丁肇中:20年后我们能“触”到宇宙的边

2011-9-18 20:49 来源: 扬子晚报
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讲座现场

“树高千丈,落叶归根,我是树高一丈,也落叶归根。”昨天(9月17日),诺贝尔物理学奖得主、华裔美国科学家丁肇中教授走进东大讲坛,简单、温馨的开场白,一下子拉近了丁肇中教授与东大学子的距离。一贯严谨的他走到学生当中,像变了个人似的,丁肇中教授向到场的500多名师生揭秘了阿尔法磁谱仪2的升空与运行的内幕,言语却格外风趣幽默,近一个小时的演讲和互动把同学们逗乐了十多次。
 
       【忆南京往事】
 
10岁时曾在南昌路小学就读

  全球瞩目的“阿尔法磁谱仪”(AMS)实验是一个大型国际合作科学实验项目,它的牵头人是丁肇中教授。这项实验有来自美国、中国、德国等16个国家和地区的800名研究人员参与其中,十分浩大,根本目的是寻找宇宙中的反物质和暗物质,探索宇宙的起源和演变。东南大学从2000年开始,与丁肇中教授合作AMS实验,是国内最早参与这项国际研究的高校,拉东大“入伙”的正是丁肇中。报告会开始前,丁肇中教授和东大校长易红有短暂的交流,“我的好朋友、已过逝的吴健雄教授促成我与东南大学的合作。”丁肇中微笑着谈起他的东大情结、南京情结,在10岁左右的时候,他曾在南京的南昌路小学就读。

  与东南大学校长易红的交流中,易红校长回忆起多年前邀请丁肇中教授一同游览溧阳天目湖,并品尝了天目湖鱼头。“朱师傅嘛,我记得。”丁肇中的回答让易红校长很吃惊,“好多年过去了,没想到您还记得烹制鱼头的师傅姓什么。”丁肇中教授哈哈一笑,用手比划着自己的腮帮子,“我还跟朱师傅合过影。鱼腮这两块肉最好吃。”而据易红校长回忆,天目湖宾馆的朱师傅跟丁肇中合影后,还把照片挂在了宾馆里。不过这趟到南京行程非常紧凑,根本挤不出时间再去品尝这道美味,丁肇中感到惋惜。

【说“奋进”号升空】
 
一趟空间飞行花掉7.5吨黄金

  2011年5月16日,美国“奋进”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,把阿尔法磁谱仪2(AMS—02)送入国际空间站。“这就是阿尔法磁谱仪2。”丁肇中教授用一张图片揭开AMS—02的真面目。“它看上去像个超级大圆筒。”记者身边有学生小声议论着。“AMS-02探测器总重量为7.5吨,但把它送入国际空间站的航天飞机重达2008吨,而这一趟空间飞行的花费大约等于7.5吨黄金的价格。”这时大屏幕上跳出另一照片,“这就是送AMS-02上天的6名宇航员,前面四位都是空军的少校,或者海军的少校。”接着,丁肇中话锋一转,指着后面两位宇航员说:“这两位跟我一样,都是最没用的物理学家。”自嘲式的语言立即引来了笑声和掌声。

  丁肇中教授还透露了一个细节:在奋进号航天飞机升空之前,他让所有的工作人员离开,而自己一个人坐在飞机里面,慢慢思考:有什么不足的地方、有什么还有疑虑的地方……因为任何的疏忽都有可能功亏一篑。想了很久,没有找到任何问题,丁肇中才放心离开。

二十年后能“触”宇宙的边

  丁肇中说,我们现在看见的物质都是明物质,明物质只占整个宇宙的十分之一。通过实验,人类已经发现了暗物质,但还没有在宇宙中发现。而寻找反物质的目标是为了证明宇宙是否起源于大爆炸。因为根据这一理论,大爆炸之后,应该会产生相同数量的物质与反物质,如果找不到反物质,也就意味着大爆炸理论是错误的。

  从5月19日开始,安装在国际太空站的阿尔法磁谱仪2已经正常工作,它将在上面工作数十年。仅仅工作三天后,这台磁谱仪就发现了所有我们已经掌握的物质。“在安装到空间站四个半小时后,探测器就开始接收数据。这三个多月以来,AMS-02探测器已经收集到近50亿个宇宙线数据,多于过去100年全球科学家收集到宇宙线总数。”丁肇中教授认为,如果探测器运行正常,20年后,数据将累计至3000亿个。这就意味着探测器的“触角”将延伸至可见宇宙的边缘。

数据从太空到东大只需一秒

  在ATM-02升空后,丁肇中教授把国内首场主题讲座选在东南大学举行,主要原因在于东南大学是第一个参加AMS-02实验的中国高校,东南大学在项目中主要承担的一项任务是地面数据处理系统。磁谱仪在空间站运行过程中,会产生大量的数据,传输到美国国家航空航天局(NASA),再由NASA传输到位于日内瓦的欧洲核子研究中心。接收到NASA的数据后,研究中心会把数据传输到东南大学,进行最终的分析。探测器收集的数据如何到达东南大学?丁肇中教授告诉大家,数据在传输过程中虽然需要中转三、四站,但用时只需不到一秒。“由于整个数据传输过程都是以光速进行,所以,收集的数据从国际空间站到达东南大学只要不到一秒钟时间。”丁肇中教授说。“第一批数据已经到达了东南大学。”反物质和暗物质到底能否发现,都将取决于这个数据分析平台。东南大学的云计算中心将在一个月后正式启动。

【答学子提问】
 
问的很科幻,答的很幽默

  在互动环节,学生们的提问天马行空,丁肇中的回答风趣幽默。一名爱读科幻小说的男生把小说里的情节抛给了丁教授,“宇宙起源于大爆炸,最终将灰飞烟灭,您觉得这样的推论合理吗?”“至少从实验物理的角度来说是很难证明的,因为到那一天,你已经不在了,怎么证明这个推论的合理呢?”这个出人意料的回答引来同学们会心一笑。奇怪的问题不止一个,“小时候数星星的时候老在想,宇宙到底有多大呢?科学界对此有认识吗?”丁教授收起了幽默严肃地回答:“怎么认识没意义,关键要看实验证明。”

  回答了四个提问过后,丁肇中教授突然意味深长地说:“前几年来东大开讲座我就发现了,提问的都是男生,没有女生呀。”以工科见长的东大男女比例7:1,不过很快,一名相貌清秀的女生高高举起手。“丁教授,我问个比较简单的问题。您刚才说磁谱仪很关键的一个部件就是磁铁,重达7吨多,但这么大的磁铁如何才能送到太空去,却难倒了世界科学家40年,因为无论什么样的磁铁,总是一头指南,一头指北。磁铁放入航天飞机后,就会扰乱航天飞机的航行。后来通过一个很简单的办法就解决了,请问这个简单的办法是什么呢?”正是这个“简单”的提问得到了现场一众男生的鼓掌肯定,连丁教授也点头认同。“科学家把两块磁铁放在一起,一头指南,一头指北,这样就把磁场控制住了。”没想到,讲述竟真的这么简单,学生们被“震”住了,几分钟后才报以热烈的掌声。

【谈科学进展】
 
科学是多数人服从少数人

  “科学是多数服从少数,只有少数人把多数人的观念推翻以后,科学才能向前发展。因此,专家评审并不是绝对有用的,因为专家评审是依靠现有的知识,而科学的进展是推翻现有的知识。”在东大之行的尾声,丁肇中谈起了30年来他与中国科学家合作的体会。他认为,科学最主要的是兴趣,其他都是次要的。只有拥有兴趣,才能成为一个好的科学家。自然科学研究是满足人类的好奇心,研究的发现往往过了一段时间以后才能改变人类的生活。如X光、电子、量子力学、核物理等,在当时没有人能想到它们今天对人类的重要性。基础研究有时候因为它远离日常生活而受到责难。只有在一段时间以后,基础研究的应用成熟了,公众对奇怪的新现象熟悉了,基础研究才看上去比较“实际”。