丁肇中致同学们的一封信

同学们：

很高兴在张敏之教学楼揭幕式上和大家谈谈我个人在科学上的体验。小时候常听我父母谈起张敏之先生的事迹和在教育上的贡献，同时我还记得是我母亲讲她小时候在烟台上学的故事，给我留下很深刻的印象。

自然科学（物理、天文、生物、化学等）是实验科学。一个理论无论它多么高明并合乎逻辑，若无法由实验加以印证，终究是毫无意义的。实验与理论交互影响的结果，促进了科学的进步。先进精确的实验结果和理论之预测互相对照，终致产生新的理论，而此新理论又面临新的实验之挑战。所以作为一个好的科学家，必须对理论与实验的基础有深入的理解。

大约半个世纪前我在中学读书时，并非班上的佼佼者。我的父母从未要求我背书，也未要求我在考试中争取最高分数。

对我影响最深者是我的母亲，在考试中无论我得到怎样的成绩，她都谅解与接受。平时在家时我们经常可以听到许多伟大的科学家的成就事迹轶事。这样一个温馨自由的家庭气氛，加上科学家的影响，使我在年轻时即已下决心做一个科学家。

在高中时，我曾对中国历史深感兴趣，中国有世界上最悠久且未曾间断的历史记录，其间有许多伟大的成就值得我们骄傲。

我同时也对数学、化学和生物兴致勃勃，对其他科目则表现平平。我曾花了相当长的时间在物理和数学两科。记得当时曾对牛顿定律F=ma的意义想了数周之久。对质量m、加速度a及力F之物理意义非常困惑不解。

在中学接受到的非常踏实的教育，对我日后成为一个物理学家有极大的帮助。１９５５年中学毕业，１９５６年进入美国密执根大学，直到１９６２年止，历时６年，我相继获得物理学和数学学士学位及物理学博士学位。１９７６年，我获得了物理诺贝尔奖。

我想用四则简短的故事谈谈我所参与的２０世纪的物理学。

第一则故事：测量电子的大小费曼、薛丁格、朝永正一郎等知名物理学家，在近代电磁理论中均认为电子是没有体积的。在１９６０年之前，所有的实验均与这个理论的预测相吻合。１９６４年由哈佛大学与麻省理工学院建造完成一个大型电子加速器，并由哈佛大学与康乃尔大学在这方面的专家设计建造了一个高灵敏度的实验，求测量电子的大小。实验结果显示，电子是有体积的，它的半径是１０～１４厘米。实验与原理不相符合，证明近代电磁理论是错误的。

１９６６年我在德国用不同的方法重做这个实验，结果我们发现电子的确没有可测量的大小，其半径小于１０～１４厘米，与理论完全符合。也就是说近代电磁理论是正确的。这个故事得到第一个启示：切勿永远顺从专家的想法。

第二则故事：新夸克的发现在７０年代，所有已知的基本粒子均由三种夸克组成。我当时就怀疑，为什么只有三种夸克？

为了寻找新的夸克，我决心组装一个高灵敏度的探测器，该探测器对夸克探测的灵敏度为既有探测器的１００亿倍。也就是说，我们要在１００亿个基本粒子中找出由新夸克组成的新粒子。这个实验的困难度可以用下面的比喻来说明：在一个下雨天，每秒钟在烟台落下的１００亿个雨滴中，有一个颜色不同，我们要将它找出来，其难度可想而知。

在当时，几乎每一个人都相信夸克只有三个，再加上这个实验的难度太大，使得世界上几乎所有的加速器实验室都拒绝接受这个实验。最后，美国纽约的布鲁克海文国家实验室终于允许我们进行这个实验。我们果然发现了一个全新的夸克，该夸克所组成的粒子呈现了意想不到的性质：

１、非常之重，比所有的已知粒子都重；

２、生命期很长，比已知的粒子长１０００倍以上。这些性质显示新的物质的存在（来自新的夸克）。而夸克只有三种旧观念被证明是错的。今天我们已知最少有六种的夸克。

３、由于这项成果，我获得了１９７６年的诺贝尔奖。这里我们得到了第二个启示：对于你认为正确的事，应永远保持自己的信心坚持做下去。

第三则故事：胶子的发现

在现代物理的基本理论中，光子是原子间作用力的传递者，而胶子则是夸克之间作用力的传递者。１９７９年以麻省理工学。院为主，自我率领的研究组利用在德国汉堡的正负电子对撞机进行实验。实验中发现一些特殊的现象。我们发现有三个粒子族射（Jet）的事例。这样的，事例只能以胶子的存在来说明。这个发现并非此实验的原始目标，但由于我们的充分准备，并没有漏失这个意料之外的现象，因而证实了胶子的存在。所以我们又有了第三个启示：对预料之外的事件做好充分的准备。

第四则故事：寻找反物质与暗物质的实验（ＡＭＳ实验）

根据宇宙是大爆炸产生的理论，爆炸产生出对称的正物质相反物质，应该有一个反物质的宇宙同时存在。

经过多年的实验，我们现在知道所有的粒子均有其对应的反粒子。问题是如何找到由反物质组成的宇宙。

如果有反物质存在，它必然会释放出反碳、反氦、反铅，等等，它们会在大气层中被湮灭掉。因此，我们设计了一个探测器送入太空进行探测。由于反物质与物质的电性相反，我们可探测粒子在磁场中的轨迹，根据其旋转方向，决定其电荷符合，进而分辨该粒子是正粒子还是反粒子。

是我们根据以上考虑设计的探测器。ＡＭＳ（０１）已于１９９８年６月由美国发现号航天飞机带入太空进行了１０天的太空飞行，采集了大量的数据。所发表的文章得到国际物理学界的高度评价。ＡＭＳ（０２）将于２００３年送到国际空间站进行３～５年的实验。

综上所述，我们现在面临的新问题是：如果宇宙开始于大爆炸，物质与反物质应该各占宇宙的一半，那么，反物质的宇宙在哪里？我的第四个启示，也是最重要的：常保持好奇心，对自己正在进行的工作感兴趣，并辛勤地工作，力求达到最终的目标。谢谢!