丁肇中：探秘宇宙“无字书”（上）

伤我心太深

丁肇中崇尚简单的生活，他的住宅就像一座农宅，茅草的屋顶、原木的桁梁。

真理不在蒙满灰尘的权威著作中，而是在宇宙、自然界这部伟大的无字书中。

——伽利略

过去五十年中，丁肇中做过五六个实验，开始都受到了反对，包括AMS实验。他说，物理学的进步，就是推翻所有人已知的东西而发展的。

五百多年前，没有伽利略的天文望远镜，人们不知道地球外面的世界是什么样的。直到一百年前，还有人认为地球是宇宙的中心；一百年后，人类对地球、对宇宙的认识，有了长足进步，再过五十年、一百年，人类的认识又将达到什么样的程度？七十五岁的丁肇中还在探索。而所有的科学研究，为的是人类的明天。

没有亲身体验，是理解不了科学研究的枯燥与辛劳的。任何一项成果和发现，都是对科学家的意志和耐心的巨大考验。

丁肇中曾把当年发现新夸克的实验，形象地比喻为在一百亿颗雨滴中，寻找一颗彩色雨滴。而今天寻找宇宙的反物质粒子，发现率或许更低于百亿分子之一。难能可贵的是，一个大科学家，在十七年的艰辛探索中，始终保持着一丝不苟的工作精神和科学探索的兴趣。正如他所说，“过程确实是艰辛的、枯燥的，但结果是令人兴奋的。”

面对浩瀚的宇空，这位"当代伽利略"正在继续探索着自然的真理。

时隔八年，我再次来到世界物理学家的“圣地”——欧洲核子研究中心（CERN）。满目苍翠的树林和田野在八月的阳光下显得分外谧静，使人很难想象世界上最强大的粒子加速器正在我们的脚下运转。两年前，当新建的大型强子对撞机（LHC）即将投入运行前，一个关于“人造黑洞”的传言，曾引起全球的恐慌；其实，这里什么也没有发生，周围的一切仍是那么安宁。只是近两个月，一辆辆载着参观者的大巴似乎打破了这里的宁静，目标是一幢新建的二层楼房——AMS实验楼。这里有一个中央控制室，就像航天中心的控制室一样，可以看到国际空间站的运行、彼此的对话和联系，几十位科学家昼夜值班，收集来自宇宙射线的密集数据。于是，不必进入幽深的地下、无需再冒核辐射的风险，人们在这里可以探知关于高能粒子和宇宙起源的奥秘。好一座“太空版的CERN”！而它的掌门人和灵魂，就是诺贝尔奖获得者丁肇中教授。

丁肇中的办公室在二楼，隔着玻璃窗可以俯视楼下的中央控制室。这个办公室同时也是会议室，特别设计的会议桌把他的办公桌包涵在内，室、桌都可两用，典型的“丁氏风格”：简约。我说：“丁教授，比起您原来的办公室，这里现代化多了。”他苦恼地摇了下头：“你看，这些遥控器该按哪个键，我老是忘，只好打电话请人来帮忙。”为了帮我把材料和照片复制到U盘上，他眼睛贴近了电脑显示屏，颇费力地一个一个查找。真是难为这位七十五岁的老人了。然而，一谈起AMS，他的自信和思维的敏捷、缜密，不逊当年的风采。

我遇到的反对，多极了！多极了!

我说：“八年前我采访您时，正是哥伦比亚航天飞机出事不久，我曾问，这会不会影响AMS-02的发射升空？当时您很自信地说：‘对AMS的计划没有影响。’然而，后来计划不仅被推迟了，还一度被美国航空航天局（NASA）取消。当时，您有没有失去信心？”

“我从来没有失去信心。我相信一定会发射的，我仍然做自己该做的事。不能因为考虑到有这个人反对、那个人反对，就顾虑重重，无所适从。”丁肇中坚定地回答道。

其实，这期间丁肇中承受了巨大的压力。NASA不仅在2004年宣布取消AMS-02的发射计划，还放话说：政府已决定发展载人上火星的计划，所有的科学家都支持，只有一个科学家不支持。曾有记者问丁肇中，NASA说的这个人是谁？“这个人就是我。”丁肇中毫不含糊地说，一股山东汉子的倔脾气。

这七吨重的AMS-02，凝聚了世界十六个国家、地区的六十所大学、研究所共六百多位科学家、工程师的智慧和心血。所有的仪器和技术，都是世界上前所未有的：它们必须能在太空经受各种极端条件的考验，长期运行而不发生任何故障。这对可靠性提出了极其苛刻的要求。譬如，AMS-02上有六百五十个微处理器、三十万个电子感应元件，它们能否无故障地在太空工作十至二十年？国际空间站每九十分钟要经历一次昼夜变化，导致温度在零下40摄氏度和零上60摄氏度之间波动，但探测器的工作温度必须稳定在1摄氏度的变化范围内，这就对热控制系统提出了极高的要求。

这样的仪器现在能做出来吗？很多人不相信。反对的还有理论物理学家。他们认为，宇宙中的反物质是不可能存在的，AMS的实验没有意义。然而，丁肇中是一个认准了目标决不回头的人。他说：“研究物理，就是要不怕别人的反对，甚至所有的人都反对。我第一个实验，是1964年开始做的，测量电子的半径。当时，哈佛大学和康奈尔大学的著名教授，用了几年时间，做了两个实验，认为电子是有半径的。但根据波动理论，电子是没有半径的。那么，电子究竟有没有半径？我认为这事情很重要，就提出报告要求做这个实验。当时，我刚拿到博士学位，只是哥伦比亚大学的一个年轻教师，没有经验，所以没有人相信我能做出这样的实验，我所在的学校也不支持我，认为你从来没有做过，怎么能做这种高难度的实验？刚好德国有一个实验室欢迎我去，我就辞职到了德国。八个月后，实验做出来了，证明了电子是没有体积的。”

丁肇中感慨地说：“我遇到的反对，多极了！多极了！过去五十年中，我做过五六个实验，开始都受到了反对，包括AMS实验。但是，做实验物理，就不能考虑别人的看法，不能因为绝大多数人反对，你就不做。物理学的进步，就是推翻所有人已知的东西而发展的。你写一个报告，审查的人依据的是现有观点；而你要进步，就必须推翻现有的观念。于是，有很多好的东西，就在评审中被否定掉了。所以，做基础研究要对自己有信心，做你认为正确的事，不要因为大多数人反对而改变，甚至不能考虑自己的前途，要有义无反顾的精神。当然，现在反对我已经不太容易了。因为我从来没有做过错误的实验，大家都认为这个人的工作记录很好。政府也很支持我。即使有人反对做这么大的实验，已很困难了。”

NASA决定取消AMS计划后，支持这个项目的美国能源部找来世界上最一流的科学家，对AMS项目进行再评审。这样的评审一共进行过三次。这第三次评审是在2006年9月25日，地点在华盛顿，参加评审的有获得过诺贝尔奖的，有美国科学院院士，有最优秀的天文学家，共七八个人。评审结果认为：AMS-02的实验，可以进一步给人类带来新的知识。这个研究项目有一支非常强的国际团队，有很好的实验基础，又有很好的记录。这个项目应该继续进行下去。根据这一评审结果，能源部立即写信给NASA：根据最新的专家评审意见，我们认为应继续支持AMS-02实验。

2008年1月,美国参、众两院通过了一项6063号决议，为AMS-02增加一次航天飞机的发射。这项决议在两院是高票通过的，因此时任总统布什立即签署了这项决议。但航空航天局的主管仍一直拖延着不动；直到2008年11月，奥巴马当选为美国新一届总统，航空航天局局长也换了人。2009年1月23日，奥巴马政府上任后的第三天，美国NASA就宣布了运送AMS的航天飞机的班期。尽管以后由于天气的原因，班期推迟了6~7个月，但NASA这么快就能做出安排，说明下面工作部门也是理解和支持AMS-02项目的，实际上早就做好了准备。

丁肇中感慨地说：“科学的发展是必然的，谁也没有办法禁锢人类的智慧。五百多年前，没有伽利略的天文望远镜，人们不知道地球外面的世界是什么样的。直到一百年前，还有人认为地球是宇宙的中心；一百年后的今天，我们对地球、对宇宙的认识，有了如此进步，那么再过五十年、一百年，不知道我们人类的认识能达到什么样的程度？科学研究，为的是人类的明天。我希望那时的人们，能记得我们今天的探索。”

这么多年了，我只做一件事

当NASA于2009年1月宣布了航天飞机的班期后，整个项目组用超常规的速度，抓紧把仪器做完，到3月份已一切准备就绪，计划5月从荷兰的欧洲航天研究和技术中心运至美国肯尼迪航天中心。此时，一件事情的突然发生，又改变了原定的计划。原来，3月18日美国航空航天局宣布：国际空间站的工作年限，将从2015年延长到2028年。而AMS－02原来是依照在空间站工作到2015年设计的，现在空间站的工作年限一下增加了十三年，这就为AMS－02提供了能够工作更长时间的机会，若从2009年算起，能在空间站待上二十年。AMS－02的其它组件，在使用寿命上都留有很大的余量，继续工作十几年应该没有问题，只是其核心部件——超导磁体，没法工作到2028年，因为保持超导所需低温的液氦会损耗，只有三至五年的工作寿命。届时，又无法再上天为它注入液氦。这样，在以后的十多年间，AMS－02将失去磁性，探测器无法工作，成为国际空间站上的一块废铁。这怎么办？

丁肇中当即决定，将超导磁铁换为永磁铁，以延长AMS－02的工作寿命。AMS-01使用的就是永磁体，它是由中国科学院电工研究所制造的，使用效果很好。他决定把AMS-01上的这块永磁铁，装在AMS-02上继续使用。

这个决定自然引起了一阵波澜。一是时间已非常紧张，好不容易排上的航天飞机发射班期，又将推迟；更重要的是，已组装好的AMS－02还得施行“换心术”，这么大的“手术”，能否保证“术”后的“健康”？丁肇中是一个下了决心就再不会动摇的人。他力排众议，认为不管有没有困难，都要这样做。否则，三五年后AMS-02就没有用了，放在空间站岂不成了浪费。尤其三五年中收集的数据，与二十年收集的数据，将完全不一样。他的想法，最后得到了各方面的支持。考虑到永磁体的磁场强度比超导磁铁小，就再增加两层探测器，由原来的七层探测器，变成了九层探测器，以提高工作效率。经过反复论证，丁肇中于4月16日最后拍板，并定下时间表，要求到2010年7初改装完成。

整整大半年，在CERN的一个车间里，科学家和工程师们玩起了“连轴转”。无论是周末休假还是圣诞新年，都没有断过人影。丁肇中身先士卒，似乎回到了当年在布鲁克海文实验室不分昼夜工作的情景。他说，当时的“最高纪录”是连续六个昼夜没有睡觉。

2010年8月26日，美国空军的大型运输机C5降落在日内瓦国际机场。这是在日内瓦机场降落的最大型飞机，机场方面非常重视，降落后滑行时，为了避免机翼碰撞到跑道旁的物体，特地允许一位副驾驶员打开机舱，站立起来观察。一个小时后AMS－02被装上了机舱，飞机随即起飞，于当天安全抵达肯尼迪航天中心，降落在航天飞机降落所用的跑道上。

今年5月，AMS-02终于装入航天飞机。临发射前，丁肇中对大家说：“你们所有的人都离开，让我单独留在这里，我要一个人静静地想一想。”就这样，他独自坐在机舱内，将AMS-02的各个子系统、所有部件，再仔细地在脑海中过了一遍，思索还可能有什么问题。AMS-02在日内瓦组装时，他就曾要求组装好后再拆分开，然后重新组装，这样反复了三次。当时这样做有两个目的，一是再仔细地检查一遍，有没有地方会出错；二是想估算一下装上航天飞机、临近发射前，如果发现什么地方有问题，那么拆开后再重新装好，需要多少时间？所以，对AMS-02的整个系统结构和所有构件，他都稔熟于胸，清晰地印在脑海中。此时，整整四个小时，丁肇中就一直在机舱中坐着，面对着这台即将登上太空的探测仪，对每个细微之处都在脑中再仔细扫描了一遍。

这种“过电影”式的沉思，是丁肇中多年养成的一种习惯。尽管AMS-02项目涉及到多个学科领域的技术，知识非常新，要求又很高，但他对每一项技术都非常熟悉，对每一个细节都了如指掌，能及时地发现任何问题。我曾问他是如何做到这一点的？丁肇中说：“因为我不做别的事情，只做一件事。我空下来就在想，想实验的每一细节，反复想，想得很具体，一旦发现问题，就会立即打电话，给德国、意大利，或别的国家的科学家，与他们讨论，有时请他们过来。”他还说：“我基本不看文件，也很少看书，一有空就是想自己的实验。书都是别人写的，讲的是别人已有的知识，而我们做的完全是新的，是别人的知识所没有的，只有靠自己。这么多年了，我脑中想的，就只有这一件事。”

从航天飞机机舱出来后,丁肇中站在有五层楼高的发射塔上，环绕着航天飞机，最后又走了一圈。他边走，边审视着眼前的一切，思考着还可能有什么问题被忽视。因为这时候如果发现问题，他还来得及做出决定，暂时取消发射。他说：“这是国会通过的一个项目，一旦出错，负责任的，只有一个人，即是我。我必须慎之又慎。”进入发射指挥大厅后，他被安排坐在指挥席上。旁边的两位，一位是美国航空航天局的代表，一位是肯尼迪航天基地的指挥员。发射倒计时开始前的最后一秒，他们再次让丁肇中决定，是否要启动发射键。丁肇中点了一下头，说：“好，发射吧。”于是，5月15日8时56分，随着火焰的喷射而出，奋进号终于踏上了它的最后一次征程。

做得对，比早发表更重要

5月19日，奋进号抵达国际空间站，AMS-02安装在预定的位置后，经过四小时的调试，从当天的9点35分开始，就发回数据。这些数据先传到在美国的马歇尔宇航中心，再传到CERN的AMS实验室，前后不到一秒钟。

丁肇中每天早晨一到实验楼，就拎着包先走进中央控制室，坐在大屏幕前观看空间站的运行,向值班人员了解AMS-02的工作状况。他告诉我：这是在美国本土之外惟一可以接收国际空间站数据的控制室。中间这块大屏幕显示的是国际空间站的位置和运行轨迹。你看，它现在正在中国南沙群岛上空，往东飞行，将越过太平洋，向美洲靠拢。它每九十分钟绕地球一周，其中四十五分钟是在白天，四十五分钟在黑夜。旁边那两块小一些的屏幕，几乎每秒就有一条斜线穿过，这就是AMS-02接收到的宇宙射线，由于宇宙射线的数量很密集，屏幕上显示的不到其中百分之一，大量的数据都在计算机中。

大厅的两旁就是一台台计算机，值班的科学家都专心致志地盯着显示屏，注意着数据和曲线的变化。丁肇中告诉我：“现在我们这个组由两方面的人组成，即负责仪器设备运转的工程师和负责数据分析的物理学家。值班人员一旦发现异常情况，就要立即向我报告，无论白天还是晚上，我的手机都二十四小时开着，即使是晚上或出差在外，我每隔两个小时都要打电话来询问情况。”一位跟随丁肇中工作了二十多年的工程师告诉我，这是丁教授多年的习惯了，以前做L3实验时，他的“查岗”还要更严，连每个人正在做什么，都要问清楚。我曾问丁肇中：“您晚上每隔二小时就要打电话去‘查岗’，自己还能睡吗？”他一笑说：“可以的，我习惯了，其实这样心里踏实，反而睡得着，我每晚能睡六小时呐。”

每天下午五点，大家都汇集到丁肇中的办公室开工作例会，主要是汇报当天监测到的仪器工作状况。尽管是很普通的会，但有两个显著特点：一是极其准时。大家五点不到就来到丁肇中的办公室门口，走道上、楼梯上，几十个人都站着，无论资深的科学家、年轻的研究生，一起静候着，准点一到，才鱼贯而入。二是安静。会议室绝没有丝毫杂音，谁在别人发言时发出细微的声音，丁肇中都会立即投以严厉的目光。

会议的认真，也是非亲眼所见难以想象的。为了与空间站的姿态调整取得协调，课题组起草了一封给NASA的信，希望国际空间站每次调整太阳能板和运行姿态前，能提前通知他们。就这么一封信，丁肇中每天都在会上主持讨论，亲自拿着一支激光笔，在投影屏上逐字逐句地斟酌、修改。这样，竟然天天讨论、修改了两个多星期，这封信才正式发出。

下午四点，是物理学家的会，分析收集的数据。这个会每个人都可以发言，也可以交头接耳。丁肇中说：“做物理分析，要求有天分，但更要鼓励创新思维。有时，一个很聪明的学生，可能提出很有价值的想法。物理学的事情，不在于你是否有名，是否是主任。”

尽管AMS-02仅三个月就获得了超过以往五十年的数据总和，但是丁肇中说他不会轻易发表文章。他说：“决不能提前发表文章，越是往后发表文章越好，做得对比发表早更为重要。一切都要做到最精确可靠。任何错误都会对国际上这一领域的长期发展带来消极的影响。”他告诉我，文章至少得一年以后才会发表。一方面是没有人和我们竞争，更重要的是一定要准确。严格地说，现在仪器还处于校准阶段，你要发表一篇文章，别人又不能检查，如果有误差，就可能对今后产生长远影响。所以一定要小心和谨慎。准确的数据分析，才是最重要的。

这种一丝不苟的作风，处处体现在这位诺奖得主的身上。一天，他把我叫去。原来，他应江苏省领导邀请，将于下个月赴南京，在一个国际性会议上做一次讲演，时间是十分钟。他让我听一下他的试讲。然后让秘书看好时间，一字一句地很认真讲了一遍。“用了多少时间？”他问。“九分半。”秘书看了一下表。“这样讲行吗？你提提意见？”他把脸转向我。我当即被这位科学大师的认真态度感动了，不知怎么说好。想了一下，就说：“您还有半分钟多余的时间，是否最后的两点结论，可以再讲得具体些。”他立即接受了我的建议。这时，我忍不住说：“教授，您就是超过一些时间，又有什么关系呢？”“不，我从来是遵守时间规定的。”他又告诉我，每次受邀请去演讲，他都要试讲五六遍，甚至多达七遍。他的身体力行，形成了组内的规矩：凡被邀请外出做演讲、报告，都要先在内部试讲。

兴趣是科学家从事基础研究的原动力

没有亲身体验，就理解不了科学研究的枯燥和辛劳。任何一项成果和发现，都是对意志和耐心的巨大考验。丁肇中曾把当年发现新夸克的实验，形象地比喻为在一百亿颗雨滴中，寻找一颗彩色雨滴。而今天寻找宇宙的反物质粒子，发现率或许更低于百亿分之一。十七年的艰辛，才只是刚迈出了第一步。今后，他们将守望着浩瀚的宇空，十年、二十年，在上千亿的雨滴中，寻觅那不同色彩的异常雨滴。这股能持久坚持的动力，来自什么？

“是兴趣。”丁肇中说，“兴趣是科学家从事基础研究的原动力。”

“您从事研究已几十年了，难道这股兴趣就不会减退吗？”我问道。

“因为我不断地在做新的实验，因此就不断产生新的兴趣。”他的回答很简单。

“但每项实验，都要经历好几年甚至十几年的漫长过程，您是如何保持这一兴趣呢？”我又问。

“过程确实是艰辛的、枯燥的，但结果是令人兴奋的。”丁肇中说。

这使人不禁想起了爱因斯坦的话：“工作的最重要动机是工作中的乐趣，是工作获得结果时的乐趣。”英国科学家贝弗里奇在《科学研究的艺术》一书中曾说：“只有那些对发现抱有真正兴趣和热情的人才会成功。”

丁肇中回忆说：“我开始学物理学，我母亲非常反对。因为当时学物理的人，不容易找到事情做。我父亲没有发表意见，但从来往的信件中看出，他当时也并不赞成。我就对母亲说：‘我的兴趣和前途，是我的事情，让我自己决定吧。’母亲说：‘既然你有如此看法，我就支持你吧。’我母亲是从事教育的，父亲是学土木工程的。他们都受过良好的高等教育，能理解我的想法，支持了我的兴趣和选择。”

当年父母对自己志向的理解、支持，也延续在丁肇中身上。他有两个女儿、一个儿子，都不是学物理的。他风趣地说：“我两个女儿最感兴趣的，是怎么管理我这个爸爸。”儿子刚大学毕业，也有自己的志向。这次奋进号发射成功后，儿子在庆贺的酒会上说了一番话，让丁肇中很是感慨。那天，大家正谈得欢，儿子突然站起来，说要讲几句话：“今天，对我是很重要的日子，因为我更懂得了自己的父亲。我父亲总是一件事、一件事地做，每件事都做得很不容易。父亲开始做这件事时，我还是个孩子，现在我都大学毕业了。父亲对我的影响，真是很大……”

为了科学研究，丁肇中长期在欧洲的实验室，与妻子、儿女离多聚少。他第一个夫人是一位事业心很强的建筑师，由于其职业在欧洲工作受到限制，最后不得不与他分手，但始终保持着友谊，包括与丁肇中现在的夫人苏珊，彼此也是好朋友。苏姗是一位心理学博士，为了帮助丁肇中的事业，她放弃了自己的专业，参加AMS项目组的工作，负责实验项目行政方面的重要事务，包括与政府部门的来往和方方面面联系。每年向政府的汇报，图表、文字、预算，都由她做。如今，她已成为组内的重要一员。

丁肇中崇尚简单的生活。在靠近CERN的法国境内，他的住宅就像一座农宅，茅草的屋顶、原木的桁梁。屋后有两排高大挺拔的松树。他说，当年就是看中了这些树，才买下这幢房。这里空气清新，远离城市的喧嚣，距离实验室也只有半小时的车程。他自己开车，早出晚归，周六和周日也都去实验室。他平时的锻练，主要是游泳和健身器骑车。他说：“游泳和听相声，是我业余的爱好。前几天去台湾，饭店设有游泳池，我早晨六点起来，就游泳半个小时，在五十米的泳道上，游二十圈。感觉精神特好。也只有在游泳时，才不会想AMS。其它的时间，脑中都无法摆脱对这件事的思考。”

丁肇中对自己的生活要求不高，更淡泊于名利。他告诉我：“这次发射成功后，有不少大学希望我到他们的学校去，给我的薪水比现在要高3倍。我说，钱对我个人来说没有意义，我不可能离开麻省理工。我是麻省理工惟一不教书的教授，学校对我非常支持。已经快五十年了，从1967年至今，五任的学院院长，以及校长，都很支持。我获诺贝尔奖时，校长是肯尼迪政府的科学顾问。我是麻省理工物理系第一个获诺奖的教授。学校聘我为讲座教授，拿出很大一笔科研经费支持我的研究工作。你说，我怎么能一成功就走呢？”

我说，AMS实验是一项有再次获诺贝尔奖希望的工作，教授摇了摇头说：“科学研究不能为得奖而工作，尤其是老想拿诺贝尔奖，这是很可怕的。”我问：“您当年发现新的夸克粒子时，想到过会得奖吗？”他说：“根本没有想到。那天，我正在实验室，接到从瑞典打来的电话时，还以为是在开玩笑呐。后来，得知真的是获诺贝尔奖了，我还在想，肯定是评委们一时糊涂了。”他笑了一下又说：“物理学的发展太快了。一个人再有名，只能代表过去的贡献；你没有做出新的事情，很快就会被人忘掉。如果五十年、一百年后，人们还能记得我们这项工作，我就心满意足了！”

确实，过去几百年，人们对物理世界的了解，大多来自实验物理。正如丁肇中所说：实验是科学的基础，理论没有实验的证明，是没有意义的；实验可以推翻旧理论，创建新的理论。为此，他经常提到实验物理学的开拓者——伽利略：当年，伽利略的比萨斜塔实验，就是第一例加速器实验；他又第一个用自制的望远镜观察天体，证明了哥白尼的“日心说”，开辟了天文学的新时代。

伽利略曾说，真理不在蒙满灰尘的权威著作中，而是在宇宙、自然界这部伟大的无字书中。今天，面对着浩瀚的宇宙，伽利略的后人们正在继续探索着自然的真理。他们传承了伽利略不畏权威、追求真理的科学精神，他们是“当代伽利略”。

1979年，当罗马教廷为伽利略平反时，曾邀请世界著名科学家组成委员会，而丁肇中就是其中一位。

是历史巧合，抑或苍穹有意？

作者：姚诗煌
来源：文汇报