部分的工作。

　　戴铁生是在合肥中国科技大学读本科的时候被丁肇中选到麻省理工学院做研究生的。他个子矮小，头发凌乱，眼神执着，裤腰上永远挂着一大串钥匙。因为还没有找到女朋友，所以成天泡在实验室里。有一天我逼问他如果真找到反物质，到底会有什么用？终于把他问急了，说：反正这里出过爱因斯坦，就用他的相对论公式：E=mc²给你算一算。我以为这是一道很大的题，没想到他一边挠着头皮，一边随手拿支笔在废纸上划拉。不到五分钟，他拿起纸，吹掉上面的头皮屑后，告诉了我答案：如果找到了反碳，如果又有容器能包容正反物质相遇湮灭时产生的能量，那么0.5克碳与0.5克反碳湮灭时的能量,能把三峡大坝建成之后整个三峡库区的水拎高两米。戴铁生博士用的“拎”字，让我心头一惊。虽然这个答案基于一系列不着边际的“如果”，但是科学的发现往往始于“如果”。

　　1998年春天，我给中央电视台杨伟光台长写了一个报告，建议能直播将在6月由美国“发现号”航天飞机搭载AMS升空的实况。我的理由是：这是华裔诺贝尔奖金获得者丁肇中教授在世界科技前沿的最新探索，这是一次有中国科学家深度参与的大型国际合作，这也是关于宇宙最基本问题的科学普及。杨台长非常重视，指示海外中心和新闻中心共同实施这次直播。1998年6月2日美国东部时间18点06分（北京时间6月3日早晨5点06分），“发现号”航天飞机携AMS，从佛罗里达肯尼迪航天中心随着一声轰鸣直插碧空，中央电视台1套和4套节目并机直播，“反物质”一时成为热门话题。应美国宇航局（NASA）的邀请，我带领一个电影摄制组，在肯尼迪发射中心和约翰逊测控中心拍摄了航天飞机发射和丁肇中率领实验组的科学家监测AMS在太空运行10天的全过程。宇航局的新闻官还安排我们与太空中一位有四分之一中国血统的宇航员对话，他是物理学家，负责在天上照看AMS，他说回到地球后要让丁教授请他吃中国饭。

　　8年又过去了。丁肇中还在矢志不渝地打造他的AMS。由于“哥伦比亚号”航天飞机失事，长109米，宽80米，重420吨的国际空间站的建造周期延长，AMS进入太空的日期也一再被推迟，这使丁肇中有更多的时间来完善他的加速器。为了保证AMS能正常工作，丁肇中在南京东南大学设计了一个和将要安装在空间站上一模一样的仪器，万一天上出现什么现象，实验组可以在地面上审查它。如果要改程序，先在地面上把程序改好，再送到天上去。除了东南大学，上海交通大学、中山大学、山东大学以及中科院电工所、高能所和航天部一院、五院等近百位科学家也参与AMS实验，承担了探测器热控部分、冷却部分、电子部分的研制工作，还投入了近2亿元人民币。虽然比起其他15个国家和地区总计12亿美元打造AMS的总费用，中国的投入并不算多，但显示了富裕起来的中国科研机构不仅以人力、也开始以物力参与国际科技合作的姿态。丁肇中来中国的频率也越来越高，我每年都会有若干次机会与丁教授一起吃饭，聊天，海阔天空，非常开心。

　　2002年6月，丁肇中邀请我和他一起回山东日照涛雒镇的老家。他先到祖父丁履巽坟前祭扫，然后在丁家老宅驻足良久。他说祖父37岁去世之后，家道就败落了。祖母含辛茹苦把6个孩子拉扯大，又不断变卖老宅的房子供孩子读书、留学。父亲丁观海在济南求学时认识了母亲王隽英，然后两人先后到美国密西根大学读硕士，父亲学土木工程，母亲学教育心理学，父母在密西根结婚。1936年1月27日丁肇中在密西根出生，两个月后第一次回到涛雒老宅的祖母家。他的整个童年是在战乱中跟着当教师的父母颠沛流离，学业时断时续，直到1948年到台湾，12岁的丁肇中才开始接受系统的正规教育。

　　那天走出老宅家门的时候，一个与丁肇中年纪相仿的远房叔伯兄弟拍着丁肇中的肩膀，用浓重的乡音以无比自豪表情说：咱老丁家真行，你学问做得太大了。丁肇中走出院门的时候，几百个乡亲挤过来握手，鼓掌。丁肇中一直在笑。

　　那天我问丁肇中：如果他的祖母当年没有变卖老宅供父亲读书，到他这一辈会不会也像那位远房兄弟一样，守望着门前的农田？丁肇中没有回答。

　　第二天在日照的海边散步时，丁肇中说起他的母亲是山东海阳人，1960年母亲去世的时候他正在密西根大学读硕士，密西根大学也是他父母的母校。他说科学研究有猜想，有假设，但人的生命不可能重复，所以没有“如果”。

　　丁肇中回答了我的问题。我似乎明白了为什么他要把诺贝尔奖章和父亲画的老宅图收藏在一起。

　　丁肇中在无数次的演讲中这样来解释他的科学实验：“就像在北京下一场倾盆大雨，如果100亿个雨滴中有一滴是彩色的，我们要把它找出来。”他一直喜欢打这个比方，只是下雨的地方经常变换。

　　为了那滴彩色的雨，70岁的丁肇中目光炯炯。（ 本文作者为澳门《机遇》杂志出版人、总编辑）

(责任编辑：王玲玲)