丁肇中：找到那颗红色雨滴

丁肇中的办公室放着电影《奥本海默》的蓝光碟，以及一本奥本海默的自传。这是他的同行前辈。他表示已经看了两遍电影，他清楚电影里的每一件事。

作为美籍华裔实验物理学家、现任美国麻省理工学院教授，丁肇中还有一串重要头衔，美国科学院院士、艺术与科学院院士、中国科学院外籍院士、超大型国际合作项目阿尔法磁谱仪（AMS）实验首席科学家等。

近日，凤凰记者在日内瓦的欧洲核子研究中心里采访了他。他的人生充满了诸多巧合：因为早产，他降生于父母归国前夕，因此自然获得美国国籍，这让他日后得以走出不顺利的台湾本科学习，直接去美国改修物理，从此扎根美国学界；本科毕业后赶上越战，原本要应征入伍，但原子能委员会却使他免于服兵役，因为美国急着跟苏联展开科技竞赛，而丁肇中“以后可能变成科学家”。

接下来的故事，相信很多人都知道：他发现了一种新的亚原子粒子，并将其命名为“J粒子”，其难度无异于从一座城市每秒钟落下的100亿雨滴中，找出一颗与众不同的红色雨滴，他因此获得1976年诺贝尔物理学奖，并成为诺奖历史上第一个用中文作获奖致辞的人；他验证了胶子的存在，发现宇宙中只有3种电子和6种夸克，它们都没有体积；而由他提出却几经波折的超大型国际合作项目AMS实验，直到2011年才步入正轨，并持续至今。他通过实验迈出的每一步，都拉近了人类探索宇宙奥秘的距离。

“自然科学是个实验的科学，再好的理论，没有实验的证明是没有意义的。”在“世界因你而美丽——2023-2024影响世界华人盛典”上，丁肇中获颁“终身成就奖”。他始终认为，自然科学的发展是多数服从少数，只有极少数人把别人和传统的观念推翻后，才能向前走。

6月28日，香港会展中心，丁肇中获颁“2023-2024影响世界华人终身成就奖”。

6月28日，在国窖1573“世界因你而美丽——2023-2024影响世界华人盛典”上，丁肇中获颁“影响世界华人终身成就奖”。丁肇中在现场发表获奖感言时表示，自然科学的发展是把大多数人的观念推翻了以后才能向前走。他还提到自己一开始学物理，最反对的是母亲，因为母亲认为他并不具备物理天分，而他的回应是：“我在世界上只走一次，应该照自己的兴趣去做。”

盛典现场，当丁肇中领奖后走下舞台，台下嘉宾及观众全体起立并热烈鼓掌，向这位88岁依然在进行着物理实验的科学家表达敬意。

“世界因你而美丽——影响世界华人盛典”由凤凰卫视集团联合海内外多家华语媒体机构发起，共同推举及表彰在不同领域成就卓越、具有世界影响力的杰出华人典范。自2007年启幕至今，华人盛典已连续举办16届，今年是盛典首次落地香港。

01

抗战军兴，流离迁移频仍

“我在第二次世界大战初期出生在一个主要由教授和革命志士组成的家庭里，我的父母都希望我出生在中国，但在他们访问美国时，我提早出世，由于这个意外，我成为美国公民，这个突来的小插曲却也影响了我的一生。”丁肇中曾这样介绍自己的身世。

1936年1月27日，丁肇中在位于密歇根州安娜堡的州立大学医院里降生，早产了两个月。他的父母是山东同乡，都出身名门，父亲丁观海是土木工程学家，母亲王隽英是辛亥遗孤，深耕教育心理学，两人相识于上海校园，在美读研时结婚，丁肇中是这对夫妇的第一个孩子，生在他们在美国学术访问的中途。

回国后的第二年，“七七事变”爆发，丁肇中和父母正在山东涛雒老家。战火越来越近，8月，一家人坐火车南下南京，妻子立即进入鼓楼医院待产，当月南京遭轰炸，他们转道芜湖，孰料芜湖也不能免于空袭，只好再次动身去合肥的医院。

“抗战军兴，流离迁移频仍。”这种举家流离的日子一直持续到1938年12月，一家人团聚于陪都重庆，全家终于安顿下来。

大后方也充满诸多危险，躲过了日军航空炸弹，还得避开各路土匪。丁观海曾回忆长子丁肇中差点丧命的危险一夜：彼时，丁观海在重庆大学教书，王隽英在民族中学当教务主任，且即将去四川教育学院教授心理学。为躲避空袭，孩子们跟外婆暂居嘉陵江畔的一个山洞里，孰料夜间40多个蒙面土匪闯入，找不到钱财，走前朝着丁肇中的枕头开了一枪。

回忆重庆岁月，丁肇中最难忘的事情居然是放羊和挤羊奶。“家中买了羊，弟弟不幸罹患肺病，医药欠缺的战时，肺病存活率低，必须小心照顾。”

若干年后，在一场报告中他曾这样总结战火下的童年：“由于当时中国的境况，我一直是一个难民，不断地从一个地方逃到另一个地方。当然，那时使我没有可能得到任何的正规教育。仅仅由于我的父母都是大学教授，我们才得以有足够的饭吃并且总是可以找到适当的住所，但没有正规的教育、体育运动和任何娱乐。然而，幸运的是我可以见到许多来我们家拜访我父母的有才华的学者。”

在重庆生活的8年里，丁肇中曾进入一所小学就读，但第一天上学，空袭警报就响了，为安全起见，学校宣布放假一天。后来的学习也因战事时断时续，一个月上不了几天课，改由父母教导功课。白天，父母在大学里教书，丁肇中就在家学习、做作业，晚上，父母回家批改作业，再教新的功课，如此往复。这段经历让丁肇中养成了一句诙谐口头禅：“战争的好处是，我可以不必上学。”

抗战胜利并没有给丁肇中带来多少喜悦，因为他和弟弟开始陷入长达多月的伤寒折磨。这场发烧，陪伴他从重庆来到南京，给父母多次送去病危通知书，并耗尽了家里积蓄用来购买新药盘尼西林。

转危为安后，丁肇中开始在南京上小学，这是他第一次接受正规教育，但一家人很快搬去青岛，他又进入一家由德国修女开办的天主教学校。学校教学非常严格，加上之前并未受过正规教育，对学校也没有什么兴趣，他在适应学业上遇到不小困难。

回忆最初零散、短暂、匆忙的求学经历，丁肇中很感恩家庭教育与文化氛围，高级知识分子父母的家庭教育非常有水准，从不强迫孩子念书。

他更喜欢母亲的教育方法——轻松传授知识，但从不要求考100分。“因为她明白，100分对于一个孩子来说没有什么意义，而培养孩子学习的兴趣、对未知世界的探索精神才是关键。”丁肇中坦言，这一点对他从那以后的学习和研究起到非常重要的作用。

另一方面，他也非常感恩父亲的引路作用：“他对我的最大影响是，在我少年时代引导我认识了伟大科学家们的工作和成就，对我所做的一切总是给予很大的支持。因而，应该说，他是我的启蒙老师。”

02

不爱工程爱足球

12岁时，丁肇中在台湾开始接受正规教育。彼时的学校仍延续着日统时期日本人留下的严格和有规律的教育制度，学生在学校里最重要的就是成为一名出类拔萃的学生。一年后，他随父母搬到台北，后通过考试进入台北最好的高中，并被编入最好的班级。

他专注于读书，常和同学们去台湾师范大学图书馆读书，待图书馆关灯后回家继续读书。他几乎没有消遣活动，觉得看电影是“金钱与时间上的奢侈”。他经常跟同学争论做题，往往以胜利告终。同学们对他的数理水准佩服不已，取绰号“丁大头”或“大头丁”。

念高中时，丁肇中最感兴趣的是中国历史，其次是化学和物理，“但我很快意识到，在历史学中去寻找真理，比在自然科学中寻求真理要困难得多。”丁肇中回忆，或因自己12岁以前没有机会受到教育，他对中国文学、英文和其他诸如此类的课程，感到极大的困难，但他投入大量时间在物理和化学的学习中。虽然他并非这些学科中最优秀的学生，但对这些课程的理解，他也许比其他学生更深入一些。

丁肇中放弃台湾省立工学院（注：今为成功大学）的保送机会，参加联考，想入台湾大学。但他偏科严重，语文和英文拖了后腿，结果又考回省工学院机械工程系。很多年里，他把这段无法释怀的日子称为上学生涯里的“黑暗时期”。多年后，当他成名天下之际，台大当年那位主考人非常后悔，错过了这么一位英才。

入学不久，他以志趣不合为由办理休学，迅速离开省工学院。恰逢美国密歇根大学一个校领导团队访台，得知丁肇中就出生在密歇根大学医院里，对方告诉他：“那你算是密歇根州的人，你也可以上大学，不用交学费。”

于是，1956年9月，丁肇中带着随身仅有的100美元，独自一人落地底特律机场，来到密歇根大学。

那时的美国，华人很少，校园里更是鲜有华人学生。丁肇中到了班上都坐第一排，老师讲课的时候，他常因为时差问题而睡着，睡着睡着被老师叫醒，引来别的学生哄堂大笑。“对我来说，那是非常艰难的一年，我不仅不懂当地语言，而且几乎没有钱养活自己，我只有刻苦学习，始终保持优等生的地位，用获得的奖学金来继续我的学习。”

最初，丁肇中学的是机械工程，而非物理。其实他并不知道该怎么选择，只是听别人说学工程比较容易找工作，考虑到就业前景才选择了这一专业。不过，相比主修的专业，他显然对足球的兴趣更浓，“有时候不去上课，可从来没有不去支持足球”。加上由于没有电脑，必须自己画图，丁肇中连一条线都画不直，三视图也画不出，被工学院的导师建议改学数学或物理。

大学二年级时，丁肇中请求学校让他多学一些研究院的数学、物理和化学课程，学校通知他必须转系才行，于是他离开工学院，并在6年之内陆续取得了工程物理和工程数学的学士、硕士学位，和物理学博士学位，这在当时是非常少有的。

“东方学生很会考试，很会背公式。会考试并非不好，但是会考试并非代表一切。很多会考试的人，对公式背后的意义并不很了解。”在校期间，丁肇中的考试成绩相当好，但他觉得，作为一个科学家，最重要的是不断探寻课本之外的事，对学科有更深入一层的理解，有能力去独立思考各种物理现象的本质，面对占压倒优势的反对意见也要毫不胆怯地迎接挑战，“对所有学生有一条共同要求，就是任何时候都不要死读书，不要被分数牵着鼻子走，而要善于独立思考，勤于自己动手，使自己具备竞争的能力。”

在高中里喜爱不依不饶争辩的劲头，有助于他适应美国的学术环境。他风趣地追忆道：“就读密歇根大学研究所时，我和一般沉默寡言的中国学生不同，很喜欢发问，一点点疑问总要追根究底，大约很令教授们头疼。所以我离开密歇根大学时，竟然有令这个大学的教授们松了一口气的感觉。”

博士毕业后，丁肇中奔波于东海岸各大城市的科研机构和大学，考察对方，也被对方考察。然而1960年，他却迎来丧母之痛。王隽英来美国动直肠癌手术，12月3日在医院去世，下葬纽约。母亲临终前嘱托丁肇中：“爱科学，爱祖国，双爱双荣。”

03

找到那颗红色雨滴

丁肇中坚信“实验是物理学的基础”，但其实他起初在密歇根大学学习时，想要钻研的是理论物理，而非实验物理。转向，是发现了电子自旋的理论物理学家乔治·乌伦贝克（George Uhlenbeck）给了他启发。

乌伦贝克曾告诉他，如果能重来，自己会选择当个实验物理学家，而不是理论物理学家，因为“对物理真正有影响力的理论物理学家，用一只手的指头就能数得出来，但实验得到的每一个结果，都是对物理、对人类有贡献的”。谈完后，丁肇中在他的办公室外走来走去，然后告诉他：“你是对的，我要离开你了。”

博士毕业后，立志从事研究工作的丁肇中首先选择了欧洲核子研究中心一份薪金较低的工作，一年后到云集大量知名且有才华的物理学家和诺贝尔奖获得者的哥伦比亚大学物理系担任讲师。这两段经历对他后来的工作影响深远。

1966年开始，丁肇中领导的实验小组进行了一连串关于量子电动力学和矢量介子的实验工作。最初，他的有关实验方案并不为诺奖得主、后任费米国家加速器实验室主任利昂·莱德曼（Leon M. Lederman）的认可，但最终实验成功了，他们的努力付出，不仅加深了人类对矢量介子的认识，证实了量子电动力学的正确性，也成为他个人和同事们所从事一系列实验的基础，更让他认识到“不要盲从专家的结论”。

在那个高能物理刚刚蓬勃兴起的年代，许多新的粒子陆续被发现和碰撞出来。1972年，丁肇中感到很可能存在许多有光的特性而质量较重的粒子，但理论上并未预言它们的存在。为了研究更重的光子，他和团队在美国布鲁海文国家实验室的高速加速器上设计实验。这类实验也有学者做过，但并未发现任何新奇的东西。丁肇中却决定不顾多数人的反对，在质子加速器上做了一个精密探测器，从正负电信号中寻找重光子。其难度，用他自己的话说，无异于“一座城市下雨时，要在每秒钟的100亿个雨滴中，找到一个与众不同的红色雨滴”。

1974年11月11日，得益于严谨的实验设计和实验室的全力支持，丁肇中正式宣布发现了第4种夸克的存在，他称之为J粒子。同日，斯坦福大学伯顿·里克特（Burton Richter）领导的另一个团队也宣布发现同样的复合粒子，称为ψ介子。

J粒子的质量是氢原子的3倍，寿命比一般粒子长1万倍，这是一种奇特的属性，丁肇中举例说，“这个发现的重要性，就等同于我们到深山里发现了一个偏僻的村子，村民不是100岁，而是100万岁，跟普通人类不一样”。此后，第五、第六种夸克被陆续发现，这些基本粒子成为了万物构成的最小微观单元，至今无法被直接观测或分离出来。

J粒子的发现令全球物理学界激动，称之为“11月革命”。美国物理学家、1979年诺贝尔物理学奖得主谢尔登·格拉肖（Sheldon LeeGlashow）评价称，在丁肇中进行J粒子实验前的许多年中，实验物理学是相当枯燥乏味的。“J粒子的发现是那样重要，因而许多物理学家现在划出‘J粒子前’和‘J粒子后’的历史时期。”麻省理工学院院长杰米韦森赞扬说：“丁肇中的研究已为人类开拓了宇宙的未知领域，并使基本粒子物理学迈进了一个新的境界。”总统福特发来贺电：“这种基本知识上的重大进展，能够导致科学的更进一步突破，进而造福人类。”

1976年，两人为此获得诺贝尔物理学奖，还有美国政府针对物理学界的欧内斯特·奥兰多·劳伦斯奖。诺奖颁奖典礼上，丁肇中坚持用英语与中文都发言一遍，成为第一位在诺奖典礼上说中文的获奖者。

“中国有句古话：‘劳心者治人，劳力者治于人。’这种落后的思想，对发展中国家的青年们有很大的害处。由于这种思想，很多发展中国家的学生都倾向于理论的研究，而避免实验工作。事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学更是从实验中产生的。”丁肇中希望通过这次获奖，能够唤起发展中国家的学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。

1976年10月18日，丁肇中在瑞典皇家科学院荣膺诺贝尔物理学奖。

04

里程碑式的合作

1975年11月7日，已是麻省理工学院物理系终身教授的丁肇中第一次回到曾经生活12年的中国大陆，接待方是中国科学院。他穿上中山装，参观了工厂、农村、学校和科研单位。当他旧地重游，来到重庆瓷器口小学时，甩出标准的四川话，孩子们用四川话回复：“呀，这个日本人，会讲四川话。”他还去了从未去过的延安，进村民的窑洞，坐在热炕上享用小米粥、熬南瓜。

1977年，他第二次回大陆。上一次回来，主要是探亲和采风，这一次主要是学术交流。8月11日，邓小平在人民大会堂接见了丁肇中，希望他能帮助大陆的高能物理研究。他告诉《凤凰周刊》，邓小平对物理有很大兴趣，因为家里不少人是学物理的，他希望派遣一个100人的团队，去丁的实验室。

丁肇中则提出，学物理和练兵是两回事，希望中方挑十几个人来面试，听他们如何提问题，然后慢慢从问题中了解这个人的思考能力如何。“因为学物理要有想象力，考第一名是没用的，因为考的是前人知道的知识。”

1978年春，丁肇中在德国汉堡的电子同步加速器研究中心主持的实验组，接待了一行特殊客人——来自中国科学院高能物理研究所的第一批科技人员，丁肇中与中国大陆的合作，就这样开始了。而彼时距中美正式建交、签订《中美高能物理合作执行协议》，还要早上数月时间，因此，这次合作也被视为“中国科技界改革开放具有里程碑意义的事件”。

就像自己早年初到美国读书时一样，中国科研人员还不能掌握英语，丁肇中便派包括两个女儿在内的团队帮助大家克服语言关。

领队唐孝威曾在1956-1959年间赴苏联杜布纳联合原子核研究所从事高能物理研究，1960年回国后参加两弹工程，后为中科院高能物理学研究院研究员。据他回忆，在一年多的时间里，他们参加了丁肇中教授领导的Mark-J探测器的建造、制备、安装、运转等工作，对国际第一流的高能加速器物理实验室有所了解，学习了高能物理有关知识，掌握了探测器、电子学、计算机等方面的技术。

1979年，美国《纽约时报》头版报道了丁肇中团队通过Mark-J实验发现胶子的消息，其中特别提到，27名中国科学家参加了这次实验，“在有关核粒子的国际合作研究项目史上，这是第一次，也是中国的一大贡献。”

进入1980年代，丁肇中开启与中国科学家的第二次合作——欧洲核子研究中心LEP对撞加速器上的L3实验。这个由19国约600名科学家共同参与、耗时21年的大型国际合作实验，是他科学生涯中的第4个重要实验。实验发现，在现在的能量范围内，宇宙中有3种不同的电子、3种不同的中微子和6种不同的夸克；电子和夸克都没有体积。

谈及中国科学家在L3实验中扮演的角色，丁肇中曾回忆，L3实验需要12吨锗酸铋晶体，但当时全球年产量只有4公斤，中科院上海硅酸盐所生产的锗酸铋晶体帮了大忙。此外，多位中方科研人员也对数据分析做出重要贡献。

丁肇中还不遗余力帮助故土培养科学人才，到1988年，就有260位大陆科技人才去他领导下的物理实验组里，其中不乏王贻芳、陈和生、郑志鹏等中科院高能物理所出身的研究员。后来，他回到老家时还感叹：“搞什么事业都需要人才。这几年来，我每次回来，都是经过教育部、科学院，在全国重点大学挑选物理专业学习成绩最好的学生到我那里工作，拿博士学位。遗憾的是，至今还没有山东的学生。”

05

实验不停

时至今日，丁肇中仍在进行实验，这又是一个将不可能变为可能的过程，而舞台挪到了更为遥远的太空。

2011年5月，有着“国际空间站皇冠上的一颗明珠”之称的阿尔法磁谱仪（AMS）随“奋进”号航天飞机升空，并被安装在国际空间站上，成为唯一的空间大型磁谱仪。这个重达7.5吨的仪器内含磁铁，那是整个实验最为核心的设备，原料来自内蒙古包头，由中科院电工所、高能所和中国运载火箭技术研究院设计研制并进行多次测试。当宇宙射线进入磁谱仪时，会在磁铁的影响下偏转，由于不同粒子的偏转轨迹不同，因此可以直接研究和测量宇宙中带电粒子的性质。

在这之前，从没有人能将这么大的一块“磁铁”放进太空，用来研究宇宙射线的特性和起源，特别是寻找暗物质和反物质。当然，更从未有人想过，因为太难。这好比将一个指南针放进太空，一头向南，一头向北，它会不断旋转。而丁肇中1994年就决定这么去做了，那时他58岁，在一些普通人眼中，这已是一个接近退休、该颐养天年的岁数了。

“当时我已经做了很多加速器的实验，我想下一步，应该挑一个大家都认为不可能的实验，所以就挑了一个到太空去做的实验，也就是AMS。”但执行起来困难重重，他在一次院士对谈中回忆，当他和美国政府提出这一计划时，遭到能源部反对，理由是他从未做过太空实验，而且太过昂贵。

此后数年里，丁肇中一边进行实验准备，一边游说政府官员，其间波折不断。直至2007年，应丁肇中要求，为证明实验的价值，政府成立了评审委员会，成员包括世界第一流的科学家、美国科学院院士、诺奖得主等，最终获得了认可。一年后，美国国会通过法案，要求美国航空航天局将AMS运往国际空间站。

如今，AMS已经在国际空间站运行了超过4700个昼夜，收集了超过2373亿条宇宙射线数据，它们最终变成数十篇研究成果，带来了对宇宙的全新认识。比如，“数据分析的结果显示，没有一个结果和现有理论是符合的，所以我们的结果把整个宇宙线理论就推翻掉了。”而在未来，它也有望帮助科学家确认高能正电子是否来源于暗物质。

“没有一件事是你能想象到的，所有都是未知，这就是为什么这个实验对我来说非常有意义。”丁肇中说。

走进物理学已近70年，丁肇中听到太多反对、质疑的声音，包括他最具代表性的几个实验，理由大多是太贵太难、没有意义、不可能成功，其中不乏许多领域内泰斗级的人物，但丁肇中却一一做成。他告诉记者，“自然科学的发展是多数服从少数，只有极少数人把别人的观念以及传统的观念推翻了以后，你才能向前走”，类似表达，他在许多场合都强调过。

在实验物理这条路上，丁肇中没有遗憾，“我从来没有做过一个错误的实验，主要原因是我比较小心谨慎，怀疑有没有错误。”如今，当年和他一起发现J粒子的同事大都已经退休，有的已经去世，而88岁的丁肇中依然葆有对实验物理的热情和严谨的态度，活跃在科研一线。

太空中的AMS仍在回传数据，地面上的丁肇中也步履不停。每天，早上七八点起床后，他便来到位于日内瓦欧洲核子研究中心的办公室，这里可以看到AMS实验实时更新的数据，他在这里开会讨论、看研究数据，想一想有没有误差、有没有仪器坏了，继续寻找百亿之中那一颗与众不同的雨滴。

实验仍在继续。

记者：陈祥

编辑：卢伊