丁肇中/1936— / 英文名Samuel Chao Chung Ting,祖籍山東省日照市濤雒鎮。華裔美國籍實驗物理學家,曾發現一種新的基本粒子,並以物理文獻中習慣用來表示電磁流的拉丁字母“J”將其命名為“J粒子”,並於1976年獲得諾貝爾物理學獎。代表作有《量子電動力學》等。

1974年8月的一天,美國布魯克海文國家實驗室,一場具有決定性意義的實驗正式啟動了。這次,實驗物理學家丁肇中把他的實驗班底全部集中到了這裏,希望這一次能夠撞擊出新的粒子來。這是一次“發現宇宙間從未發現的東西”的壯舉,更是一次大膽的冒險。

由於使用的探測器非常複雜,丁肇中派了6名物理學家去操縱它,而為了確保全部探測器的數據都達到百分百的有效,在采集數據前大約花了100小時,來做這項準備。他曾形象地比喻:“在波士頓的雨季,有可能一秒鍾內下降100億滴雨,再假如這100億滴雨中,隻有一滴帶有黃顏色,那麽,分辨率要達到在100億個雨滴中找到那一滴的程度。”

早在1966年,丁肇中便開始在尋找新粒子的浩瀚荒蕪的土地上辛勤耕耘。此後,他在美國和西德建立了兩個科學實驗小組,在這兩個小組之間往返奔波。他和同事們製訂了周密的實驗計劃,忙著設計製造新的實驗設備,進行一次又一次的實驗。實驗室成了他們的臥室,實在困倦了,就和衣躺在簡易折疊**,休息一會兒,又接著投入戰鬥。

然而,回報他們的,卻是一次又一次的失敗。耗費了幾年的寶貴時間,耗費了上百萬美元的巨資,耗費了實驗小組成員全副精力,到頭來卻一無所獲。丁肇中麵臨著巨大的壓力,種種非議和責難接踵而來。有的說,他的設想簡直是異想天開,已經走進死胡同了;有的說,他的實驗耗資巨大,是一種吃力而無效的工作;甚至有一位權威的物理學家批評道,丁肇中設計的非常昂貴的能譜儀隻適用於尋找窄共振態,而現在沒有窄共振態可尋。

科學實驗的失敗,同行們的非議,使丁肇中非常苦惱,心力交瘁。1970年,在一次實驗中,他竟然虛脫在儀器旁,被同事們送往醫院搶救。醫生判定他“因經常勞累而患神經衰弱症”,強令其接受治療和修養。1年後,剛剛出院的丁肇中並沒有回家,直接進了實驗室,繼續他未竟的實驗。他絲毫沒有退卻,而是重新調整實驗思路,擴大實驗隊伍,拓寬實驗範圍,增大實驗計劃。

就在這次決定性的實驗中,丁肇中和同事們屏住呼吸,睜大眼睛,緊緊地盯著計數器的屏幕。隨著實驗的不斷升級,計數器開始顯示出結果。“啊!那是新的粒子!”這正是丁肇中夢寐以求的結果,近10年的心血,終於得以窺見了她的芳顏。實驗室裏頓時沸騰起來,大家歡呼雀躍,握手擁抱,臉上掛滿了微笑,有的還流下了激動的眼淚。1974年11月12日,丁肇中的實驗小組向世界公布了他們的研究成果,他們發現了一種質量重、壽命長的基本粒子,並將其命名為“J粒子”。消息一出,整個科學界為之強烈震動。

最浪費不起的是時間

1936年2月,丁肇中出生在美國密歇根大學的安·亞伯爾大學醫院。祖父丁惟汾早年東渡日本,加入孫中山領導的同盟會,積極參與反清與之後的反袁鬥爭。外祖父王以成與丁惟汾是好友,同樣留學日本,回國後擔任津浦鐵路的工程師,後因反清就義。丁惟汾深為王以成的壯舉感動,將其女兒王雋英收為義女。此後,丁觀海與王雋英遠渡重洋,留美深造,並結為連理。就在他們準備回國時,王雋英懷孕,出於安全考慮,丁觀海隻好先行回國,留下妻子在當地分娩。

丁肇中來到這個世上時,就給人留下不凡的印象:頭大個長,身體健壯,哭聲也大。兩個月後,他隨母親回到了中國。此時的中國正處在戰亂時期,丁肇中童年沒有接受到傳統的教育,“由於當時中國的境況,我一直是一個難民,不斷地從一個地方逃到另一個地方。當然,那時使我不可能得到任何的正規教育。”12歲時,他隨全家遷往台灣,經過不足一年的刻苦努力,以優異的成績考入了台北市成功中學,一年後轉學到建國中學讀書。

此時的他,繼承了山東人高大的體魄,個子比一般同學高出許多,圓圓的碩大的頭顱格外顯眼,於是,他被大家叫作“丁大頭”或是“大頭丁”。當時,建國中學校長賀翊新為勉勵學生,抄錄蘇東坡的《晁錯論》懸掛在校內:“古之立大事者,不唯有超世之才,亦必有堅忍不拔之誌。”丁肇中站在橫幅下,久久凝視著這句話,仔細咀嚼其中的含義,把它牢牢地記在了心裏。

丁肇中十分珍惜上學的機會,認為“最浪費不起的是時間”。有一次,物理老師出了一道思考題,很多同學想了想覺得很難就放棄了,等著老師講解,丁肇中卻吃飯時想,走路時也想,別的同學都出去活動了,隻有他還對著那道題苦苦思索,直到想到了解決問題的方法。他馬上跑到圖書館查找資料,驗證自己的方法是否正確,最終確認自己的解題方法正確無誤後,他才滿意而去。

在高中時,他特別喜歡理化,刻苦鑽研,成績很好。1955年畢業時,同學郝友禮曾在畢業紀念冊上給他贈言:“你的理科可以說在班上無敵手,我希望你集中全力向理科進攻,發明幾個丁氏定律!”這一年,他主動放棄保送台灣成功大學的機會,力爭衝擊台灣“清華大學”或台灣大學。可惜,信心滿滿的他遭遇了挫折,最終還是被成功大學機械工程係錄取。

苦、智、趣

在成功大學的一年中,丁肇中深深迷戀上了物理和數學。他不僅超額完成了老師布置的物理作業,還用業餘時間看了很多諸如居裏夫人、牛頓、愛因斯坦、法拉第等人的傳記,下定決心要轉入台灣大學物理係。1956年夏天,美國密歇根大學工學院的院長布朗教授恰巧來台灣訪問,在與老朋友丁觀海見麵時,了解到丁肇中的情況,表示可以幫其赴美留學。於是,1956年9月6日,丁肇中回到了他20年前出生的地方,進入美國密歇根大學修習工程學、數學和物理學。

此時的他,身上隻帶了100美元,隻認識布朗教授一人,英語會話能力很差。丁肇中謝絕了一切遊玩的邀約,全身心投入到學習之中,把大部分時間都消耗在實驗室裏。他還常常提出一些奇怪的問題,使老師無法回答,是老師們最感頭痛的“問題”學生。由於成績優異,他用3年的時間讀完了4年全部課程,學校同意其提前畢業。1959年,他獲得了密歇根大學數學和物理學兩個學士學位。

在一次優秀學生聚餐會上,他結識了建築係的凱伊·庫尼(Kay Kuhne)。兩人很快墜入愛河,並於第二年年底,在大學附近的基督教堂舉行了婚禮。之後,丁肇中又在密歇根大學物理研究所攻讀了兩年,並於1962年提前獲得博士學位。因而,他用了5年時間,便走完了一般美國青年要用10年左右的時間才能走過的漫長路程。

當記者後來談起丁肇中的這一段經曆,問他有什麽秘訣時,他總結了3個字“苦、智、趣”:第一,堅強的意誌,刻苦的精神;第二,獨立思考,以智取勝;第三,對知濃厚的興趣和強烈的事業心。他曾說:“假如你不能視科學為生命中最重要的事情,千萬不要加入科研行列,免得招致痛苦。”

丁肇中本來想成為一個理論物理學家,但有兩件事促使他改變了自己的誌向。一件是他進研究所的第一個夏天,馬丁·蒲爾和瓊斯教授正在進行一項暑期實驗工作,缺少一名助手,丁肇中應邀參加了實驗。另一件是著名的實驗物理學家喬治·烏倫伯克教授曾告訴他:“假如你想做一個理論物理學家,你一定要極出色才有用,一個普通的理論家簡直毫無用處,但一個普通的實驗家卻可以有些貢獻。很多有誌於科學的中國人不願做實驗,而要做理論,這樣的選擇是值得懷疑的。”從此,丁肇中與實驗物理結下了不解之緣。

其實沒有什麽可爭的

1962年,他到哥倫比亞大學尼文斯實驗室應聘,主持麵試的正是著名美籍華人、諾貝爾獎獲得者楊振寧教授。他順利通過了麵試,成了楊振寧的研究助理,同時得到著名物理實驗學家吳健雄教授的指導。兩年後,丁肇中舍棄那裏的優厚待遇,毅然前往西歐核子研究中心,跟隨著名的高能實驗物理學家柯可尼教授工作。他曾說:“我認為從任何一個人身上所學的東西都是有限的,有兩年的時間已經足夠了。”

1974年,正當丁肇中的研究小組發現了J粒子,為其進行驗證的時候,遠在2000英裏外的加利福尼亞州的斯坦福直線加速器中心實驗室,伯頓·裏希特博士帶領的研究小組,也獨立地幾乎同時有了這個發現。究竟是誰首先發現了新粒子?這激發人們強烈的好奇心,爭論愈演愈烈。當一些傳言鬧得沸沸揚揚時,丁肇中對此卻毫不在意,淡然地說:“誰做到了什麽,誰先發現了什麽,大家心裏有數,別人也看得清楚,其實沒有什麽可爭的。”

同年12月2日出版的一期《物理評論通訊》雜誌上,同時發表了兩個實驗小組發現新粒子的論文。物理學界一般認為,是丁肇中和伯頓·裏希特同時發現了新粒子。新粒子的發現,打破了高能物理學10年沉寂的狀況,對粒子物理學的研究從此又活躍起來。全世界各地的報刊紛紛報道這項重大的發現,時任美國總統福特還專門給丁肇中發來賀信,恭賀他所取得的巨大成就。

1976年12月10日,丁肇中和伯頓·裏希特共同獲得諾貝爾物理學獎金,丁觀海和妻子凱伊·庫尼共同見證了兒子的輝煌時刻。按照慣例,獲獎者應以本國語言發表演說,丁肇中卻堅持用漢語演說。經過幾次磋商,大會最後同意其發表演說時先用漢語,然後再用英語,這成為獲獎人用兩種語言發表演說的先例。

丁肇中雖然入了美國籍,但深深地知道他的根在中國。他不辭辛勞,遠涉重洋,多次來中國從事學術交流和參觀訪問,努力促進國際物理學界同中國物理學家合作。他曾說:“四千年以來中國在人類自然發展史上有過很多重要貢獻,今後一定能做出更大的貢獻。我希望在自己能工作的時間內,為中國培養更多的人才。”這位從戰火紛飛的逃難路上,不斷走向世界舞台的科學家,用他深耕真理之田的刻苦與智慧,照亮了後來者攀登科學高峰的崎嶇道路。