文編／林素卿

編按：本文是諾貝爾物理學獎得主丁肇中博士在山東大學的演講內容。演講中他提到，中國的科學家一有成績以後就升官是「誤入歧途」，並認為，預計到2024年，人類將對反物質最終結果和暗物質來源得出決定性結果。以下為該演講的摘錄。

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今天我想向大家介紹的是我所經歷的現代物理和我的體會。

實驗是自然科學的基礎，理論如果沒有實驗的證明，就沒有意義。當實驗推翻了理論以後，才可能得到新的理論。而理論是不可能推翻實驗的。

丁肇中博士。

過去四百年，我們對物質結構的基本了解，大都來自於實驗物理。公元1612年，世界上所建造的最早的加速器，就是比薩斜塔。伽利略在上面讓不同重量的東西同時落地。那個加速器能量非常低，可是現在還存在，為人類做出了最重要的貢獻。現在世界上最大的加速器，是周長27公里的歐洲核子中心的加速器，能量非常高。這個加速器的一個比較重要的「發明」，就是大家現在所用的互聯網。經過四百多年的努力，現在對物質結構的基本了解是：原子的外層是電子，裏面是原子核。原子核裏面是粒子，粒子裏面是夸克，把夸克「綁」在一起的是膠子。這是我們描繪的宇宙物質結構的最基本圖像。

我1956年進入密歇根大學，1962年拿到博士學位。拿到博士學位以後，我很快就決定自己做實驗。第一個實驗就是證明電子是沒有體積的。這是在1948年，根據量子電動力學(QED)，由Richard Feynman，Julian Schwinger和朝永振一郎提出了一個理論：電子是沒有體積的。這個理論被當時所有的實驗所證實，因此他們獲得了諾貝爾獎。但是到了1964年，哈佛大學和康奈爾大學很多很有名的教授，或多年專門從事這種實驗的專家們，用了多年的時間做了兩個不同的實驗，得到了相反的結論，說量子電動力學是錯誤的，電子是有體積的。

因為這是關於物理基本觀念的實驗，所以我決定用不同的方法來測量。那個時候我剛剛拿到博士學位，沒有任何經驗，所以沒有人相信我能夠做出這樣的實驗，更沒有人支持。在1965年，我決定放棄在美國大學的前途，到德國新建的加速器（DESY）用不同的方法重複了這個實驗。八個月以後，我的實驗證明，量子電動力學是正確的，電子是沒有體積的。所以我做實驗的第一個結論是：不要盲從專家的結論。我之前什麼實驗也沒做過，這是我的第一個實驗。另外兩個隊伍都是有名的科學家，結果都是錯的。

第二個實驗就是發現新粒子的實驗，是於1970年到1974年在美國的長島（布魯克海文）國家實驗室完成的。1970年，物理學家都認為，粒子是由三種夸克所組成的。我的問題是，為什麽只有三種夸克？為了尋找新的夸克，我決定建造一個高靈敏度的探測器。

1974年在美國布魯克海文實驗室的丁肇中。

這個實驗不受世界上所有物理學家的歡迎。理論物理學家都相信只有三種夸克。原因很簡單，因為三種夸克已經可以解釋所有當時已知的物理現象；而實驗物理學家認為，沒有人能做出這樣困難的實驗。所以這個實驗幾乎被世界上所有的實驗室所拒絕。1970年，美國布魯克海文國家實驗室接受了我的實驗。

到了1974年，實驗發現了新的粒子，它有一個奇異的現象，就是壽命比一般的粒子長一萬倍。在這種新粒子發現以後，很快同樣壽命的其他新粒子也被發現了。這就表示宇宙中有新的物質存在，它一定是新的夸克粒子，我們把它命名為J粒子。

沒有人會想到有這種現象，所以當時物理界的人說，這是物理界的「十一月革命」，那個時候我還不知道「十月革命」是什麽。J粒子的發現改變了人們對於基本物質的認識。我做實驗的第二點體會是：做基礎研究，要對自己有信心，做你認為正確的事情，不要因為大多數人的反對而改變。我做實驗已經多於五十年了，每一個實驗都受到大量的人反對，可是我「容忍」別人錯誤的判斷。

第三個實驗是1979年發現膠子。剛才已經和大家介紹過了，原子外面是電子，元素按照電子排布就變成周期表。原子裏面有原子核，原子核裏面有粒子，粒子裏面有夸克，把夸克「綁」在一起的是膠子。發現膠子的意義是很大的。宇宙中有三種力：引力、電弱力、強力，其中強力是夸克中間的力，是由膠子傳輸的。

1979年9月2日，美國《紐約時報》頭版整篇的消息介紹了這個實驗。中間有一段說：27名中國科學家參加了主要的實驗。在有關核粒子的國際合作研究史上，這是第一次，也是中國的一個重要的貢獻。做實驗的第三個體會：對意外的現象要有充分的準備。因為我開始做實驗的時候根本沒想到會發現膠子。

第四個實驗花了20年，第四個實驗要找什麽呢？要找宇宙中最基本的粒子。實驗的結果發現，宇宙中只有三種不同的電子。第一種就是我們天天使用的，「走過」導線的電子；第二種是宇宙（射）線上的電子；再有一種就是原子裏面的電子。我的第四點體會：科學是很多人一起做的，絕不是我一個人做的。所以對貢獻大的科學家，要有優先的認可，並使之得到國際上的公認，這樣才能得到參加國政府長期的優先支持。人家支持你，你卻把所有的結果都認為是你自己的，這就很不對。

第五個實驗，就是現在正在做的，國際空間站上的阿爾法磁譜儀（AMS）實驗，做了快20年了，從1994年開始，將到2024以後。這是20世紀、21世紀人類最大的工程。這個實驗（阿爾法磁譜儀實驗）是國際空間站上最大的實驗，也是首次由美國、中國大陸、台灣、俄羅斯、芬蘭、法國、德國、意大利、瑞士等16 個國家和地區在空間中的合作。這個實驗的第一個目標是尋找宇宙中暗物質的來源，第二個目標是精確測量宇宙線。它另一個目標是尋找由反物質組成的宇宙。

阿爾法磁譜儀主要用於探測宇宙中的奇異物質。

科學是多數服從少數，只有少數人把多數人的觀念推翻以後，科學才能向前發展。我最後一個體會：自然科學的研究，是具有競爭性的，只有第一，沒有第二。沒有人知道誰是第二個發現相對論的人。謝謝大家。