国家号召自主创新,要求20年建成创新型国家,这正是科技专家鼓起勇气,探讨新问题、深入思考、大胆设想的生动体现。不顾一切局限与束缚,争取胜利,此其时也!科技专家还等什么!
举两个例子,进一步说明高级科技研究工作的经验。
丁肇中的实验
丁肇中院士在20世纪50年代获得博士学位。他了解到电子体积是当时非常重要的研究问题。早在1948年,几位科学家就提出电子有质量但没有体积的观点,并得到当时所有实验的证明,因而获得了诺贝尔奖。但是,哈佛大学和康奈尔大学的著名教授用了几年时间,作了两个不同的实验,于1946年得到意外结果,说量子电动力学是错的,电子是有体积的。他们的结果得到物理学界的认可和重复。这就成了问题,电子到底有没有体积?辩论是没有意义的,只有实验才能解决问题。
由于关涉物理学的基本观念,丁肇中决定用不同的方法测量电子半径。但那时丁肇中刚刚得到博士学位,还没有多少经验,因此没人相信他能作这样的实验,也没人支持他。直到1965年,他得知德国新建了加速器方面的研究所,就放弃了在美国大学的前途,到德国工作。8个月后,他的实验证明,电动力学是正确的,电子没有体积,原子半径最小10-8厘米,甚至电子半径测量到10-14厘米也找不到。
这证明自主创新最重要的是具备有前途的课题,课题重要就会得到支持,同时也证明不盲从专家结论的重要意义。事实上,哈佛大学和康奈尔大学的教授都是世界级的专家,但他们的结论同样可能存在漏洞。
丁肇中的第二个实验是新粒子。1974年以前,物理学界认为所有粒子都是由三种夸克组成的。1970年初,丁肇中开始怀疑宇宙间只有三种夸克的说法,希望找到新的夸克,因而要建立一个高灵敏度的探测器,于是就设计了这个实验。实验中,每秒要向探测器射入100亿个高能质子,从中找出一个新的粒子。当时,物理学界相信只有三种夸克,而且这种实验很危险、很困难,也没人相信他能成功,因此,也得不到支持。直到1972年,美国的布鲁克海文实验室支持了他的实验。布鲁克海文实验室经过大量复杂的准备工作,做成复杂的探测器。两年后,果然发现了一种新的粒子(J粒子),其特点是寿命比已知粒子长一万倍。不久,别人也发现了同样寿命的类似粒子。这些新的粒子改变了物理学界长期认为只有三种夸克的观念。现在我们知道,世界上至少存在六种不同的夸克。
因新粒子(他取名为J粒子,因为J像中文的丁字)的发现,丁肇中获得了诺贝尔奖。在颁奖仪式上,他用中文作了科学报告,这在诺奖颁奖典礼上是第一次,反映了他对中国的感情(他是在中国长大的)。叶剑英元帅写了一首诗给他:“攻城不怕坚,攻书莫畏难。科学有险阻,苦战能过关。”
丁肇中认为,实验是自然科学的基础,理论需要实验证明。当实验推翻了理论以后,才可能创建新的理论,但理论不能推翻实验。这种意见对科学研究有重要指导意义。
他的著名实验工作还有三项,即第三个实验——胶子的发现,第四个实验——在欧洲核子中心作的L3实验,第五个实验——目前已启动的在国际空间站上开展的AMS(alfa质谱仪)实验。这些实验都涉及宇宙起源问题,因而非常重要。实验从各国吸收了不少助手,培养了大批科研人才。这些助手参加实验,只做技术工作,学习研究方法,不涉及课题科研的基本工作,即决定课题、设想、计划、实验方法、结果分析、总结等,因此不是合作研究。所以,助手一般只用一半的工作时间做主要研究人员指定的辅助工作,另一半(每周大约20小时)做自己的研究工作。在L3实验中,共用了几百位助手,发表了271篇文章,有300人为此获得了博士学位。只在胶子的工作中,前后就有20多位中国科学工作者参加了实验,其中唐孝威很快被选为中国科学院院士。