“我想丁肇中教授不需要更多的介紹了。”5月16日上午，在中國科學院高能物理研究所舉辦的“高能論壇”上，所長王貽芳這樣“介紹”後，臺下掌聲雷動。

丁肇中對觀衆點頭示意。在熟悉他的人看來，過去十多年，丁肇中似乎沒有太多變化。他照舊一身黑色西裝，頭髮花白但打理利落，講中文時慢聲細語，聲音不大，但篤定，說話時習慣雙手合十在胸前，顯示出一種從容而遊刃有餘。時間彷彿在他身上凝固了。

丁肇中。攝影/王強

和大多數物理學家不同，今年87歲的丁肇中還活躍在科研第一線。他沒有退休，是一個超大型國際合作項目阿爾法磁譜儀（AMS）的首席科學家。該項目由他提出，歷經波折，直到2011年真正步入正軌，這一年，丁肇中已經75歲了。

過去12年，丁肇中每天早上七點起牀，一直工作到晚上七八點，不分週末，極少社交，他幾乎把自己100%的精力投入到物理實驗“這一件事”中。他頻繁出現在各種會議、論壇和電視節目中，定期介紹AMS的最新成果，並發表論文。

作爲一名老者，丁肇中臉上的皺紋在增加，腰彎得更厲害了，但物理學家丁肇中一直沒變。數十年來，他一直在講述他的物理發現和物理觀。

《經濟學人》曾這樣評價他：“高能物理中有許多超級聰明與超級自我的科學家，丁肇中在這兩方面都鮮有對手。”5月16日的演講中，丁肇中用一貫篤定的語氣說：“自然科學的發展是多數服從少數，只有極少數人把多數人的觀點推翻後，科學才能向前走。”

“把多數推翻的極少數”

丁肇中就是“把多數推翻的極少數”，他採取的辦法很簡單，就是實驗。

“實驗是自然科學的基礎，理論如果沒有實驗的證明，是沒有意義的。當實驗推翻了理論以後，纔可能創建新的理論，理論不可能推翻實驗。過去400年，我們對物質結構的瞭解，大多來自實驗物理。”5月16日的演講一開場，丁肇中如此強調。一模一樣的話，他已說過太多遍。

1976年諾貝爾物理學獎的獲獎儀式上，丁肇中決定用中文演講。他說，中國有一句古話：“勞心者治人，勞力者治於人。”由於這種思想，很多發展中國家的學生們都偏向於理論的研究，而避免實驗工作。事實上，自然科學理論不能離開實驗的基礎，特別是，物理學是從實驗產生的。

在物理學界金字塔尖的人物中，人人皆知，丁肇中是堅定的實驗主義者，實驗既是他的基本價值觀，也是方法論。他自述，目前爲止一共做了五個重要的實驗，這些實驗可以被歸爲兩類：第一種是探索宇宙中最基本的結構；第二種是尋找宇宙的起源，橫跨最微觀和最宏觀。

第一個實驗是測量電子的半徑。1965年，丁肇中剛結束歐洲核子研究中心（CERN）的博士後工作，回到美國，在哥倫比亞大學做講師。此時，他只有29歲，還是個非常年輕而“無名”的物理學家，但他想要挑戰權威。

根據量子電動力學（QED）理論，電子是沒有體積的，但1964年，美國哈佛和康奈爾大學的兩個團隊，通過實驗得出一個意外結果：電子半徑爲10-13~10-14釐米，也就是說，電子是有體積的，量子電動力學是錯誤的。

此結論一出，物理學界立刻產生震盪，很多人站到QED的對面，但丁肇中卻對這一誘人的 “新結果”持懷疑態度。他認爲，這是一個關於物理基本觀念的實驗，因爲QED是所有物理學中最準確的理論。從法拉第到麥克斯韋，再到狄拉克，此前所有實驗都和理論相符，難道都錯了嗎？爲了更審慎驗證QED，他決定自己設計一個新的實驗方案，重新測量電子的半徑。

他拿着新方案去諮詢諾貝爾物理學獎得主、後來任費米國家加速器實驗室主任的利昂·萊德曼教授，對方給他潑冷水，說“想法有趣但實現起來非常困難”“至少要三四年”，對於實驗要用的很多電子儀器，他以前從未用過，缺乏足夠的經驗。“我認爲你不能做。”萊德曼斬釘截鐵地說，還和他賭了20美元。

但這並沒有改變丁肇中的想法。和此後的很多次一樣，他選擇相信自己。他跑到願意接收他的德國電子同步加速器研究所（DESY），僅八個月後，就有了結果：電子的半徑比10-14釐米要小，這意味着電子還是“沒有體積”，抑或更準確的表述是無法測量，量子電動力學是正確的。又過了幾個月，在一場討論QED的國際高能物理會議上，哈佛、康奈爾團隊各自做了長長的報告，丁肇中突然站起來向主持人提出，能否給他10分鐘做一個簡短報告。他用紮實的實驗數據成功反駁了哈佛、康奈爾團隊。後來，丁肇中收到了萊德曼寄來的20美元。

那場高能物理會上，現場被成功說服的人中，有一位物理學家叫理查德·費曼。十年後，到生命盡頭仍保持孩子氣的費曼給丁肇中寫了封信，他“質問”道：“爲什麼諾貝爾獎要發給你？你所發現的新現象是我沒有預料到也不瞭解的？”“我挑戰你去發現一些我可以理解的東西。”

這是1976年10月21日，丁肇中因發現J粒子而獲得諾貝爾物理學獎後的第三天，丁肇中成爲繼楊振寧、李政道之後第三位獲得諾貝爾獎的華裔科學家。那一年，他年僅40歲。

J粒子的發現是丁肇中物理生涯中的第二個重要實驗。現在，我們都知道物質的基本構成，每個原子周圍都旋轉着一層層帶負電的電子，這是基本粒子家族中最先被發現的成員。原子內的原子核，由質子和中子構成，再進一步解剖，組成它們的單元叫夸克，也就是說，夸克是構成自然界基本元素的最小的不可分割單元。當然，這只是目前的結論，物理學家間流行的一種說法是，粒子就像洋蔥，剝掉一層之後，下面總會有另一層。

20世紀50~70年代，人類只發現了三種夸克。丁肇中覺得很奇怪，爲什麼沒有第四種、第五種？在當時主流物理學界看來，這一想法既沒意義，也很難突破。有物理學家對他說：“這三種夸克已經可以解釋所有已知的現象，爲什麼還要找第四個，沒有必要。”

從實驗設計層面，要想尋找新的夸克，難度極大，對探測器的靈敏度和實驗的精度都要求極高，丁肇中自己形容“相當於北京下雨時，要在每秒鐘的100億個雨滴中找到一個紅色雨滴”。諾獎委員會在頒獎時也將這件事的難度描述爲“在大型噴氣式飛機起飛時嘗試聽到一隻蟋蟀的叫聲”。

丁肇中說：“我所做過的每一個實驗，都有兩個特點：學理論的人都說這個實驗沒有意義，學實驗的人認爲這麼困難的實驗沒有人能做出來。”但他不管這些，“做你認爲正確的事，不要因爲大多數人的反對而改變自己的正確想法。”丁肇中說。

在幾乎被所有實驗室拒絕後，美國布魯克海文國家實驗室同意了他的請求。1974年，他果然發現了第四種夸克的存在，這就是J粒子，它的壽命比已知粒子長1萬倍，這是一種奇特的屬性。後來，第五種、第六種夸克也被陸續發現。現在，微觀物質世界的基本結構清晰展現在我們眼前，這一結構非常簡潔，由12種、三代基本粒子構成，其中有六種夸克，六種輕子。

和其他等待幾十年才獲諾獎的科學家相比，丁肇中發現J粒子兩年後就獲獎，被認爲是“歷史上最快的獲獎者之一”。

對自己的獲獎，丁肇中認爲“興奮矇蔽了他們（諾獎委員會）的判斷”。他始終記得費曼給他的那封信中還有一句話：“不要因爲獲獎，就認爲自己變成專家。”這句話深遠地影響了他。在“高能論壇”上，有提問者請他談對撞機的未來，哪些領域可能產生新的發現，他說：“我不知道。”他從不談論自己不瞭解的事情。

“最重要的是，一定要認爲自己的能力是有上限的，要懷疑自己的能力，要時刻小心謹慎。”丁肇中說，比如要知道儀器什麼時候有不正常的現象，這樣就可以把這一塊的數據取消掉。“假設儀器有故障而你不知道，就會得出錯誤的結果。”

和他共同獲諾獎的伯頓·裏希特認爲丁肇中是“一個極其謹慎的人，對實驗的所有細節都很在意”。在硬幣的另一面，《自然》雜誌曾評論稱，丁肇中對細節的執着導向了他充滿控制慾的管理風格。

　5月16日，丁肇中出席中國科學院高能物理研究所“高能論壇”。圖/中新

“科學上的事情不能用投票解決”

憑藉一次次“光輝的戰績”，丁肇中搭建起了遍及全球的影響力。到1979年，丁肇中領導的MARK-J實驗在德國的PETRA正負電子對撞機上發現了膠子。

如果說基本粒子是構成物質世界的“磚頭”，膠子就是“水泥”，負責“粘合”粒子，其作用是傳遞粒子間的相互作用。不過，與沒人預料到的J粒子不同，膠子的存在早已被預測，只是被丁肇中的實驗最終驗證了。

此時，他已是麻省理工學院 （MIT） 物理系的終身教授。1969年加入MIT時， 他唯一的條件是“允許在任何地方做實驗”。獲得支持後，他得以在MIT任職的同時長期在歐洲工作。此時，他的第三個重要實驗得以開展，這也是他牽頭組織的第一個全球合作項目，共有中國、美國、德國、西班牙和荷蘭五個國家的機構參與。1979年9月，《紐約時報》頭版報道膠子的發現，文中特別提到：“27名中國科學家參加了這次實驗，在覈粒子的國際合作項目史上，這是第一次，也是中國的一大貢獻。”

膠子的發現，開啓了此後半個世紀丁肇中和中國物理學家的合作，先後有近1000名中國科學家參與了他的實驗，包括唐孝威、陳和生、鄭志鵬、王貽芳等人，他們回國後成爲中國高能物理研究的中堅力量。這一切的起始是1977年8月，剛復出不久的鄧小平對丁肇中建議，每年派10位中國科學家加入他的實驗室。1978年1月起，一批批中國科學家被送了出去。1979年1月，中美正式建交，鄧小平來美的“破冰”之旅中，兩國正式簽訂《中美高能物理合作執行協議》。

王貽芳1984年從南京大學原子核物理專業畢業後，被選入丁肇中在歐洲核子研究中心（CERN）的L3實驗組。此時，丁肇中的研究地點已從德國轉移到瑞士日內瓦近郊，這裏坐落着一個周長達27千米的正負電子對撞機（LEP），1989年正式投入使用。運行時，能量分別達1000億電子伏特的正、負電子相撞，對撞時的溫度是太陽表面溫度的4000億倍，也是宇宙誕生最初的1000億億分之一秒時的溫度。丁肇中團隊設計了一個非常巨大的L3探測器，有六層樓高，目的是尋找宇宙中最基本的粒子，研究宇宙的起源。

從1982年~2003年，丁肇中花了20年投入到L3實驗中，這是他的第四個重要實驗。最後得出兩個重要的實驗結果：宇宙中只有三種不同的電子和六種夸克；電子和夸克都沒有體積，半徑都小於10-17釐米。L3實驗共發表了300篇文章，有300人因此獲得博士學位，但丁肇中仍覺得“相當不幸”，因爲所有結果都與標準模型一致，這是他不想看到的。他說，當實驗與理論一致時，我們學到的東西是有限的。只有不一致時，科學纔有新的進展。

尤其令他不甘心的一點是，電子仍無法被測量。從1965年起，歷經40多年，丁肇中才把電子半徑的範圍從10-14釐米縮小到10-17釐米，直到現在，他仍對此念念不忘。5月16日的採訪中，丁肇中對《中國新聞週刊》說，這是一個很簡單但卻非常奇怪的現象，我們每天都在使用電，但你去測電子的體積，卻永遠找不到，永遠比粒子的尺度要小。

L3實驗中，丁肇中的國際合作團隊更加龐大，共有美國、中國、蘇聯等19個國家的600多名科學家參與，中國的主要貢獻是精密儀器製造和物理分析。王貽芳參與了L3實驗中重要的物理分析工作。5月16日下午，高能所舉辦的一場對談活動中，王貽芳說，MARK-J實驗中，丁肇中有意把每個中國科學家分到實驗的不同層面，覆蓋到整個高能物理實驗的各種領域方向，這也是後來北京正負電子對撞機（BEPC）建設相對順利的原因。參與MARK-J實驗的第一、二批人，日後都成爲了BEPC和北京譜儀的核心骨幹人員。“每個子系統的人都是從MARK-J訓練出來的。”王貽芳說。

王貽芳指出，中國高能物理的發展得益於國際合作，從丁肇中領導的MARK-J實驗開始，中國科學家迅速掌握了國際上最前沿的方法、技術和思想，並以最快速度融入到國際高能物理研究的大環境中。丁肇生在對談中還強調，中國不僅要積極參與別人主導的國際合作，還要主動出擊，“在什麼地方合作也是非常重要的”。

5月16日上午的演講尾聲，他主動提起對撞機。他說，美國芝加哥的Tevatron正負質子對撞機周長6.3公里，發現了第六種夸克。CERN的大型強子對撞機（LHC）周長27公里，實驗過程中促發了互聯網的誕生，找到了希格斯粒子。美國的超導超級對撞機（SSC）周長是86公里，因爲管理不善，1993年被國會終止，之後很多美國優秀的高能物理人才去了CERN，有的去了中國和日本。

“對我而言，中國高能所正在討論的100公里環形正負電子對撞機（CEPC）是一個非常重要、超前的目標，原因很簡單，對撞機的能量越高，越能發現意想不到的東西，這將會改變我們對宇宙的基本認識。”

儘管丁肇中的前輩、諾獎得主楊振寧對此持反對意見。楊振寧認爲，在一個發展中國家，花費數百、上千億元去尋找“只存在於猜想中的粒子”不是一個聰明的做法。顯然，丁肇中不同意這點。

目前，爲了對撞出更多希格斯粒子的CEPC仍停留在紙面上。按照初步設計方案，工程造價約400億元人民幣的第一階段建設原本應在2022年開工，如果一切順利，第二階段將會升級爲超級質子對撞機（SppC），能量超過LHC的7倍。

丁肇中說，“做新的事情總有人有不同的意見，不同的意見不是壞事。永遠記住，人是向前走的，你不做，別人就會做，你就只能跟在別人後面。科學上的事情不能用投票來解決，我的每一個實驗都遭到很多人反對，你去做，才能站到大家的前面。”

“我拒絕你的拒絕”

“回顧你整個職業生涯，哪個實驗是最重要或者說最基礎的？”

2020年7月，美國物理聯合會的口述歷史學家大衛·齊格勒在一次採訪中這樣問丁肇中。他沒有猶豫地回答：“20 年或40年後，如果人們回顧我所做的事情，唯一值得一提的可能就是阿爾法磁譜儀（AMS）實驗。”這是他的第五個重要實驗，也是耄耋之年仍全身心投入的唯一工作。

1993年，美國的超導超級對撞機（SSC）項目徹底被國會取消，這對美國高能物理界來說，是一次巨大的挫敗，而對丁肇中個人，則是職業生涯的重要轉折點。齊格勒問他，如果SSC順利通過，是否他永遠不會參與AMS，他說，很有可能。

爲觀察到更多預料不到的粒子，地面加速器必然走向更高能量。SSC失敗後，丁肇中有一天在日內瓦附近的花園散步，突然想到，宇宙線的能量比地球上任何對撞機的能量都高得多，爲什麼不可以嘗試從地面轉向太空，直接探測宇宙線？宇宙最強的加速器就是宇宙本身。

1994年，丁肇中做出了一個重大決定，他選擇去做AMS。“全世界能夠看清這個過程的人不超過10個。”王貽芳在5月16日下午的對談中這樣說。作爲丁肇中曾經的學生和長期合作伙伴，王貽芳對《中國新聞週刊》說，丁肇中在決定要做宇宙線的實驗後，當時考慮了兩種方案，一個是太空，一個是地面，他還研究了中國西藏地區羊八井的地面宇宙線實驗。最終，他做了一個超出所有人想象的決定，就是“上天”。

王貽芳解釋說，丁肇中當時認爲，地面宇宙線實驗有相當多困難，因爲宇宙線有質量，進入地球后會被大氣層吸收，地面實驗無法直接測量，只能通過模型反推，不太容易得出可靠、定量的科學結論。太空雖然在技術上難度很高，但測量精度很高，所以在地面和太空間，他選擇了太空。

雖然說丁肇中的每次實驗都遭到了很多人的反對，但在歷次反對中，AMS遇到的阻力最大，一方面是因爲它的難度，丁肇中自己曾總結：“這是他做過的最複雜、技術上最具挑戰性的實驗。”另一方面是因爲他過於大膽的實驗構想：將磁譜儀送入太空，在丁肇中之前，從沒有人敢這麼想過。

爲了“上天”，丁肇中設計了全新的實驗方案，首先，實驗目標是精確測量宇宙線上的電荷、質量和動量。辦法是將一個磁譜儀，也就是磁鐵送入國際空間站，帶電粒子穿越磁譜儀後，其質量和電荷的軌跡受磁場影響會發生彎曲。

但一個繞不開的難題是磁譜儀送入太空後，會受到地球磁場的影響發生偏轉，就好像天上有一個大號指南針，“一頭指北，一頭指南，這也是多少年來大家都想把磁譜儀放到天上卻沒有成功的原因。”“高能論壇”的演講中，丁肇中解釋道。

爲了讓磁譜儀在天上不轉，丁肇中團隊在磁鐵的設計上獨闢蹊徑：在上部有一個順時針的磁場，下部是逆時針磁場，組合起來，從外部來看，磁場消失了，這就是永磁體。作爲AMS實驗中的最核心設備，永磁體由中國科學院電工研究所、高能所和中國運載火箭技術研究院在北京設計、研製並進行模擬測試。

AMS是第一個發射到太空中的磁譜儀，也是目前太空運行的最強大、最靈敏的粒子物理探測器，它的終極目標是尋找暗物質和反物質宇宙，如果成功，它將真正揭開宇宙的起源之謎。

1995年4月，AMS的第一次飛行實驗獲NASA批准。1998年6月，美國“發現號”航天飛機載着AMS-01在太空中飛行了10天，成功收集了100小時數據。這只是一次飛行實驗，但證明了在太空探測高能粒子的可行性。

2003年“哥倫比亞號”飛機失事後，美國宇航局（NASA）決定將重點轉向火星探測。2005年，AMS的發射計劃被從航天飛機的任務清單上刪除，但丁肇中沒有放棄這一計劃。據參與過L3實驗的CERN物理學家大衛·斯蒂克蘭德回憶，丁肇中有一次要求美國能源部升級LEP的實驗，提議被拒絕了，“丁肇中站起來說，我拒絕你的拒絕”。

丁肇中一邊讓分佈在世界各地的合作機構繼續建造AMS組件，另一邊在華盛頓市中心的五月花酒店長期租下一個房間，作爲他的“遊說辦公室”。他邀請衆多議員進入房間，當着他們的面，他打開佈滿了文件和圖表的筆記本，用做好的PPT陳述AMS的重大意義。2005年，在參議院委員會面前，他同樣用五分鐘和九張透明膠片說服了在場的很多議員。

王貽芳對《中國新聞週刊》說，丁肇中的口才很出衆，他講的內容從不人云亦云，有時候非常出人意料。而且他經常能以通俗易懂的方式把一個複雜的科學問題解釋清楚，讓人們對此沒有疑問。“尤其在給政府官員做報告時，他說服美國能源部、NASA的能力是很罕見的。”

2007年，在丁肇中的請求下，美國能源部組織了一次評審會。“我要求必須找世界上第一流的科學家來評審，比如諾貝爾獎獲得者、國家科學院院士或頂尖的航天工程師，和我面對面討論，因爲一流的科學家可以向前看，對未來有感知。一般的科學家第一反應則是錢給你了，我怎麼辦。不出我所料，評審會上，參與的很多人和我有過競爭，但最後都同意做AMS。”丁肇中在“高能論壇”的演講中回憶。

2008年，按照估算，全世界投在AMS上的錢已達到了15億美元。丁肇中在五月花酒店的房間內接待了《自然》雜誌的記者並對他說：“目前除了這件事（AMS），其他什麼我都不做，我對項目出現的所有問題負責。”之後，《自然》講述了丁肇中與AMS的故事，標題叫《丁肇中的最後一搏》，這一年，他72歲。

2008年6月18日，美國國會一致通過了H.R。 6063法案，要求NASA“增加一個額外的航班，將AMS-02運送到國際空間站”。AMS-02起飛前幾天，丁肇中要求發射臺裏所有工作人員都離他遠一點，他獨自想了好幾個鐘頭，回憶過去16年裏的每一個重要決定，有沒有錯誤的決定，有沒有值得懷疑的地方，如果不能肯定萬無一失，就不能讓它起飛。2011年5月16日，一架航天飛機載着AMS-02正式升空。

12年後，丁肇中在“高能論壇”上回憶起這段過往，他指出，暗物質是宇宙的主體，佔到宇宙總重量的90%以上，但人類還觀測不到。在AMS運行的12年中，我們已經獲得了390萬數據，能量範圍從1~1萬億電子伏特，實驗精確度是1%，數據誤差非常小，而觀測到的高能量正電子能量分佈與暗物質理論“基本符合”，“但還不能說100%找到了暗物質”。  

他對《中國新聞週刊》解釋說，暗物質有很多理論，一種理論假設暗物質是重質量粒子，實驗結果目前和這一理論相符，但基於數據的誤差，並不能排除所有其他理論，未來需要更多的數據去確定暗物質的存在。因此，AMS正在升級，計劃將數據的接收度增加300%，“再過十年之後，應該可以排除絕大多數理論”。

王貽芳推測，如果AMS真的發現了暗物質，就意味着超出標準模型之外的新物理誕生，至於暗物質是否是以粒子的形式存在，這只是一種可能性。

由於國際空間站的退役時間從2024年延遲到2030年，AMS-02也將繼續工作到2030年。這也意味着，至少到2030年之前，丁肇中還無法退休。他的妻子蘇珊告訴《中國新聞週刊》，丁現在常駐日內瓦的AMS辦公室，隔幾週迴一次MIT，從新冠大流行至今，他延續了每天和全球各地的同事在Zoom上持續數小時開會的習慣，以審查實驗的方方面面。“你不能想當然。十年沒出問題，不代表明天就不會出問題。”丁肇中接受齊格勒採訪時說。

“所以，現在每天你都在爲可能出現的問題做準備？”齊格勒問。

“是的。” 

記者：霍思伊