物理史話–丁肇中的故事
文﹕朱琳琅    

丁肇中
 
「在雨季的時候,一個像波士頓的城市,在一秒鐘之內也許要落下千千萬萬的雨滴。如果其中的一滴雨有著不同的顏色,我們就必須找出那一滴雨。」丁肇中就是憑著這堅韌不拔、永不放棄的驚人毅力,發現構成物質的第四種基本粒子──J粒子,因而在1976年成為繼楊振寧、李政道之後,第三位獲得諾貝爾物理學獎的華裔科學家。

1936年1月27日丁肇中在父母訪美期間,出生於美國密西根州安阿伯,3個月後隨父母回到中國。那時正是第二次世界大戰初期,日本也展開了侵華的計劃,他就在兵荒馬亂的中國境內度過了四出逃難的童年生活。當時他父親是大學教授,母親是革命志士,兩人忙於工作,祗好將他交給外祖母照顧。她那剛毅果斷的性格,對丁肇中長大以後要求嚴格的處事作風產生了重大的影響。

12歲那年,丁肇中跟隨父母到台灣定居,開始接受正規的教育。那時剛好是日本結束對台50年的統治,留下了嚴格和有效率的教育制度。中學時代,丁肇中不但勤奮好學,而且在困難面前從不退縮,凡事查根究底,直到融會貫通為止。他這認真的學習態度,使他考上了台北最好的高中。為了滿足追求真理的欲望,他花了大量的時間去學習化學和物理,而且在這兩門學科上奠定了比其他同學更穩固的基礎。

1956年他獨自遠赴美國,在密執安大學工學院讀書。由於英語不好,剛開始美國的同學都不願與他交往。語言不通甚至使他連生活也成了問題。幸好他並沒有氣餒,反而刻苦學習。到了第二學期,他不但掌握好英語,而且各門功課都取得優異的成績。這使他獲得獎學金,以維持生活,繼續讀書。經過一年的學習,他發現自己對數學和物理有濃厚的興趣,於是轉到理學院繼續升學,並在短短的六年內取得兩個學士學位和物理學博士學位。

畢業後,他立志要從事研究工作,於是選擇了在瑞士日內瓦歐洲核子研究中心一份薪金較低的工作。一年後他到哥倫比亞大學物理系擔任講師,67年起轉到麻省理工學院擔任教授。他研究的方向主要是高能實驗粒子物理學,包括量子電動力學 (quantum electrodynamics)、電弱統一理論 (Electroweak theory)、量子色動力學 (qunatum chromodynamics) 的研究。

1966年開始,丁肇中領導的實驗小組進行了一連串關於量子電動學和矢量介子 (vector meson) 的實驗工作,不但加深了人類對矢量介子的認識,還證實了量子電動力學的正確性。1972-74年,小組在美國布魯海文國家實驗室進行實驗,發現了第四種夸克 (quark),由於「J」和「丁」字形相近,丁肇中將其命名為J粒子,寓意是中國人發現的粒子。1979年他與中科院高能所唐孝威等科學家合作,發現用來傳播夸克之間的力的膠子 (gluon)。

丁肇中為人謙虛,工作仔細,他常對自己的實驗結果和能力表示懷疑,因此他總是反覆檢查自己的工作,以免錯誤。他在總結個人經驗時表示自己的能力相當有限,祗有刻苦工作,不怕艱辛,才有可能在某個領域中取得優秀的成績和作出貢獻。他認為年青人如果有志投身科學研究,應該打開眼界,對科學發展的方向有明確的認識。