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10月22日，上海校园石化厅，中欧20周年庆系列活动——大师课堂丁肇中专场在这里举行。现场400多位观众和十几家媒体专注的目光，始终聚焦在台上这位年近八旬的老人身上。其实，对普通人而言，丁肇中教授的演讲或多或少有些艰涩难懂，但这都不影响大家蓬勃的热情，以及对物理实验的浓厚兴趣。 今天，一直深觉“物理看上去很美”的小欧，连夜赶工，在第一时间为你奉上诺贝尔物理学奖得主丁肇中教授演讲的精彩内容，带你一同走近这位“孤独行者”的内心世界——这是我第一次到商学院做报告，我向大家介绍的是“我所经历的实验”，包括两种，第一种是为了探索宇宙中最基本的结构，另一种是在国际空间站上进行的寻找宇宙的起源的实验。 我在重庆长大，那时候常常有日本飞机来骚扰，所以我没有机会上学，同时我小时候对上学特别没有兴趣。今天我们正享受着由基础研究所带来的前所未有的技术成果，通讯、计算机、交通、医疗等，大大提高了我们的生活质量。可是常常被人们忘记的是，为这些成就奠定基础的科学家，是出于对自然界的好奇心而去不停地探索。这是一座由基础研究转变为应用技术的金字塔（上图）。金字塔由于新的应用在在不断增高，同时基础研究不断地拓宽它的底部。基础研究逐渐走到了金字塔最外面的角落，因此，有时候因为它远离日常生活而受到责难。只有在一段时间以后，当金字塔的应用部分长高了，公众对奇怪的新现象熟悉，他们才看上去比较“实际”。 许多人认为，如果一个国家想要在技术和经济方面有竞争力，它必须集中于能立即有市场效益的实用性技术的发展，并使经济持续发展。我们听到这样的争论：是支持“无用的”基础学科，还是将资源集中于技术的转化和应用研究。从历史的观点来看，后一种观点是目光短浅的。如果一个社会将自己局限于技术转化，显然经过一段时间，基础研究不能发现新的知识和新的现象后，也就没有什么可以转化的了。 技术的发展是生根于基础研究之中。 实验是自然科学的基础，理论如果没有实验的证明，是没有意义的。当实验推翻了理论后，才可能创建新的理论，理论不可能推翻实验。过去400年，我们对物质基本结构的基本了解，大都来自于实验物理。丁肇中的四个实验四种体会 第一个实验在1974年，发现J粒子 我们对宇宙最基本的认识是随着时间改变的。很早以前，中国人就认为金木水火土是最简单的，到了19世纪初期，周期表出现了，当时所有人认为最简单的东西是近一百个周期表上的元素，到了后来就认为原子核是最简单的东西，到了70年代，我们就认为几百个基本粒子是最简单的，现在我们认为6种夸克（Quark，是一种基本粒子，也是构成物质的基本单元）和3种电子是最基本的。这说明，物理学的知识和人们对客观世界的看法是随着时间而变的。 1974年以前，物理学界认为，宇宙最基本的结构是三种夸克。我就问，为什么只有三种夸克？为了寻找新夸克，70年代初我设计了这个实验，实验要求的精确度是极高的。相当于在北京下雨时，每秒钟有100亿个雨滴，如果有1个雨滴是红色的，我们要从这100亿个雨滴中找出它来。 所以这个实验不受所有物理学家的欢迎，主要的原因是，大家都相信只有三种夸克，一来因为这三种夸克可以解释所有当时已知的物理现象；二来没有人相信如此困难的实验能成功。实验几乎被世界上的所有实验室拒绝。 然而，在不断的坚持下，我们最终做成了这个实验。两年后，我们果然发现了一种新的粒子，它有一种特殊现象，寿命比已知的粒子长10000倍。新粒子的发现，证明了宇宙中有新的物质存在，它们是由新的夸克组成的，所以我们把它命名为J粒子。 J粒子的发现，改变了物理学家长期认为世界上只有三种夸克的观念，改变了人类对于物质基本结构的认识。继J粒子之后，人们又找到了新的粒子，现在我们已经知道，世界上至少存在6种不同的夸克。 用中文做诺贝尔获奖报告 拿到诺贝尔奖以后，我就跟瑞典皇家科学院说，诺贝尔奖一百年了，从来没有人用中文演讲，所以我要用中文做一个报告，当时美国大使来找我，你出生在美国，为什么用中文，我说中国是世界上最古老的文明，所以我要用中文。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在发展中国家的青年强调实验工作的重要性。中国有一句古话，劳心者治人，劳力者治于人。这种落后的思想，对在发展中国家的青年们有很大的害处。事实上自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学，它的理论是从实验中产生的。我的第一点体会，做事情要对自己有信心，做你认为正确的事，不要怕困难，更不要因为多数人的反对而改变。 第二个实验，1979年，胶子的发现。 在70年代德国的一个很大的加速器，300亿电子伏的电子对撞机，周长是7公里，我的目的就是测量电子的半径。结果发现一个很重要的东西，叫胶子。刚才已经说过了，原子里面有原子核，里面有电子，电子里面有粒子，粒子里面有胶子，宇宙中有引力，1612年被发现，到现在为止没有人知道引力是怎么回事。电磁力是由光来传输的，强力就是由胶子来传输的。日纽约时报很长一篇文章介绍了我们发现了胶子的消息，27名中国科学家参加了这次主要的实验，这是非常重要的贡献。第二点体会，做基础研究对意料之外的现象要有充分的准备。要知道，我们做这个实验原来的目标只是测量电子的半径。第三个实验，欧洲核子研究组织进行的一次实验。欧洲核子研究组织（CERN）有一个周长27公里的加速器，最重要的发现就是互联网。我的实验就是在实验室里模拟宇宙大爆炸最开始的情况。这个实验是首次由美国、苏联、中国、欧洲等19个国家的600名科学家共同参加的大型国际合作，中国最主要的贡献就是上海硅酸盐所所生产的BGO晶体，BGO是透明的，但是重量和不锈钢一样。这个实验共发表了300篇文章，有300人获博士学位。第三点体会，要领导和主持一个大型国际科学合作，最主要的要选择科学上最重要的题目，引起参加国科学家最大的兴趣。因为我并没有权利通知德国人、意大利人等，他们愿意参加，是认为这个题目是非常重要的。对贡献大的科学家，要有优先的认可，并使之得到供给上的公认。这样才能得到参加国政府长期的优先支持。 再讲一下我现在的实验，就是寻找宇宙的起源。 目前我领导的实验是在国际空间站上进行的AMS实验。国际空间站是这夜空中除了月亮和星星以外最亮的星，AMS实验长时间测量高能带电的宇宙射线。这是美国、中国、俄罗斯、芬兰、法国、德国、意大利、瑞士等16个国家和地区首次在空间领域方面合作的实验，有60个大学和研究所、600多位科学家共同参与。向大家介绍一两个最新的结果，大家千万记住，物理上的东西基本原理是非常重要的，升空到现在，我们收到540亿个宇宙线数据，这大大多于过去100年全世界搜集到的宇宙线的总和。在未来20年，我们会搜集到3000亿个数据，这将提供前所未有的精度，以探索宇宙的起源。 我现在的实验有两个目标。第一个目标，寻找宇宙中的暗物质。宇宙中90%的物质是看不见的，因为看不见，我们叫它暗物质。（如图）这是去年我们的实验结果。图中斜率一定的绿色直线，代表宇宙线碰撞产生的正电子比例，红点（AMS在空间站上的数据）所描成的曲线是我们得到的结果，显然和宇宙线碰撞产生的正电子比例是不一样的。 今年我们又收到更多的数据，也就能够描绘完整的这张图片：第一，什么时候正电子比例开始上升；第二，上升的时候是不是平滑；第三，什么时候停止上升----这个曲线一定会停止上升，因为暗物质总能量也是有限的；第四，来了正电子应该会有方向，因为暗物质在整个宇宙中从哪个方向来是同样的；第五，什么时候开始下降。 到底找到暗物质没有？现在我们实验的五种结果都和暗物质有关，唯一还没有确定的是什么时候下降，转折点已经找到了，可是下降得很快，一定是暗物质，因为暗物质有一定的质量，假如下降得很慢，可能是一个很奇怪的星，就是中子星，中子星转得很快，可能有磁场，也可能产生大量射线。转折点在这里就是从中子星的，如果在这里，很有可能就是暗物质。另外一个目标是寻找由反物质所组成的宇宙。如果宇宙起源于大爆炸，爆炸之前是真空，真空里不存在任何东西，所以大爆炸之后应该有同样的数量的物质与反物质，要不然就不对。未来20年内，我们将会收集到3000亿个数据，能够探测到可见宇宙边缘的信号。什么意思？银河系里面有1个亿太阳系，宇宙中有几亿个银河系，我们要找到几亿个银河系，看看有没有反物质。 要找反物质，第一就是在空间，一定要把地面上周期表的元素找出来，现在周期表上的元素都找出来了。宇宙是最广阔的实验室，宇宙线的能量高于任何加速器，宇宙中的反物质和暗物质是近代物理学的基础。这是唯一在太空中进行实验的仪器。我个人认为，我们最重要的目标是探测未知，探索自然界的存在，探索我们无法想象也不曾发现的现象。 向大家介绍一下近代物理研究的原定目标和实际发现。我开始做实验的时候是60年代，原来的目标是为了了解原子核力的来源，结果实际的发现是2种中微子和J粒子；70年代，目标是中微子物理，结果发现了第5和第6种夸克……什么意思呢？多数服从少数，只有少数人把多数人的观念推翻以后，科学才能向前发展，因此，专家评审并不是绝对有用的，因为专家评审是依靠现有的知识。最后一个体会，自然科学的研究是具有竞争性的，只有第一，没有第二，没有人知道是谁第二个发现相对论。朱晓明（中欧国际工商学院院长）：我们从所知道的报道，说量子传输是隐形传输，不需要时间，也就是说你拥有100万人民币，从上海传输到北京，1000公里，不需要时间就过去了，将来有没有可能把一种物质从一个地方传输到另外一个地方，也不需要时间？ 丁肇中：传输所谓不需要时间是因为从光速来比，北京和上海是一个地方，因为光每秒钟可以绕地球几圈，假设你住在火星上，我要传输给你的话，需要很长很长的时间，所以所谓的不需要时间，是因为距离很小，对于光速来说很小。物质不能决定光速，因为物质根据相对论，要决定光速的时候，物质的质量就慢慢慢慢变大，空间理论最主要的结果就是质量，当速度决定光速的时候质量就变得很大。 张维炯（中欧国际工商学院副院长）：我曾经看科学家传记有一个章节写的是爱因斯坦，当时他是瑞士专利局的一个雇员，他说他研究相对论的时候晚上把门关上，这个门大概有一公尺，可以隔绝外面的声音。他在门里沉思人们根本没想到的问题。您在做研究、思考问题的时候需不需要把一扇门做得很厚，躲在门后面思考？ 丁肇中：作为一个物理学家，选题目是最重要的。通常我选了题目以后，准备做这个实验以后，我通常找一位或者两位世界上跟一个人谈一谈，我要了解他们的观点，而不是说我要接受他们的意见。1994年我在原子的世界里走来走去，这个实验别人从来没有做过，宇宙是怎么来的？这个工作有600个科学家，我们当时所有的航天专家认为这是不可能的。 提问：您如何看待中国文化以及西方文化的影响？ 丁肇中：我觉得我没有资格回答这个重要的问题，我只能说，我在中学念书的时候，对中国历史、物理和数学特别有兴趣，我所谓有兴趣是花很少的时间考最高的分数。我小时候对中国历史非常感兴趣，常常考一百分，后来我就发现研究中国历史对我来说是很困难的，因为很不容易发现真实情况，中国一改朝换代，第一件事就是改历史，别的我就没有资格说了。 提问：宇宙发现反粒子的数量要达到什么样的程度才能引起我们对现有宇宙学理论的颠覆？ 丁肇中：物质和反物质一碰撞，互相湮灭就产生光，光可以到地面，而地面没有找到这种光，没有就表示在我们这个银河系当中没有反物质，可宇宙里有100亿个银河系，我们这一个没有找到，并不代表另外100亿个银河系都没有，所以我们的目的是把其余的银河系都找一遍，一直找到可见宇宙的边缘。天文学理论对我个人来说意义不大，理论是随着时间变的，当实验推翻理论以后，又有新的理论，我认为最主要的事情就是把实验做好，因为实验做正确了以后，任何理论都能推翻。 提问：人们认为时间和空间是分离的，后来爱因斯坦认为时空是合在一起的，认为是四维空间，有没有五维空间？ 丁肇中：有很多的人认为暗物质可能是第五空间，假使是这样的话，刚才给大家讲的正电子比例上升，假使有五位空间的话，会垂直下降，现在看来可能不是垂直下降，所以可能没有第五维。 提问：我有个体会是文人是相轻的，更不要说科学家了，你在那么多跨国家和中间涉及到很多的国家战略和利益，遇到最大的挑战是什么？你又是通过自己怎么样的一种幽默感和你的科学的严谨来把整个事情做成的？我想听听你的分享。 丁肇中：你说文人相轻，物理学家也不例外。一个实验用什么尺寸的仪器由我决定；一个仪器，每个国家都有自己的模型，做自己的测验，而我只能选一个，怎么选？ 通常在建造仪器的时候，我会开一次会，我坐在上面，所有的科学家坐在下面，然后我静静地听，不管是国家实验室主任、大学校长、教授、博士后、本科生都可以发言，我唯一的要求就是一个人发言的时候，大家都要安静地听。 假使我听懂了，我就做一个决定，假使我有一点不懂，我一定告诉大家，等我弄懂了以后再做决定。做这个决定完全是靠技术，我认为哪个是最保险的，最精确的，做了这个决定以后，任何人不能改。 为什么大家听我的决定呢？因为到现在为止还没有做过错的决定。为此，虽然我的组里有很多人，但我从来不和任何人来往，很多人认识了三四十年，除了在办公室讨论问题，我和任何人来往都要冷静分析，不能把人与人之间的事情和科学的事情放在一起。丁肇中教授的一天7-8点离家，到实验室去，检查仪器。静静地思考太空的事情。午餐找一两个人一起吃饭。这两个人通常是我觉得他们的工作有问题，所以很多人都不愿意跟我吃饭。下午大部分时间思考下一个研究。17:00全组人开会。讨论空间站上的情况，汇报最新进展。晚上，我不会做饭，如果我太太在就一起出去吃饭。21-22点回家。周六、周日、节假日亦如此反复。空间站是飞的，不能停的，停下来就掉下来，所以对我来说，没有礼拜六，没有礼拜天，没有端午节、中秋节、过年，任何节都没有。 丁肇中实验物理学家1976年诺贝尔物理学奖得主美国麻省理工学院教授童年时代成长于重庆，曾就读磁器口嘉陵江小学，父丁观海时任重庆大学土木系教授，母王隽英时任磁器口四川省教育学院心理系教授。1959年丁肇中在美国密歇根大学物理系、数学系取得学士学位；1962年美国密歇根大学物理系博士毕业。现任美国麻省理工学院讲座教授。丁肇中一直领导大型国际实验，包括在德国、瑞士和美国加速器上的实验，以及在航天飞机和国际空间站上的实验。他于1974年研究发现宇宙中的新物质J粒子，因此获1976年诺贝尔物理学奖。目前，丁肇中正领导由16个国家600名科学家组成，在国际空间站上唯一的大型科学实验(AMS)，寻找宇宙的起源。
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长久以来，人们一直对宇宙的起源抱有诸多疑问。宇宙大爆炸理论认为，宇宙诞生之前，没有时间，没有空间，没有物质，也没有能量。约150亿年前，一个很小的点爆炸了，逐渐膨胀，形成了空间和时间，宇宙随之诞生，并经过膨胀、冷却演化至今，星系、地球、空气、水和生命便在这个不断膨胀的时空里逐渐形成。　　最近的天文观测和暴胀宇宙论研究表明，宇宙的密度可能由约70%的暗能，5%的发光和不发光物体，5%的热暗物质和20%的冷暗物质组成。也就是说，宇宙中竟有九成是看不见的暗物质，其中被称做可能是宇宙早期遗留至今的一种看不见的弱相互作用的重粒子--冷暗物质（DAMA）正是支持暴胀宇宙论的关键。　　宇宙中的暗能、暗物质的观测虽已获得一些可能的据，但终究尚未被发现，这就是至今尚未解决的宇宙中的暗物质问题。另一方面，冷暗物质粒子的形成及运动规律是现有粒子物理标准模型所不能解释的，于是科学家们又找到一种新的物理模型--超对称粒子物理模型。　寻找暗物质世界高能物理研究的热点之一，寻找的途径包括在超大型加速器上的实验，也包括在地下、地面和宇宙空间对宇宙线粒子的测量。中国科学院高能物理研究所在寻找暗物质的研究方面一直活跃在国际前沿。1972年高能所云南高山宇宙线观测站曾观测到一个长寿命的重粒子的候选事例。许多科学家认为若此事例能被实，则可能是暗物质的粒子。　　由于经费等种种原因，目前中科院高能所参加了由意大利罗马大学牵头的意中DAMA合作组的冷暗物质粒子研究。为了避免各种信号干扰，意大利国家格朗萨索实验室建在一个高速公路穿过的山洞的岩石厚度有1000米。中意科学家研制的100公斤低本底碘化纳晶体阵列安装在意大利格朗萨索国家地下实验室，经过8年的实验，已经探测到这种物质粒子偶尔碰撞碘化纳晶体中的**核时发出的微弱光犀已获得了这种**的3个年调制变化周期，并据此推算出这种粒子很重，它的质量至少是质子的50倍。实验的初步结果提供了宇宙中可能存在一种重粒子，即冷暗物质粒子的初步据。　　该研究组于今年2月25日在美国加州举行的第四届宇宙暗物质源和探测国际研讨会上公布了他们的初步探测结果。该论文8名作者中的4位中国作者都是中科院高能所的科学家，他们在系统设计、实验方法、部分低噪声的电子插件研制和实验**的统计分析等方面为此项合作研究作出了重要的贡献。　　科学家们认为，这种粒子的存在将非常有力地支持暴胀宇宙论和超对称粒子模型，困扰天文学家70多年的谜团就能澄清，粒子物理、天体物理、宇宙学将会有突破性发展。　　美国南罗来那大学的物理学家弗兰克说，如果这一发展属实，无疑是具有诺贝尔奖水平的。因而这一研究备受国际科学家关注。　　实验上要确认冷暗物质的存在及特性，尚需进一步的观测**和可*据，美国斯坦福大学的科学家作了与DAMA类似的实验，尚未能实DAMA的结果。目前，美国、法国、日本等国的物理学家们正在积极地观测研究宇宙冷暗物质。一个实验结果最终能被公认，必须要有不同实验的验。而实验晶体的用量越大，获取结论所需的年限越短，这受国家实验经费投入所限。　　目前，中科院高能所、清华大学、中国**能研究院等9个单位的30多名专家建议，在国内修建低本底实验室开展验实验，探测器采用250公斤的低放射性的氟化钙晶体，约用5年时间以不同作用模式的实验来检验中意合作组的结果，同时从更高的统计水平上，更精确地确定这种粒子质量。图片说明：哈勃太空望缘观测到的银河系NGC60933球状星团科学家绘制暗物质分布图 揭示星系吞噬过程一个国际联合科研小组已经成功绘制了第一个详细的星系团暗物质分布图。这一分布图表明这种星系团正在吞噬其他独立星系继续增大，同时给暗物质的相关宇宙学理论进行提供了一种及时的检验途径。　　科学家研究的该星系团编号为CL，是宇宙中最大的结构之一。该星系团距离地球45亿光年，由于太傍不能用肉眼观测到。事实上它在天空中占据了与满月类似大小的一个区域。　　与所有星系团相似，该星系团80-85%的质量必定以一种“不可见”的暗物质形态存在，它们不释放辐射，只能通过它与其它可见物体之间的重力作用进行推测。　　天文学家用哈勃太空望栽该星系团的39个区域进行了观测，但主要集中在了位于星系团极后部的星系上。这样做的目的是为了发现星系团对脏离星系重力作用所引起的星系团本身重力场的细微变形。这种弱重力透镜现象使研究人员能够推算出这个范围达2000万光年的星系团中质量及暗物质分布状况。　　支持冷暗物质理论　　科学家于周四在悉尼举行的国际天文学联合会大会上对这项研究成果进行了表述。此前学术界对星系团质量分布状况存在很大分歧，并缺乏清晰的观测结果。科学家是首次提供如此详细的星系团物质分布图。　　结果表明，星系团中的质量分布沿边缘方向迅速减少。这与此前的冷暗物质理论的预测能够很好的相符。这表明暗物质很可能就是移动缓慢的重粒子，学术界称为弱作用力重粒子（WIMPS）。这些粒子比热的快速移动的中微子等更容易聚集在一起。　　吞噬星系继续扩大　　科学家虎现据表明该星系团依然通过吞噬其它星系继续增大。一旦一个星系本完全吞噬，其暗物质将扩散开来分布于整个星系团。目前，在 CL星系团**还有一些边缘星系依然具有自己的暗物质，这表明这些星系还处在被吞噬的初期阶段。　　由于此项观测的成果令人鼓舞，该研究小组获得了更多的经费和观测时间。对CL星系团的观测达到120小时，这创造了对单个星系团观测时间的纪录。该项研究成果已经被《天体物理学杂志》接收并将出版。天文学家认为在宇宙中充满鬼星系美国天文学家在最近召开的一次会议上称，宇宙中充满由神秘暗物质组成的“鬼星系”，其数量比类似银河系那样的又大又明亮的导系还要多。天文学家认为，这些在太空中看起来像马勃科菌的极小星系，可能会为宇宙的形成提供线索。与银河系不同的是．这些“鬼星系”主要由暗物质组成，约占宇宙的90％，而其他星体如恒星、行星和彗星仅占宇宙的大约l0％。科学家是通过暗物质对周围物体的引力而发现其存在的，即使是像银河系那样中等大小的发亮星系周围也有暗物质组成的光圈。美国天文学家称，大而发亮的星体最容易被观察到，它们大约含50％的暗物质，而小一些的星体则由90％的暗物质组成。几乎不能观测到的最小星体，可能由99％的暗物质组成。天文学家发现大量宇宙暗物质30多年来，天文学家一直试图找到被称为“暗物质”的天体。现在，天文学家认为，他们已发现大量的、以几万亿颗小白矮星形式出现的暗物质。这些白矮星被认为是普通恒星演化的晚期天体。　　暗物质问题是天文学家几大未解之谜之一。加拿大不列颠哥伦比亚大学天文学家运用哈勃望缘发现白矮星的小组成员里彻说，如果这一发现被实，则要重新思考星系是如何形成和宇宙从大爆炸开始是如何演化的理论。　　70年代初，当天文学家注意到，银河系外部的恒星绕银河系中心旋转时的速度比预期的要快时，暗物质便成为一个研究的课题。对银河系质量的估计表明，银河系的某些地方要有一个集中的引力，才能使外层恒星以高速度运行。当时科学家认为，一定有某些物质没有被发现。　　研究表明，几万亿颗比太阳质量小，但比木星质量大的天体，可能成为银河系暗物质的主体。属于这一范围的天体包括白矮星、红矮星和褐矮星，而白矮星是最佳的待选者。但由于发现不多，不能作出定论。当加拿大天文学家汉森对寿命为120亿年的白矮星的温度进行重新计算时，研究出现了重大突破。他发现白矮星表面的温度应比人们预测的脯且这些星体似乎是暗蓝色，而不是人们认为的红色。借助于这一预测，里彻等人利用哈勃望缘重新拍摄所谓“哈勃深空间”，发现了两颗暗蓝色白矮星。与此同时，其他天文学家也拍摄到其他的白矮星。通过外推方法，研究人员认为，银河系中大约有 5万亿颗白矮星已成为暗物质的主体。
身野战场浪.
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