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科技周刊·星光丨做着“没什么用”的研究,他却让中国在这个领域震惊世界

来源: 新华报业网   作者:杨频萍  2019-03-19 20:45:35

王贻芳

  丁肇中得意门生、中国科学院院士、2016年国家自然科学奖一等奖得主、首位获得“基础物理突破奖”的中国人……在“高冷”且“高能”的粒子物理学领域中,有太多高不可攀的标签属于中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士。捕捉轻盈缥缈几近“幽灵”的中微子,王贻芳对于自己的工作的描述却特别简单实在,“这不是个小目标,得一步一步地来”。

  “我工作的很大一部分是开会”

  作为“大亚湾国际合作实验”项目的首席科学家,王贻芳曾带领科研学者们历时8年,首次发现中微子的第三种振荡模式,并获得了精确的测量数值,在这一多国参与的大科学“赛事”中让中国率先冲线。震惊世界之余,也为当时正处在“岔路口”的中微子研究找到了未来发展方向。

  尽管每时每刻都有数以万亿计的中微子穿过我们的身体,但我们却感觉不到它们的存在。作为构成物质世界最基本单元,中微子伴随着宇宙从产生到演化的整个过程,其深层的规律是目前各国科学家瞩目的最前沿领域。

  荣誉已在身后,工作却堆满案头。“本约明天下午,但我后来一想就今天会后吧,整块时间不能给你。”同科研“大牛”交流,记者觉得有一点压力,但又觉得很放心,有话直说,不遮不掩。作为地地道道的南京人,王贻芳颇有几分“南京大萝卜”的本色,把自己复杂的工作内容概括得简单到极致——“我工作的很大一部分内容是在开会,大大小小的会”。

  王贻芳开会讨论的,是他继大亚湾中微子实验项目后主持的一项新的中微子实验项目,建设在广东江门山下729米深的地下试验大厅,“我们的实验是在一个直径45米、高45米的地下水池中,放置一个直径有12层楼高的有机玻璃球体,球体里放置2万吨可以捕捉到‘中微子’的液体闪烁液。”这也是世界上最大的中微子探测器。

  虽然工程技术的难度成十倍地增加,但经过大亚湾锤炼的王贻芳已是“半个土木工程专家”,他随口就能说出江门中微子实验的很多技术问题,“比方说我们遇到了大量地下水,对一般地下工程来说,最简单的办法就是通过隧道自然排水,但我们是大规模地往下深挖,没地方排,必须把水全都抽出来。”不同于外界对科学家埋首实验室的刻板印象,他对工程技术问题的关键细节了解于胸。

  王贻芳说,如何协调问题的科学性、技术性和可行性,在项目的进度、成本和技术指标中做取舍、拿方案,是大科学工作中必要的一部分。而实验室工作,已是很小的一部分工作。“当今世界上重大的科学创新潮流,总的趋向是规模越来越大,因为相对容易的问题都已经解决了,剩下来的都是难题,难题如何解决?研究设备的指标和能力,要达到前所未有的高度。”在王贻芳看来,这种探索自然、探索微观的能力,最终也会演化成一个国家的工业能力和技术能力。

  “人才的路都是靠自己走”

  基础研究的突破,是社会发展的最根本动力。王贻芳坦言,“我们国家在基础科学研究的投入上,远低于国际水平,发达国家的基础科学投入跟R&D(全社会研究与试验发展经费)比值,一般在15%左右,我们只有5%,是人家的1/3。我国相对较大的重大科学设施,仅达到发达国家1/10的规模。基础科研投入的不足,最终会导致人才队伍规模、科技成果产出和技术推动力量的差距。”

  关于基础科研“养”人,王贻芳有自己的“游泳”论,“科研人才的能力水平,关起门培养不了,必须给扔进水里,‘泡’在科研氛围中,到国际合作、国际竞争的大环境当中,能力自然就逼出来了。”

  这一观点与王贻芳自身的个人经历也有些契合。如果想挖掘他在基础教育阶段的“天才”踪迹,恐怕是少有收获。小学和中学全都是“就近入学”,压根儿没有“名校”经历。关于择校他还有个朋友间的玩笑,“我家就住汉中门,小学读的就是门口的清凉山小学,中学是就近的四中,但这两个学校现在都没有了。”

  1980年,王贻芳考到了南京大学物理系,也仅位列班级的中上游,他并不承认自己有太多天赋的显现,“我觉得数学太抽象,生物和化学还需要背东西,物理相对还容易些。”习惯性的轻描淡写,正如王贻芳的成长轨迹,在没有得到过多关注的环境中,他顺着兴趣自由成长,直到本科毕业时,诺贝尔物理学奖获得者丁肇中面向全国招收高能物理研究生,王贻芳获得了南大物理系的推荐,并顺利通过丁肇中的考核,在其指导下研究高能粒子,才打开了物理世界的“开挂封印”。

  能在物理学世界一骑绝尘,王贻芳归功于自己“不那么爱钱”,“做科学也需要钱,但钱其实不是万能的,不能带来太多的东西”,以及自然科学有很多乐趣,“如果不做这个事情,可能也不太容易让你体会到这种乐趣”,跟记者说到这,王贻芳有种怡然自得。

  当年被丁肇中选去参加L3实验的几十位研究生中,时隔数十年,至今依旧在高能物理领域的还剩下6人,绝大多数已经“上岸”从商,而回到国内的有2人。

  如今,王贻芳的女儿也在学习物理,毕业于麻省理工学院。他表示,从没指导过孩子的学习,尤其是物理,更没做过什么职业指引和规划,“父母教孩子是教不会的。我在家里从来不直接教孩子任何科学课或是科学理论。你一教她,肯定两个人就吵起来了。”

  “你把砖头拆掉,房子就塌了”

  尽管因为不爱聊天,曾被称为“话题终结者”,但惜字如金的王贻芳谈到中微子还是很愿意做一些通俗的解释,他认为这是科学家义不容辞的责任。

  他曾在央视《开讲啦》介绍自己研究多年的中微子——盖房子需要砖,所有的基本粒子都像是砖块,一起构成了宇宙。这些砖块共有12种,其中3种是中微子。

  上帝粒子的理论60年代就有人提出来了,但一直到2012年才真的‘看’到了这个叫希格斯的神奇粒子。他们比分子、原子、原子核还小,对不懂行的老百姓来说,这一切陌生又虚无。

  “从肉眼所见的世界深入到微观世界,第一层就是原子。原子的光谱和行为,都是由量子力学来解释的。粒子物理解释了原子核,解释了比原子核更深一层次的12种基本粒子,从现在来看,这里面还存在大量不自洽,在标准模型之外,还有另一层全新的宇宙结构在等待着我们去发现。”王贻芳介绍,如今自己在推动的一百公里周长的大型环形加速器,将使我国成为世界高能物理研究中心之一。只有使用超大体积和超级灵敏的粒子探测器,通过更高能量的加速器,才能研究更深的层次。

  “我们觉得在它背后还有一套更基本的物理学规律。量子力学如果没有粒子物理标准模型的话,我们只能理解到原子这个层级。能量高一点,能往前推进一点,一直到无限趋近于零。到底什么时候能够趋近于零,把大爆炸时候的零点也搞清楚,也许是好几辈子以后的事情了。”

  “你做的是什么,你这个有什么用?”王贻芳经常被问到这样的问题,而他通常的回答是“没什么用”,但他也表示,对当下没有直接、立刻的用处,不代表这件事情就没有意义,这种事情也是中国特别缺乏的东西。“如果你去问牛顿万有引力有啥用,他可能一点都不知道。去问麦克斯韦他的方程有啥用,他可能永远也没想到我们今天所享受的科技成就,包括我们用的电和电器都是他奠定的基础。到了量子力学,我们搞清楚原子的基本行为,我们就有了现在的芯片和计算机工业。我们无法去问某一个具体的方程、具体的研究有啥用,就像盖一个房子,你问其中的一块砖有啥用,是不知道的。但是你把这块砖抽掉,房子就塌了。”

  交汇点记者 杨频萍

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编辑:郑亚群

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