丁肇中谈实验物理,爆炸力学之父郑哲敏
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去年的5月15日,在诺贝尔奖获得者丁肇中的主持下,七吨重的阿尔法磁谱仪2号,随着“奋进号”飞向了国际空间站。“其实你们都不知道,发射前我独自坐了很久,放电影般从每个环节开始回忆,直到确定万无一失,我浑身冰凉,我很紧张。”今天下午,这位头顶众多“光环”的矍铄老人走进东南大学,用他实验物理中的五个实验,剖析了科学研究中的深刻道理。 与人文社会学教授侃侃而谈的风格迥异,丁肇中教授更爱用一个个记录他实验过程、经历、以及成果的图像,给现场学子以更直观的感受。物理实验凝聚了丁先生毕生的心血,但在演讲中看不到他的任何浮夸,所有陈述精炼而严谨。 硅微条探测器、环形计数器……这些实验物理中专业词语频繁出现在丁肇中的讲座中,测量电子的半径、胶子的发现、国际空间站上的AMS实验等五个具体实验,也贯穿丁教授授课始终。 做科学切勿盲从专家理论 众所周知,实验是自然科学的基础,理论如未经实验的证明是没有任何意义可言。当实验推翻了理论后,才可能创建新的理论。“过去的400年,我们对物质结构的基本了解,大部分来源于实验物理,”丁教授清楚实验物理的重要性。1964年哈佛大学和康奈尔大学的专家团做了两个不同的实验得出相反的结果:量子电动力学是错误的,电子是有体积的。“因为这是关于物理基本概念的实验,所以我决定用不同方法来测量电子半径,那时我资历尚浅,没人支持我,”随后丁肇中依毅然放弃了美国大学的前途,前往德国花费了八个月做实验。“实验告诉我,量子电动力学是正确的,电子是没有体积的,” 在丁肇中心里,实验的结果说明一切。大家都相信只有三种夸克,没人设想并实验过还有更多的夸克存在,但丁肇中和他的团队经历两年的研究实验,发现了一种新的粒子,证明宇宙中存在由新的夸克组成的物质。这种名为“J粒子”的发现,不但改变了物理学界长期认为世界上只有三种夸克的概念,更是助力丁肇中登上了诺贝尔奖的舞台。从遭遇多数科学家的反对到登顶诺贝尔奖,从孑然一身到光环笼罩,丁肇中教授以他谦虚谨慎的治学态度,给学子们树立了典范,“原谅别人的错误,在求实的科学道路上,同样不可或缺”。 善于合作,借能人一把力 “在欧洲中心的L3实验面临着诸如电子的数量,夸克的数量以及能否再分成更小的粒子问题,”丁肇中坦言。L3实验是首次美国、前苏联、中国、欧洲等19个国际的600名科学家共同参加的大型国际合作。用于实验的BGO晶体当年世界产量只4公斤,而需要用于实验的数量是12吨。“上海硅酸盐所积极提供了所需晶体,而现今他们的产品已被广泛用于工业以及医学领域”丁肇中表示。说起早期的合作者,丁教授如数家珍。在此次实验中丁教授合作者共发表了300多篇文章,300人获得了博士学位。“对贡献大的科学家,要有优先认可,并使之得到国际上的公认,”丁肇中始终秉承这一信念。

93岁的郑哲敏双手扭动着立在身前的拐棍儿,像孩子般笑着告诉记者:“当时初中老师问我们长大后想做什么,我说想当飞行员。”

煮饺子首先是将包好的饺子下于沸水之中,这时饺子将沉在锅底,为什么呢?因为此时饺子的密度比水密度大,饺子所受的浮力小于饺子重力(二力合成、合力向下)。沉在锅底的饺子将会与锅底直接接触(由于生饺子很软,它将与锅底紧密接触),形成局部粘结,这时热由高温金属直接传递,所以饺子虽在水中却会焦在锅底。因此,下锅后,就要用勺子背(力的作用面积大,物体所受压强小)顺时针轻轻推动,使饺子在锅中旋转游动(力可以改变物体运动状态)。每次搅动后,要迅速盖上锅盖,以减少热量向空气大量传递,使锅内的水温迅速上升(减少热损,提高热效率)。随着不断加热,由于热传应使饺子内部温度升高,饺子馅中的水蒸发形成水蒸汽。馅中的气体膨胀,使饺子的体积增大,饺子排开的液体的体积也增大,所以此时饺子受到的浮力增大,浮力大于重力,饺子上浮。 饺子煮沸之后,往往需要点入几次冷水止沸这种做法将使沸水放出热量,降低温度,而冷水吸收热量、提高温度(发生了Q=Q的热平衡过程)。使最终温度稍低于100摄氏度,达到了止沸的目的,这样使饺子表皮温度降低了,但饺子馅的温度仍较高,达到了煮馅的目的。常言说:“开锅煮馅,盖锅煮皮.”也是这个道里。开着锅时,饺子表面与外界空气直接接触、散热快、温度低于锅内温度,而饺子馅由于包在皮内,热量不易出出,还能保持较高的温度。

郑哲敏是著名物理学家、力学家,是中国科学院院士、中国工程院院士和美国国家工程科学院外籍院士。他曾师从钱伟长和钱学森,为中国导弹上天、原子弹当量测算等科学课题作出了重要贡献,被称为中国爆炸力学之父。

郑哲敏虽然没有成为儿时设想的“大英雄”,但最终也走上了科学报国之路,这样殊途同归的命运或许与他早年的特殊经历有关。

郑哲敏出生在1924年,他的少年时代是在战乱中度过的。

“日本兵枪上了膛,端着刺刀一直在后面追,我就没命地跑。”在接受中国青年报·中青在线记者采访时,郑哲敏回忆起小时候捡子弹壳,被日本兵追赶的经历。

郑哲敏出生于济南,后来他随家人逃难辗转南昌、九江、武汉,最后落脚在四川成都。

时局动荡让小哲敏的学习落下一大截,插班到成都的一所中学,他听不懂四川话,也跟不上学习进度。“那时候我每天晚上睡觉都哭,头疼。我父亲说,那你就先休学吧。” 郑哲敏说。

郑哲敏休学了。这半年里,父亲带他治病,陪他散心。等他的身体慢慢好起来了,父亲对他说:“你自己念点书吧。”

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