从物理实验中获得的体会.doc

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1、从物理实验中获得的体会■演讲人：丁肇中■地点：上海中欧国际工商学院大师课堂■时间：2014年10月作者：丁肇中《光明日报》（2015年01月29日 11版）    我向大家介绍的是我所经历的实验，讲我所做的实验，我的实验包括两种，第一种，探索宇宙中最基本的结构，另一种是寻找宇宙的起源，在国际空间站上。     我小时候在重庆长大，那个时候常常有日本飞机徘徊在上空，所以我没有机会上学，同时，那个时候我对上学特别没有兴趣。今天，我们正享受着由人们对基础学科的研究所带来的成果，这里包括技术、通讯、计算机、交通、医疗等，这些大大提高了我们的生活质量。人们常常忘记为这些成果奠定基础的科学家，这些

2、科学家是出于对自然界的好奇，才开始的探索和研究。     这是一座由基础研究转变为应用技术的金字塔。100年前，最尖端的科学是光学、力学，现在被用在电视、无线电、航空航天工程；20世纪30年代，最尖端的科学就是量子力学和原子物理，当时所有人都不理解它的用处，现在被用在IT上；20世纪40年代最尖端的科学是原子核物理，现在被用在核聚变。从大距离方面看，20世纪30年代最尖端的科学，就是对太阳系的研究，现在被用在导航和定时上，金字塔不断的增高，因为研究不断扩大它的底部，基础研究越来越走到角落，因为它远离日常生活。     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

3、实际有市场效益的实用性技术的发展，并使经济持续发展。从历史的观点来看，这观点是错误的。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。所以，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，但理论不可能推翻实验。     给大家介绍几个我做的实验。 实验1     很早以前，中国人就认为世界是由金木水火土构成的。到19世纪初，周期表被发现，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，再后来就认为原子核是最基本的东西，到了

4、20世纪70年代，我们又发现原子核里面几百个基本粒子是最基本的，现在我们又知道6种夸克和3种电子是最基本的。所以，物理学的知识是随着时间而变的。     1974年前物理学界认为，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年代初我设计了一个实验，实验要求精确度是极高的，相当于在北京下雨时，每秒钟有100亿个雨滴，如果有一个雨滴是不一样的，必须在一秒钟之内找出来。当时，大家都相信只有三种夸克，这三种夸克已经可以解释所有已知的物理现象，所以，我设计的这个“麻烦”实验不受物理学界欢迎。而1972年，美国的布鲁凯文实验室接受了我们的实验，为了从100亿个已知粒

5、子中找到一个新粒子，这个实验，必须每秒钟输入100亿高能量的质子到探测器上，在这么多的质子输入探测器所产生的放射线会彻底破坏探测器，对工作人员也是非常危险的。因此，必须发展全新的，精确的，在非常强的放射线下能正常工作的全部仪器，也必须设计安全的屏蔽系统。为了保护人，先用5吨的铀，100吨的铅，然后用10000吨的水泥，把这些放射性去掉。最后用了肥皂，因为含水最多，所以用了5吨肥皂吸收了中子。开始向美国政府请求经费买5吨的肥皂，后来麻省理工学院说，不用美国政府出，由麻省理工学院出。正是这么多屏蔽，一个小时以后，辐射区的放射能量为5伦琴/小时，还是非常非常危险的。     两年以后，我们果

6、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。新的粒子发现以后，很快同样寿命的粒子也被发现，它的重要性类似于我们发现一个偏僻的村子里所有的人不是一百岁，而是一百万岁。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。这个实验的发现让我拿到了诺贝尔奖。     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，所以我

7、要用中文作报告，当时美国大使来找我说：“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。”这是我当时说的。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，特别是物理学就是从实验产生的。     我的第一点体会，做