第3章 科学发现的几点体会

　　丁肇中

　　这表明两个事情：第一，拿诺贝尔奖是非常容易的；第二，一个天才和一个神经不正常的人的距离是很小的。

　　1964年，在哈佛和康奈尔大学进行的一个实验表明，电子的半径在10—13至10—14厘米左右，这个实验结果与理论预言不符。

　　1948年所作出的理论预言认为，电子是没有半径的。我当时刚刚获得博士学位，认为应该重复一下这个实验。可是在美国，所有的人都认为这是第一流的专家所做的实验，不必来重复这个实验。所以，直到1965年，我到了现在德国的同步加速器实验室，才有机会来重复这个实验。

　　1966年，我们用不同的方法做了一个实验，发现电子的半径确实小得无法测量。我们的实验结果和理论的预言是完全符合的。完全的符合就表示电子没有半径。

　　所以，我向年轻的科学家要讲的第一个体会，就是不要盲从专家的结论。

　　20世纪70年代，人们已经知道所有的基本粒子是由三种夸克来组成的。我的问题是，为什么只有三种夸克？为了寻找新夸克，我决定建造一个高灵敏度的探测器。这个实验比较困难，同时所有的人都认为只有三种夸克，因为三种夸克可以解释所有的现象，所以这个实验在费米国家实验室和西欧核子中心被拒绝了，所有的加速器都不愿意做这个实验，认为是不可能的。

　　终于在1972年到1974年之间，我们在布鲁克海文国家实验室用一个比较低能的加速器来做这个实验。当我们完成这个实验时，我们发现了一种新的夸克。这就表示，以前说只有三种夸克的观念是错的，有第四种夸克。有了第四种，那可能就有第五种、第六种，把以往的观念改变了。

　　所以，我的第二个体会是：对自己应该有信心，做你自己认为是正确的事情。

　　我们现在已经知道，所有的粒子都有反粒子。反物质的存在是1927年由英国科学家狄拉克提出来的。他注意到，在相对论和量子力学中，质量都是成平方的。质量成平方，就可以表示成（质量）×（质量），也可以表示为（—质量）×（—质量）。所以狄拉克就问：负质量有什么意义？从这儿就推测到反物质理论。

　　这表明两个事情：第一，拿诺贝尔奖是非常容易的；第二，一个天才和一个神经不正常的人的距离是很小的。

　　现在，我们在做一个在国际太空站上找反物质宇宙线和暗物质的实验，发现了很多想象不到的现象。第一个不能想象的结果是发现在赤道上面，正电子数目比负电子数目多4倍。第二个比较难以解释的，就是在赤道上空有离地面400公里、长4200公里、厚10公里、能量达40亿电子伏特级的质子环，进去和出来的质子是一样多。

　　我有一个“理论”，绝对正确，可以告诉大家。在加速器实验的发展史上，过去50年里面，尽管我们为了获得经费，要写一个申请报告书，设定一个目标，说服政府的人投钱做加速器实验，可是往往实际的发现跟原来的目标根本没有关系。

　　我已经花费了很多时间，解释我最新的实验怎么重要，可以找暗物质、找反物质。但是，根据以前的经验，要是有发现的话，跟我刚才所说的目标可能一点关系也没有。原因是，这是一个到太空中的质谱仪，是在探测一个全新的领域。

　　所以我的第四个体会就是：要实现你的目标的话，最重要的是要有好奇心，对自己所做的事情有兴趣，不能因为别人反对你就停止。

　　而且，你对意外的现象要有充分的准备。

　　作者简介

　　丁肇中（1936—），华裔美国人，美国实验物理学家。现任美国麻省理工学院教授，曾获得1976年诺贝尔物理学奖。他曾发现一种新的基本粒子，并以和自己中文姓氏“丁”类似的英文字母“J”将那种新粒子命名为“J粒子”。

　　心香一瓣

　　作为世界著名的实验物理学家，丁肇中先生在本文中畅谈了自己获得科学发现的四点体会：不盲从，有信心，善思考，保持好奇心和毅力。

　　孟子说：“学问之道无他，求其放心而已。”心若在，则世上无难事。作为一个科学家，最重要的精神就是不断探寻、追求真理和未知世界。

　　科学发现之路无捷径，隐藏的瑰宝总是垂青那些无畏与坚持的求索者。打破常规，追随自己内心的呼唤，才能攀登上科学探索的高峰。