在探索中
——一個(gè)物理學(xué)家的體驗
丁肇中
攻城不怕堅，攻書(shū)莫畏難。
科學(xué)有險阻，苦戰能過(guò)關(guān)。
讓我這樣年紀的人現在來(lái)寫(xiě)一份傳記是件很困難的事。由于對科學(xué)研究事業(yè)的興趣，我還準備把我的工作長(cháng)期繼續下去。在這里，我所能做的僅僅是以我個(gè)人的經(jīng)驗為中國的青年學(xué)生提供一些借鑒和參考。
在進(jìn)一步敘述之前，我想簡(jiǎn)要地介紹一下我的家庭環(huán)境。1936年，我出生在美國。在我出生3個(gè)月的時(shí)候，回到了中國。由于當時(shí)中國的境況，我一直是一個(gè)難民，不斷地從一個(gè)地方逃到另一個(gè)地方。當然，那時(shí)候我沒(méi)有可能得到任何的正規教育。僅僅由于我的父母都是大學(xué)教授，我們才得以有足夠的飯吃并且總是可以找到適當的住所，但沒(méi)有正規的教育、體育運動(dòng)和任何娛樂(lè )。然而，幸運的是我可以見(jiàn)到許多來(lái)我們家拜訪(fǎng)我父母的有才華的學(xué)者。從物質(zhì)條件來(lái)說(shuō)，我的童年也許不像今天北京的兒童們那么幸運。
我12歲的時(shí)候，在臺灣開(kāi)始接受正規教育。那正是在臺灣剛剛從50年的日本統治后歸還中國的時(shí)候。日本人留下了非常嚴格和有規律的教育制度。學(xué)生在學(xué)校里最重要的就是成為一名出類(lèi)拔萃的學(xué)生。我在臺中生活了1年，然后隨家搬到臺北。在那里，我通過(guò)考試進(jìn)入了臺北最好的高中。這個(gè)學(xué)校是按照學(xué)生的能力和程度編班的。我被編到了最好的班級。尤其是，這個(gè)學(xué)校在幾何、中國歷史、英文和化學(xué)學(xué)科方面有很出色的教師。在我念高中的時(shí)候，我最感興趣的是中國歷史，其次是化學(xué)和物理。但我很快就意識到，在歷史學(xué)中去尋求真理比在自然科學(xué)中尋求真理要困難得多。也許是由于我12歲以前沒(méi)有機會(huì )受到教育的緣故，我對中國文學(xué)、英文和其他諸如此類(lèi)的課程感到極大的困難。自然我不是這些學(xué)科上最優(yōu)秀的學(xué)生，然而我記得在物理和化學(xué)的學(xué)習中，我花費了大量的時(shí)間，對這些課程有了比較深入的理解（也許比其他的學(xué)生更深入一些）。
1956年，我高中畢業(yè)后回到了美國。那時(shí)候，我幾乎沒(méi)有多少英文知識。在密西根大學(xué)里，第一年我作為工學(xué)院的學(xué)生學(xué)習一年級學(xué)生的通常課程。對我來(lái)說(shuō)，那是非常艱難的一年，我不僅不懂當地語(yǔ)言，而且幾乎沒(méi)有錢(qián)養活自己。我只有刻苦學(xué)習始終保持優(yōu)等生的地位，用獲得的獎學(xué)金來(lái)繼續我的學(xué)習。在我上二年級的時(shí)候，我請求學(xué)校允許我多學(xué)一些研究院的數學(xué)、物理和物理化學(xué)課程。學(xué)校通知我說(shuō)，如要這樣，我必須離開(kāi)工學(xué)院轉到物理系去。于是，我離開(kāi)了工學(xué)院。在6年之內我取得了物理和數學(xué)的學(xué)位并且獲得了物理學(xué)博士學(xué)位。一直到現在，這個(gè)學(xué)校還僅有極個(gè)別的學(xué)生在這么短的時(shí)間內通過(guò)這些學(xué)位。在學(xué)校里我的考試成績(jì)是相當好的。更重要的是，在大學(xué)期間我有機會(huì )縝密地研討了整個(gè)物理學(xué)，并且突破書(shū)本描述的局限去理解物理現象。對于確實(shí)不理解的事物，提出問(wèn)題而不含糊回避。
盡管有英文表達上的很大障礙，但我仍然比其他同學(xué)問(wèn)的問(wèn)題多。我認為，作為一個(gè)科學(xué)家，最重要的是不斷探尋在教科書(shū)之外的事，對該學(xué)科有更深入一層的理解，有能力去獨立地思考各種物理現象的本質(zhì)，面對占壓倒優(yōu)勢的反對意見(jiàn)，毫不膽怯地迎接挑戰。
在獲得了物理學(xué)博士學(xué)位以后，許多學(xué)校和科學(xué)研究部門(mén)向我提供了各種職位，一些職位附有優(yōu)厚的薪金，另一些職位具有比較重要的地位。而我選擇了一個(gè)可以使我進(jìn)一步從事研究的工作，那是在瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心，同其他職位相比，它只有1／3的薪金并且任職期只有一年。但我還是選擇了這個(gè)職位，因為我渴望能夠和歐洲核子研究中心的可可尼教授一起工作。他是一個(gè)有非凡能力的物理學(xué)家，在選擇物理學(xué)研究課題方面具有特別敏銳的洞察力。他能夠以一種清晰和簡(jiǎn)明的方式闡述復雜的問(wèn)題。一年以后，我到哥倫比亞大學(xué)物理系擔任講師。當時(shí)，哥倫比亞大學(xué)是從事物理學(xué)研究的最好的學(xué)校。這所大學(xué)有相當多的知名的和有才華的物理學(xué)家以及榮獲諾貝爾獎金的學(xué)者，他們都對物理有極大的興趣和獨特的見(jiàn)解。在歐洲核子研究中心的一年和哥倫比亞大學(xué)的兩年，對我后來(lái)的工作有極大的影響。
在哥倫比亞大學(xué)的第二年，哈佛大學(xué)做了一個(gè)實(shí)驗，宣稱(chēng)首次觀(guān)察到了與量子電動(dòng)力學(xué)預言相違背的實(shí)驗現象，這個(gè)實(shí)驗隨后又被康奈爾大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗組再次驗證了。但是我曾經(jīng)對量子電動(dòng)力學(xué)理論的完美性及其有關(guān)的實(shí)驗技術(shù)的復雜性有深刻的印象。在開(kāi)始研究這個(gè)課題幾個(gè)月以后，我決定做這個(gè)實(shí)驗。哥倫比亞大學(xué)里老資格的同事們、特別是萊德曼教授（他現在是美國費米國家實(shí)驗室的負責人），都對我完成這個(gè)實(shí)驗的能力表示懷疑。因為在這個(gè)領(lǐng)域里我沒(méi)有經(jīng)驗并且缺乏物質(zhì)支持。萊德曼教授指出在這個(gè)領(lǐng)域工作過(guò)的人都擁有龐大的實(shí)驗組和雄厚的物質(zhì)來(lái)源，這種實(shí)驗他們已做了很多年，因此，他們已是專(zhuān)家了，而我從沒(méi)有在這個(gè)課題上工作過(guò)。不過(guò)，他還是友好地允許我能有兩年的時(shí)間去實(shí)現我的想法。
當然，當我在8個(gè)月內完成了這個(gè)實(shí)驗并且揭示出量子電動(dòng)力學(xué)的正確性的時(shí)候，他和其他的人們是非常高興和驚訝的。這個(gè)實(shí)驗也成為我的同事們（貝克教授、陳敏教授、布格博士等）和我自己所從事一系列實(shí)驗的基礎，這些實(shí)驗用以系統地研究光子的特性和尋找重光子類(lèi)粒子。這些研究導致了對核子內部的光的特性和原子內部的電磁特性的更深刻的理解。
1972年，我感到很可能存在許多有光的特性而又有比較重的質(zhì)量的粒子，然而，理論上并沒(méi)有預言這些粒子的存在。我直觀(guān)上感到?jīng)]有任何理由認為重光子一定要比質(zhì)子的質(zhì)量輕。為了研究更重的光子，我們在布魯海文國家實(shí)驗室的高能加速器上設計了一個(gè)實(shí)驗。在設計過(guò)程中，特別是在實(shí)驗進(jìn)行的時(shí)候，我遇到了更多的困難。困難的主要原因是因為我們設計了一個(gè)探測器，它具有極精細的質(zhì)量分辨能力，由此可以用來(lái)尋找長(cháng)壽命的粒子。這個(gè)探測器技術(shù)復雜而且造價(jià)昂貴。而人們的經(jīng)驗和當時(shí)的理論的預言都認為如果有質(zhì)量大于質(zhì)子的重光子的存在的話(huà)，它們的壽命應該是很短的，并且只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的探測器。此外，這類(lèi)實(shí)驗我以前的老同事萊德曼教授也做過(guò)，而他沒(méi)有發(fā)現任何新奇的東西。在極大多數情況下，我做實(shí)驗是基于我對事物的理解而不是基于理論上的爭論。所以，我決定不顧多數的反對而去實(shí)現這個(gè)實(shí)驗。
在實(shí)驗開(kāi)始以后，我們很快發(fā)現一個(gè)幾乎同樣的計劃已經(jīng)交給在歐洲核子研究中心的一個(gè)不同的探測器。由于我們極其認真地進(jìn)行了實(shí)驗設計，并以更充沛的精力去進(jìn)行我們的研究，同時(shí)得到了布魯海文實(shí)驗室的全力支持，所以我們能比歐洲核子研究中心的那個(gè)實(shí)驗組早好幾年宣布了J粒子的發(fā)現。J粒子和許多共同具有不同尋常的長(cháng)壽命和重質(zhì)量的類(lèi)似的粒子的相繼發(fā)現，表明人們對基本粒子的內部物理結構還不清楚，改變了人們對物質(zhì)內部結構的認識?，F在，物理學(xué)家們意識到一定還有更多的新粒子存在，并且開(kāi)始了一個(gè)世界范圍內的對新粒子的尋找。
近些年來(lái)，我與優(yōu)秀的年青的中國物理學(xué)家們在一起工作。我們共同從事著(zhù)兩項研究：1，除了膠子的工作以外，繼續尋找新的粒子；2，也許更重要的是用實(shí)驗的方法去尋找自然界中四種力的統一（萬(wàn)有引力、電磁力、核力和弱力）。尋求對自然界的各種力的統一理論是科學(xué)家們多年來(lái)夢(mèng)寐以求的愿望。這可以追溯到幾千年前希臘和中國的哲學(xué)家們，直到更現代的科學(xué)家們，如愛(ài)因斯坦和麥克斯韋。我們試圖做的實(shí)驗是去爭取發(fā)現弱力和電磁力之間的耦合作用。依照我們現在的理解，這一目標很可能在近幾年內達到。
總結我作為一個(gè)物理學(xué)家的經(jīng)驗，我認為以下四點(diǎn)是相當重要的：
第一，我總是選擇我對之感興趣的課題，并且力圖去徹底地理解它。
第二，不論反對意見(jiàn)是多么不可一世，我始終堅持對我的科學(xué)觀(guān)點(diǎn)的探求。
第三，我不斷地對我自己的實(shí)驗結果和能力表示疑問(wèn)，為此，我總是反復檢查自己的工作，這樣，我們到現在為止實(shí)驗結果還沒(méi)有出過(guò)錯誤。
第四，我常常意識到我的能力是相當有限的，只有刻苦地工作，我才有可能在某個(gè)特定的領(lǐng)域中取得優(yōu)異的成績(jì)和做出貢獻。
中國是一個(gè)具有悠久歷史和有過(guò)影響深遠的科學(xué)發(fā)現的國家。我相信隨著(zhù)穩定、對科學(xué)事業(yè)的不斷鼓勵和支持，在未來(lái)的年代里，中國必將會(huì )對科學(xué)作出許多十分重大的貢獻。
【摘自：演說(shuō)的魅力】
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