叶梅
我一本本啃读那些初读极为晦涩,但渐渐有了味道的书,粒子、轻子、介子、中微子……它们像一颗颗小星星,在我眼前飞舞。我寻访一个个科学家,听他们讲述,他们质朴淡定,但内心似火,我感受着他们的深刻与寂寞。有多少人的汗水化作河流,载动着不断向前的科学之船?我只能从文学的角度去试图描述他们的崇高,领略他们闪现的光芒。那些耐得住寂寞,呕心沥血,种了一茬又一茬麦子,磨了一道又一道宝剑的人们,终将留在历史之中。
又终归有人穿越时光,重新来到我们面前。
——题记
最初准备写这部报告文学时,最先想到的标题就是《粲然》,想象正负电子对撞之后,那些粒子翻飞的情景,就如满天星星,银河灿烂,一片粲然。
实际上,粲然是因为“粲夸克”而来,而“粲夸克”这个物理学名词,与中国文化有关。
“粲夸克”的英文是“charmquark”,英文名称是美国理论物理学家格拉肖(S.L.Glashow)在1964年发表的文章中首次提出的,charm含有魔力和娇媚之意,也作为对美好事物的一种表述。
近代物理学的发展起源于西方,汉语中的绝大多数物理学名词都译自英、德或法文。中国物理学会名词委员会专门负责审定汉语的物理学名词和术语,著名物理学家和教育家王竹溪,生前一直担任这个委员会的主任,几十年里经他审定的物理学名词不计其数。这是一件很费脑筋的事,审定者不仅要对物理学有深入透彻、完整全面的了解,还要精通英、德、法语,同时还要具有深厚的汉语功底。
我曾接触到国内少数民族文字之间的翻译,深知其中的不易,翻译可分作三个层次,一是直译,二是意译,三才是美译。要做到美译,需要翻译者有精深的学养,对两种语言文字都精通,以及美妙的表达。有一年,与南非一位作家兼翻译家交流时,他说了一句话,“翻译就好比将一面镜子打碎,然后又粘合起来。”后来不时想起他这话,我觉得很形象。王竹溪先生就是一位将镜子粘合得天衣无缝的美译家。
早先,曾有人将“charmquark”一词译为“魅夸克”,意思差不多,但让人感到不够贴切。“魅”字也含有英文charm的“魔力”和“娇媚”,但不包含让人遐想和期待的“美好”,还有人担心“魅”字属于常用字,用作物理学名词易引起误解。后来,这个词的翻译落到王竹溪身上,他从《诗经》里得到灵感,建议将“charmquark”译为“粲夸克”,既表达了charm的原意,又与charm谐音,而且“粲”在汉语中属于稀见字,不会引起误解。
《诗经·唐风·绸缪》
绸缪束薪,三星在天。今夕何夕,见此良人。子兮子兮,如此良人何!
绸缪束刍,三星在隅。今夕何夕,见此邂逅。子兮子兮,如此邂逅何!
绸缪束楚,三星在户。今夕何夕,见此粲者。子兮子兮,如此粲者何!
今夕何夕,见此粲者,何等美妙之意境,“粲夸克”给人无穷的想象,中国的传统文化在物理学里闪耀光茫。
一片粲然。
一
人们对粒子的了解,其实是对自然的了解,是最根本的问题。
今天的人们难以想象,如果离开计算机和互联网,将如何工作与生活?世界已经进入智能时代,远在天边近在咫尺,人们可以随时利用通信、视频等掌握世界信息,近则可以控制家里的门锁、窗帘的拂动、电器的开关……远则可与大洋彼岸的人儿对话交流,可以看清她掌上的那颗痣,感受她的一颦一笑……互联网改变了世界,也改变了中国。但人们可曾知道,中国互联网第一个接入点在哪里?是谁发出的第一封电子邮件?中国第一条国际计算机联网专线开通又从何而来?
毫无疑问,这一切都是因北京正负电子对撞机的建造而开端的。
中国科学院高能技术中心的会议室里,挂着几幅名家所作的画,有的出自外国画家笔下,画面上激光四射奇幻莫测,似乎象征着宇宙间的无穷奥秘;另外几幅中国画,一幅是黄胄先生的马,双目炯炯奔腾而来,智慧而灵动;另外一幅则是李可染先生所作的《核子重如牛,对撞生新态》,画面上两头壮实的公牛肌肉紧绷,拼足浑身气力低头对撞,似乎刹那间就会火花四溅。
曾经画遍了层林尽染,满山红遍,充分表现出无限风光尽收眼底的潇洒与展括的著名画家李可染,据说在画完这幅双牛对撞之后,却是气喘吁吁,连说太累了,太累了。就李可染先生的深厚功底而言,岂会吃力于两匹牛?只是因为画家全身心地投入到他所要表现的重大主题——核子对撞。
而在中国,最为著名的科学对撞为北京正负电子对撞机。
我国第一台科学大装置。
何为正负电子对撞机?
科学的解释:即是把正电子和负电子(也就是通常说的电子)分别加速到接近光的速度,使它们具有很高的能量,在磁场的约束下让它们迎头对撞的装置。根据爱因斯坦相对论的著名公式E=mc2,正电子和负电子湮没后,会产生其它新粒子。
李可染先生的画作艺术地再现了爱因斯坦的判断:正负电子就像两匹迎面高速奔跑的牛,死命地撞向对方,二者相遇的一刹那,产生巨大而又猛烈的风驰电掣千钧之力,如电闪雷鸣,就在那些像焰火一般散开的碎片中,科学家可能捕捉到未发现过的物质。经过加速,能量的标度高于核能,才能产生新的粒子,人们对粒子的了解,其实是对自然的了解,是最根本的问题。
名冠中西的著名画家吴作人先生,也曾用他的画笔对北京正负对撞机做出阐释。正负电的粒子之间的相互作用,形成了原子分子以致世界万物;而正负两极的对偶结构,在中国古代哲学里称之为“阴阳”,吴作人就此画了一幅变形太极图《无尽无极》,他挥洒笔墨,心连天宇,两道反向交织又指向无边境界的力与光,浩浩淼淼,飘然而又无所不及。
这幅画后来成为北京正负电子对撞机的标识,同时成为中科院高能物理研究所的标识。
北京正负电子对撞机(BEPC)建设动工于1984年,1988年成功建成,2004年二期改造,2009年完成:目前是世界八大高能加速器中心之一,是国家与世界高能物理研究的重大科技基础设施。从飞机上俯瞰京城西部,可见绿树掩映之中,有一只巨大的“羽毛球拍”,它正是由202米长的直线加速器、输运线、周长240米的圆型加速器(也称储存环)、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步幅射实验装置等几部分组成的北京正负电子对撞机。
强国重器。它的出现,标示着从一个贫弱的旧中国到新中国,从一个奋发向上的大国到世界强国的艰辛历程。
早在1950年代,中国科学家们就萌生梦想,希望建造一台高能加速器,但几经曲折,前后经历了所谓“七下八上”。人们对中国建造对撞机曾几度充满疑惑,因为技术难度极大,许多方面在国内都是空白。而要建造出一台超过国际水平的高能加速器,必须在短时间内完成,才具有一定的竞争力和重要的科学意义。有人比喻说好比站在铁路月台上,想要跳上一列疾驰而来的特别快车,跳上去了就飞驰向前,而如果没有抓住,便会摔得粉身碎骨。
但中国不能没有高科技,高科技不能没有高能加速器,中国在世界科技领域里必须占有一席之地。
经过一代代中国科技人数十年的卓越努力,结果是,中国人不仅抓住机遇跳上了火车,而且一路前行。从动工到1988年,仅用短短四年时间就安装建成并投入使用,之后很快取得了最新科技成果,世界为之轰动。国际科学界普遍赞扬,称之为中国继原子弹、氢弹、导弹、人造卫星之后,所取得的又一伟大成果,“是中国科学发展的伟大进步,是中国高能物理发展的里程碑。”
北京正负电子对撞机成为中国科技发展一个标志性的科研项目,令中国人自豪,让世界尊重!它的成功建造同时也是世界加速器建造史上的一个奇迹,中国为人类增添了一把揭开物质微观世界之谜的“金钥匙”。
正是缘于北京正负电子对撞机和北京谱仪的建造、成功运行到正式采集物理实验数据,缘于当时国际高能物理领域的广泛合作,在CERN斯坦伯格教授的支持下,中国高能物理研究所当年成立了创建网络通讯的专门工作小组。1986年8月25日11点11分24秒,在北京710所的IBM-PC上,高能所科研人员向瑞士的斯坦伯格教授发出了中国第一封电子邮件(E-mail)。
那位在键盘上轻轻一点的年轻人,当时可能没有想到,就是他这一点,意味着中国迎来一个新的科技时代。
世界变得如此奇妙。
1988年7月,高能所完成了由所内到欧洲核子研究中心的X.25网的连接,首次在我国实现了X.25网的引入及其电子邮箱、远程登录和文件传输等应用服务,支持了当时高能物理国际合作组的研究工作。在高能物理所的有关记载里,人们可以读到:
由于最初计算机通讯网络通讯速度很慢,费用也十分昂贵。科研人员不断尝试完善和拓展通讯网络。1988年7月,克服了设备(软件和硬件)、资金等困难,高能所完成了从所内到CREN的X.25网的远程连接,首次在我国实现了X.25网的引入及其E-mail、远程登录和文件传输等的应用服务。1988年,实现了与欧洲及北美地区的E-mail通讯。1989年末,中国的X.25网络正式建成,网络名称为CNPAC(即“CHINAPAC”)。高能所作为第一批用户进入CHINAPAC,科研人员及时更新了网络连接链路,使线路工作状态更加稳定,支持当时各国际合作组与国外合作开展工作。
当时,高能所与美国斯坦福大学的直线加速器中心(简称“SLAC”)的合作已进入到共享北京谱仪物理实验数据的阶段,迫切需要远程、快速传输大量高质量的数据,而当时国内的远程通信技术尚无法满足这一要求。经过半年多努力,1991年3月,高能所实现了与SLAC网络的连接,通过这种方式,使高能所能够进入世界范围的DECnet网络,加入美国ESnet、HEPnet,成为进入世界先进网络的国内计算机网络,可以使用世界性大型网络的各种资源。
完成远程直拨线路连接后,共享的网络资源大大拓展,但线路速度低且不稳定。当时,互联网在欧美国家已开始普及,联机数量超过100万台。web技术在通信、资料检索等方面的巨大潜力开始显现,中国科学家亟待融入到世界信息化的潮流之中。1991年10月的中美高能物理合作高层会谈中正式提出,建立一条从北京高能所到位于美国加州斯坦福直线加速器中心(SLAC)的64K速率的计算机联网专线,在北京接通互联网。在此期间,时任北京谱仪中美合作组首任负责人的沃尔特·托基(WalterToki)教授为中国开通互联网做出了巨大努力。
高能所网络与国际互联网络的连通,迈出中国与世界各地数百万台电脑共享信息和软件的第一步,缩短了我国与世界先进技术的距离,直接支持了国内各项重要的国际合作。从此,中国从网络空间进入了地球村。
人们很快感受到惊喜,北京正负电子对撞机的建设,不但推动了中国高能物理及相关领域的基础研究,还有力带动了中国相关高技术产业的发展,促进了中国计算机网络、探测技术、医用加速器、辐照加速器和工业CT等产业的技术进步,产生了巨大的经济和社会效益,直接服务于经济社会发展和人民生活。
采访高能物理研究所副所长罗小安时,他谈到了科学管理,也谈到北京电子对撞机延伸的科学事业,他举了很多例子,其中有我们都曾经历过的那场令人惊慌的“SARS”。他说,你知道吗?后来,“SARS”病毒的破解,跟我们北京对撞机“一机两用”有关。
我很惊讶。
记得这个名为“非典型肺炎”的怪病“SARS”在短短一周内肆虐全球,在中国,先是南方,后来是首都北京,出现了一例又一例,大有蔓延之趋势,所有来到北京出差返回原地的人,都会被隔离起来,“北京人”一时成了最不受待见的代名词。学校停课,工厂、机关停业,街道上空空荡荡,全民皆兵,打一场消灭SARS的人民战争!但光靠板蓝根、消毒水是不能消灭这个人类从未发现过的病毒的,我国以及世界生命科学、医学界紧急动员,经过日夜奋战,在较短时间内发现了致病元凶为“冠状病毒”,并完成了其全基因组测序。
罗小安说,研发出有效疫苗的关键之一是破解病毒的分子结构,我国生物学家饶子和团队的发现独占鳌头,他所利用的武器正是北京对撞机的“一机两用”——同步辐射光源。
我国的生物大分子晶体学研究起步于20世纪60年代中期,曾获得诸如猪胰岛素空间结构等重要成果,但后来却长期落后于国际发展潮流,其主要原因就是没有同步辐射生物大分子解析手段。生物学界早就梦想能有一个生物大分子实验站,但这需要一笔不小的投入。北京同步辐射光源的创始人冼鼎昌曾以愧疚之情说,我们欠生物学家一个情。北京电子对撞机“一机两用”算是给生物学家们雪中送炭,就在SARS病毒亟需破解的前夕,第一个多极扭摆器及由引出的光束线和生物大分子实验站建成,并向用户开放,立即为解析SARS病毒主蛋白酶立了大功。
罗小安笑着说,“或许,那年饶子和教授的发现只是比美国科学家晚了那么一点点,如果再早一天发现,我国的生物学家就可能获得诺贝尔奖了。”
同步辐射的神奇作用极为广泛,比如高压下的世界,通过同步辐射光源的探查,高压就如魔术一样,会产生让人意想不到的物理化学现象,石头可以开花,绝缘体可以变成金属甚至超导体。再比如通过同步辐射对古化石的探查,得知贵州瓮安动物化石群来自5.8亿年前,是目前已知地球上最古老的多细胞动物化石。北京同步辐射光源成像研究团队协助古生物学家陈均远教授,对这些化石进行了系统的形态学研究,成果表明得到国际科学界评论:这些化石“将有可能向我们展现动物历史黎明时期的全景”。
再比如,同步辐射对蜈蚣草奥秘的发现,找到有效的重金属污染土壤修复技术。我国大量耕地被污染,治理刻不容缓,植物修复则是一种操作简单的低成本绿色修复手段。北京同步辐射光源开发出一种用于活体植物样品的微束荧光分析技术,证实了环境生物学家陈同斌发现的,世界上第一种砷超富集植物蜈蚣草,具备用于实地修复的可能性。
这太让人期待了。
要知道,我们每次进到超市,都在为选择什么样的大米、食油、蔬菜而纠结,我们不知道种植那些作物的土壤里有没有什么要命的东西,会害了我们的孩子。他们还都那么小,那么无辜,怎么才能保护他们?救救那些被污染的土地,就是在救我们的孩子。
很多人都曾发问,对撞机跟老百姓有什么关系?
不止一位物理学家谦虚地回答说,对撞机跟老百姓没有直接关系,但是对撞机的技术,强流,高频等有着非常广阔的用途。比如将质子打到细胞里边去,产生的效果比X射线,γ射线还好,用于治癌技术。再比如加速器产生的电子光、辐照电缆可以增加寿命,辐照一些食物以后,可以增加保质期,还可以消毒。打完针后的病毒,高温消不了,但很强的辐照可以消毒。对撞机派生出很多技术,都与人们的日常生产和生活息息相关。
正如当年李政道先生谈到基础科学与应用科学、产业科学的关系时,所举的清水和鱼的关系。北京对撞机真的就好比一条大河,漫江碧透,鱼翔浅底,养育得鱼肥虾跳。
它就像一条从雪山发源的河流,延伸、牵引着无数涓涓小河,促进了一系列科研成果的诞生,涉及高功率微波、高性能磁铁、高稳定电源、高精密机械、超高真空、束流测量、自动控制、粒子探测、快电子学、数据在线获取和离线处理等高技术,其设计指标几乎都达到了当时国际技术的极限。北京正负电子对撞机“一机两用”,其同步幅射光源对社会开放,成为我国凝聚态物理、材料科学、化学、生命科学、资源环境及微电子交叉科学科开展科学研究的重要基地,取得了一系列具有重大经济、社会效益的成果;催生了一大批新技术、新工艺和新发明,被广泛应用于农业、林业、采矿业、制造业、航天、卫生、信息及人民生活等各个领域,造福于中国也造福于人类。
二
钱三强迎接大家并作了报告,他本是一位性情中人,此时激动难平,挥舞着手说:“我们下决心自己干吧!”
回望70年。
1949年10月中国科学院成立。这个时间与新中国的建立完全同步,几乎一分钟都没有耽搁。为了开展原子核科学技术的研究,国家决定将原北平研究院原子学研究所、原中央研究院物理研究所原子核物理部分合并组成近代物理所。这是中科院高能物理研究所的最早前身。
京东皇城根,茂密的柳树下,由科学院副院长吴有训兼任所长,钱三强任副所长的近代物理所挂牌。一年之后,钱三强接任所长,1952年王凎昌、彭桓武担任了副所长。
那是一段中国物理学家都难以忘怀的美好时光。建国初期,物理学人才屈指可数,钱三强所长与两位副所长四处奔波,网络人才,从北大、清华、上海、南京请来几员大将,又从一些大学物理系里挑选出一批优秀青年。
方守贤就是从那时进入物理所的年轻人。
上海出生长大的方守贤,以名列前茅的成绩从复旦毕业,被选拔到近代物理所,很幸运地被安排在著名物理学家王淦昌先生门下,从事高能加速器的设计及研究工作;又在徐建铭先生的直接指导下,学习电子同步加速器理论设计,既有理论又有实践。
特别令他兴奋的是,与他同时进所的还有一批同龄人,一张张充满朝气的面孔,南腔北调的口音,但都有着同样的追求。那会儿,从京东皇城根搬到西郊中关村新建的物理大楼,可是热闹了起来,原本只有几十个人的物理所一下子增加了100多人,热气腾腾。
王淦昌、梅镇岳、朱洪元等老专家都来给新来的年轻人加油补课,大家学习劲头如饥似渴,整个物理大楼不到夜里12点不会熄灯。一个个窗口灯光闪烁之下,有的伏案读书,有的埋头实验。他们心里燃烧着科学的热情,即使谈恋爱,也先要把学习、实验安排好,才挤出一点时间去跟对象会个面。那时候谈恋爱叫找对象,找对象的标准少不了的一条,就是对科学事业是否理解和支持。
1957年春,一个重要的学习机会降临到方守贤头上。
这次计划也可以说是中国对于原子能、高能加速器的研究,从那时起就提上了议事日程。国家精心挑选了10多个人,由王淦昌先生带队,在通过外语突击培训后,公派到苏联列别捷夫物理研究所和杜布纳联合核子研究所实习工作。方守贤被分配学习与加速器相关的知识,并负责初步的理论设计。这在他来说欣喜有加。
中国的年轻学者们在前苏联经历了他们人生重要的一课。
在莫斯科州最北端,平静而又宽阔的伏尔加河畔,白桦林与红松簇生的森林里,散发着的阵阵清香,环抱着一座世界瞩目的科学中心——核物理和高能物理学研究中心——杜布纳联合核子研究所(Dubna JOINT INSTITUTE FOR NUCLEAR RESEARCH)。它象征着二战之后,处于高速发展时期的社会主义阵营的力量。
随着二战结束,世界上原先从事武器研究的一些实验室,如美国的洛斯阿拉莫斯、橡树岭、阿贡等实验室也都逐渐开始从事基础科学研究,高能加速器的能量不断提高,规模不断增大,单一的研究机构已不能承受。从1946年起,美国东部的九所大学联合建立了一个区域性的物理实验室,即目前位于纽约长岛的布鲁克海文国家实验室。1954年,欧洲各国也联合起来,在瑞士日内瓦建立了一个国际性的研究机构——欧洲核子研究中心(CERN)。
当时社会主义阵营的各个国家不甘落后,于1956年3月在莫斯科签署了一份重要协议,由苏联、中国、波兰、南斯拉夫、罗马尼亚等12个国家组建联合核子研究所,主要研究方向包括高能物理实验、核结构、核反应、中子物理和理论物理等。在一段时期内,杜布纳成为世界范围内最优秀的核物理研究所,依靠着强大的粒子加速器,在探索物质世界奥秘的征途中取得一系列成果。
1949前,苏联曾开始建造一台10GeV质子同步加速器,1958在联合核子研究所成立之后得以建成,真空室横截面积1.4mx0.5m,励磁功率140MW,是世界最大的弱聚焦强子射线装置,在合成新的人造元素方面取得了重大突破。
令世界惊讶的是,从102号元素到107号元素,全部是由杜布纳初次合成,远远将美、德、法等国的著名实验室抛在其后。
从杜布纳研究所建成的1956年到1964年11月中方撤出,将近9年时间里,中国先后派出130多各科技工作者参与该所的研究工作,包括著名物理学家王淦昌、胡宁、张文裕、朱洪元、周光召、何祚庥、王乃彦、方守贤、吕敏、唐孝威等。王淦昌还担任过该所第二任副所长,在那里取得杰出成就,而他带领的一批中国年轻科学家个个龙腾虎跃,是他得力的帮手。
在杜布纳带队的王淦昌根据国际上物理科学的现状,果断地把寻找新奇粒子(包括各种超子的反粒子),作为小组的主要研究课题。当时这个所的加速器虽然已经建成,但配套设备如探测器、测量仪、计算机等都一无所有,王淦昌带领助手们发挥了中国人的灵活和智慧,巧妙地设计了一个精巧的实验。他考虑到反超子的寿命很短,要想比较可靠地捕捉到这类粒子,用能够显示粒子径迹的气泡室作为主要探测器,会比较理想。他们自己动手,选择了技术难度比较小、建造周期比较短的丙烷气泡室,用π介子作为炮弹,在加速器上进行实验。
王淦昌及时嘱咐组员们,在观察气泡室拍摄到的照片时,应该着重注意的地方,1959年3月9日,他们终于从4万对底片中,找到一个产生反西格马负超子的事例,发现了超子的反粒子——反西格马负超子。
这个发现立刻引起巨大轰动,苏联《自然》杂志指出:“实验中发现反西格玛负超子是在微观世界的图像上消灭了一个空白点。”世界各国的报纸也纷纷刊登了关于这个发现的详细报道。
后来,欧洲中心的300亿电子伏加速器上发现了另一种反超子——反克赛负超子。于是在高能物理的历史上,反西格玛负超子和反克赛负超子被并列为公认的最早发现的两个负超子。这两项发现对证实反粒子的普遍存在提供了有力证据。
中国人王淦昌小组的工作,受到各国物理学家的赞扬。时至今日,杜布纳研究所还在其建所成就中,将反西格马负超子的发现列为第二位。
著名物理学家周光召也是在1957年春天被国家派到杜布纳进行研究工作的。汇集在此的中国、前苏联、越南、朝鲜以及来自东欧各国的核物理学家们,都借助这里的一台大加速器从事原子核物理的研究,人才汇集,风云际会。尚未而立之年的周光召出类拔萃,两次获得这所里的科研奖金,其中最著名的是1958年在杜布纳首先提出粒子的螺旋态振幅,并建立了相应的数学方法,后来被世界公认为赝矢量流部分守恒定理的奠基人之一。
有一次,各国物理学家在一起进行学术讨论,一位苏联教授在会上报告了他对粒子自旋问题的研究成果。周光召听出其中的破绽,便礼貌地征得主持人的同意,站起来用俄语阐述了相反的意见。那位苏联教授听了很不以为然,恼怒地说:“你的意见没有道理!”
年轻的周光召面对人家的气势汹汹,心想要让别人信服,就必须拿出令人服气的根据,于是他当时没有继续争辩,而是回到实验室里埋头开展自己的研究,一步步严格地证明自己的观点,之后写出严谨的论文《相对性粒子在反应过程中自旋的表示》,发表在《理论和实验物理》杂志上。
凑巧的是没过多久,美国科学家在研究中也得到相似的结果,并公开发表,周光召的文章与美国科学家的研究一道,形成物理学中著名的“相对性粒子螺旋态”理论的问世。
那位苏联教授不得不低下高傲的头。
在杜布纳工作的3年多时间里,周光召一共发表了30多篇论文,引起国际物理学界的高度重视,成为蜚声国际科学界的青年学者。这之后,有一位对中国怀有感情的前苏联专家在中苏交恶,从中国撤离时说:“你们不要发愁,我们走了,你们也能把原子弹研制出来,你们有王淦昌、周光召……”
杜布纳研究所首席科学家卡德舍夫斯基后来感慨道:“中国科学家的参与为研究所的发展作出了重要贡献。”
难忘的岁月,白桦林的清香,还有那青春的梦想,前往杜布纳白桦林深处的中国科学家,向世界奉献了新的研究成果,也为祖国带回宝贵的学习成果。
高能加速器,与此同时一步步走进人们的憧憬。
莫斯科一家小餐厅,王淦昌先生请大家吃饭。
那是一家中餐厅,菜做得当然没有国内那么地道,但红烧肉、宫爆鸡丁、地三鲜这些普通的家常菜,外加一碗牛肉面,还是让人吃出了家乡的味道,方守贤和被邀请赴宴的年轻人们吃得很酣畅,几十年过去都忘不了。
在杜布纳研究所工作的那几年,按照当时各国签约的条例,研究所给每位工作人员每月发放一定的补贴,方守贤每月能得到1500卢布,合人民币750元。这可是一笔数额不小的钱,但跟所有的出国人员一样,方守贤的补贴要全部上缴给国家,这是每次回国之后首先要办的事情之一。而在杜布纳的日子里,研究所并不供应饭菜,他们得想办法集体开伙,买一些简单的食品对付一日三餐。生活是单调的,但他们除了工作,很少消费,心思完全放在了实验和研究上。
这会儿王先生请吃饭,大家都高兴得不得了,跟过节一样,在一起有说有笑。王先生因为国内的工作,时常得两头兼顾飞回北京,每次再回到莫斯科总会带来一些大家关心的信息,最盼望的就是建造高能加速器的方案进展怎么样?
方守贤更是眼巴巴地等着王先生的回答。
在杜布纳研究所,方守贤被指定为王淦昌先生的直接联系人,王先生交给他的重要任务是:在苏联专家的指导下,设计一台能量为2.2GeV、周长约为200m的电子同步加速器,实际上为的就是实现我国1956年制定的“十二年科技发展规划”中高能物理发展的第一步。经过王先生亲自指导,方守贤与同事们几经切磋拿出了方案,应当说,这是一个既先进又符合我国国情的方案。设计完成之后,王先生非常高兴,捧在手里说:“我们中国终于有了自己的设计了!”他满怀喜悦地带着方案回国去了。
但此刻,王淦昌坐在莫斯科的小餐厅里,脸色却没有了走时的喜悦,期盼着的年轻人忍不住问:“王所长,我们的方案到底怎么样了?”
王淦昌一脸苦笑。1958年,国内正在大跃进,大办钢铁轰轰烈烈,赶超英美只争朝夕,粮食生产到处放卫星,湖南的水稻亩产万斤,厚实得胜过地毯,卡车都可以从上面开过去……王淦昌带回国的这个方案,立马遭到一些人的批判,说它既保守又落后,给否定了。
年轻人们大惑不解,王淦昌也无法深说,“吃饭吧,大家多吃点。”他心疼这些用功的年轻人,拿出自己的钱请客,让大家高兴高兴。
第一次精心设计的方案,就这样被搁置起来了。
又过了些时,国内有消息传来,有人提出要设计一台比苏联当时能量为7GeV的最大加速器还要“先进”的15GeV的质子加速器。这可比方守贤他们在王淦昌带领下做出的方案大了好几倍,当时西欧及美国正在建造的世界上最大的强聚焦加速器能量也只有28GeV。
国内的要求显然超过实际可能,但王淦昌应命将这个方案带到了莫斯科。他内心也认为超出了实际,但国内呼声很高,他不得不征求苏联专家的意见。人家看了感到十分惊讶,在一起反复商量之后,勉强同意帮助设计一个以苏联已有的7GeV加速器为基础的修补方案,设计能量最多只能达到12GeV。
这显然是一个凑合的方案,中方设计组的人对此也不满意。
经过深思熟虑,王淦昌认为这一方案也超过了当时的国力,不可能成功。当着方守贤这些年轻人,这位一贯待人平等、和蔼可亲的科学家,也忍不住提高了嗓门:“咱们要积极向上反映,争取把方案变回来。”
1959年的一天,方守贤在王先生的授意下,回国向钱三强所长汇报苏联专家帮忙做的那个凑合方案,性格果断的钱三强一看就连连摇头:“这怎么行?这怎么行?”
他当场就否定了:“不能按这个方案做。”
两次方案受挫,只有再另辟蹊径。
眼看杜布纳联合所又研制成功了世界上第一台中能强流等时性回旋加速器,守在那里的中国科学家们心里都痒痒,每个人都恨不得生出三头六臂,一个学习,一个工作,一个为国内的物理发展动脑筋。很快,王淦昌领导下的物理组又根据中国国力,提出建造一台能量为450MeV的中能强流加速器,开展介子物理研究的方案,国内派来原子能研究所副所长力一等人,来到杜布纳参观考察,并进行初步设计。
方守贤也在其中,负责工程的理论设计。那之前他已在列别捷夫物理所经过了3年的系统训练,又有了一定的设计经验,他针对苏联的等时回旋加速器的设计,发现有3处考虑不周,便连续写出3篇内部报告,使当时该加速器组的组长迪米特列夫斯基刮目相看。苏方主动提出将方守贤由联合所的“初级科学工作者”提升为“中级科学工作者”。他摩拳擦掌,要为自己祖国的设计大干一场。
但白桦林里渐渐有了凉意,暗中传来中苏关系恶化的风声,一阵紧似一阵。1965年底,合作突然宣布中止。
高能加速器的设计还只是在初步阶段,只能黯然收场。
怀着一腔未能完成的心愿,方守贤和同事们惴惴不安地回到国内,刚放下行李,他得知被分配到原子能所201室继续从事等时性回旋加速器的理论研究时,不禁喜出望外。
原来,中国在退出杜布纳联合核子研究所后,很快做出决定:由聂荣臻主持建设中国自己的高能物理实验基地,在国内筹建高能粒子加速器。
聂荣臻,曾留学法国,是后来扛枪打仗指挥军队身经百战的中国元帅,从1958年起兼任国务院科学技术委员会主任,1959年兼任国防部国防科学技术委员会主任,领导科技攻关,组织全国大协作,之后仅用5年时间就研制成功多种导弹和原子弹,不久又研制成功氢弹。高能物理研究的重大项目加速器也从那时进入了元帅的视野。
中方退出杜布纳研究所之后,在那里工作的科研人员集体撤回北京中关村,钱三强迎接大家并作了报告。他本是一位性情中人,此时激动难平,挥舞着手说:“我们下决心自己干吧!”大家群情激奋。
中国加速器理论从1960年代开始走向国际前沿,王淦昌先生等人提出的450MeV等时性回旋加速器方案,眼看就有可能上马,但接下来又遭遇了3年“自然灾害”的困窘。国家提出“调整、巩固、充实、提高”八字方针,加速器建造方案不可避免地被“调整”掉了,所有的设计都被束之高阁。算上这次,高能加速器已经是第三次准备上马,而又下马。
风雨将至,更为严峻的时期来临了。
1966年“文革”开始,所有的科研人员都被打成“臭老九”,一个个灰溜溜的,曾经从国外回来,或者留苏的人员更是难以幸免,被扣上资产阶级、“修正主义苗子”的帽子。科学界也成天开批斗会,你斗我,我斗你,一片混乱。但科学家们对科学的追求也一天没有停止。经过“文革”初期的混乱之后,在中国科学院领导的极力争取下,1968年为加强基础研究,决定在原子能所一部(即中关村分部)筹建高能物理研究所。
方守贤等人被调去那里工作。他们怀着一腔热情,以为时机到了,根据以往的方案,先提出要建造一台3.2GeV质子同步加速器,后来又将能量提高到6GeV。一切进展顺利,方案甚至到了选点这一步,调研中有人还建议选择革命圣地延安,想给这个项目抹上一层保护色。但设计方案报上去之后,却如泥牛入海再无消息。
这是第四次下马了。
设计被锁住,但心却没有被锁住,身处困惑之中,科技工作者想到的仍然是如何应对形势,实现心中的科学目标。为了响应中央提出的“面向实际,面向应用”的号召,1969年8月,何祚庥等人在牛棚里想出一个“一举两得”的方案,后被称为“698工程”,建议用加速器来生产核燃料,心想既可服务国防需要,又可为将来发展高能物理储备技术和人才。
方守贤一听更来劲,便与何祚庥商磋,建议采用比较成熟的质子直线加速器来生产核燃料,这一主张后来简称为“强流、超导、质子、直线”八字方针;原子能所二部的则又提出了一个更为“先进”的方案,即国际上尚在探讨中的轨道分离型加速器和烟圈加速器来生产核燃料。
一下子出来3套方案,可见群情之踊跃,但接下来的事情却让人啼笑皆非。
当时科研所都在军管会的领导下,军管会组织对上述3种方案展开论证,不同方案之争,很快就演变成一场惊心动魄的“阶级斗争”。
军管会主任训斥科学家:“直线加速器是落后的、不科学的,质子怎么能向前走直线呢?!地心吸力就可以让它掉下来嘛。”
有理说不清。
在极“左”路线影响下,谁不同意他的说法,谁就是反对军管会领导,就是反革命。斗争矛头直指“八字方针”的两个主力:何祚庥和方守贤,这两位家庭出身都不好,本来就惶惶不可终日,一下子又被推到风口浪尖上,真可谓如坐针毡,度日如年。幸亏二机部部长李觉洞察内情后,坚决抵制了二部军管会的打压作法,以各自回原单位参加运动的名义,把他们几位又调回一部,才总算逃过一劫。方守贤至今回忆起这段经历,还心有余悸。
“698工程”,也就是第五次关于高能加速器方案的论证,因此也就偃旗息鼓了。基础科学的发展再度陷入低潮。
忠心报国的科学家们,只能仰面朝天,一声长叹!
三
18位好汉的赤子之心,有积压在心底多年的思考。他们既大胆,也算得上是善解人意,既站在高能物理发展的角度,也不忘时刻替国家算政治账、经济账,不敢冒昧地多说一分钱。
中国悠久的文化传统,养育了一代代仁人志士,从屈原的爱国情怀到范仲淹的家国忧思,无数先贤忧国忧民,成为中国科学家骨子里的文化基因。
一部《岳阳楼记》,让多少英雄豪杰万千感慨:“不以物喜,不以己悲;居庙堂之高则忧其民;处江湖之远则忧其君。是进亦忧,退亦忧。然则何时而乐耶?其必曰‘先天下之忧而忧,后天下之乐而乐’乎?噫!微斯人,吾谁与归?”
高能加速器经过了五个回合,从1956年到1972年,已经过去整整16年,就连当初一些初出校门的毛头小伙子也已过而立之年,他们大都娶妻生子,可他们最为期盼的“孩子”却迟迟未能问世。别说问世,就连怀孕都还算不上。更别说那些早年留学海外,就是冲着新中国的物理学发展回来的科学家们,他们更是快等白了头发。
一个个忧心如焚。
正所谓“是进亦忧,退亦忧”,他们再也不愿意就这么一天天等待下去了,到了1972年,有18条好汉冒着风险,率先站了出来。
私下里,他们商量来商量去,不知如何办好。满腹心里话,该向谁说?按照以往的程序,报告要一层层向上申报,但这种做法已经多次了,大都石沉大海,没有了回音。这一次,他们要采取一个通天的办法,直接向最高层领导反映。于是,他们写了一封信,直接写给了国务院总理周恩来。信的原文是:
周总理:
我们是二机部四〇一所一部(即中国科学院原子能研究所一所)的部分高能物理科技人员。一年来,为了执行毛主席的外交路线,我们和外国的交往越来上城区频繁,也越来越对我国高能物理工作的落后和缺乏领导的现状感到不安。由于问题长期不得解决,我们觉得有必要将情况和意见直接报告总理。
我所现有各级科技人员三百余人,虽然属于二机部,但十几年来,二机部从未认真领导过我们的科研工作。从一九五六年起,高能物理工作,五起五落,方针一直未定。一九六五年撤出苏修杜布诺(杜布纳)联合核子研究所至今,除云南宇宙线观测站能勉强做一点实验工作外,高能物理实验几乎是一片空白,高能理论研究则全是靠外国的实验数据。以前在联合核子所工作过的稍有实践经验的科研人员,有不少已经改行和分散到名地,我国高能物理的这种状况已越来越不能适应国内外革命形势发展的需要。
为了改变这种状况,我所在一九六七——一九七一年向二机部打过七次报告。两年多前,部领导指示我所向高能物理方向发展。我们经过深入调研和反复讨论,在今年初提出了关于发展高能物理的一个初步设想,除开展“基本粒子”内部结构的理论研究和宇宙线的研究外,着重点是想在五年左右的时间内,在高能加速器和探测器方面进行预先研究,以便掌握基本技术,培养科技人员,初步改变我国高能物理的落后面貌,为今后的发展打下坚实的基础(详细报告已于今年四月送二机部和中国科学院)。但是,每次报告送上去,都好象石沉大海,部领导既不下来调查研究,也不表示可否。由于多年没有人管,我所开展任何实验工作都非常困难:经费很少,缺少实验室,材料设备买不到,加工挂不上号。在这种情况下,高能物理只好“靠边站”,大部分同志没事干,人心动荡不安。他们问:“我们也有两只手,为什么要蹲在四〇一所吃闲饭?”
我们认为,造成这种现象的主要原因有两个:
体制有问题:二机部的主要业务范围是核燃料,与高能物理这门基础科学有较大的距离,根本顾不上抓。
方针不明确:关于要不要发展高能物理和怎样发展高能物理,二机部领导谁也不敢拿主意,因此年复一年拖了下来。
这样下去,对我国高能物理的发展将极为不利。最近,我们和杨振宁座谈之后,再次讨论了这些问题,现在提出如下看法和意见:
高能物理要不要发展?
我们认为高能物理很重要,必须发展,主要理由是:
高能物理是当代物理学的前沿和发展的中心,是基础理论学科的带头的项目之一。正如杨振宁所说:在高能物理学中将出现像相对论、量子力学一类的的划时代的突破。因此,要开展基础理论研究,一定要抓高能。目前美帝、苏修、西欧和日本都在高能物理方面花很大力量,进行竞争。
历史的经验告诉我们,物理学的每一次重大突破都能够促进生产技术的新的飞跃发展,高能物理也不会例外。事实上,目前已经初步看到高能物理的一些用途。
贯彻毛主席外交路线的需要(高能物理在国际学术交流驯所占比重很大)。
发展高能物理要不要建造高能加速器?
高能物理是一门必须有实验的科学,理论研究不能搞先验论,必须以实验作为基础,虽然一部分探路性质的实验工作可以依靠宇宙线,但是绝大部分的定量精密实验,都必须依靠高能加速器,此外别无其他途径。高能物理的任何应用,也不能没有高能加速器。
是不是现在就造高能加速器?
当前我国的高能物理技术力量很弱,国家经济力量也有限,我们不主张现在就造高能加速器,但是一定要抓紧时间,进行有关高能加速器的预先研究。这种研究工作总共约需经费二千多万元(相当于我国过去向联合核子研究所一年缴纳的经费稍多一点),看来是国家经济条件所允许的。杨振宁在座谈中提到近年来国际上高能物理发展的速度减慢,是我们赶上去的好机会。我们同意这个看法,因此,预先研究要抓就必须快抓,争取时间,反之,如果还像现在这样任其自生自灭,那末几年后一旦国际上高能物理加快了发展速度,我国就更只好瞠乎其后。
加速器预先研究要不要有目标?
在这个问题上,我们和杨振宁有不同看法。他认为现在提目标没有意义,我们认为预先研究不能没有目标,目标就是训练干部、掌握先进技术,并为我国第一台高能加速器的设计和制造工艺提供第一手的技术资料(建造高能加速器也要采取自力更生的方针,外国技术资料只是参考资料)。将来什么时候造高能加速器,造一个什么样的的高能加速器,一方面要由我国的工业和经济发展情况等条件来决定,一方面也要通过科学上的预先研究,才能逐步肯定下来。初步设想的我国第一台高能加速器,将是一台强流、超导、直线质子加速器。利用这种加速器,不但可以进行较多的国外加速器不能作的精密实验,而且可以带动新学科,开屏新领域,还可以用它来研究生产核燃料,把基础研究和应用研究结合起来。
十多年的历史教训告诉我们,要发展高能物理,必须加强党的领导,排除“左”右倾思想的干扰,采取自力更生的方针。我们建议尽快确定发展高能物理的方针政策,同时组织上给以保证,尽快成立高能物理研究所,并划归基础理论研究的主管部门领导。只有这样,才能把这一工作提上日程,才能把预先研究抓起来,才有希望改变我国高能物理的落后面貌。
以上意见当否,供参考。
二机部四〇一所一部
张文裕朱洪元谢家麔(麟)
张庆国汪容何祚庥
徐绍旺等十八人
一九七二年八月十八日
这封信可以说酝酿了很久,也可以说是一气呵成。那里面有对周恩来总理的最大信任,有18位好汉的赤子之心,有积压在心底多年的思考。他们既大胆,也算得上是善解人意,既站在高能物理发展的角度,也不忘时刻替国家算政治账、经济账,不敢冒昧地多说一分钱。
他们借用获得诺贝尔物理奖的杨振宁先生的观点,分析了国际高能物理发展的状况,但也表示中国的高能发展物理不能没有目标。
18条好汉是张文裕、朱洪元、谢家麟、张庆国、汪容、何祚庥、徐绍旺、丁林垲、高启荣、方守贤、严太玄、毛慧顺、王世伟、杜远才、冼鼎昌、杜东生、王祝翔、吴济民。签名的只有7位,大概是当年私下里分别联系,取得了一致,但到写好信之后,18个人却未能聚在一起,当时情况下,他们不可能也不敢为此集聚。为了争取时间,7位就近的签了名,那剩下的11位都是赞同的。
第一个签名的是张文裕。
写信的这一年,出生于1910年的这位福建惠安学子已经62岁了,前面说都快等白了头发,张文裕就是代表。他的几十年经历十分具有传奇色彩,桩桩件件几乎都是为着科学和祖国,按照现在的媒体传播,是非常适合拍电视剧的故事。
张文裕从小勤奋好学,早年从泉州培元中学考入美国留学,在获得优良成绩之后,1956年,张文裕夫妇克服重重障碍,带着幼儿回到祖国。他在中国科学院物理研究所(1958年改称中国科学院原子能研究所)领导宇宙线研究。经他提议,在萧健、力一、霍安祥等人共同努力下,云南落雪山宇宙线高山站增建了一个大云室组,利用其优越的自然条件,使宇宙线研究在国际上取得领先地位,进行了一系列研究工作,培养了一批宇宙线研究人员。直到多年以后,这个大云室仍然是国际上最大的云室组之一。
这之后,张文裕经历了三件令他终身难忘的事情。
一是1957年12月,张文裕受中国科学院委派,前往美丽的斯德哥尔摩参加当年诺贝尔奖授奖仪式。就在这次授奖仪式上,他亲眼目睹了杨振宁、李政道从授奖人的手中接过诺贝尔物理奖的奖杯。
张文裕曾经执教过抗战时期的西南联大,曾在那里就读过的杨振宁和李政道都可以算得上是他的学生。两位年轻英俊、风度翩翩的华裔物理学家获得满堂彩,世界一片惊叹。张文裕内心充满自豪,他握住杨振宁、李政道的手说,“你们为中国人争了光。”
杨振宁说:“文裕师,谢谢您们当年的教诲。”
李政道说:“张先生,我们还会再见的。”
二是1958年,他作为中国代表,去日内瓦参加第九届国际高能物理会议。那次会上聚集了世界著名的物理学家,他见到了好些从前的导师和同事,眼看国际物理发展的成果不断添加,张文裕内心更是充满强烈冲动,他只想大声呼吁,要加快国内物理发展的步伐。
三是1961年,他接受任务,前往莫斯科杜布纳联合核子研究所接替王淦昌教授的工作,担任该研究所的中国组长,领导一个联合研究组,负责组织和领导中国在该所工作的科学家。他在杜布纳一直干到最后集体撤出,前面的几个加速器方案都是在他的领导下进行设计的。
张文裕后半生的梦想完全系在了高能加速器上,但从苏联回国之后还没来得及施展身手就遭遇“文革”,陷入无休止的运动之中,真个是壮志未酬心不甘。他日思夜想,如何突破障碍,让加速器的梦想早日得以实现。
他与朱洪元、谢家麟、何祚庥、徐绍旺他们一拍即合,即使冒再大的风险,也要上书总理。
写信的18位科学家里,张文裕算是老大哥,最小的是徐绍旺。去年夏天在高能所的办公楼里,我见到了徐先生。
徐绍旺1956年上海交大毕业,当时钱三强有一个百人计划,为了发展原子能工业,要在大学1955、56届里挑出一百位优秀人才,充实到科技队伍里来。徐绍旺在学校里是班长,一挑就被挑中了,进了中国科学院物理研究所,紧接着学了4个月的俄语,1957年1月份就去了苏联杜布纳研究所。
他年纪小,记忆力也好,当时的许多事情他都历历在目,大家都熟知的“七下八上”,版本各有所不同,但大致脉络差不多,徐绍旺也是记忆犹新的。他一直珍藏着18位科学家的联名信和总理回信的复印件,还有好几次的会议资料。在18条好汉给总理的信中不止一次提到杨振宁先生参加了座谈会,以及当时他所发表的不同观点,我问徐先生究竟是怎么回事?
其实,当年对建高能加速器有不同意见的人并不止杨振宁一位,包括中央某些重要领导,一些非常有影响的人物,乃至科学界内部,众说纷纭。但杨振宁是一位关键人物,面对重大的科学决策,都不能不尊重科学家的意见,而国内的科学家说当然没有杨振宁有影响力。
1922年10月1日出生于安徽合肥的杨振宁,1942年,毕业于西南联合大学;1944年,获清华大学硕士学位;1945年,获庚子赔款奖学金,赴美留学;1948年,获芝加哥大学哲学博士学位,任芝加哥大学讲师、普林斯顿高等研究院研究员。在他成为世界著名物理学家,并于1957年获得诺贝尔物理学奖之后,是中美关系解冻之后第一位回到中国探访的华裔科学家,对推动中美文化交流和中美人民的互相了解,并在促进中美两国建交、中美人才交流和科技合作等方面,做出了重大贡献。
科学界公认,杨振宁在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域做出了里程碑式的贡献。20世纪50年代和R.L.米尔斯合作提出非阿贝尔规范场理论;1956年和李政道合作提出弱相互作用中宇称不守恒定律;在粒子物理和统计物理方面做了大量开拓性工作,提出杨-巴克斯特方程,开辟了量子可积系统和多体问题研究的新方向等。此外,杨振宁推动了香港中文大学数学科学研究所、清华大学高等研究中心、南开大学理论物理研究室和中山大学高等学术研究中心的成立。
杨振宁是1971年回到中国的,正在乱哄哄的“文革”当中,当时社会情况复杂,国力孱弱,极“左”干扰,观点分歧,高能加速器能否建造不能说是一波三折,而是九曲十八弯。杨振宁在国内受到了客气的礼遇,他在北京参观原子能所时,热情洋溢地提出“高能物理是当代物理学的前沿和发展的中心,是基础理论科学的带头的项目之一。在高能物理学中将出现相对论量子力学一类的划时代的突破。因此,要开展基础理论研究,一定要抓高能。”这番话给当时从事物理研究的中国科学家很大鼓舞,将杨先生的话记录在册,引以为指导性的言论。
接待单位还征求他的意见,问他想要见什么人,杨振宁提到了他的老同学邓稼先。
邓稼先的父亲与杨振宁的父亲都是清华大学的教授,他俩打小都认识,在北京念崇德中学时又是同学。1948年,邓稼先比杨振宁晚3年也到美国留学,只花了11个月念完博士学位,拿到学位9天之后就坐上了回国的轮船。
老同学见面十分高兴,尤其两位都是顶尖的科学家,相逢有说不完的话题。杨振宁先生在美国其实一直都很关注中国的发展,1964年10月16日中国成功试爆了第一颗原子弹,他在《纽约时报》的报道中就得知邓稼先是领导工作的科学家。杨振宁这时再次向老同学庆贺,但他知道中国对于研制原子弹是保密的,所以并没有多问。但在北京的访问结束之后,杨振宁准备飞往上海,邓稼先送他到机场,临上飞机的杨振宁突然问了一句:“稼先,我听说中国研制原子弹的工程中有一个美国人叫寒春的参加了,是真的吗?”
寒春是杨振宁在芝加哥大学念书时的一位美国女同学,曾经跟随意大利裔的著名物理学家费米(EnricoFermi)参加过美国的原子弹计划,因为不满美国在第二次世界大战之后军事秘密研究的狂热发展,1948年就来到中国延安等地,后来一直住在中国,在农场从事乳牛的改良工作。但是在美国一直流传着一种说法,认为寒春将美国原子弹秘密出卖给了中国。邓稼先当时听了杨振宁的问话,不便回答,心中却十分不安,他后来向上级提出报告,经批准同意让邓稼先将实情告诉杨振宁。
邓稼先于是连夜给杨振宁写了一封信,据说因为用繁体字,折腾了一个晚上,第二天特别托人乘民航班机到上海送给杨振宁。
这封信送到上海的那天晚上,正好是上海市当时的领导给杨振宁先生饯行,席间收到这封信,正在吃饭的杨振宁立刻打开信封,默默地读起来,邓稼先在信中如实叙述了中国研制原子弹的艰辛,是在完全没有依赖外人帮助的情况下完成的。杨振宁本是性情中人,读着读着,不禁热泪盈眶,起身道:“失礼了。”
他去到洗手间平静了好一阵才走出来,人们小心地问他有什么事,是不是身体不舒服?杨振宁只是摇头,轻声自语道:“中国,太不容易了!”
1972年6月,杨振宁第二次回到中国,除了探望病中的父亲,在北京做了10次演讲和座谈,活动持续了一个多星期,其中一次是7月4日下午在北京饭店举行的“高能物理发展与展望”座谈会。在这个会上,杨振宁对中国当时建造高能量的加速器、全力发展高能物理实验研究的计划提出了自己的一些想法。这个座谈会的记录,后来被人戏称“杨振宁舌战群儒”。
时任中国科学院原子能研究所副所长的张文裕主持了这个座谈会。曾在西南联大任教,做过杨振宁的老师的张文裕德高望重,虽然会场上颇有争议,但他主持得当,不仅让声望高的科学家讲话,也让年轻人发言。杨振宁表示不赞成中国目前花上一亿美元的代价,去建造一个高能量的加速器,血气方刚的徐绍旺忍不住提出质疑:“难道中国就一直不要发展高能实验物理吗?”
杨振宁说,中国去年的钢产量是2100万吨,可以等这个数字增加3倍以后再来讨论。这个数字是美国和苏联的六分之一,但是美国和苏联的人口是中国的三分之一。中国有很多别的事情要做,中国应当对人类有较大的贡献,但我不觉得目前就是在高能加速器方面。
参加座谈会的物理学家包括汪容、何祚庥、严太玄、冼鼎昌等,分别提出中国发展高能物理需要时间培养,即便目前经费有限,但可以从小的能量低的加速器做起,借鉴美国、欧洲、日本等世界有关高能加速器的发展经验,树立中国发展高能物理的战略目标,中国必须自力更生建立自己的实验基地等。
仁者见仁,智者见智,各有各的道理。
科学的发展也需要争辩、选择。
从上所述,可以看出杨振宁先生丰富而又执着的个性。当他得知中国的原子弹终究是靠自己千辛万苦制造出来时,忍不住掉了眼泪,他对祖国怀有深厚情感。第一次回中国后,他后来曾在美国好几个城市举行演讲,感染了许多美国人,因为受他的影响,开始对中国有了友好亲近。一些美籍华人学者,也效仿杨先生纷纷回国探访,为祖国的科技教育事业献计献策。杨先生早年还亲自参加了“保钓”运动,穿梭在全美各高校,发表了题为《我对中华人民共和国的印象》的演讲,轰动异常。影响了无数华裔热血青年,还在美国参议院外交关系委员会举行的“归还冲绳协定”听证会上作证,从历史、地理和现实的角度全面讲述了钓鱼岛是中国领土的事实,为维护中国领土完整做出重要贡献。
1979年初,当邓小平访美,与美国总统卡特签约建交,杨振宁代表全美华人协会和全美各界华人在欢迎邓小平夫妇宴会上致辞。他作了题为“建造友谊桥梁的责任”的欢迎词。
责任二字,是杨先生对祖国深厚情感的关键词。
杨先生有很多特别令人感动的举动。他在与李政道因共同提出宇称不守恒理论而获得诺贝尔物理学奖时,代表致辞:“我深深察觉到一桩事实:在广义上说,我是中华文化和西方文化的产物,既是双方和谐的产物,又是双方冲突的产物,我愿意说我既以我的中国传统为骄傲,同样的,我又专心致力于现代科学。”一席话语惊四座,中国人为自己的儿子骄傲。
当年,杨先生在获得诺贝尔奖后,动员在台湾的岳母曹秀清设法取道美国转往中国大陆。在他的筹措安排下,曹秀清女士从美国飞往日内瓦,由中国外交部的人员亲自接机,数日后转机飞往北京。
2012年6月,杨振宁在清华大学庆祝90岁生日,并获得校方赠送的刻有其重大贡献的黑水晶一尊。黑水晶上刻有杜甫的诗句“文章千古事,得失寸心知”。水晶四周镌刻着杨振宁的四个重要学术贡献:“规范场理论”、“宇称不守恒理论”和他在统计力学、高温超导方面的成就。
杨振宁先生因他的性情,既有科学家的执着又有热血男儿的情怀,倍受人们关注甚至有所争议,但这一切在笔者看来,都在他的“责任”之中。那年他坐在张文裕先生身旁,与中国的科家们座谈时,或许明明知道面前的这些科学家都非常希望得到他更鲜明的支持,但杨先生率直的性情却没让自己说出违心的话。
他的观点促进了中国科学发展的思考与争论,或许正是如此,在日后高能加速器的建造中才有了更多的严谨和审慎。引人关注的是,时隔多年之后的如今,又出现一场与当年颇为相似的论争,杨先生似乎仍然保留和延续着当年的风格。
这且是后话。
1972年的夏天,杨先生的话确实带给了大家更多的思考。
中国的物理学家明白,高能加速器的梦想必须要加快步伐了。
四
爱因斯坦想了一会儿,然后说:“和一个漂亮女孩坐在公园的长椅上,一小时等于一分钟;但是坐在炽热的火炉上,一分钟等于一小时。”
张文裕等18位冒着风险,将那封信送到了中科院,请当时二机部的副部长刘西尧将军和中科院核心小组组长郭沫若转交给周总理。信是8月18日写的,这两位倒是不敢怠慢,很快转到了国务院,周总理在9月11日就亲笔写了回信,从去信到回信,前后不到一个月。
大家真是又惊又喜。
他们对周恩来总理的信任很快得到了回应,可见在当时极为复杂的社会形势下,日理万机的总理,仍然惦记着科学发展,并毅然做出决断。周恩来总理的回信如下:张文裕同志并转朱光亚同志:
文裕同志交来二机部四〇一所一部十八位同志一信,已由郭老、西尧同志处转到。看了很高兴。正是月初我们同见巴基斯坦那位科学家所要说的话。
现在请文裕同志将你们今年四月送给二机部和科学院那份报告转来给我一看。西尧同志请朱光亚同志召集有关方面一议事,请不要等我批,先议出办法,供大家讨论采用。
这件事不能再延迟了。科学院必须把基础科学和理论研究抓起来,同时还要把理论研究与科学实验结合起来。高能物理研究和高能加速器的预制研究,应该成为科学院要抓的主要项目之一。所见可能有误,请你们研究。
周恩来
一九七二年九月十一日
周总理回信是由他本人亲笔书写的,笔迹一如他多年的俊朗从容。从信中可以看出,他对科学研究有着深刻的了解把握,对张文裕等18位的信读得十分仔细,而且还准备做进一步了解。在信中,这位政治家还创造性地提出一个科学用词,叫“预制研究”,给了当时各方面不同意见一个互相包容、逐渐深入、达成一致的时段和空间。
而前提是:这件事不能再延迟了。
总理的回信瞬间传遍科学院,震动了所有人。张文裕、谢家麟等18位好汉的兴奋自不待言,那些跟他们同样心情,期盼早日步入科研正常轨道的科技工作者也都如获至宝。总理的叮嘱成了他们长久的动力。
借着这股子劲,1973年2月,中国科学院高能物理研究所正式成立。显而易见,高能加速器成为所里的主抓项目。但事情没有那么简单,反对的声音也并没有消停,况且即使总理批示,也只是让大家进行研究,并没有具体说建什么样的加速器,方案之争从一开始就存在,进入研究阶段更是针锋相对。
下一步究竟如何进行?
1975年3月,高能物理研究所又经过几年反复论证,提出建造一台40GeV质子同步加速器的方案(即753工程),国家计委计划拨款4亿元人民币。但是,由于极“左”势力的干扰,方案再次夭折。
到了1977年11月,邓小平恢复工作,百废待兴,“753工程”才又开始启动,十年浩劫使中国的高能物理研究水平与欧、美等先进国家拉开更大距离。中央派方毅来中科院主政,在他的过问下,召开了“高能加速器方案论证会”和“基本粒子理论座谈会”,两个会议一起开,然后分开讨论。会议规格很高,主持会议的是当时科学院领导中分管科研业务的武衡和钱三强。
钱三强主持学术讨论,论证会上电子派、质子派、直线派、回旋派……七嘴八舌争论了好几天。
要结束的那天,会议室里立了个大黑板,上面写着一二三,几个方案都写在了上面,钱三强对几个方案逐个分析、讲评。在场的会议代表都能看出他的激动,他拿着粉笔,不同意的就唰唰打叉,手的动作幅度很大,最后就剩下那个400GeV的质子同步加速器。
这是一个激进的“赶超”方案,准备花10年的时间,到1987年建成(即“八七工程”),其第一步为50GeV质子同步加速器,规模可以与西欧核子研究中心的400GeV超级同步加速器(SPS)相媲美。
但事与愿违。
本来工程开始选址,高能所调进了大批人马,既有科研人员,也有工程技术人员,到北京周边的地方转了个遍,最后选在皇帝安睡的十三陵附近,预研基地则选在了玉泉路,一切都有了实质性的进展。看起来万事俱备,只欠东风之时,不好的消息传来了。
这东风就是经费,国家拿不出这么多钱。不得不承认,实际上,这一方案的预算大大超过了当时国家的经济能力。十年“文革”折腾,一个家都成了烂摊子,要的是钱来补洞,该花钱的地方太多了。1980年底,在基本建设紧缩、国民经济调整的方针下,雄心勃勃的50GeV质子同步加速器计划又不得不下马。
算起来,此时已是七上七下。
到这会儿,方守贤都快50岁了。从20多岁踏入科学院的大门后,他参与了全部七次加速器方案的论证及理论设计,从20世纪50年代末到80年代初,蹉跎岁月,早生华发,而中国高能加速器的建造仍在徘徊。
五十知天命。
这件事真的不能再延迟了。
爱因斯坦的女秘书杜卡斯曾经问他,能否就相对论给出一个简单的解释,以便她可以用来回答许多记者的提问。爱因斯坦想了一会儿,然后说:“和一个漂亮女孩坐在公园的长椅上,一小时等于一分钟;但是坐在炽热的火炉上,一分钟等于一小时。”
中国科学家期盼等待的岁月,可以用爱因斯坦的火炉来形容,时光显得既短暂又漫长。在那段难熬的时光里,有一个人不能忘记,他几乎从一开始就陪伴着国内的科学家,肩并肩地与他们站在一起,互相给予力量。
这个人就是李政道先生。
在我陆续采访到的科学家中,无一不提到李政道先生。他们都是当年北京正负电子对撞机建设以及二期改造的亲历者,从方守贤、叶铭汉、郑志鹏、张闯、徐绍旺、柳怀祖、陈和生,其中好几位都曾担任过高能物理研究所的所长,到风华正茂的现任所长王贻芳等诸位,他们从不同的角度回忆当年,说着说着,就说到李先生这儿来了。
方守贤先生在百忙之中,跟我谈了一个上午,中间好几遍强调:“李政道先生起了决定性的作用。”
采访年过九旬的叶铭汉先生那天,我提前准备了好几个话题。他的叔父便是中国物理学的奠基人之一——叶企孙,叔侄两人都是著名的物理学家,但老人谦逊有礼,我说明来意时,他嘴里一个劲地嗯嗯着,待刚刚坐定,三句话之后就不由说道:“有一个人的功劳不能忘记,那就是李政道。”
曾经担任北京正负电子对撞机工程领导小组办公室主任和中国高等科学技术中心秘书长的柳怀祖与李政道相处甚多,李先生每次回国,他都少不了要前后迎来送往,替李先生张罗许多事情,他感叹道:“李先生这个人啊,为了祖国的科学,不惜力。”
一个很家常的说法,不惜力!大家都把李政道先生当成了家人,而李先生为了中华大家庭,把自己当成了该尽责任的孝子,殚精竭力。
上海出生的少年李政道,经历了战乱流浪,四处求学,1946年7月从上海坐船离开中国。轮船在海上航行了整整三个星期,波涛起伏的大海就像他的心潮,难以平复。那时他不会想到,这一去再回来竟是26年之后,去时他还未满20岁,只是一个满怀求知渴望的年轻人,回来时却已是誉满全球、世界顶尖的科学家。
他带回了一个传奇,之后又创造了一个个传奇。
李先生说,你注意到了吗?中国的科学家都干“革命”去了,大学生们都劳动去了,科研的话题没人敢涉及。妻子深有同感。
他与夫人又来到北京,京城一批科学家听说他要来,兴奋极了,早就望眼欲穿。在他下榻的北京饭店,张文裕、朱光亚、何祚庥等纷纷前来拜望,李先生与他们彻夜交谈。他谈到他的忧虑,说他察觉到中国关于基础科学研究和培养年轻科学人才方面存在严重失误,与国际相比已经形成断层,他要把这些问题提出来,找到解开这些难题的答案。
是啊!张文裕他们迫不及待地说。
李先生的话说到了他们心里,张文裕把给总理写信的事告诉了李政道,信的内容就是要建造高能加速器,加强基础科学的研究。周总理很快回了信,根据国内斗争的形势,总理的做法显然也是冒着风险,会受到有些人质疑的,但总理明确作了指示,建造高能加速器这件事再也不能延迟了。
张文裕还兴奋地说,周总理知道李先生回国,特地嘱咐他和朱光亚,要向李先生请教。
李政道听了这一切感慨万千。他是个热血男儿,当即毫不犹豫地表示,我支持你们。但他又是一位严谨的科学家,同时告诉张文裕他们,他回到美国后要做一些调研,并约请一批高能加速器的专家,帮助论证、拿主意。
不久,周总理亲自接见了李政道,让他有些意外的是,在中国一般学术研究几乎都完全停顿的情况下,周总理却在接见中专门向他问及云南宇宙射线研究站的高能粒子实验的一些科学问题,并说毛主席对此也十分关心,要将与李先生谈话的内容上报给主席。李政道没想到国内重要领导人会这样重视科学,甚至还亲自了解实验过程的细节,这在他看来是相当惊人的,他意外又感动。
他真诚地谈到自己回国的感受,从20世纪50年代到60年代上半期,中国已经有了能够自己制作两弹一星的强大科学家队伍,可是到了70年代初却处于濒临瓦解的趋势。假如再这样下去,老一代科学家尚且难保,培养年轻一代的科学家又从何谈起呢?因此,如何帮助祖国建立一支新的年轻的科学工作者队伍,是他回国后感触最深、忧虑最深的问题。
周总理说:“政道先生,希望听听你的意见。”
李政道侃侃而谈。
言之深,痛之切。
后来到了北京,见到不少中国科学家之后,他更是彻夜难眠,在北京饭店又写下了一篇《关于基础科学与应用科学的补充说明》,他煞费苦心,不厌其烦地从常识说起:
什么是基础科学?拿物理来讲吧,宇宙间自然界中一切事物的演变都有它们的规律。星云星球的变化过程是有一定规律的,原子分子间的相互作用是有一定规律的,核和基本粒子的构成反应也是有它们间的规律的。可是这些不同事物的规律又基于一组共同的基本规律,要了解和掌握这组基本规律就要去研究基础科学。
掌握了自然界的基本规律,就可以将这些规律反复的、螺旋式的循环应用,这就产生了应用科学。近日的应用科学是基于过去的基础科学的成就。现在觉得有用的的应用科学项目,如激光、电子计算机、核反应堆,在二三十年前是没有的。它们的产生是由于我们过去在电动力学、量子力学等基础科学上的成就。而目前有用的应用科学,不见得在二三十年以后,还都有同样的用处。
要有将来的应用科学,就得有今日的基础科学,所以,培养基础科学人员的问题恐怕是不能忽略的。
李政道在祖国的灯光下,写出的这两份建议,字里行间透示出一片强烈的赤子之心。为了替国内各种争议解除疑惑,他在高能物理研究所等地作了多场专题学术报告,《不平常的核态》等,介绍分析物理科学将面对的未来。又和张文裕、谢家麟他们一起就建设高能加速器的问题进行了深入讨论,问题的重点是,如何在高能物理研究中,将基础研究与应用研究结合起来。
他用了一个形象的比喻:“基础科学清如水,应用科学生游鱼,产品科学鱼市场,三者不可缺其一。”
这个比喻后来成为经典。
1974年,就在李政道特别沮丧地发现,在自己的祖国,这几千年的文明古国,教育几乎完全停止,科研更是停滞,他非常希望有一种办法能改善这种状况的时候,有一天突然出现了一件令他意想不到的事情。
5月30日早上6点钟左右,北京饭店,李政道下榻的房间,电话铃意外地响了起来。有人通知他,毛泽东主席想在一小时内在中南海的住所里见到他。
李政道十分惊喜,又好生忐忑,他刚给中国领导人写出两封建议,直言不讳地谈到他所忧虑的问题,但是会得到什么反应?他难以揣摩。难道这么快就传送到了毛泽东主席那里?不可能。
可现在,千真万确的是,这位世界瞩目的领袖马上要亲自接见他。
李政道怀着不安,被一辆红旗牌黑色轿车接进中南海。
正是清晨,中南海的树丛中不时传来鸟儿的鸣叫,就在那间堆满古籍的书房里,毛泽东斜靠在沙发上,这位让西方人谈而生畏的政治家,见到李政道面露微笑,简短的礼仪性寒喧之后,第一句话就问:“告诉我,为什么对称是重要的?”
李政道万分惊讶,他完全没想到毛主席会首先提出这样一个学术问题,他一时愣住了。
毛泽东看上去兴趣很浓,接下来说,对称是平衡的,平衡是静止的,他的一生最重要的是动,不是静。他不觉得自然界跟人类社会发展有太大的分别。人类发展的要点是动,自然界也应该是动,静止、对称到底有什么重要性?毛泽东再一次问。
李政道脑子里迅速打转,他想,应该怎样向毛主席解释呢?
在此之前,他曾听说过毛泽东这位伟人对宇宙以及物理的强烈兴趣,曾经高度关注物质结构研究的重大突破,与中国粒子物理学家讨论过日本理论物理学家坂田昌一教授的“关于新基本粒子观的对话”。
毛泽东在那次讨论中说:“世界是无限的。世界在时间和空间上都是无穷无尽的”,“宇宙从大的方面看来是无限的,从小的方面看来也是无限的。不但原子可分,原子核也可以分,电子也可以分……因此我们对世界的认识也是无穷无尽的。”
毛泽东从一个哲学家的角度阐释了世界,与科学的探索有许多印证之处,这让李政道惊叹不已。
但他提出的“对称”问题,为此和杨振宁一起获得了诺贝尔物理奖的李政道想解释清楚,一时还颇费脑筋。按照韦氏字典的注释,symmetry的意思是“均衡比例”,或“由这种均衡比例产生的形状美”。在汉语中,symmetry的意思是“对称”,这个词带有几乎完全相同的含义。因此,这实质上是一种静止的概念。但按照毛泽东的观点,人类社会的整个进化过程是基于“动力学”变化的。动力学,而不是静力学,是唯一重要的因素。毛泽东坚持认为,这在自然界也一定是对的。因而,他完全不能理解,对称在物理学中会被捧到如此高的地位。
会见时,李政道是唯一的客人。在他和毛泽东的椅子之间有一张小桌子,上面放着本子、铅笔和常用来待客的绿茶。毛泽东一边说话,一边摇动着手,像是要拨开眼前的空气,而那空气里有尘埃,或是一道道屏障。
李政道将一支铅笔放在本子上,再使本子倾斜朝向毛泽东,然后又朝向自己,这支铅笔就在本子上来回滚动。李政道说:“主席您请看,尽管这里没有一个瞬时是静止的,然而整体而言,这个动力学过程也有对称性。对称这个概念绝不是静止的,它要比其通常的含义普遍得多,而且适用于一切自然现象,从宇宙的产生到每个微观的亚核反应过程。对称是整个宇宙规律的一部分,有极重要的意义。”
毛泽东看上去很赞赏这简单的演示,他点头。然后,又向他询问了有关对称的深刻含义,以及其它物理专题的许多问题。说着说着,毛泽东对过去没有时间学习科学表示遗憾,但他还记得汤姆孙(J.A.Thomson)的一些科学著作,他说,他年轻时很喜欢阅读这些书。
他们的谈话从自然现象逐渐转到人类活动。最后,毛泽东接受了李政道的一个小建议,即:至少对于优异青年学生的教育应该继续坚持,并受到重视。毛泽东表示赞同。
这个小建议后来得到周恩来总理的有力支持,促成了科技“少年班”的开办,对十几岁的优异学生采取特殊的强化教育的方案,首先在安徽的中国科学技术大学实施,后来中国其它一些大学也相继开设。
会见第二天,李政道按原定计划飞回美国,在机场,他收到毛泽东主席让人专程送来的一件礼物:一套汤姆孙的1922年原版的四卷本《科学大纲》(The Outline Of Science)。
毛泽东主席的接见,在李政道心里无疑当作是祖国对他最庄重的欢迎。尽管短暂,但他感受到中国领袖更为深沉的追求:“在人所固有的在自然界寻求对称的渴望与他对社会的要求之间存在一种关联,两者同样是有意义的,而且也是均衡的。”他在后来的文章中记述了这次会面,对毛泽东深刻而有趣的谈话回味再三,这成为他向往祖国的一种潜在动力。
李政道曾在国内外反复调研、论证,究竟哪一种加速器更适合作为中国高能物理研究起步的加速器。1976年,他就开始建议造一台几亿电子伏的正负电子对撞机,为了让国内的同行们了解这种对撞机,他带回了大量关于正负电子对撞机和同步辐射的资料。
后来得知国内的方案是要建造高能质子加速器,并开始了预制研究工程。他虽然并不赞成,但他十分尊重,利用回国的机会多次与高能所的张文裕、方守贤、叶铭汉他们讨论,如何建造质子加速器,派人到美国学习等一系列问题。
已在美国取得极为重大成果,1948年即当选为第一位华裔美国国家科学院院士,被称之为“东方居里夫人”的吴健雄和她的丈夫袁家骝一直也都关心着中国的科技进步,当他们得知国内准备建造高能加速器后,更是倍加关注。
这年夏天,刚刚获得诺贝尔物理学奖的美籍华裔物理学家丁肇中夫妇回到中国,邓小平亲自接见。丁肇中当时在德国汉堡电子同步加速器研究中心工作,邓小平直言快语,问德国能不能帮助我们训练实验物理人才?
丁先生说,“5到10人没问题。”
邓小平说,“再多些呢?”
丁先生说,“这,我要问一问。”
邓小平趁热打铁,说,“至少10人,这是比较快的方法。建造一个中心要花三年的时间,不能耽误了。”
丁先生说,“先搞小的,快一些。”
陪同接见的还有方毅,在一旁说:“可以练兵。”
邓小平说:“不能只是搞一个,大的要考虑,要花10年,快一点,节约一二年,要打歼灭战。”
这段话来自当时接见的记录,这些记录又来自亲身经历了高能加速器建造的柳怀祖先生,柳先生当年是一位浓眉大眼,能干风趣的帅小伙,最开始担任基建处的负责人,带着几个人在北京四处转悠,找建实验基地和加速器的地方,没少吃苦受累。后来又担任筹建组办公室的负责人,只要来了领导,都是他鞍前马后。他长得喜庆,工作又负责任,很受赏识。
他近年口述了一本《北京正负电子对撞机工程建设亲历记》,里面有好多是他的独家见闻,上述这段话就来自他的回忆。
邓小平当年接见丁肇中,促成了中国年轻科技人才到国外进修学习,第二年首批高能物理访问学者唐孝威、朱永生、郑志鹏等10人赴德国汉堡,在丁教授领导的实验室参加研究工作,为时近两年。
1978年5月,在美籍华裔物理学家邓昌黎教授的热情安排下,中国高能物理研究所又派出10科学家去美国费米国家实验室访问两个月,深化加速器的设计。
1979年9月,丁肇中再次回国访问高能所,这回与中科院确定,每年派一批青年学者到他的实验室学习培训,俗称“丁训班”,并在出国前先在高能所举办“高能物理培训班”,进行5个月的先期培训,称为“先训班”。这一年,经过考试选拔,“丁训班”录取了陈和生等25名应届研究生,到1982年“丁训班”告一段落,陆续为中国培养850名高能物理实验人才。后来,中国高能物理研究所的三任所长都是丁先生的学生,郑志鹏、陈和生、王贻芳。
好些年里,李政道真是不惜力,就像一位临上战场的将军,为中国的加速器建造做了各种精心的考虑。想到一上马就会需要各种人才,他在1978年1月写信给方毅副总理,提出了《关于培养高能实验物理学者的一些建议》。
在提出建议的同时,他已与美国20多所大学和三大国家高能实验室,即布鲁克黑文国家实验室(BNL)、费米国家实验室(FNAL)和斯坦福直线加速器中心(SLAC)进行了联系,要向它们每个小组派一二位学者,再加上向三大高能实验室派三五位学者,总数在短期内就可达到几十位,可以满足高能加速器建成后做实验的初步要求。
为了对李政道先生有更多了解,我曾专程去上海交大李政道图书馆参观。在交大美丽的校园里,所有的大道和建筑都有值得纪念的历史,阳光下,李政道图书馆更显得庄严雅致,风格独特。走进馆内,我惊讶地看到有关李先生丰富的藏品,光来往书信就有好几万封。那些长短各异的信笺上,流淌着李先生流利的笔迹,那是他当年写给许多一流大学的校长、教授的一封封推荐信。
我在那些书信前站立了很久,它们被图书馆的工作人员摆放得十分别致,看上去就像一只只飞翔的蝴蝶,连在一起,又像一道美丽的彩虹。它们静静的,但依然散发着鲜活的生命力,因为它们来自一个热血男儿,对祖国最为深厚的情意,跳跃着他那颗滚烫的心。
情深意切。
1978年,春天的脚步已经来临,中国政府很快就接受了李政道的建议并立即开始派遣学者的选拔工作。到7月份,中国科学院高能物理所和有关研究所就向美国五大国家实验室和部分大学以及欧洲核子中心派出近40名学者。
这些学者被称作“李政道学者”。
还有那些“丁肇中学者”。
李政道、丁肇中、袁家骝和吴健雄……与中国的物理学家同船过渡,船儿在他们的划动之下,向着科学的彼岸前行。
五
邓小平弯下腰为奠基石培上了第一锨土,他直起腰来,对着周围的人神色坚定地说:“我相信这件事不会错。”
中国邮政局在1979年发行了一套邮票,只有1枚,题为“飞天”。
这枚邮票是为中国科技协会第二届代表大会设计的。“飞天”来自于敦煌壁画,是人类古来的幻想,但只有现代科技的力量,才让人类摆脱地心的引力,自在地在太空翱翔。这枚邮票的画面背景为蔚蓝的宇宙空间,4位身着薄纱衣裙的少女,张开双臂遨游在天空中,追逐远处的火箭,其中一位手女手捧象征科技的标志,极尽浪漫。
科技的春天到来了。
1981年12日22日,邓小平在中国科学院关于建造2.2GeV正负电子对撞机建议报告上作出批示:“这项工程进行到这个程度不宜中断,他们所提方案比较切实可行,我赞成加以批准,不再犹豫。”
这年年底,邓小平接见李政道时,李先生又直接向他陈述了选择正负电子对撞机方案的理由,邓小平再次果断干脆地说,“方案已经定了,我说过了,不要再犹豫,要干!”
春风化雨。中国的改革开放带动了科学大踏步前进的步伐。在北京建造一台既适合我国国情,又能使我国高能物理实验研究进入世界前沿的、束流能量为2.2GeV的正负电子对撞机,即北京正负电子对撞机(简称BEPC),终于得到批准。1984年10月7日,BEPC工程破土动工。邓小平、万里、杨尚昆、方毅、余秋里、胡乔木、胡启立、宋平等中央领导来到高能所参加奠基典礼。他们先观看了工程模型,然后走到施工现场,邓小平弯下腰为奠基石培上第一锨土,他直起腰来,对着周围的人神色坚定地说:“我相信这件事不会错。”
现场一片欢腾。
科学家们也培上了一锨锨土,李政道、钱三强、卢嘉锡、王淦昌、周培源、潘诺夫斯基、林宗堂、张文裕等人并肩站在一起,他们脸上布满会心的笑容。
张文裕喜悦地逢人就说:“我多年的心愿终于实现了。”
人们深深地点头,都懂得这位白发苍苍的老科室家话里含有多少复杂的情感。1972年张文裕与李政道在北京饭店见面不久,中科院就正式成立了高能物理研究所,他成为第一任所长。这十几年里,几多风雨,几多坎坷,他熬白了头发,说破了嘴皮,甚至累垮身体,酸甜苦辣尝了个遍。
现在,眼见那奠基石深深地埋进土里,这些为之奔走呼号多年的科学家们,心里那块沉甸甸的石头也总算落了地。
显然,奠基只是这场宏大工程的一声号角,一项伟大的工程必须配备好队伍和各方力量,布署好战略战术。
邓小平亲自点将,由国务委员兼国家计委主任宋平负责,成立北京对撞机工程建设领导小组,承担按时保质完成工程任务的责任,并赋予解决问题的权力和手段。成员是:
谷羽:中国科学院顾问
张寿:国家计委副主任
林宗棠:经委副主任兼国务院重大技术装备领导小组办公室主任
张百发:北京市副市长
这是一个很有意思的班子搭配。张寿负责经费协调,林宗堂负责设备的研制,张百发负责土建工作,他们一致推举谷羽为组长,抓全面。
其实早在1981年12月22日这一天,邓小平在正式批准建造北京正负电子对撞机方案的那会儿,就直接点了将,他对方毅他们说:“谷羽同志在这方面工作有丰富经验,就让她去抓北京正负电子对撞机吧。”
谷羽这名字的来历有学问,她原名叫李桂英,安徽天长人,早年上中学时就投身革命,抗战时期去到延安,在那里与中共青年工作委员会委员胡乔木相爱结婚。
胡乔木是文人,也是改过名的,“乔木”取自于《诗经·小雅·伐木》中的“伐木丁丁,鸟鸣嘤嘤,出自幽谷,迁于乔木”,意为高大,挺直。胡乔木与这位安徽姑娘相恋之后,将她的名字由李桂英改为谷羽,羽即鸟,在一片伐木声中,鸟儿飞向高大的树顶,寻找知音。两人姓名同出一典,一往情深。
谷羽虽为乔木之妻,但丝毫没有架子,从延安到北京,她当过北京汽车装配厂的副厂长,中科院计划局副局长、新技术局局长,曾为“两弹一星”付出过诸多努力。她常年一双布鞋,齐耳短发,显得朴实热情平易近人,办事有魄力,对科学家、工程技术专家们十分尊重,而科研人员也非常喜爱这位老大姐。在人们心目中,她是北京正负电子对撞机领导小组的最佳人选。
张百发、林宗棠、张寿这三位,又各有特长,要说起每个人的成长经历,都好生了得。林宗棠和张百发之间常开个玩笑,张百发说:“你抓的事情是攀登科学高峰的尖端技术,我充其量就是管一些泥瓦匠的活。”林宗棠说:“你干事情如强弓硬弩,百发百中啊!”
说笑归说笑,干起事情来可是毫不含糊。事后证明,对撞机的建造达到了最有效率的组织和协调。领导小组分工明确,谷羽做到放手、放权、放心,其他几位各负其责,有职有权,因此达到了高效统一。后来,参与过对撞机工程的美国科学家们由衷地说:“你们是中国效率最高的领导集体之一。你们有什么秘诀?”
张百发开玩笑说:“其实也没什么秘诀,就是我们三人全听谷羽的,而实际上,她又全听我们三人的。这就是一条心,一股劲。”
严冬来了,年过六旬的谷羽也常和大家一起守在工棚里,围着一个煤炭火炉,现场解决工艺环节出现的问题。有问题就抓住不放,一级盯一级,一直盯到解决为止,叫做“全面紧逼,人盯人”的战术,工程只要出现问题就能以最快速度解决。
谷羽和张百发几位跟专家们处得很好,听说哪家有困难就上门去了。有一次,方守贤的爱人在家里生病,方守贤在工地上连轴转,也没能回家照顾,爱人在煤气炉上煮汤却忘了,后来煳锅冒起浓烟,幸亏邻居发现得早,叫来消防车及时扑灭了火,才没有引起大事。谷羽听说之后,立马叫上人到方守贤家里探望,把方守贤的爱人送到医院,直到一切安排好才离开。
时间长了,大家也都跟着张百发几个叫谷羽“老太太”,谷羽也不在意,随口应答,一点也不别扭。她常对张百发、林宗棠他们说,涉及到设备技术上的问题,一定要听专家们的,我们就是为他们排忧解难。
他们还建议将专家放到工程建设各级领导岗位上去,这事也并非一帆风顺,因为牵扯到干部体制,好些专家过去只搞业务,根本没有一官半职,要突然给他们弄个职务还得经过各种程序,谷羽想了很多办法,有时候就采取直接汇报,特事特办,让重要的科学家走上领导岗位。
工程进行不久,中科院对高能物理研究所的领导班子进行了调整,年过七十四的张文裕终于得到了稍多的休息。叶铭汉被任命为所长,张厚英为常务副所长,谢家麟为副所长兼工程项目经理,方守贤为副经理。
还找到冼鼎昌、陈森玉几位。一时间议论纷纷,阻力不小。谷羽不含糊,说:“不用懂行的,用谁?毛主席、周总理在搞‘两弹一星’时就用钱学森、钱三强嘛。”
一批专家因此进入工程指挥部,同时实行所长和经理负责制,职能部门和工程项目负责人负责制。至此,工程领导问题得到了妥善解决。
高能物理研究所内部人员也进一步招兵买马,一批批青年科技骨干走进了玉泉路。
一时间,精兵良将布好了阵势,工程随之越加紧锣密鼓地进行起来。
毫无疑问,这项复杂而又巨大的工程,在当时中国的科学史上前所未有。
它将由上万台集中了当代高新技术的设备组成,需要中央十几个部委所属的数百个科研单位、高等院校和工厂进行设计、施工、制造和安装调试。而当时,我国对那些技术复杂、精度要求极高的专用设备大都未曾做过。
加速器专家谢家麟被确定为总设计师。
总的建造方针已经过多次论证:要“既能进行高能物理研究,又能实现同步幅射光应用”,充分吸收国外对撞机的设计经验,达到对撞机“一机两用”目标。这对谢家麟来说,是一个巨大的压力,可也是他多年梦寐以求的。
谢家麟出生于书香人家,童年在哈尔滨度过,中学之后来到北京。父亲是做律师的,早年与中共早期领导人李大钊同过学,两人在学校时结下深厚友谊。后来两人天各一方,李大钊被害之后,谢家麟的父亲心中悲哀,但无法公开流露,暗地里写下了一首悼念的诗:
挽李守常己巳作
奇才已绝汉三辅,
闳识徒有禹九州。
吾道故应付刍狗,
世人谁解重骅骝。
孤松拔地风千尺,
五岳填胸土一杯。
我有倾河注海内,
夕阳无语送新秋。
父亲的情怀与修养,对谢家麟的影响是深长的。
谢家麟1948年获得美国加州理工学院硕士学位,随即启程回国。在那条开往中国的轮船上,还有几十名一道回国的中国留学生,一个个才华横溢的年轻人,都为新中国的建立而兴奋不已,预备回国后一显身手。可轮船开到檀香山之后,却遭到美国移民局和联邦调查局的官员的盘查,声称美国政府有权禁止交战国学习科技专业的学生离境,违者将受到惩办,而且还特别提出要查看携带的行李,谢家麟的心一下子提到嗓子眼上。
其实联邦调查局早就盯上他了。
谢家麟和两位同学回国之前,曾写信给时任中国科学院秘书长的钱三强,询问是否要带些关键的器材回来。钱三强当然表示赞同。于是他们采购了一大批重要器材,如扩散泵、机械泵、反射速调管、波导管等,这都是当时美国禁运的器材。
谢家麟被强行留在了美国,为了不给朋友们找麻烦,他没有回到熟悉的实验室工作,而去一家工厂当了工人,干纯粹的体力活。等到风声淡去,他才又回到斯坦福大学微波及高能物理实验室工作,后来又先后应聘于俄罗勒冈大学执教,在芝加哥麦卡瑞斯医学研究中心从事教学和加速器研制,1951年获得美国斯坦福大学物理系博士学位。他在芝加哥麦卡瑞斯医学研究中心开展了一项世界首创的科研项目,研制一台当时世界上能量最高的医用加速器,用它产生的高能电子束来治疗癌症。
有趣的是,他的两位助手,一位是他登报招聘的一名退伍兵,另一位是一名50多岁的机械工程师,他带着这个小小的团队,用三年时间完成了这台独特的治疗癌症的装置,一时成为芝加哥的重大新闻,在美国高能物理界产生轰动。1955年,谢家麟接到美国移民局的来信,要他在做美国永久居民还是限时离境回到中国之间作出选择。
面对美国的各种优厚待遇,谢家麟毫不犹豫地选择了回国。就在这年夏天,他登上美国总统轮船公司的威尔逊号邮轮,终于朝着他渴望已久的回乡之旅进发。
后来,针对正负电子对撞机的建造,谢家麟说过一句庄稼人的话:“要吃馒头,先种麦子。”在美国做出的电子医用加速器,可以说是他种下的第一茬麦子;回国之后不久,他又种下第二茬麦子,他领导他的团队经过8年奋斗,终于在上世纪60年代前后取得一次次成果。但“文革”让他上了锅的“馒头”撤了火,老父亲酷爱的藏书被一把火烧为灰烬。老人心疼不已:“故纸堆中,几费钻研,心力枉抛”,绝望之情溢于言表。谢家麟的妻子与他原是燕京大学的同班同学,也是一位科学家,却被安排去烧锅炉,每天要用小推车来回拉几千斤煤,填满七八个大锅炉,每班劳作12个小时。上大学时便爱好文学,常写一些短文在报纸上发表的谢家麟,此时也只能学着老父亲,偷偷以一首无题诗聊解愁闷:
飒飒秋风到古城,
残花剩柳尽凋零,
漏迟夜长人不寐,
依稀闻得晓鸡鸣。
与老父亲的悲凉不同的是,谢家麟的诗依然暗藏着对未来的期望,晓鸡鸣叫已依稀闻得,他心里的科学之梦从未泯灭。“文革”期间,他与赵忠尧、张文裕、朱洪元、郑林生等人被安排在一个组学习,几位都抱有同样的情怀,常常是明里读文件,暗中却在交流科研。相互之间,对彼此的品格、为人,反倒有了更深的了解。1972年盛夏的一天,张文裕牵头给周总理写信,与谢家麟一商量,他立马点头附议了。
那一年,作为中国首屈一指的加速器专家,他刚刚度过50岁生日。紧随着“七上七下”,1977年11月政府批准代号为“八七”工程的高能加速器时也成立了指挥部,由时任国家科委主任的赵东宛任总指挥,林宗棠为总工程师(后来曾任航空航天部部长),郭树言为高能所总工程师(后任湖北省省长、三峡工程总指挥),谢家麟为总设计师。
他几次率队到国外考察、访问,磨砺队伍。在美国访问时,中美还未正式建交,听说他到来,在美国不同城市定居的亲属们都纷纷赶来看望他,五妹、七妹还有妻子的二哥等,都是学业有成的知识分子,有的在大学任教,有的经商,多年未见喜相逢,嘘寒问暖,说不完的家常话。那时国内物资紧张,兄妹们带给谢家麟成箱的东西,吃的用的一大堆,谢家麟只象征性地取了几样,算是领了心意。亲友问他:“你对回国后不后悔?”谢家麟真诚地说:“不后悔,而且感到庆幸,当时做了正确的回国选择,使我有机会能够将自己所学的知识,为祖国建设服务。”他说,“你们还记得吗?当年我回国时就有记者问过我为什么?我告诉他们说,我留学有了一点本领,留在美国只是‘锦上添花’,而回到祖国则是‘雪中送炭’。”
弟妹们听了频频点头,脸上流露出敬意。
谢家麟的信条是:“做研究工作的最大动力是强烈兴趣,书本知识加上实际经验是创新基础,科研的敌人是浅尝辄止知难而退。”
1984年,邓小平亲手铲土埋下那块奠基石之前,谢家麟已领衔做了好几年“设计预制”。但北京正负电子对撞机是一场新考验,摆在设计方案面前的难题是:在各种高能加速器中,正负电子对撞机较静止加速器有更高的有效能量,而且反应通过电磁作用,本底很低,结果易于分析,优点很多。但它也有局限性,就是只能在设计的很窄的能区工作,离开设计能区,亮度就会以能量的四次方下降。因此能区的选择就成为至关重要的问题。国际上由于能区选择的失当,建成之后的对撞机未能得到预期效果,已有先例。
定位在什么能区才是最为合适的?
BEPC,即北京正负电子对撞机,最初选在最适于粲粒子研究的束流能量为2.2GeV,而且为了使对撞机除了进行高能物理实验之外,还能利用电子做圆周运动时产生的同步辐射,进行多学科的光与物质作用的研究。但后来又把能量指标写为2.2/2.8GeV呢?这正是谢家麟在听取了一些国际上著名科学家的意见之后,考虑到在2.8GeV能区重子研究的重要性,将有助于扩展对撞机的研究领域,延长使用寿命。
他向中科院钱三强副院长汇报了此事,提出要求修改设计指标,钱三强认真听取了他的想法之后,认为有道理,但以前申报的指数只是2.2GeV,如果修改,势必造成许多程序上的困难,重新审批说不定会旷日持久,又将是何年?于是,谢家麟巧妙地将2.8GeV解乏为裕量,所以变成后来的2.2/2.8GeV能量指标这一说。
BEPC作为一个规模浩大的科研工程,从一开始就有着双重性,既有工程的规模,又有科研的性质。工程一般有规律可循,设计根据手册;科研则无一定之规,需要灵活设计。国际科研水平不断发展,BEPC说不定建成之日,就是改进之时。世界上高能加速器不多,但各国的具体设计都有所不同,有的使用很大的安全系数,不计工本,以保证一次成功;有的使用临界设计,发展留有余地。谢家麟根据几十年“种麦子”“磨利剑”所取得的经验,提出六条设计BEPC的指导方略:
保证高亮度为首要考虑;
采用经过考验的先进技术;
强调简单、可靠;
采用能达到性能指标的最经济的技术路线;
保留以后改进的余地;
保留一机多用的可能。
看起来似乎并非惊人之语,但都有着十分强烈的针对性,这些原则的提出,对明确目标,统一各个系统的口径,协调匹配起到了极为关键的作用,是谢家麟博采众长、深思熟虑的智慧结晶。
北京正负电子对撞机的总设计师谢家麟,用他多年积累的知识经验,不负众望,在对撞机设计上立下了重大功劳。1989年国家为北京正负电子对撞机建造的主要人员颁发科技进步奖特等奖时,谢家麟排在了第一。
我有幸与多位科学家座谈,亲耳聆听他们睿智的讲述,但遗憾的是,最早就想采访的谢家麟先生,却在我已经通过高能所作了安排,但还没定下具体日子的那个冬天,远远地离开了我们。他年事已高,在一个寒冷的日子摔了一跤,引起并发症,不久就离开了人世。我只能通过人们的介绍,还有他的著作,去了解这位科学家的内心。
他亲自撰写的《没有终点的旅程》,一本灰色封面的书,谢先生戴着一副眼镜,白衬衣,套着一件毛开衫。他头发花白,脸上布满皱纹,但眼神清亮犀利,具有穿透力。书的前几页还有好些照片,记录着谢先生从年轻到后来不同时期的工作状态。有两张是他与夫人的合影,一张摄于抗战时期的昆明黑龙湖畔,青树也似的谢先生与婉约的夫人相携而立,身后林木茂密,湖水波光闪动。另一张则是50年后,还是在昆明黑龙湖畔,谢先生与夫人以当年同样的姿势相携并肩。早年的谢先生英姿勃发,几十年后儒雅大度,岁月如水,人生易老天难老,山川未变人已老去,但不变的是他的精神。
他的旅程仍在延续。
当中科院1984年任命由叶铭汉担任高能物理研究所所长时,他似乎只是一位温文尔雅又性情率真的知识分子。在BEPC工程建造的四年间,叶铭汉担任的是高能物理研究所的所长,首当其责,但在我采访他时,他却谈的全都是别人。事先我还注意到,他写过很多文章,还编辑过很多书,主要是介绍物理界,包括高能物理所的由来与发展,以及一批批物理学家。他却没有为自己写书,也没有为他的家族立传,尽管那是一个声名赫赫的家族。
他1925年出生于上海,祖父是前清举人,父亲是一位银行职员,母亲是大家闺秀,叔父叶企孙则是我国第一代著名物理学家、教育家,一代宗师,不仅在物理学上取得重要研究成果,还创建了清华大学物理系和理学院,建设了北大物理系和磁学研究室,培养了一大批中国最为优秀的物理学家,是中国物理学会的创始人之一。
叶铭汉出生于如此学识渊博的家庭,家风节俭勤勉,不事奢华。我跟老人的谈话由远到近,先聊到他儿时的生活,老人浅笑道:“我们家兄弟姐妹七个,小时候都是家里有什么吃什么,吃得很简单,不像现在的妈妈,总要问孩子你要吃什么。我母亲从来没问过这个。”
“筷子头上出逆子。”他若有所思地说。
老人带着明显的上海口音,吐词清晰,噪音带着磁性,说:“我小时候成绩不好的,算术不及格,那时候数学老师也讲不清楚,使得同学对数学都很害怕,没兴趣。我的成绩慢慢才上去,是从初中二年级才开始的。现在的人都说什么不要输在起跑线上,其实没有这个道理的。因为每个人的智力发展都不一样,有的快,有的就慢。”边听老人的话,我边点头,对此深有同感,学校一分重点非重点、快慢班,好多孩子就被抛在一边了。其中有的孩子可能就是一个天才,潜质还没来得及发挥,刚冒的芽就被掐掉了,或者自生自灭凋谢了。真可惜!
叶先生的父母十分开通,对孩子们鼓励多于惩罚,开放多于封闭。叶先生打小就崇拜叔父叶企孙,念完高中二年级,叔父叫他到内地去,他就放下学业到了重庆,又从那里考到昆明西南联大土木系。在那里,他和李政道同学,曾是上下铺。抗战结束后他又考入清华大学物理系,导师正是钱三强。在迎来新中国成立的隆隆礼炮声不久,他取得了清华大学物理硕士学位。钱先生把他叫到跟前,不无欣慰地说:“你的核物理考试成绩出来了,很好。”
叶铭汉学的是核物理,但导师话锋一转,言词殷切地说:“我们要做加速器,现在国家也决定了,不在大学里做。现在有了专门的研究所,你去那里吧。”
清华大学解放前就有建加速器的想法,解放后更是热情高涨,筹了5万美金想动手搞加速器,后来国家开始重视,也就是与苏联杜布纳的合作开始,并成立了物理研究所。钱三强一句话,叶铭汉就从那个夏天去了那里。
每月工资400斤小米,但随行就市,按市场价格浮动。年轻人很高兴,400斤小米要折换钱的话,大概值40块钱,可以买好多东西,做一套棉衣大概是9块钱,但一套衣服要穿好多年呢。做学问的单身派,生活上简朴得很,衣服两件,有换洗的就够了。鞋呢,一年一双,没有穿破底就接着穿。大家都这样子,物质上的享受看得很淡。但那会儿年轻人都爱锻炼身体,5点下班以后,就围着大楼跑步,吃完饭后更加活跃,打篮球、排球,那时候打9个人的排球,位置是固定的。还打一种克朗棋,木头的,两种颜色,一个棋子弹出来,互相撞,刚解放时非常流行。
在研究所叶铭汉跟随过王淦昌、萧健领导的宇宙线研究组,也曾加入赵忠尧领导的静电加速器组,参加中国第一台带电粒子加速器——700千电子伏静电加速器的研制。1954年,近代物理研究所改名为物理研究所,迁到中关村,年轻的叶铭汉负责加速器的搬迁、重新运行和改进。1957年,他又参加了第二台加速器——2.5兆电子伏静电加速器的研制工作,担任副组长,一直到这台小加速器的质子束通过静电分析器初步建成。
他说他是幸运的,那段时间“反右”,人家说去看“大字报”,他说不行,他在做实验,问题解决不了就不出来,结果过去看大字报的人,后来都成了右派,而他幸免了。“实际上我的思想跟他们右派是一样的。但我那时候心里就比较警惕,以过去的经历来看,文章出来了,一看就知道运动要来了,我就更不讲话了。”他说。
1958年之后,物理研究所又改名为原子能研究所。叶铭汉不管人家换什么名称,只管做自己的实验,他在2.5兆电子伏静电加速器上进行23Na(ρ,α)反应来研究24Mg的能级,测出24Mg的一条在当时国际上实验中尚未测出的能级。
叶先生谈话如行云流水,或近或远,都会透出一种举重若轻的平静,说到他当所长的那几年,正是对撞机建造最关键的几年,他却把功劳都给了别人:“所长比较好当,一是因为上面有领导,有谷羽、张百发他们,很多问题帮你解决,也用不着我去弄钱。外面加工联系主要由林宗棠负责,他知道哪个厂有技术能力,会加工。我们做专业的,就负责技术问题。”他一再强调,“我很幸运,天时、地利、人和,改革开放了,邓小平同志支持,李政道考虑问题细致,还有我们的常务副所长张厚英非常能干,任劳任怨,我完全信任他的。他说我放权放得很厉害,他管得比我好,我当然要放权。有很多事情我处理不好,尤其是人事,他处理得很好,没有他,我们的工作很难进行。所以,我算运气好。”
他还特别提到了当年几位领导,说谷羽同志的领导小组也起了很大作用,“成员中有一个是张百发,机械方面只要有问题,我们就找张百发”。
当时国家水泥产量很少,不像现在过剩,往往一下子水泥就断了,但国家给了政策,用水泥先要确保对撞机工厂。还有老吊车,现在吊车到处都是,当时全北京就有3台。张百发都给调来了,调到了对撞机工地上。还有,从外地加工好的部件要运来,要有车皮,如果排队,一排就得几个月。张百发组织了好几个副部长,每月开一次会,需要什么解决什么,车皮也就不成问题了。一开始,人家问刚当所长的叶铭汉能不能按时完成计划,他说就70%的信心,为什么?器材问题不敢保证,还有加工、运输,他都无法保证。但后来发现,有了谷羽和张百发他们,这些问题都得到了解决。
他说,“当时大家有一股子劲,经过多年的积累,很多人都是1960年代初的大学毕业生,都已经有了20多年工作经验,水平很高。当所长的,就是发挥他们的积极性,大家一心来搞工作。”
叶铭汉还参加了由彭桓武领导的中科院1986—2000年规划专题研究报告物理专题组,负责编写核物理的现状及其展望,提供中科院规划攻关办公室参考。另有一项成果不能不提:叶铭汉和何祚庥、郑志鹏、祝玉灿等合作,指导博士生游科进行48Ca双β衰变实验,测得48Ca不放中微子的双β衰变的寿命下限为9.5×1021年。
比吴健雄教授测出的结果高出约4.7倍。
就是这样一位科学家,叶企孙的侄子,李政道的同学,钱三强的弟子,说到国家民族时激情满怀,而当别人提起他自己的成果时却云淡风轻。从他担任所长到BEPC工程顺利完工,他的作为仿佛都在无形之中,或许正是这种无形,使得他关注到四面八方,和风细雨,润物无声。
当时合作加工的工厂挑的是最好的,遍布西安、成都、贵州、广东、上海等地。在贵州遵义附近有家三线厂,这个厂本是做导弹的,对撞机工程在他们那里加工漂移的一块板,干着干着竟然有了矛盾。因为有一个报道说他们工作进度慢,引起上面批评,这厂里觉得很冤枉,说本来是为了质量,就很不乐意了。
叶铭汉听说之后,经过一番了解,觉得人家说得有道理,便决定亲自去一趟遵义,去给人家道歉。
工厂本来有情绪,但见这么重要的科学家跋山涉水亲自上门来,口口声声表示感谢,并且居然还说道歉,不禁深受感动,连忙表态说自己的工作没做好,一定要保证质量,还要保证进度,绝对不能拖了工程的后腿。
真诚换来信任,叶铭汉就是这样当所长的。
摩拳擦掌了多少年,但对撞机工程即将启动的前夕,方守贤却远在西欧。
老所长张文裕认定,必须把方守贤赶紧召回来,于是给他写了一封亲笔信。身在他乡的方守贤接到老所长的信,激动得当即提笔回复:“建造高能加速器是我国几代科学家梦寐以求的项目,也是我一生的追求,是千年难逢的机遇。”他决定马上结束手头工作,迅速回国参加BEPC的建造。
与他同在国外的还有几位中国科学家,却对国内搞加速器没有信心,认为根本没有可能,既然搞不出来,回去干吗?就劝方守贤不要做回去的打算,留在西欧工作,条件相当不错,工资比国内高好几倍,生活待遇要好很多。
但他们不懂得,对于方守贤多年的梦想来说,这些待遇都算不得什么。老所长的信任让他心绪难平,他很快处理好相应事务,启程赶回国内。
那是1983年,方守贤回国后,立即被任命为BEPC工程副经理,分工负责加速器储存环的理论设计,并协助谢家麟经理工作。
当时的管理体制为工程经理制。1986年5月方守贤又被赋予经理(兼高能所副所长)的重任,负责领导BEPC工程。他明白自己的长处是长期从事加速器物理研究及理论设计工作,有较好的数理基础和清晰的物理图像,且善于抓住主要矛盾;不足之处则是从未领导过大型工程建设,知识面比较狭窄。那么,能否挑起这副重担呢?
他在事后的回忆中写道:“要建成这项宏大系统工程,就好似一位乐队指挥在指挥雄伟的交响曲,既要充分发挥每个演奏者的精湛技巧,又要把整个团队活动协调到主旋律上。针对这种情况,在工程建设过程中,我经常提醒自己,要谦虚谨慎,认真听取各种建议,千万不可轻易否定反面意见,一旦发现自己有错,要勇于承认并及时修正。这样,既可发挥群体的积极性,也可减少决策的失误。”
为了加强工程的管理,方守贤作为副经理,后来为经理,制订了相应的规章制度,并以身作则、严格执行。
比如,为保证工程进度,需要控制出国,这个问题曾对队伍的稳定形成严峻考验。正当BEPC开工之时,西德高能加速器(HERA)工程也开始建造,他们那里缺少人手,希望中国高能所派20多名技术骨干去帮助建设,提供优厚的生活待遇和报酬。一些年轻人听说之后,心里痒痒的,方守贤果断地决定,一个也不派!有些人不太理解,方守贤说:“一去二十多个,那咱们的队伍就垮了,我们盼了多少年的对撞机还搞不搞?”为了让队伍稳定,老方在整个工程期间,自己谢绝了很多出国访问、交流的机会,不是因工程必须的一概不去。
“人生能有几回搏?”
方守贤太珍惜来之不易的工程了。他以身作则,带头拼搏来鼓励大家,他夜以继日地工作在现场,不敢丝毫怠慢,经常住在办公室,以便工地一旦发生情况,立刻能赶到现场。艰苦的生活、繁重的工作,使得身高一米八的方守贤,当时体重却只有56公斤。
可以想象,瘦得就像根钓鱼竿。
虽然辛苦,他却乐在其中。在高能加速器的研制过程中,是一场接一场的战斗,方守贤作为经理,从加工到组装等各个环节,他严格监督,把问题发现在现场、解决在现场;还要求某些关键部件及分系统在进入隧道前,尽可能在实践中先进行长达一个月的整机连续试运行,以考验其主要指标及稳定性。
他还将多年的积累悉心传授给青年科技人,带领大家一边干工程一边学习,把从前在原子能所担任理论组组长期间,为了加强组员的基本功训练,与魏开煜、孙松岚等人翻译的《圆形加速器理论》拿出来给大家讲解。那是他在苏联访问学习时,导师考洛门斯基著的一部经典著作,方守贤几人从俄文翻译成中文,一直被沿用,作为新来科技人员学习加速器理论的教科书。
1986年,方守贤接任谢家麟成为工程经理,人们都说,老方这个经理当得全面,真像个乐队指挥。
不久科学院又下文,成立“北京正负电子对撞机工程指挥部”,方守贤任总指挥,工程指挥部核心小组成员还有:陈森玉、叶铭汉、张厚英、王迪、章炎、徐绍旺、石寅生、王恒久等。下设工程办,主任王津,副主任王殿臣,党支部书记奚基伟。
这些报国有心,心中有梦的科学家们半点也不敢怠慢肩负的责任,从总指挥方守贤做起,公私分明,风清气正,一心扑在工程上。偌大一个工程,成万上亿的钱从手上经过,方守贤却常常出门办事都是坐公交车,遇到私事更是从来没有用过一次公车。
正是工程紧张的时刻,妻子突然得了病,在医院动了手术,方守贤每天早晚挤时间赶到医院去照看。有一天晚上,他从医院看望妻子出来,又急着要赶回对撞机工地,心里一着急,为追赶一辆即将进站的公共汽车,他连奔带跑,本来就是一个近视眼,看什么都模模糊糊的,夜色朦胧中,一头撞在一根斜跨在人行道边上固定电线杆的钢丝绳上。
眼前顿时一黑,昏倒在地上。
他奔跑的速度太快了,那钢丝绳像一道利刃划开他的头,血流如注。幸亏在他不省人事的时候,两位解放军战士路过出手相救,立刻将他送到医院,一番抢救之后才苏醒过来。
好在只是头部受了外伤,缝了好几针,有惊无险。伤好之后,所里的老同事幽默地说:“对撞机还未对撞,你老方的头却先与地球对撞了!”
谷羽他们听说之后,赶到医院去探望:“老方啊老方,你夫人住医院,为什么都不告诉我们呢?”从那以后,谷羽提出要给老方安排车,方守贤连连说:“我个人的私事,不能用公车。以后办公事的时候要是赶时间,就用公车吧。”
他也开了个玩笑:“不管我的头撞不撞,对撞机一定要撞起来。”
不光方守贤在拼命干,上了工程的人都是白天黑夜陪着机器转,正是这样,才大大缩短了BEPC的工期。许多工作人员冒着超X射线剂量的危险,轮流进入直线加速器的隧道里,迅速寻找到“打火”的地方,如果靠一般仪器,半个月也找不到。人们说,就是一股劲头在那儿。
谁也没有觉得收入低,哪怕日夜辛劳。当时即便是负有相当责任的经理、副经理,所长、副所长,每月的工资也不过100多元。工程资金管理严格,专款专用,不能用来发奖金。后来有一次,国务院给北京对撞机工程特批了6万元慰问金,平均每人每月15元,伙房大师傅一算,刚好够买两只老母鸡,大家都乐了。
大家心里很知足。
那时人们想的是,国家还很穷,工程那么大,得花多少钱?省一分是一分,省一毛是一毛,好钢用在刀刃上,只要能把对撞机建起来,就算办了大事,心里就高兴。
1984年初,为了突击完成扩大初步设计,给参加技术设备设计的人员每人每月30—40元的补贴,整个设计进行了两个月顺利完成,用的奖金总数只有3000元人民币。
1987年,高能所给EPC科技人员颁发了一次奖金,最高奖40块,二等奖30块,一般性的奖金是10块钱,还有5块的。正是春节快到的时候,有人拿着那点奖金去西单商场办年货,转了一圈空着两手回来了。问怎么回事?说还是回到玉泉路一带的小商场买点得了,那边商场太大,几十块钱都不知道该买什么好。
采访方守贤那天,他想起来,从文件柜里找出一张当年发放奖金的表,上面正是写着最高奖40,最低5块,油印的字迹都快模糊了。他将那张表交给办公室一位年轻人,说这东西值得好好保存,看看那个年代大家是怎么干的。
土建设计人员集中设计的时候,每人每天给1.90元的饭费补贴,大家就觉得太富足了。后来老加班,一加就到深更半夜,夜餐是两袋方便面,有的年轻人想在里边加个鸡蛋,但对不起,这鸡蛋钱就得自己掏了。已过中年的经理们,跟大家一起干到半夜,也就是一碗方便面。
所长叶铭汉,经理谢家麟、方守贤,还有协助经理对工程的技术、质量、进度和投资全面负责的陈森玉几位,碰头常说的话少不了一句,“对撞机钱少,大家省着点花。”
虽然跟外地合作的单位来往多,但谁都没有掏公家的钱请过客。办公室来了客人,喝水连茶叶都没有,清一色白开水。
人家也都习惯了,但当主人的心里总是过意不去,后来还是老方想了个办法,总归有人出国,回来都得给所里交一点钱,他就跟叶所长几位商量,从这个钱里拿出一点儿来,买一两斤茶叶。人家外地合作单位出了大力,来到北京,总要请人喝杯茶吧?
这话也在理,于是总算有了茉莉花茶,价格不贵,但味道很香,端到客人们面前,清茶一杯也醉人。
六
大家称之为:改革开放下的自力更生。
李政道和潘诺夫斯基被聘为北京正负电子对撞机工程的科学顾问。
这两位奔忙于美国和中国之间,尤其李政道,放下了他个人的一些实验研究,几乎是全身心地投入到北京正负电子对撞机的建造之中。他定期回国了解工程的进展情况,和工程领导小组以及高能所的工程建设人员座谈讨论,研究解决各式各样的问题,参加历届中美高能物理联合委员会的会议。他充分了解北京对撞机建设的重大意义,它是一个难得的机会,通过它可以培养出中国自己的新一代高科技人才和领导人。
这两位操心操得很细。
他每次来到北京,谷羽和领导小组的几位都会虚心向他请教,认真听取他的意见。1985年,谷羽获得一次重大奖励,这位几十年为科学进步而辛勤工作的女性,获得我国国防科学技术重大贡献的崇高奖,从人民大会堂捧回一尊小金马来。谷羽十分珍爱,因为这里浸透了她大半生的努力,人们纷纷向她表示祝贺,谷羽也对那小金马爱不释手。
有一天,谷羽将那尊小金马带到了高能所,张百发几位见了都说好,这造型,马踏飞燕,漂亮。但却听谷羽说,她准备将这尊小金马送给李政道先生。
“李先生付出的心血太多了。”她说,即使说任何感谢的话也不足以表达对李先生的敬意,只有将这尊她获得的最高荣誉,转赠给李先生聊表谢意。
在当日晚餐时,大家与来到北京的李政道围坐一桌,谷羽捧出那尊小金马,送到李政道先生面前:“政道先生,这几年您为北京正负电子对撞机的建设,为中国科技和教育事业的发展,不辞劳苦,我和我的同事们由衷地感谢您,为了表达我们的心意,我把这尊‘马踏飞燕’送给您,留个纪念。希望我们的工程像这匹金马一样快速前进,早日建成。”
李政道吃惊地站起来,连声说:“谷羽先生,这怎么敢当?”他一直称谷羽为先生。
得知小金马的来历之后,李政道更是感动:“这尊记载着谷羽先生历史功绩的珍贵纪念品,我真是不敢接受的,但我理解您对我的殷切期望。我暂时收存它,等到对撞机工程竣工时,我完璧归京,将它奉献给北京正负电子对撞机国家实验室。”
李政道每次回国都会给国内的同行们带一些宝贵的资料,第一次回来时就特地在美国买了一台最新技术的计算器和两块集成电路,送给国内的物理学家。那次,甚至还动员妻子将岳父秦梦九遗留下的22件珍贵文物全都捐赠给国家,其中一座辽代宣刻花鱼瓶精美绝伦,为稀世珍宝。只要祖国需要,他愿意倾其所能,倾其所有。
君子之交,相互间多少敬重和感慨,都在相互意会之间。
“中国人非常聪明,这点是肯定的。”邓小平说。
关于对撞机建造,自从邓小平复出之后,就不止一次地提到。这位留过学、打过仗,管过经济的政治家,以他的方式直截了当给予指示:“我们就是要把世界先进的研究成果拿过来,把世界先进的东西作为我们的起点,这就要引进技术,这样快些,水平能比较快地提高,现在国外对我们比较开放,要抓住这时机。”同时他又强调,“要培养我们自己的人,主要还是靠我们自己搞,别人只是帮助。独立自主、自力更生,无论过去、现在都是我们的立足点。”
谷羽参加过“两弹一星”具体领导,林宗棠作为总工程师,在上海亲自研制过万吨水压机,张百发参与人民大会堂的建设,这几位深知“自力更生”的意义和实践。工程领导小组根据中央指示,定下的方针是,充分借鉴国外先进技术,但除计算机等少数我国当时无力研制,以及用量很少,不值得花人力物力去研制的设备、部件和材料外,其它大部分主要靠自己的力量,按照现有机器的特点设计、研制。
大家称之为:改革开放下的自力更生。
中国人就是聪明。
于是,北京正负电子对撞机工程一共签订111项协议,其中机械工业部44项,电子工业部34项,核工业部9项,中科院11项,其它部、院13项。都被要求在1986年前必须完成,并要求各个厂家不能在这项目上考虑挣什么大钱,保质保量保时间。
参加建设的科研人员和干部数以万计。因为涉及高功率微波、高性能磁铁、高稳定电源、高精密机械、超高真空、束流测量、自动控制、粒子探测、快电子学、数据在线获取和离线处理等高技术,其设计指标几乎都是当时技术的极限。高能物理研究所和全国数百家工厂、研究所、高等院校、建筑公司的科研人员和干部工人大力协同,在充分吸收、消化国外先进技术的同时,依靠自己的力量攻坚克难,一步步向前进展。
对撞机,一个由成千上万设备组成的复杂系统,任何一个环节出问题都将影响整个系统。由此,每一个部件、设备的质量都至关重要,工程领导小组一开始就对各部件、设备的制造从材料、加工工艺到安装每一步的质量提出十分严格的要求。每一道工艺都严格按工艺规范检验,不合格的不准进入下一道工艺,更坚决不准出厂。同时派科研和设计人员驻厂并和工厂的技术人员、工人一起解决影响质量的问题,并进行质量监督。
“把拼搏精神用在确保质量上!”
“在质量与进度的关系上,必须坚持质量第一!”
“宁肯推迟进度,也要保证质量!”
这些铿锵有力的口号,给人以震撼,给人以提醒,从工厂到每个工人,从研究所到每位科研人员,谁也不敢有半点马虎。
年轻小伙子刘捷从那会儿开始就担任了高能所的摄影,他拍下了当年一个个精彩的瞬间,在一本大型画册里,我见到了他,还有当时新华社、人民日报等媒体记者拍下的那些珍贵图象,每张图片下面都配有说明文字,再现了当年自主创业的真实情景:
*工地夜景——通明的灯火伴随着轰隆的吊车声,对撞机工程主体在不断升高。
*精雕细刻——高能物理研究所工厂的老师傅在加工加速管。
*用“土”设备,经过千辛万苦的努力,第一节加速管终于如期研制出来了。
*从原材料质量抓起,决不放过每一个细微之处,武钢领导认真检测矽钢片的质量。
*火红的年代——武汉钢铁厂为对撞机工程冶炼矽钢片。
*洛阳铜加工厂克服了重重困难为工程生产了大量的优质铜材。
*分毫不差的加工——北京大华无线电仪器厂的工人在精密测量加工的零件。
*一丝不苟——北京变压器厂的工人认真地为工程加工零部件。
*北京有色金属研究院在为工程研制有色金属部件。
*每块磁铁由几千片0.5毫米的矽钢片叠加起来,精度要求达到0.05毫米,难度很大。宋平同志在现场和科技人员一起研究磁铁研制中的问题。
*谢家麟教授十分喜悦地为我国自行研制的对撞机第一块聚焦磁铁钉上中国制造的标牌。
*上海先锋厂为对撞机工程研制的偏转磁铁在进行精密加工。
*仔细又仔细——中国科学院北京科学仪器厂工人在组装工程的超高真空泵。
*不放过任何一个疑点——上海华通电器开关厂科技人员对工程的电器设备认真检测。
*谷羽同志在高能物理研究所工厂和科技人员、工人一起研究高频腔研制中的问题。
*林宗堂同志在车间和技术人员一起研究部件质量问题。
*谷羽、周光召、张百发同志和各部门同志一起协调工程建设的进度。
*出大力流大汗——北京广播器材厂工人在为工程安装高频电源。
*北京第二开关厂为工程生产的电源柜准备出厂。
*上海真空泵厂对超高真空泵进行联调。
*上海阀门二厂的工人对超高真空阀进行检漏测试。
*孤光闪耀——高能物理所的工人在隧道中焊接储存环的接口法兰盘。
*挥汗如雨——北京空调机厂对工程的设备进行安装。
*天津新河造船厂研制的溥仪轭铁在安装中。
*中国科学院等离子体物理研究所为工程加工磁铁。
*龙门刨下出精品——天津新河造船厂为工程加工谱仪轭铁。
*贵州风华机器厂为谱仪加工精度仅为头发丝几分之一的主漂移室端盖。
*谱仪轭铁在天津新河造船厂进行试装。
*贵州风华机器厂克服重重困难按计划进度完成了精度极高的谱仪主漂移室外壳的加工。
*人民子弟兵参加谱仪部件的组装。
*中国科学院安徽光学机械研究所的科研人员在研制谱仪中心漂移室。
*上海飞机制造厂的工人正在组装簇射计数器。
*一切为了确保精度——上海飞机制造厂大批技术工人克服了各种困难,长期在北京精心安装谱仪簇射计数器。
……
这只是摘取了部分瞬间,那些真实的画面记载着中国人的创造,一行行文字里包含了无数人夜以继日的拼博。它们今天不仅在画册里,也在每个参与者的心里,它们不时从往日闪回,让我们为之振奋,为之自豪。
那天,我去采访现任高能物理研究所党委书记潘卫民时,他谈到了他的师傅。
那会儿潘卫民刚出大学校门,正好赶上对撞机建造最为关键的时期,工程需要采用的超导高频腔和超导磁铁,在国内缺少技术积累,科研人员通过国际合作,在引进国外技术的同时,发挥主导作用,研制和测试技术,他的师傅秦玖就是BEPC高频腔的设计者,一位女科学家。
刚参加工作的潘卫民好奇地看着师傅没早没晚地守在车间里,常常顾不了家,也顾不了孩子,她跟工人们一起商量,轻声细语的,一会儿又扎在资料堆里,琢磨来去。不知经过多少个回合,后来终于把高频腔给做出来了。
师傅那个高兴劲儿啊,如今回想起当时的情景,潘卫民的眼神又随之充满笑意。
可师傅后来走了,因为操劳辛苦,她的身体出了毛病,在不该走的年龄离开了人世。那个曾为对撞机喷发能量的高频腔也已经光荣退役,被安置在高能所大院6号楼前。那天采访潘卫民,我说想去看看,潘先生便领着我走出办公楼,到了6号楼跟前。
只见楼侧的一片草地上,耸立着那台浅黄和蓝色相间的装置,外面罩着一个玻璃盒,比人还要高,前面立了一块方正的石碑,刻着介绍文字。那些天刚下过一场大雪,碑上覆盖着一层厚厚的雪花,遮住了碑上的字,潘卫民伏下身去,伸手想抹去那些冰冷的雪花,他抹了一把又一把,但石头上结着冰,他的手都冻红了,也没擦出清晰的字迹来。
又过了些天,我再次去到高能所,正好赶上一个阳光灿烂的日子,于是径直走到6号楼前,那石碑上的文字一下子映入眼帘:“BEPC高频加速腔”。
BEPC高频加速腔是北京正负电子对撞机的核心部件之一,工作时内部高达200MHz.500KV的高频电场,用来加速正负电子,并为速流提供几十瓦的功率补充,于1988年建成,2005年退役,BEPC获得国家科技进步特等奖。
我独自肃然站立,默默地向这块小小的石碑、石碑后的高频腔、那位设计高频膛的优秀女性低头致意。
眼前的这台装置就像一个威严的具有生命的钢铁勇士,在经历过无数电火考验之后,巍然于此,它来自那位女科学家的心血,来自中国人的创造和价值。高能所的科学家心惜不已,为它用了一个词:“退役”。
是的,它光荣服役过,它是有生命的。
一个瘸脚女子走在一道山沟的厂区里,已经好多天了。对撞机建造与数百家外地企业合作,要求精度非常高。技术上的问题电话里说不清,必须有人盯在现场,与那里的技术员、工人一起干。这位女子就是从北京高能所来的驻厂人员张玲,她在家里摔伤了腿,但这边需要,还是二话不说就来了。
驻厂很辛苦,那些厂大多是“三线”厂,分散在全国各地的一些深山沟甚至大山洞里,条件十分艰苦。从高能所和所属工厂抽调去的驻厂人员,不分男女,一去就是好多天,把家里的事都撇下,蹲在人家车间里,不分白天黑夜,有时候晚上12点还在加工,为的是把好质量关。
要说当年参与BEPC工程的科技工作人员,大多经受过“七上七下”的磨难,好不容易等来了“八上”,一个个都恨不得使出全身气力。
张玲,是为了“定位子”来的。
什么是“定位子”,得从漂移说起。何为漂移?漂移是北京谱仪的主要探测器之一,是用来追踪粒子细小脚印的,负责测量带电粒子在磁场中的径迹,并测量带电粒子的电离能量损失。主漂移室就是一个两米多长,直径为1.62米的大圆柱,从里到外43层,每层又分为若干小小的测量单元,将近7000个。这几千个单元由信号丝、场丝构成,每8根场丝包裹一根信号丝,构成一个单元,场丝近23000根,配合信号丝负责记录带电粒子的漂移径迹。“定位子”是漂移所用的重要零件,由夹丝管、导电管和绝缘体组装而成,承担丝的固定和定位,高压绝缘,气体密封和电信号输入输出等多重功能。
“定位子”的制作具有非常高的精度要求,它的主体部分为塑料绝缘体,在加工上,塑料绝缘体的尺寸精度与夹丝管的同轴度均要好于25微米。在应用方面,主漂移室3万个定位子孔的一致性要达到10微米以内,以实现每根丝在室体内的高精度定位。“定位子”具有很好的高压绝缘、抗幅射和抗老化性能,以保证在北京谱仪lll运行环境下可正常工作10年以上。
说到底,漂移室的两端面板上有近6万个孔,场丝和信号丝要从这些孔中穿过,就靠“定位子”来固定。
这真是一个细活。
女性有着天生的细腻和执着,也容易动感情。在这家生产“定位子”的仪元厂里,北京来的女技术员几乎每天都会为产品质量、生产时间进度等与人发生争执,那种鸡蛋里面挑骨头的作派,让人又感动又恼火。仪元厂的总经理不止一次给北京打电话告状,说你们派来的技术人员处处刁难我们。
张玲来到仪元厂那天,刚从机场赶到工厂,饥肠辘辘地还没坐稳,仪元厂的总经理就把电话打过来了,劈头盖脑地说:“你们太苛刻了,让我们的工人返了好几次工,这活儿没法干了。”张玲听了他一番数落,耐心地说:“对撞机讲的是质量,不能有半点差错,希望你和工人们能理解。”
但对方在电话里言词越来越激烈,讲了半个多小时也没有缓和下来,张玲忍不住火了:“你说了半天就是不想返工是吗?我告诉你,这做不到,我不能答应。如果你坚持不返工,那就停止吧。对撞机这活你们不用干了!”
那位总经理沉默了,好一会儿才说:“那谁来干?”
张玲说:“中国这么大,我相信总会有值得信赖的厂家,技术过得硬的厂家,我们另外找。”
吵归吵,大家心里都明白,活还得继续干。仪元厂的总经理也清楚,作为合作厂家,能够参与北京正负电子对撞机的设备制作,可以说是一个天赐良机。虽然生产过程很难,但每攻下一关就意味着工厂技术和人员素质又前进了一步,真是极为难得的学习机会。因此,他们虽然嘴上打官司,实际上心里明镜一般,在人家驻厂人员的监督下,他们也就硬着头皮返工,蚂蚁啃骨头一样,一点点往里啃。
终于,“定位子”的质量达到了标准。加工的最后一批“定位子”完成后,那位吵过架的总经理亲自将成箱的产品送到了北京,他神采飞扬,连声说谢谢,“没有你们科研人员的帮助,定位子的质量不可能达到现在的水平。我们厂里的技术也达不到现在的水平。”
“我们是幸运的。”他说。
在柳怀祖的回忆里还提到了武钢。对撞机要用到大批各种十分精密的磁铁,加工这些磁铁用的是叠加起来的矽钢片,那年月武钢生产的矽钢片很走俏,但第一批货运到北京玉泉路之后,却被柳怀祖给退回去了。武钢老总大发脾气,说保证时间给他们,就是支持了,还要怎么着?柳怀祖说,怎么着?这是高能加速器用的,你连个包装都没有,卷着筒就过来了,能用吗?
就是退了。武钢那边生气归生气,但意识到真不能马虎,还是很快把新生产的矽钢片运过来了。这次是铁盒包装,质量检验同板差还是含碳量都达标,验收合格。柳怀祖说,这就对了,咱们中国人只要认真,没有办不成的事。
有时候差的就是一点认真。
后来,高能加速器的磁铁精度超过了美国,他们建造的加速器都要进口我们的磁铁。
合作之中,很多外协单位都曾表示,“这是我们的幸运”。高能所的人也忘不了那些通力合作的日子,一块儿加班,一起着急,从北京到上海,从贵州到四川,从西安到兰州……几百家工厂和科研机构,南来北往,南腔北调,汇聚在一起,又忙活着分开。
回望他们的背影,对撞机将他们连在一起,成为他们人生岁月中最难忘的时光,也是他们所经历的前所未有的一次智慧大对撞。
在漂移室工作的大多数是女同胞,人们称之为“金花漂移”。当年负责漂移的一位“金花”在艰苦的拉丝结束之后,欣喜难抑,信手写下一篇文章:
漂移室拉丝终于结束了!比我原来的计划提前了一个半月!
这是一个值得高兴的日子。至少我们不用再值夜班了,不过晚班还得值。漂移室的试验,加工,拉丝等工作的完成,是大家两年多来辛苦努力的结果。在大家认真,精心和细致的精心呵护下,漂移室的建造工作得以顺利进行。
金花们干的主要工作为“拉丝”,也就是将那3万根信号丝和场丝一根一根穿过面板孔和定位子,再从另一端穿出,固定好。镀金的钨丝,也就是电极丝,位置很重要,每一根丝走的位置,决定粒子的走向和位置。加工很难,需要人工从这头拉到那头,不能松了,松了以后会耷拉下来;又不能太紧,紧了以后会断。
那丝可真细啊,细到什么程度呢?三根加起来也没有一根头发丝粗。
身穿白衣白裤,头戴白帽的金花们,用她们的巧手轻捻金丝,那些钨丝或铝丝,金光闪闪的,柔软而又坚韧,看上去密密麻麻的数不清,可是金花们必须一根根心中有数,错半根也不行。真数不清的是,大家曾经连续熬过多少个夜晚?
每天就这么拉啊拉啊,如同纺织,如同绣花,要的是心细手巧。绣花可以看见花儿在手中开放,蝴蝶飞过,纺织可以看见布匹如流水淌过,而这拉丝只能站在圆柱形的漂移室里面,单调地重复手上的动作。
一拉就是一年多,金花们自从进了漂移室,就似乎忘记了周末、节假日,也忘记了标准的下班时间。没人请过一天假。五一节前,一位新来的大学生终于憋不住发了火:“我不干了!”
姑娘眼泪汪汪的,金花们无言地看着她,知道年轻人那是累的,也是急的。未婚的小姑娘多么想开心地玩一玩,轻松一下。老大姐走过去搂住她的肩膀,说:“行,你累了就歇一歇吧。给你放假。”
“那你们呢?你们不放假?”
金花们互相看看,摇头。这拉丝是个细活,心急吃不了热豆腐,可工程紧迫,进度一点都不能放松啊。姑娘平静下来,抬起头来说:“那我也不休息了。”
这位写文章的金花,是一位老大姐,也是小组的负责人,她每天都像一个严厉的教官,绷着脸,眼睛瞪得大大的,要保证进度完成。遇到难关了,一啃半天过不去,大家心急火燎,这时她反倒会安慰大家,不急,咱们慢慢分析。一分析常常就是半夜。
有一对小俩口,妻子在拉丝加夜班,丈夫在家里带孩子,看看都过12点了,丈夫从家里赶过来,凑到机房门口问:“能走了吗?”妻子一见惊道:“你怎么来了?孩子呢?”丈夫说:“我这不是担心你嘛,都什么时候了?我把孩子哄睡了,赶紧开着车来的。”
金花们说:“走吧走吧,你们俩快回去!家里孩子醒了怎么办?”看着他们离开,大姐不由感到一阵内疚,为了漂移室,我们还得把家属赔上。
老大姐每晚走在最后,她要将拉好的丝一一检查,然后记录下来,填好换丝单。科学工程说起来神秘,但在制作安装的过程中,却是极为琐碎单调的。拉丝拉丝,工人的培训和管理,布丝机的调整,预应力杆的卸载,定位子的保障,清洁间的运行,丝张力的测量等等,都得做到井然有序。拉过的每一根丝,是谁拉的都有名有姓,要经过再三检查,稍有不合格就得换丝。
第二天早上开工前,金花们都会在清洁间里换装,这时老大姐只要一出现,金花们就会围上来,七嘴八舌地问:“谁拉的丝要换?”
一个个眼巴巴地等着她回答,念到谁的名字,谁就会一阵沮丧,没有被念到的,也会一阵欣喜。最希望的是谁也没被念到,这说明昨天的工作全部合格,金花们会兴奋得欢呼雀跃。
在进入漂移室的小厅里挂着一条标语:“细节决定成败”。挂的人很细心,位置确定在人们一进来就能一眼看见,大姐强调说:“大家一定要注意细节,有了差错就要找出原因,避免再次失误。”
“你们不要嫌我啰嗦。”她说。
对撞机和北京谱仪的建造过程,是越往后期越艰难,前面建造过程中出现的问题,相对来说返工要容易一些,越到后面出问题越难解决,一个小细节就有可能让好不容易完成的安装功亏一篑。
金花们相互提醒。
在后来的回忆中,那位金花写道:
我们的年轻学生在漂移室的建造过程中,素质上有了很大提高,我认为这也是漂移室的一大成绩。对于习惯和素质的培养是要有时间的。制度是一种保证,但关键是自己的认识。
下面漂移室进入全面测量阶段。我在年前对大家说过,漂移室的测量阶段由朱启明负责,宇宙线的测量由刘建北负责。具体的工作安排由他们制定。
BESIII工程的CPM计划进行了调整……我们要提前做好准备:漂移室安装工装的合同;清洁间的长期保证运行;宇宙线试验的气体;漂移室从布丝机里取出等(大家都清理一下),要与合作单位认真协商,做好计划,不要因为时间充裕反而误了事。
拉完丝后请大家吃饭(室领导请的),具体时间到时我会通知的。
我打字很慢,想到哪就写到哪,这里只是一时兴起,不对之处请大家指证。一下子打了一大篇,很有成就感。
从她家常似的甚至有些唠叨的文字里,可以看出她兴奋的心情,那是千辛万苦之后的甘甜,是翻越险峰之后的如释重负,也是女人家忍不住的得意。
拉丝完成之后的漂移室金碧辉煌,在灯光的映射下,就像一把椭圆竖琴,细密的琴弦似乎随时都能发出振动,化作动人的乐响。没有什么比这更让金花们陶醉了。
眼守着快3年了,工程分分秒秒在抢时间,土建和设备安装交叉进行,土建工程基本完成,90%的加速器设备也都运到现场开始安装。只有环线隧道尚未完全封顶,正在最关键的时刻。看来一切顺利。
但转眼到了7月,雨水多了起来,有一天半夜突然降下一场暴雨,上夜班的人连工具都没来得收拾,水就哗哗地进了隧道。现场的保安急得分头给人打电话,深更半夜的,徐绍旺、柳怀祖等人火急火燎地骑着自行车赶到工地,那会儿最便捷的交通工具就是自行车,到了工地一看积水都没到小腿肚子了,都连喊糟糕。
雨来得太猛,露天工地上,设备的支架都已经安上,没得及封顶的隧道口,随着滂沱大雨,八宝山上的水汇成一股激流,翻着黄色的浪花夹杂着泥浆和树叶草根,冲进那些敞开的设备通道里。如果再往里灌,已经安装的设备特别是加速器的管道就要泡汤啦。
大家急得眼里火星直冒,徐绍旺更是欲哭无泪,他这个总工艺师管的就是工程进度,要是泡了汤还不后悔死,为什么不早一点或者推迟一点,偏偏在设备管道都进了隧道之后碰上这场雨?但当下也顾不得多想,片刻也不敢耽搁,他当即请示:“请派消防车来!”
柳怀祖立马把电话打到张百发家里,他们平时说话随便,这会儿更是毫无客气可言:“隧道进水了,你赶紧想办法吧。”
张百发一听也急了,说“我马上调消防队去抽水”。
不到一刻钟,风驰电掣,红灯闪烁,笛声呜呜,5辆消防车开进工地,展开紧急救援。一根根粗大的管子伸到隧道的积水里,抽啊抽,一直抽到天明,又抽到快中午,眼见得水势渐弱,退到了脚脖子以下,柳怀祖和徐绍旺,还有领导小组其他几位才从隧道里钻出来。
柳怀祖看看表,大家在水里已经站了快7个钟头了。
但工地上黏黏糊糊的,根本无法再施工。设备安装要求湿度低于35%,积过水的工地上已是100%。于是接着抽水,排风,吹……那是一个让人煎熬的过程。
徐绍旺和值班的工人们坚守在工地上,几天几夜没有合眼。眼睁睁看着积水一点点消失,潮湿的环境又一点点干爽,他的心也好像经历着拥堵,消散,雨过天晴,湿度达到了安装要求,才舒展开来。
这次发大水的事件一直让人们记在心头。
徐绍旺到了老年之后最爱说的话是“坚守”,或许就是从那会儿开始的。他说:“北京对撞机的建成,就是一个坚守的过程。”
坚守,是一件很难的事情,一时的热情做不到坚守,对人或事业均是如此,坚守需要全身心的投入,向坚守的对象毅然交付漫长、宝贵的时光。
七
邓小平说:“说起我们这个正负电子对撞机工程,我先讲个故事,有一位欧洲朋友,是位科学家,向我提了一个问题:你们目前经济并不发达,为什么要搞这个东西?我就回答他,这是从长远发展的利益着眼,不能只看到眼前。
“过去也好,今天也好,将来也好,中国必须发展自己的高科技,在世界高科技领域占有一席之地。”
有人将北京谱仪,也就是探测器称为火眼金睛。
对撞机也就是加速器,让正电子跟负电子分别加速,在高速运转之下,然后对撞。但撞了之后做什么用是最要紧的,这就需要用北京谱仪探测、研究那些撞出来的粒子,有没有以前没有发现过的新粒子,找出新的相互作用规律等等。
可以说,没有北京谱仪,撞了也是白撞。
北京谱仪的总设计师叶铭汉挑了几个骨干一块儿研制,其中有“丁训班”最早一批的学生郑志鹏。
郑志鹏出生于山水甲天下的广西桂林,父亲郑建宣是一位著名的金属物理学家,为广西培养过一批物理人才。在儿时的郑志鹏眼里,父亲是一位“严父”,从来不苟言笑,批评起孩子来更是严厉。每个学期结束,孩子们都要拿着成绩单到父亲那里“过关”,成绩好,父亲没有多话;成绩差,父亲定要问个水落石出。
在父亲的严格教育下,郑志鹏1963年以良好成绩毕业于中国科技大学近代物理系,被分配到中科院高能物理研究所,是老所长张文裕招来的学生。1978年,前面所说的“丁训班”开始,郑志鹏作为第一批被选拔出来的骨干,到丁肇中教授领导下的德国汉堡同步加速器实验室工作,并在胶子发现工作中负责一个分探测器。
当时德国已经有了三个探测器,丁肇中领导其中一个,复杂精致。郑志鹏他们一道去的共10位中国科学家,丁肇中对他们的学习和实验抓得很紧,通常每天上午10点钟左右铁定会打电话到实验室询问,有没有什么问题,实验进行得怎样?有问题他会马上赶过来,亲自和大家一块儿动手解决。
丁先生说,“我们搞实验物理的人,就要艰苦,要努力,要认真。”
这些在国内已经学有所成的年轻科学家,在丁先生那里的工作从插电缆做起,探测器有上万根电缆,不能插错一根。每一次插的时候,都要反复两次口头报告,说“插对了”,然后再重复一次“插对了”。而且必须两个人同时插,相互应答,反复查看。丁先生在一旁看着,不时指点,“你们不能只是看书,必须要实践,要一面干工作,一面学习,这才能记得住。实验室可以带着书去,但是不能只看书,要做实验。”
郑志鹏跟随丁肇中先生学习、实验了两年,受益终生。他回到国内马上就投入BEPC工程,叶铭汉让他负责一个非线性思维技术器的设计研制,不久他就体会到真不容易,真苦。
苦的不是别的,而是白手起家,啥都没有。在德国汉堡丁先生的实验室里,设备齐全,大都是订制的,要做新的实验,需要订货先查好目录,一个电话一打就行了。而国内是要什么没什么,探测器机械的很多结构,都得靠自己加工。
没有就得咬着牙做出来。
那个“非线性思维技术器”,要做到200个PS。PS就是很快很快,200PS是一个更快的量,要做到这么大一个指标,叫人挠头。叶铭汉将他们几个骨干弄到一起,废寝忘食,把所学到的知识挖出来,所有心智都掏出来,共同设计出了北京谱仪的蓝图。
然后,进行一个个设备加工研制。叶铭汉亲自带队,郑志鹏跟随着,跑了好多地方,寻找“意中人”。“意中人”指的是国内最好的厂家和师傅,但多少次都是怀着希望而去,失望而归,因为要求精度太高,一般工厂都达不到。有时是众里寻他千百度,蓦然回首,终于发现有一家比较合适,但工厂很遥远,犄角旮旯的地方,先要坐火车,然后坐汽车,辗转好几天才能到。
郑志鹏后来接任北京谱仪的负责人,领导100多号科研人员,将谱仪工程分成若干项,京城内外四处奔走,一项一项研制出来。
蓝图设计好之后,谱仪外面的螺旋管线圈是原子能研究院负责研制的,用空心铝导线绕成,弯成一个线圈甩过来,里面铜水冷却,线圈大,极难绕,还要绕5层。外径超过4米多,重达31吨,是我国当时最大的螺旋管线圈,也是当时世界上的大型螺旋管线圈之一。
这个庞然大物要从房山坨里的原子能研究院运到玉泉路,费了大功夫。要走过的50公里路程,有人行密集的街道,还有涵洞、小桥。担心高度过不了涵洞,重量压坏桥梁,还怕线圈受到震动,指挥部精心研究出一条路线,想法绕过涵洞小桥。乍暖还寒的日子,那天一早装车,先是将那庞然大物从安装车间里破墙而出,因为太大出不了车间门。一辆巨型载重车候着,装好就快中午了,还有武警、消防,组成了隆重的车队。开拔之后,遇到电线就挑高,遇到不平就垫土,浩浩荡荡,走走停停,在路上还过了一夜。第二天清晨出发,经公主坟、复兴路再往西,终于到达玉泉路。一路壮观,安装成功。
说起北京对撞机所用的钱,郑志鹏所熟悉的外国朋友都不相信,说按人民币来算,怎么还不得10多个亿?但实际上才用了2.4亿元。如果在德国、美国至少要增加10倍的钱,差不多要近20个亿,可中国人自力更生,省钱又省时地做出来了。
丁肇中先生后来见到郑志鹏他们,说“你们太省了”。
最让人期待的,是北京谱仪调出信号,这就意味着设备开始工作了,再不仅仅是一大堆机械,铁,铅,电缆,电子线路,纠结在一起。它们运转起来,会突然就有了生命,鲜活的无限欢跃的生命,想象它们,就像看见一条生动的河流,一群欢跳的孩子,是那样让人欣喜。
又好比东风夜放花千树,更吹落,星如雨。
前面说过,北京谱仪由多种探测器组成,安装在对撞机储存环的对撞点附近,就像它的眼睛,可以观测并记录正负电子对撞后在纳秒时间内发生的全部过程。就如李可染先生的画作“双牛对撞”,溅出的火花全部由北京谱仪获取、记录,包括各种次级粒子的能量、动量、电符、飞行时间、空间位置等参数,供科学家测量以定量重建整个反应过程,研究其也已知物理过程的异同,寻找新的物理现象、规律和粒子。
总之,北京正负电子对撞机的科学目标是通过北京谱仪来实现的。
安装好的北京谱仪极为气派地卧在那里,有两层楼房高,包括了金花拉丝的主漂移室、飞行时间探测器、电磁量能器、镠子鉴别器四个子探测器——每个探测器朝着不同的探测目标,以及磁场为4000高斯的大型超导磁铁与轭铁,成为我国最大的单台科学仪器。值得中国人骄傲和自信的是,它完全由我国科学家自行设计与建造。
之后的事实证明,这四双火眼金睛发现了无数奇妙。然而在1988年的秋天,北京谱仪已经安装好些日子了,却一直没能调出信号。
当时的情形是,工程进行1000多个日夜了,从设计、研制、安装、调试,数千台设备在1988年5月开始束流调试。调束工作十分艰辛,需要7×24的工作节奏,分了5个调束班,每班12小时交替。但往往值班人员经过辛苦工作之后,到了下班还舍不得走,留下来讨论怎么样才能把信号调出来。最紧张的阶段有人曾一连几天都在中控室,困了就在椅子上靠一会儿。大家全都忘记了疲倦。
有一位从清华大学工程物理系毕业之后,又去挖过煤、当过体育老师的张闯,也在调束班里。他清晰地记得,有天正在值夜班,工程副经理陈森玉研究员打来电话,询问束流情况,并说邓小平同志非常关心对撞机的调试,等待着我们的好消息,还说“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成”。
老人家说的是“我们的加速器”,让大家胸中涌起一股热流。
打电话来的陈森玉是张闯的师兄,也是毕业于清华大学工程物理系。陈森玉出生于印尼一个华侨工人家庭,小时候父亲收入微薄,一家人生活艰难,父母常念叨咱们是“唐山人”,将来要叶落归根。新中国解放前夕,他的哥哥姐姐相继回到大陆参军参干,陈森玉也在福建升学念书,他立志“将来要当科学家”。1958年顺利考入清华,后来毕业分配到中国科学院原子能研究所。1978年5月作为访问学者赴美国费米国立加速器实验室,在美籍华人、高能加速器专家邓昌黎教授指导下刻苦学习并掌握质子同步加速器理论设计,后来又由李政道先生安排到美国布鲁克海文国立实验室,在强聚焦原理发明者ErnestCourant教授的指导下学习强流不稳定性理论。
经过如此丰富学习历练之后的陈森玉,在北京正负电子对撞机工程建设中,成为一员重要大将,他曾受派赴斯坦福直线加速器中心任BEPC驻美国技术联络员,1986年回国又受任BEPC工程副经理,协助方守贤经理对工程(含直线加速器、储存环、北京谱仪及同步辐射装置)的技术、质量、进度和投资全面负责,主持工程CPM计划(关键技术路线、质量和进度)的制定和实施,以及BEPC总体调束。
邓小平的指示让陈森玉意识到,既是激励也是压力。国际对撞机调束及运行经验表明,对撞机实现首次对撞后通常需要2—3年时间才能达到其设计性能指标,有的甚至更遥远。BEPC的亮度能否达到设计指标,圆满完成邓小平提出的“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成”,心里真是一时没底。但陈森玉受命挑起了主持BEPC总体调束的重担,代表工程指挥部明确提出BEPC亮度一定要达到设计指标,做到长期、可靠、稳定运行。
BEPC的调束后来证明,他的判断是科学的。
但在那个从春到夏的调束过程中,真是步步惊心啊,眼看天气又入秋了,还是没有理想的信号,人人心急如焚。
一个不寻常的夜晚,负责谱仪的郑志鹏又去了机房,本不该他值班,但他心里总是一刻也放不下,时不时想去看看。两位值班的年轻人见了他,一脸懊恼地摇头,屏幕上果然是一片空白,死气沉沉。
郑志鹏心里着急,北京谱仪是叶铭汉领着他们几个设计的,这会儿丑媳妇怎么也得见公婆啊,不管怎样得把物理信号调出来呀。什么物理信号?他们的目标首先是丁肇中教授曾发现的介离子。既然丁先生已经发现了,别国的研究机构也都找到了,咱们这儿也应该找到。中国北京,对撞机一定要首先撞出这个介离子。
北京谱仪,你一定要找到介离子,必须找到!这是发自大家内心的呼唤。
夜,更深了。可郑志鹏和值班的年轻人一点困意都没有,他们就像战场上的侦察兵,聚在一起紧张地分析。介离子的能量是固定的,会不会是刻度、标定搞错了?郑志鹏指挥加速器的值班人员,把这个磁场挪一挪。
随着挪动,大家死盯着屏幕,仍是空白,郑志鹏又说,“你们把能量再挪一挪。”
在德国丁肇中的实验室里,郑志鹏有体会,观察到加速器能量快,亮度高,密度就会高,产生粒子多,如果半天不来一个,会让人着急,一来几十个、上百个,好比鱼儿密集地游过来,等候的人会喜出望外,迅速捕捉,是一个大胖子还是一个小瘦子,按照它的质量分类,粒子有好几百种,信息全靠谱仪捕捉分析。如果谱仪性能小,信号弱,就需要把弱信号放大,进行能量分辨,动量和位置的分辨。
一番番挪动,又到了凌晨时分,这个夜晚眼看就要这样过去了,新的一天已悄然来临。但就在这时,出乎人们意外又在人们久久期待中的情景出现了,它像姗姗来迟的美人,突然闪现,守在屏幕前的人们简直不敢相信自己的眼睛,是真的吗?是真的,那就是介离子,它终于来临了,或者说人们终于捕捉到它了。大家屏住呼吸,只见屏幕上出现一颗颗宝石般的粒子,它们开始一颗两颗,渐渐越聚越多,越聚越多,就像四散的一朵朵焰火,光芒闪动,是那么璀璨,那么神秘高贵。
大家再也按捺不住,一个个欢跳起来:“哦,哦,找到了,找到了!”郑志鹏保持着冷静,迅速拿起话筒,拨通所长叶铭汉的电话。
“叶所长,我向你报告情况!”
黑夜里,被电话铃声惊醒的叶铭汉一掀身坐起来,心都提到了嗓子眼儿上:“什么情况?”
郑志鹏说:“对撞成功了!咱们的探测器成功了!”
叶铭汉一下提高了声音:“你再说说看,是怎么回事?探测器找到了吗?是不是找到了?”
郑志鹏说:“是的,介离子出现了,谱仪上找到了。”
从天外,其实从眼前,从人类肉眼无法辨识的空间,那些微小的物质其实无处不在,粲粒子,在人类无法注视到的空间飘浮了多少年?只有宇宙才能回答这个问题,但现在,它出现在了中国人的视野里,像一位远在天边的美人,此刻因为人的情义,温文尔雅地飘然而来。它的到来,当然借助的是正负电子的对撞,还有谱仪的搜寻。
这边,叶铭汉顾不得再多问,放下话筒就疾步走出家门,一口气奔到机房。天色还未亮,但人们心里早升起一轮朝阳,郑志鹏迎住叶铭汉,陈森玉也赶来了,他们感慨万千地紧紧握手。叶铭汉说:“快,让我去看看!”
他扑到北京谱仪跟前,只见屏幕上像放礼花,不断接踵而来的介离子成群结队,就像春天里的集市,热闹非凡。叶铭汉瞪大双眼看了又看,怎么也看不够。
真迷人啊!
但是他和大家一商量,决定还是要做进一步确认。亮度监测器的负责人小倪是一个特别认真的人,亮度监视器不大,他紧盯着一点也不放过,已经盯了好多个小时。叶铭汉将他和值班人员叫到一起,反复询问,不对撞会是什么状态?假信号会是什么状态?真信号又应该是什么状态?
光说不行,叶铭汉又吩咐停机、再开机、加速……如此多次反复,看看信号究竟有何变化。年轻人心里嘀咕,这都已经千真万确的信号,还用得着这么折腾吗?
叶铭汉说:“科学的确认不能有半点差错,如果是假信号,就闹世界笑话了。”
那些天碰巧的是,北京正在举行中美科学会谈,一批美国科学家云集京城,好几位都是加速器专家,会很快分辨出一些比较近似的信号,所以“好像是”“疑似”都是绝对不行的。国际上必须是要监测器看到的“巴巴散射”。
“巴巴散射”一说,来自一个叫巴巴的印度科学家,指的是正负电子对撞之后产生的一定信号,有了它才可以证明对撞已经产生。
叶铭汉他们守着北京谱仪,一次又一次调试,证明确实真切无误地看到正负电子对撞完之后,偏过去一点点,然后就射到探测器上,散射开来,互相交错,恍如焰火。让人想起中国腊月三十的焰火,从天边来,降落人间,又升腾开去,飞向天际。
“巴巴散射”,无愧于你。
他们终于伸直腰,吐出一口长气,叶铭汉说:“可以请记者们发布新闻了!”
就在这一天,1988年10月16日,BEPC工程首次实现正负电子对撞,亮度达到8×1027/㎝2.s。
1988年10月20日,《人民日报》报道这一成就,称“这是我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后,在高科技领域又一重大突破性成就”,“它的建成和对撞成功,为我国粒子物理和同步辐射应用开辟了广阔的前景,揭开了我国高能物理研究的新篇章。”
一步跨越30年。
仅仅用了4年时间,就从无到有建造成功对撞机,可以说是一个奇迹。这样的建设速度在国际加速器建造史上也属罕见。如此庞大高、精、尖的科研工程,没有出现大的反复和挫折,一步达到国际先进性能指标,树立了我国科技领域一个坚实的里程碑,是中国人的智慧、执着、自力更生、团结协作的力量见证。
1988年10月24日,金秋时节,邓小平来到北京西城玉泉路,他稳步走进高能物理所一个大厅,附近就是正在运转的正负电子对撞机,他和其他中央领导人沿着200米直线加速器长廊,走进周长2千多米的储存环地下隧道,再到探测大厅,还到了计算机控制、数据分析中心及同步辐射装置大厅,兴致勃勃地察看了北京对撞机的全部系统。爬上爬下的,都不觉得累,兴奋地边走边听李政道、谢家麟几位的讲解。
接着,邓小平会见了BEPC的建设者和出席中美高能物理领域第八次合作会议的代表。随同老人前来的,还有他的女儿邓楠,他说邓楠是来给我当翻译的。大家不解,老人说,我的耳朵听不见,她来帮我翻译大家说的话。
在听取关于对撞机建设情况的汇报后,老人啜了一口茶,面带微笑地发表了即席讲话,但话的内容显然是深思熟虑已久。他说:
“世界上一些国家都在制订高科技发展计划,中国也制订了高科技发展计划。下一个世纪是高科技发展的世纪。
说起我们这个正负电子对撞机工程,我先讲个故事,有一位欧洲朋友,是位科学家,向我提了一个问题:你们目前经济并不发达,为什么要搞这个东西?我就回答他,这是从长远发展的利益着眼,不能只看到眼前。
过去也好,今天也好,将来也好,中国必须发展自己的高科技,在世界高科技领域占有一席之地。如果60年代以来中国没有原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。这些东西反映了一个民族的能力,也是一个民族,一个国家兴旺发达的标志。
现在世界的发展,特别是高科技领域的发展一日千里,中国不能安于落后,必须一开始就参与这个领域的发展。搞这个工程就是这个意思。还有其他一些重大项目,中国也不能不参与,尽管穷。因为你不参与,不加入发展的行列,差距越来越大。现在我们有些方面落后,但不是一切都落后。这个工程本身也证明了这一点。当然,有政道教授和其他国际朋友的帮助,使我们少走弯路。但是这个工程不完全是照搬过来的,中间也还有我们自己的东西,有自己的技术,有自己的创造。
总之,不仅这个工程,还有其他高科技领域,都不要失掉时机,都要开始接触,这个线不能断了,要不然我们很难赶上世界的发展。
他转过头来,朝着所有的人粲然一笑,面若秋菊。
李政道将谷羽送给他的小金马珍惜地带回美国,而正负电子对撞机建成之时,李政道飞回北京,又将那尊小金马带回中国。他郑重地双手交给方守贤:“我履行两年前的诺言,把谷羽先生赠给我的‘马踏飞燕’交给北京正负电子对撞机国家实验室,请你们一定要好好珍藏。”
方守贤也同样郑重地接过来,点头称是。谷羽的工作在此之前已由中国科学院院长周光召接替,李政道一再说,“我要特别表示对谷羽女士的高度敬意,她对中国高能物理研究发展的起步作出了特殊的贡献。”
小金马的故事成为一段美好的佳话。
潘诺夫斯基教授跟大家成了老朋友,他在那4年间,每年要来北京两次,指导工程建设,每次从大洋彼岸飞来,到达的第二天就开始工作。有一年,他的心脏动了大手术,但仅3个月后又飞到北京,在工程最需要的时候出现在大家面前,与科研人员及工人们一道解决难题。为对撞机工作,潘诺夫斯基没有拿过报酬,按照中美有关科学协议,他的工资仍由美国那边支付。还是李政道提出建议,给老潘一点生活补贴和加班费。
也来点儿中国特色。
李政道先生在北京对撞机建造过程中,不仅全心全意地投入,还对祖国的科学发展提出一串金点子,因他最早的提议,中国才有了博士后制度、中美联合招考物理研究生(CUSPEA)、建立国家自然科学基金、中国高等科技中心等等,这些重大的举措给21世纪的中国造就了大批人才。在今天,所取得的良好效果,人们有目共睹。
李先生平时为人谦和,彬彬有礼,工作起来一丝不苟,十分严格,对既定目标更是坚定执着,丝毫也不含糊。柳怀祖先生多次亲眼目睹过李政道先生与人交谈工作的场合,有一次,与当时国内一位重要领导会见,谈到中国博士后的待遇问题。那位领导说博士后每人每年补贴八千元,但李政道给他算了一笔账,认为起码要保证那些学子的基本费用,说最好是一万二。
那位领导沉吟了片刻,说还是八千吧。
可李先生却不看脸色,再次表明:“我计算过了,他们确实需要这么多补贴,还是一万二为好。”
领导脸上闪过一丝不快:“现在国内经济还不发达,财政紧张,八千已经不错了。”
没想到,在聚餐的席间,李先生再次提出一万二,大家都有些吃惊,李先生真是一位执着的人啊。
那位领导还是没有同意。事情也就没有结束,时隔不久邓小平接见李政道时,李先生在原来想到的谈话内容之外又提到了这事,他说八千对那些博士后来说是不够的,还是一万二为好。
到底是邓小平,二话不说当即拍板:“一万二就一万二,就这么定了。”
李政道好生欢喜,但其实得到实惠的是那些与他素昧平生的学子们。许多年里,他像一位亲切的长者关心着中国留学生的成长,在国外,他不仅亲自带学生、传授知识,还以自己的作为教他们不要忘了祖国,学生之中有人生病、遇到困难,他也抽找出时间亲自过问,帮忙解决。留学生们都叫他“总家长”。种瓜得瓜,多年之后,中国有了一批批“海归”,他们活跃在中国科技教育、政治经济各个领域里,成为富有实力的领导或骨干。好比是红了樱桃,绿了芭蕉,一派锦绣风光啊!
“红了樱桃,绿了芭蕉”一语,来自国画大师吴冠中的画作《流光》上的题词,也来自李政道与吴冠中的交往和切磋。
李先生酷爱艺术,1972年他第一次回国时,身边就携带着一份早就想要会晤的国内艺术家名单。在国外的一些博物馆里,他曾经欣赏过他们的作品,如吴作人、黄胄、吴冠中、李可染等,十分喜爱,心仪已久。但回到国内,陪同人员却一时不知他们一个个身居何方,幸好在拜访冰心老人时,他提到此事,冰心老人说她知道,当下就告诉他好几位艺术家的住址。
就是从那时起,李先生与国内一批艺术家有了十分有意思的交流,后来在他提议创办的中国高等科学技术中心开展的一系列活动中,他都常常把艺术家请来,给每次不同的会议创作“主题画”。他会向艺术家们介绍他对科学与艺术的理解,介绍某一个科学主题的含义,然后请他们放开想象的翅膀。
1989年5月,中国高等科学技术中心召开《场、弦和量子引力》国际学术研讨会,李政道邀请到了李可染作主题画,李可染画出一幅《超弦生万象》,后来在1989年6月,又为《相对论性重离子碰撞》国际学术研讨会,画出那幅传世的双牛图:《核子重如牛,对撞生新态》。
1988年在举办《二维强关联电子系统》国际学术研讨会时,李政道请来了吴作人先生,大师心领神会,运用中国古代哲学的观念,认为所有的复杂性都是从简单性产生的,正如李政道先生特别喜爱的老子《道德经》中所言,“道生一,一生二,二生三,三生万物。”但是,如何从简单到复杂的呢?通过科学实验人们得知,正负电的粒子之间的相互作用,形成了原子、分子以至世界万物。正负两极的对偶结构,在中国古代哲学里称之为“阴阳”,太极符号表现的就是阴阳之间的关系。吴作人就此画了一幅变形太极图《无尽无极》,这幅画后来被选作北京正负电子对撞机的标识,又被选作高能物理研究所的标识。
而在1996年举办的《复杂性对简单性》国际学术研讨会时,李政道请来了吴冠中,这位中西兼容、古今皆通的国画家与李政道品茶论道,相谈甚欢。他以静为动,动中含静,创作出一幅《流光》,并题了一首诗,经与李政道的切磋,定为:
点、线、面,
黑、白、灰,
红、黄、绿,
最简单的元素,
营造极复杂的绘画,
它们结合在一起
光也不能留时间。
流光——流光,
流光容易把人抛,
红了樱桃,绿了芭蕉。
诗里蕴藏着深刻的科学原理,按照相对论,时间的改变和观察者的运动速度有关,速度快,时间的改变则慢。光速为一切速度之最,如观察者以光速运动,相对的时间则完全停留。但艺术家的想象则可以超越时间的定义,光留不住的,人的创造却可以留存。
李政道将科学与艺术融合在一起,而他本人,就是两者合一的化身。在我采访方守贤院士时,他拿出一些珍藏多年的贺年卡,图片上或是盛开的花朵,或是亭亭玉立的绿树,或是丹麦式的小屋,还有十二生肖,都由李政道先生亲手所绘。每年春节将至,李先生都会用这种方式给很多朋友送上一份份祝福。
在上海交大图书馆里,我还见到李先生更多的画作,它们色彩斑爛,饱含深意,却又带着岁月抹不去的纯真和新颖,能从中感知风云全球而又不失初心的李政道的君子之风。
“细推物理日复日,疑难得解乐上乐。”李政道说,这便是他一生最大的唯一的追求。人们对李先生的爱戴来自多个层面,有人赞誉他为“近代中国科学的推手”(吴茂昆),“影响了一代人思维的发现”(何祚庥),有人说“对于很多中国人,李政道是一个传奇”(徐洪杰)。
是的,他是一个传奇,而且又帮助祖国创造了一个个传奇。我在写作中,不止一次想象着这位我从未见过的科学伟人,而对他灿烂的笑容却并不陌生,在许多地方都能见到过李先生那开怀大笑的照片,那或许也是他自己最喜爱的,代表了他真实的内心,阳光般透彻和明亮,让人感受到温暖和力量。
人类因为有了这样一些杰出代表,才得以生生不息。
主抓对撞机工程的元帅聂荣臻曾为《北京正负电子对撞机》一书作序,写道:
北京正负电子对撞机工程领导小组受党中央、国务院的委托,全面组织和领到了这项工程建设。国家计委、国家经委、国务院重大技术装备领导小组等十几个部委及中国科学院、北京市人民政府给予了大力支持,加上世界高能物理学界,特别是美国各高能物理实验中心的帮助,使这项工程进行如此迅速和节省,质量如此之好,在国内乃至世界都是少有的。正如小平同志视察这项工程时所说:“我们有些方面落后,但不是一切都落后,这个工程本身就证明了这一点。”江泽民、杨尚昆、李鹏、万里、姚依林、乔石、宋平、王震等党和国家领导人也都前往祝贺它的成功。这是我国科学家继原子弹、氢弹、导弹、人造卫星、核潜艇等之后的又一巨大科技成就。中国人民永远不会忘记北京正负电子对撞机建设者为振兴中华科学事业无私奉献的精神,也不会忘记世界高能物理学界朋友们对北京正负电子对撞机的支持和帮助。
聂荣臻
一九九〇年八月五日
他提到了两个“不会忘记”,一是不会忘记对撞机的建设者,二是不会忘记世界高能物理学界的朋友们。前者不言而喻,后者包括一批在海外的华人物理学家,以及伸手援助的国际友人。
时光荏苒,但聂帅深情说到的两个不会忘记,人们会记得。
八
担任所长已经快3年的陈和生是中国第一位博士后。在对撞机二次改造工程中,他耐心听取各方面的意见,他不跟人红脸,但他有自己的主见,就是实事求是。
2001年初,美国康奈尔大学实验室里走进3位中国科学家,他们是来自中国高能物理所的所长陈和生、副所长李卫国和张闯,他们是为对撞机的改造工程而来的。
那天正下着好大的雪,天真冷,住在康奈尔大学附近一家小旅馆里,早晨喝了一杯牛奶,吃了块面包,这3位就踏着雪进了校园。
北京对撞机从1988年开始运行以来,就像一位劳苦功高的勇士,竭尽全力,战果辉煌,但机器跟人一样,都有一定的生命周期,对撞机也要时常加以修补,换换盔甲。科学家们管这个叫“升级改造”,1993年5月,中科院批准了对撞机和北京谱仪改进项目可行性研究的两个报告,1995-1998年间进行了亮度升级。
转眼到了新世纪,千禧年带来吉祥,就在这一年7月,鼓舞人心的消息传来,国家科教领导小组第七次会议通过,决定建BEPCⅡ,发展非加速器物理实验;建设大亚湾反应堆中微子实验;建大科学装置。
于是,BEPCⅡ即北京正负电子对撞机新一轮改造,在人们的热切关注下渐渐走近。关于这个话题,中国高能物理发展战略研讨已经进行多次,也就在这一年,80余名中外高能物理、加速器技术、高能天体物理等领域的研究人员集聚北京,就BEPCⅡ的物理目标、加速器技术及非加速器物理实验等方面的内容又进行了一次严肃研讨。
会上气氛热烈而又紧张,当着中央领导的面,科学家们各抒已见,为了坚持各自不同的方案,差点争红了脸。要说科学家们就是有点“认死理”,不到长城非好汉,非得把自己的道理说清楚。事实上,从无数中外科学家的成功看来,没有这股子劲儿,不会是顶尖的科学家。
有的说北京谱仪已经是个“垂死的老太太”,改造不如重建;有的说要建就建个大的,拉到郊区去。担任所长已经快3年的陈和生耐心听取各方面的意见,他不能跟人红脸,但他有自己的主见,就是实事求是。
会后,陈和生继续组织精干力量对BEPCⅡ方案进行深入研究,基本确定了加速器改进的方案,很快在当年获得国务院科教领导小组原则通过《关于中国高能物理和先进加速器发展目标的汇报》,同意在北京正负电子对撞机取得成功的基础上,国家投入4亿元对该装置进行重大改造。
陈和生应该说有足够的底气和自信,他是中国第一个博士后。
他1946年出生于武汉,1970年3月毕业于北京大学技术物理系,跟同时代毕业的大学生一样,他也下过农场,还当过几年中学老师,后来考上北大物理系研究生,随着改革开放,1984年5月在美国麻省理工学院取得物理学博士学位。回到中国后,在中科院理论物理所和高能物理研究所做博士后。这是中国根据李政道先生的建议,率先建立的第一个博士后流动站试点,陈和生因此成为中国第一位博士后研究人员。
陈和生在唐孝威先生领导的项目组中,实实在在从一线工作做起,积累了多方面的经验。并曾受教于丁肇中教授,丁教授很支持陈和生在北京的工作,提供了一台Micro-VaxII计算机,相当于当时高能物理所最大一台计算机Vax785容量的60%,使陈和生能够在高能所进行L3实验的蒙特卡洛模拟和探测器的设计和优化工作,陈和生不负老师的期望,在参加Mark-J实验中系统地发展了簇射计数器的刻度方法,提高了位置和能量分辨率,从而提高了能流测量精度,为三喷注事例的发现做出贡献。
1998年,陈和生担任中国科学院高能物理研究所所长,此时中国科学院实施了知识创新工程,着力优化队伍结构,在全国率先实行全员聘用制度,对博士后研究人员实行相对灵活的项目聘用制度,“在编人员+流动人员”成为新型用人机制,博士后研究人员成为科技流动队伍的主体,也成为单位选人聘人的“蓄水池”,进一步激发了队伍的创新活力。
在康奈尔大学的雪地上,身材高大的陈和生大步流星地走着,李卫国和张闯紧赶慢赶地跟在他身后。
国际物理学界一直延用着资源共享的传统,有什么重大物理学的问题都可以互相交流探讨,即使是“冷战”时期世界各国也是如此,更何况中美之间已经有了很好的科技合作。所以,北京正负电子对撞机在连续工作十几年之后,需要进行新的改造升级,便向国际上多方求证。陈和生一行来到康奈尔大学,主要就是针对下一步的改造方案,想详细了解对方的工作计划。这叫做知已知彼。
他们要见的是一位老熟人,美国加速器专家,康奈尔大学加速器所长梯格纳(M.Tigner),曾在李政道先生引荐下,来中国工作过两年半,对北京正负电子对撞机的情况了如指掌。见了面,大家自然都很高兴,很快进入话题。
美国康奈尔大学有一台正负电子对撞机CESR,原先在56亿电子伏的束流能量下工作,他们也一直很关注北京对撞机所取得的大量成果。梯格纳说:“祝贺你们的成果获奖。”
陈和生笑着说:“您的消息真灵通。”
他知道梯格纳说的是“φ(2s)粒子及粲夸克偶素物理的实验研究”获中国科学院自然科学一等奖。此项研究应用北京谱仪采集的380万ψ(2S)数据样本,完成了包括hc(1S)、J/ψ(1S)、ψ(2S)、χc0(1P)、χc1(1P)和χc2(1P)6个粲偶素粒子在内的质量、总宽度、部分宽度以及衰变分支比等50余项重要参数的测量,还进行了hc(2S)及hc(1P)等粒子的寻找。其中21项分支比数据属国际上首次测量,相当一部分数据具有当前国际最高精度。同时还指出了粒子数据表中涉及数据处理及数据引用的多处重要错误,建议和订正了15项ψ(2S)衰变数据。以上结果使国际粲夸克偶素物理领域的数据面貌得到了明显改观。
陈和生也如实向梯格纳说:“最近,就是2001年3月31日午夜,北京谱仪(BES)控制室传来好消息,从2000年11月初开始的本轮对撞机运行所获取的在线J/ψ强子事例达到了2500万,相当于离线分析强子事例2700万以上。加上2000年获取的2400万,已提前实现了我们向国家科教领导小组承诺的两年获取5000万J/ψ事例的计划。这样,BES拥有的J/ψ事例比世界上同能区对撞机上得到J/ψ总数的4倍还要多。”
梯格纳脸上显出按捺不住的激动,他站起身来,在陈和生一行面前走来走去,说:“我们也打算做一些改造。”
接下来,梯格纳告诉他们,康奈尔大学实验室也计划把束流的能量降低到T-粲能区工作(称为CESR-c),而且主要设计指标对撞亮度超过了BEPC(北京对撞机),与当时陈和生一行带去的改进项目指标相同。也就是说,本来一池水,又来了个钓鱼的,明摆着是要与中国竞争来了。
得知这一情况后,陈和生不禁暗暗吃惊,他与李卫国、张闯两人交换着眼神,看来,我们真是撞在枪口上了。
面对国际知名实验室和曾经创造亮度世界纪录对撞机的挑战,我们怎么办?是放弃改进计划,还是提高方案的竞争力?如果照手里的方案,不是跟人家差不多,那怎么叫“一席之地”?这块地不是就被别人给占去了吗?
他们陷入紧张的考虑之中。
梯格纳看出他们的想法,脸色有些不快,说话也没先前那么热情了,大家有点不欢而散。
陈和生一行三人回到小旅馆,雪还下着,大家的心情跟窗外飘洒的雪花一样,悬在半空里。陈和生给在美国的李政道家里打通了电话,李先生早就知道他们来到康奈尔大学,电话一通,就关心地问谈的情况如何?陈和生说,“没想到他们看准了我们对撞机工作的T-粲能区,也准备把束流的能量降低到这个区域来,而且主要设计指标对撞亮度超过了咱们。”
他说到自己的想法,将原先对撞机的改造方案再作调整,从单环改为双环,亮度一定要超过康奈尔。但他还是有些担心,是否能竞争得过CESR-c?李政道在电话里不时询问又不时肯定,最后用英文说道:“Life is interesting。”这句英文直译过来是“生活真有趣”。李先生或许想说的是,康奈尔大学实验室的改造方案竟然与北京对撞机的改造趋同,这真是有意思。
接受CESR-c的挑战。
相信能够战胜挑战。
陈和生与李卫国、张闯夜不能寐,李政道的鼓励给了他们信心,但接下来的困难是,如果改变方案一系列的麻烦又怎么办?首先要重新打报告经过各方批准,二是要增加一大笔经费,如何解决?三是技术上会增加更多的难关,又如何解决?
回国以后,陈和生立马召集全体工程人员大会,向大家详细报告了在美国的访问情况,又把将会遇到的难题如实作了具体分析。一石激起千层浪,大家在讨论中意识到,如果不改变方案,在国际物理科学的平台上,等于做着与别人雷同的研究,谈何意义?在科学研究上,只有第一,没有第二,我们要让北京对撞机始终在世界高科技领域占有一席之地。
院士方守贤、叶铭汉、郑志鹏等人也都分别提出自己的意见。方守贤一直主张,BEPC在稳定、高效地运行一段时间后,为了适应世界高能物理的发展,继续保持BEPC在科学上的竞争力,就尽早考虑到BEPC的下一步,他曾以此为题作过专门报告。视国家投资的强度,有大、中、小三种方案的可能性,根据当时国情,他主张采用“中”方案,即在BEPC原有的隧道内,对有关设备加以改造。进一步的研究表明,这样做可以使其亮度提高30倍左右,达到3×1032cm-2.s-1。这样,可节省投资,总共花费约4亿元。但此时,美国康奈尔大学决定用在环中长直线节内安置大量扭摆器的办法,对其对撞机CESR-c进行改造,可使亮度增加到3×1032cm-2.s-1,即与北京对撞机二期改造的目标相同,但速度要快得多,这让中国人不能不在现有隧道内采用双环方案。
决心一下,办法就来了。陈和生想,不能再跟国家多要钱,如果重新打报告要钱,得经过很多部门的审批,时间不是一天两天,甚至不是一年两年,到那会儿,人家康奈尔早就建成了。于是,他们报告说单环改双环,在原来4亿元的基础上自筹一亿元,这样,方案就不会存在新的争议了。
这位研究簇射计数器的刻度方法,参加过欧洲核子研究中心L3实验物理方案制定和探测器设计的陈和生,这会儿又当起了会计师,他精打细算,把每一分钱都当做一颗镙丝钉,铆在该用的地方。
二期改造的方案就这样决定下来,在参考国际先进的双环方案的基础上,根据“一机两用”的原则,采用了独特的三环结构,以提高亮度到1033cm-2.s-1。满足了设计要求。这个方案得到了科学界的支持和国家的批准,并在2004年初开工建设,称为北京正负电子对撞机重大改造工程,即BEPCII。
在如此狭小的隧道空间内安装双环,其难度之大可想而知,陈和生将方守贤、叶铭汉几位聘为顾问,充分听取他们的意见。首战告捷,在工程建设的第一年,就完成了第一阶段直线加速器的改造,并用作新的注入器为改造前的储存环供束,提供同步辐射实验运行。
与BEPC相比,BEPCII的指标更高、难度更大,同时使中国的科技能力和工业水平也有了长足进步。如果说,20世纪80年代建造BEPC,依靠的是改革开放和实事求是、自力更生与艰苦奋斗,通过攻关和会战解决技术难题;20年后对撞机的重大改造工程,除了继续发扬团结拼搏的奉献精神、坚持实事求是的科学态度,还要遵循市场经济的规则和规律,依靠改革开放带来的工业发展和科技进步。
副经理李卫国是陈和生的好助手,他跟随陈和生走了一趟康奈尔大学,深知其味,陈和生提出要以变对变,应对康奈尔那边的计划,他是坚定的支持者。接下来面对一大堆麻烦和困难,资金大缺口,技术人才不够,合作单位多等等,李卫国默默地顶上去,分担这一切。在一些项目协作和设备购置时,李卫国可是锱铢必较,有一次为了超导设备的招标,最初考虑的两家日本公司一报价,超出预算很多,李卫国对陈和生说,咱们不能花这么大的价钱。
重新找,满世界找,终于找到一家美国华裔公司,经考核谈判,在保证质量的前提下,资金省了一半。
二期改造可算是脱胎换骨,很多要做的事就跟1980年代对撞机初建时期一样,千头万绪,又考验了一批新的领导和新的科技人才。
工程指挥部制定了严格的质量保证体系、进度控制规范和经费管理制度,通过招投标和协议、合同等,在降低造价的同时,确保质量和进度。这一部分的工作正是刚从中科院调到高能所的年轻科学家罗小安倾心投入的。他本是学技术的,但既然被安排到管理岗位上,他就动开了脑子,也可以说将科学的严密逻辑用于管理层面,制订出一整套管理手册。
这套办法后来被广泛使用,一直到如今。很多外单位都跟中科院和高能所讨要,说“这个手册好使”。
2004年4月,北京正负电子对撞机大改造工程(BEPCII)第一阶段设备安装和调试工作取得重大进展。2004年11月19日16时41分,在直线加速器控制室的示波器上清晰地得到了直线加速器出口处的电子束流信号。经测算:流强约为2A以上。这个信号的获取,标志着BEPCII直线加速器的改进工作取得了重要的阶段性成果。北京正负电子对撞机的对撞亮度将是美国同一类装置的3到7倍,对研究比原子核还小1亿倍的夸克粒子等基础科研有重要意义。
陈和生的另一位副手张闯,干着干着倒下了。
正是在二期改造最紧张的阶段,2005年初,副所长张闯突然病了,送到医院一检查,必须立即住院治疗。就像战士离开战场,张闯在病床上焦急万分,心里甭说有多难受了。3天内就完成了手术,20天后就出院上班了。
跟他的名字一样,这是一位充满梦想和激情,敢闯敢干的科学勇士。
张闯从小热爱科学,如愿考取了清华大学。但踏进清华园,到工程物理系报到时,在新生的名单中却怎么也找不到自己的名字,他急得要哭出来了,后来才发现自己走错地方,到了另一个系的新生报到处,他太激动了。
进校之后,工物系组织新生参观,看到实验大厅里的一台高大的高压倍增器,还有师生们研制的电子回旋加速器等,心里不禁萌生了对于粒子加速器的浓厚兴趣。到三年级分专业时,他就填报了加速器专业。老师在专业教育的第一堂课,拿出一摞精装的英文书,指着书上的图片说,这是美国的、欧洲的,还有前苏联加速器的照片。张闯和同学们看得心情激荡,要是有一天,我们能亲手在中国建造属于自己的高能加速器,那该多好啊。
但毕业时恰逢“文革”,被分配到辽宁北票煤矿挖煤,一挖就是3年。他性格爽朗、热情,干活儿舍得卖力,跟工人们相处得甚是融洽。师傅们听说他学的是核物理,打趣说:“等这里的煤挖完了,没准就搞地下核实验,还真能用上你学的知识哩!”
有一次去北京,忍不住去清华母校拜访,一位教授见了他兴奋地说:“周总理有批示,高能物理要上,学校已把加速器专业毕业的同学推荐给了高能所。你不想去试一试?”张闯当下就急急赶到中关村高能物理所,他不认识任何人,进门直接找到人事处,开门见山说了来意。没想到当年他就收到了高能所的调令。他参与最早的是“七五三工程”,在玉泉路基地开展高能加速器的预制研究和设计,那会儿几乎没有实验室,用于设计的只是一台分立元件的320计算机。从主楼到图书馆的路上尘土飞扬,下雨更是泥泞难行,人称“扬灰路”,许多新到所的专家没有住房,一个个都住在物理楼的地下室里。
“科学有险阻,苦战能过关”,这是当时流行的口号。
说起来,参加加速器设计的大多数人可都从来没有见过加速器,在当时十分简陋的条件下,只能边学边干。大家一边拼命学习,一边夜以继日地工作。白天讨论和准备,晚上到计算机房计算,调整一个数据,就要在输入纸带上改很长时间。在老科学家的带领下,这帮年轻人终于完成了400亿电子伏质子同步加速器的初步设计。随后几年里,先是建成了“三厅(直线加速器、磁铁和探测器等)一厂(实验工厂)”,又建造了第一块磁铁和第一台电源等加速器设备的样机,为北京对撞机的问世吹响漂亮的前奏。
1992年8月,张闯荣幸地代表对撞机团队在第15届国际高能加速器会议的闭幕式上做了特邀报告,他走上高高的讲台,在报告的结尾动情地说:“北京正负电子对撞机的成功,表明有着古代四大发明的民族,有能力建造诸如加速器和探测器这样的高技术装置。”会后,许多国外科学家上前向他表示祝贺,在那一刻,张闯深深感受到祖国强盛和科技发展的巨大国际影响。他是个脸上总爱带笑的人,在煤矿里挖煤时他也这样,身患重病面对死亡时他还这样,但那会儿,他为他的祖国和科学忍不住流下了热泪。
2004年开工建设的北京正负电子对撞机重大改造工程,张闯不仅再度参与,并且担任了工程副经理,配合高能所长兼经理陈和生工作。他已经算是沙场老将,深知其道,非常赞同“一机两用”的设计原则,采用独特的三环结构,满足了高能物理实验和同步辐射应用的要求。
怀着这样的心情,张闯怎么能在病床上躺得下去呢?他以坚强的意志配合医生治疗,很快战胜了疾病,又激情饱满地返回二期改造的第一线。
对撞机建成后迅速达到设计指标,成为一台在T-粲能区国际领先的高能加速器和高性能的同步辐射装置,并获得一批国际领先的成果。张闯和他在对撞机上工作的同伴们感到十分骄傲的是,在国际权威的粒子数据表上就有500多项数据是北京谱仪合作组在对撞机上测定的。北京同步辐射装置作为多学科的大型公共实验平台,每年向来自全国数百个研究所和高等院校用户开放,取得了包括若干重要蛋白质结构测定在内的许多科研成果。
2009年以来,北京谱仪(BESIII)国际合作组在高亮度的北京正负电子对撞机上,获取了粲能区共振峰上世界最大的数据样本,取得许多重要的物理成果,其中四夸克粒子的发现,被美国《物理》杂志评选为2013年国际物理领域11项重要成果之首。
这些,在张闯说来,都如数家珍。
采访他时,他就如一个见证人,谈到对撞机的诞生及改造升级,过去、现在和未来。在他的谈吐中,让人感觉到他已视高能所和物理科学为家,每一点变化都无时不在心头。
就在采访之后的一天晚上,张闯发来一条微信:“清明时期,BEPCII加紧调速,亮度(这是对撞机最重要的一项指标,表征其获取粒子事例的效率)屡创新亮。从今天凌晨起,对撞亮度持续超过9x1032,且速流稳定,最高达到9.50E32@832mA*834mA。王贻芳所长、潘卫民书记等所领导来到对撞机的控制室,用香槟和葡萄酒表示祝贺。这将是又一个不眠之夜,研究人员云集控制室,正在向1E33的设计目标冲击,全所凝神屏息,等待着胜利的消息……”
一会儿又发来一条:“多年没有这样熬夜调束了,仿佛回到年轻时候……”
兴奋和喜悦之情溢于言表。
果然,在第二天高能所的微信公开号里,看到了高能所庆祝对撞亮度达到1E33的报道。
张闯先生是位科学家,但也擅长写作,他写过好些文章,如《高能所使我梦想成真》《心中的科学院,心中的对撞机》《深切缅怀谢家麟先生》等,关于粲夸克一词翻译的故事,就是他告诉我的。
梯格纳没有想到中国人会这么快。
虽然是改造,但从单环变为双环,要造就新一代高频腔、新一代正电子源、对撞区、超导磁铁电源、主漂移室、晶体量能器和带前室的真空盒等设备,研制和加工要求较之先前更为精深,又是一个与数百家生产单位大力协同,共同提高技术水平的过程。
2004年4月30日早8点,人们牢记着这个日子。北京正负电子对撞机正式结束运行,标志着BEPC/BES胜利结束实验任务,高能所举行了庆祝BEPC圆满完成任务暨BEPCII设备安装仪式大会。
第二年,北京正负电子对撞机国家实验室用户中心正式成立,大家尊敬的杨振宁先生和中科院基础局局长张杰院士出席仪式并为用户中心揭牌。杨振宁满面笑容,与老朋友们一一握手,相见甚欢。
为了加快工程建设进度,满足国内外广大用户的开展实验工作的需求,高能所在BEPCII工程建设中,采取了设备研制与BEPC运行,旧设备拆除与新设备安装,BESIII探测器离线组装与加速器在线调束和加速器与探测器联合调束运行等任务交叉进行、分阶段实施的创新性工作方式,根据工程进展的具体情况,精心安排了三个阶段的调束和同步辐射开放运行与高能物理实验取数。
也就是,一边改造,一边仍在运行。
接下来是一个个激动人心的时刻:
2006年9月19日,北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)中的大型粒子探测器北京谱仪III(BESIII)超导磁铁成功励磁到1万高斯,是地球磁场的2万倍,电流强度达到3368安培,最大储能达到1000万焦耳。测试结果显示,其主要性能达到设计指标。它的研制成功标志着中国超导技术的巨大进步,是BEPCII建设的重要里程碑。
BESIII超导磁铁是北京谱仪的关键部件之一,为北京谱仪提供大口径、高强度的均匀磁场。主要包括超导线圈、低温恒温器、冷物质及电磁力悬挂支撑结构和阀箱等,采用国际主流的单层线圈内绕工艺,强迫氦两相流冷却技术,通过专门设计的阀箱与氦制冷机相连接,实现远距离控制。
BESIII超导磁铁是高能物理研究所研制的中国单体最大的超导磁铁。研制工作自2003年开始,历时3年,工程技术人员在解决了大口径超导磁铁绕制技术、绝缘固化工艺、间接冷却技术、专用电流引线等关键技术问题后,磁铁达到稳定运行状态。中国是继欧美、日本之后可以进行此种大型探测器超导磁铁研制的国家。
2009年5月13日凌晨,北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)的对撞亮度在1.89GeV能量下达到3.01×10^32cm^-2s^-1,成功达到亮度的验收指标。此前,BEPCII工程的直线加速器、探测器和同步辐射专用光运行均已达到设计指标。
至此,历时5年、耗资6.4亿元的北京正负电子对撞机重大改造工程圆满完成。
记者们蜂拥而上,中科院高能物理研究所所长、北京正负电子对撞机重大改造工程经理陈和生面对媒体记者,面带欣喜,他有理由骄傲地告诉他们,中科院组织有关专家已对BEPCII的储存环性能进行了工艺测试,担任专家组长的是中国科学技术大学何多慧院士,现场测试结果表明BEPCII主要性能“亮度”达到了3.2×10^32cm^-2s^-1,超过了验收指标。
国家竣工验收意见表明:“工程的建成,将我国对撞机和谱仪技术推进到国际前沿,得到了国际高能物理界的高度评价,是中国高能物理发展的又一个重大的里程碑。”
BEPCII成功完成,并使对撞机性能迅速达到设计指标,调束水平和速度都达到了国际先进,亮度大大超过CESR-c,在粲能区处于国际领先地位。这消息让美国人吃惊,并迅速作出反应,梯格纳与他的同事们向中国的物理学家们表示祝贺。
不久,康奈尔大学加速的负责人赖斯教授发来一封重要邮件:“CLEO-c将终止运行,我们期待来自BESIII的一系列重要的物理发现。”
美国科学家接受了眼前的事实,在北京对撞机改造成功,并连连取得成果的情况下,CLEO-c——康奈尔大学的对撞机失去了存在的意义。这所建于1865年的百年名牌大学,素以研究型大学闻名全球,共有54位康奈尔大学的校友或教职工荣获诺贝尔奖。但这时不得不遗憾地宣告:“CLEO-c将终止运行。”
现在,这样的平台将由中国人来维护和坚守。
北京对撞机(BEPCII)建成后立即投入使用,实现了稳定、高效和高水平的运行,成为在T-粲物理领域国际领先的对撞机和高性能同步辐射装置。以我为主的BESIII大型国际合作组,在粲能区的共振峰上采集的世界上最大的数据样本,在粒子物理的高精度前沿取得了一批重要成果。BSRF成为我国北方重要的同步辐射实验基地,为国内外数百个用户单位在专用和兼用模式下提供同步辐射光,取得许多重要研究成果。
几年之后。
2014年11月19日,对撞亮度更是达到了8.04×10^32cm^-2s^-1,远远超越验收指标。BEPCII的性能已比改造前提高30多倍,是这个能量区域里美国康奈尔大学的加速器CESR曾创下的世界纪录的5倍。
别了,康奈尔加速器。
九
这位预言家表示,“粒子物理学绝对不是一个行将就木的领域,也与它在1980年代的面貌完全不同。自然界还存在标准模型无法解释的许多现象,其中包括cp破坏,中微子振荡,和暗物质,等等。同时我们还有大量理论上的难题:如何包含引力、量子场论中新近发现的各种对偶,夸克禁闭、暗能量、黑洞、和早期宇宙学。这是一个非同寻常的领域,它对于有志向、有兴趣探索我们的宇宙如何运行的年轻人提出了巨大的挑战。”
中国科学院院士、高能物理研究所现任所长王贻芳,是大家的骄傲。
王贻芳先后参与设计和领导完成了北京正负电子对撞机BEPCII上的北京谱仪的研制、运行和物理研究,同时开创了我国中微子实验研究,提出了大亚湾反应堆中微子实验方案,并率领团队完成了实验的设计、研制、运行和物理研究。因在粒子物理实验领域的突出贡献,被评为2012年“十佳全国优秀科技工作者”,荣获第六届周光召基金基础科学奖、2013年何梁何利基金科技进步奖、2014年潘诺夫斯基实验粒子物理学奖、2015年第20届日经亚洲奖和2016年基础科学突破奖等。
王贻芳为中国的物理学家赢得了荣誉。几年前他载誉从美国回到北京,受到同行们的热烈祝贺,特别是老一辈科学家的欣喜赞扬。方守贤、叶铭汉、郑志鹏、陈和生等人碰到王贻芳,都一一衷心表示:“贻芳,祝贺你!”
王贻芳谦逊地说:“是您们各位打下了好基础。”
人才培养,从1970年代后期就开始呼吁,到如今,眼见着新一代科学家龙腾虎跃,连创佳绩,老一辈的科学家们真是打心眼里欣慰和自豪。粗略统计一下,北京对撞机从上马到现在,培养出博士生上百位,技术人才更是如雨后春笋。目前大亚湾、东莞、江门开平等地的物理项目都是从北京对撞机这个大平台拉出的队伍。人们都说,大亚湾只用了几年时间就建成运行并取得成果,就是因为有了人才。
王贻芳就是其中的杰出代表。
1963年出生于南京的王贻芳,1984年顺利考入南京大学物理系,本科毕业时幸运地赶上丁肇中教授面向全国招收高能物理研究生,王贻芳经南京大学物理系推荐,顺利通过考核,成为丁肇中的弟子。他在丁先生的指导下学习研究高能粒子,为他以后从事中微子的研究打下坚实的基础,1991年又获得意大利佛罗伦萨大学博士学位,后来在美国麻省理工学院、斯坦福大学等工作,但最终他选择了回国。很多人问他为什么放弃优厚的待遇回国,王贻芳没有豪言壮语,他说:“国外有我不多,多一个少一个都没什么,国内却还需要人做事,我回来就是做事来了。”
高能所当时的所长陈和生,早在丁肇中的实验室就与他相熟,也曾热心动员他回国,王贻芳2000年入选中国科学院“引进国外杰出人才”,第二年底他回到祖国,受到高能所的欢迎,给他交任务,压担子。他那时30多岁,很快显出不凡的功力,在北京正负电子对撞机大改造工程中,担任北京谱仪总体(BESIII)主任,成功领导了新北京谱仪的设计、建造。后来开始带领中微子物理与探测器的研制,提出了在大亚湾核电站用反应堆中微子测量中微子混合角sin22q13的完整实验计划,包括探测器的设计。
这位风华正茂的中科院院士,经常引起媒体的关注,有人称他是低调的科学“狂人”,不苟言笑,很“凶”,称采访他很难,要想从他嘴里挖出关于他个人的干货,简直比北京谱仪上捕捉粒子还难。
我对他的采访事先有约,那天去到他的办公室,不一会儿就感觉到他确实很忙,不时有电话铃声响起,或者有人敲门。他坐在我侧面的沙发上,谈话不时被这些干扰所打断。讲着讲着,他的语速渐渐快起来,显然是想早些结束谈话,但我觉得还没有谈透,便想出一些话题问他。他后来显得有些无奈,说:“我从来没与人谈过这么长时间的话。”
我说:“因为过去采访您的都是新闻媒体,而我们是作家,文学不是写报道,不光要把一件事说清楚,更重要的是了解人。”他摊开双手:“我真的没什么好说的了。”又补充道,“您能不能去读一些资料,或者找他们别的人多谈谈?”
我说:“当然,资料是要读的,跟别人也会谈的。但跟您本人谈是必要的。”媒体上有好些关于他的故事,王贻芳虽然惜字如金,但还是被人挖出不少。真实地说,正反都有,如一位记者所言,他是一个经常遭到羡慕嫉妒恨的人。
最近这些年,在他的带领下,高能所的事业声名大噪,由对撞机和谱仪延伸开来的项目越来越多,也越来越大。有人说他做事追求完美,他自己也承认:“我可能有一点偏执,所有的事情我一定要做到我认为的最好。如果我做完了之后,有一个人说那样做会更好,而且确实他说的是正确的话,我会觉得非常难受,会觉得这件事情本来可以做得更好,但我没有做到。”
谈话中,我注意到他办公室的墙上挂着一幅画家黄永玉的书法,上写“触类旁通”四个大字,笔法虬劲,犹如老树怪枝,题款为“壬辰前夜书赠唐王”,落款黄永玉。我问:“这是送给您的吗?”
王贻芳点头。
“为什么称唐王呢?”
他笑笑:“有次在他们家里聊天,谈到艺术要有创新,科学也要有创新,这里面到底是什么关系?黄老先生就说触类旁通,艺术和科学都是一个道理,于是他写了这幅字。我太太姓唐,我姓王,他一高兴就写了一个唐王,有时候会写王唐。”
有趣。黄永玉先生可谓文艺界的怪才,不光画出名,文也出名,年过九旬还在写长篇小说《无愁河上的浪荡汉子》,几百万字连载在《收获》上,后来又出了书,厚厚的跟砖头一样。他写的是民国前后湘西风情,我是三峡人,地处鄂西,与湘西文化接近,因此读来感觉十分亲切,书中采用了许多方言俚语,多年前似已消失,又都在他的小说里活过来,那些栩栩如生的人物就跟黄先生一样,个性鲜明幽默有趣。我没想到不苟言笑的王贻芳会与黄永玉先生有着来往,便问他们是怎么认识的?
涉及到个人的事,王贻芳的回答总是很简短,但说到黄先生,他的话又多起来。他说:“三十多年的交情了,我跟黄先生的女儿在意大利佛罗伦萨留学时就认识了,他女儿是学美术的,但那时候中国留学生很少,那座城市里只有五六个,我们经常在一起聚会。”他的语气含着很多尊重,说不敢称黄先生为朋友,因为老人的岁数比他的父母还要大,但他们之间很谈得来,隔一两个月他就会去一次黄先生家里,吃吃饭,聊聊天。从黄先生那里,他说学到很多东西。
“昨天晚上我还去了黄先生家里。”他说。
我问他们聊什么,他说什么都聊,老先生会讲起过去的一些经历和故事,也会对前不久电视上王贻芳的开讲作一些评论,话题很广。我说:“跟这么一位老艺术家交流,说明您对艺术是非常有兴趣的,您怎么评价他和他的画呢?”
“应该说我这个年纪不适宜给他做评价。”王贻芳说,“但是实事求是地讲,我非常喜欢他的画,色彩特别漂亮、丰富,给人的感觉很舒服。他的画有两大类,有一类是漫画,漫画体现的是思想,一些非常有意思的句子,很好玩儿。”
我说,黄永玉先生的画跟别的画家不一样,可能有一个原因就是因为他将文学引入了绘画。王贻芳说:“他的思想深度跟别人不一样,他写诗、小说,写了很多东西。”他对黄先生的为人处世,以及对生活的态度,尤其感兴趣,说老人一生有过很多坎坷,从小没受到什么特别的教育,也就念到初中,然后完全靠自学,但是他对很多事物的看法非常深刻,远在很多人之前就看清楚了,具有远见。他不跟人分派,“文革”时哪一派都不参加,所以两派都会整他,但没有人会把他往死里整。他说我就干自己的活,在美院是最勤奋的,你们批斗你们的,他都不参加。现在90多岁了,还每天工作8小时以上。
我说太厉害了!王贻芳说:“你是不可想象,他就喜欢干活。他对人对事的看法非常达观、深刻,看得很透,历史、未来、现在、世界上、国内的,他都看得很清楚,所以,跟他学到很多东西。”
触类旁通,我想起李政道与艺术家们的交往,看来无独有偶,很多事情都能找到相通之处。王贻芳在别人眼里是个不好接触的人,但他对值得敬重的人却是一往情深。或许,这就是他的性格所在吧。
那天与王贻芳先生的访谈进行了一上午,谈得很辛苦,但也谈得很有意思。中间我问他为什么没喝一口水,他说难得有人在他这里坐这么久,所以也没什么准备。
俗话说,百闻不如一见,闻其声如见其人,从王贻芳的谈话里,可以感觉出他的务实、自信和真诚,他对北京正负电子对撞机和高能所的科研发展的分析言简意赅,十分深奥复杂的科学问题一经他表述,变得清晰明达,他还谈到了对体制机制改革等一些问题的见解,引人沉思。
一开始我给他提了几个问题:“我主要是采访关于北京正负电子对撞机的建设,您作为高能物理研究所所长,是怎样看待对撞机的重大意义以及由此的延伸?目前高能所的一些科研项目与对撞机是否有着某种联系?您率领的团队在大亚湾以及东莞各地所做的项目,对于当今世界物理学以及人类生活有哪些意义?您觉得今天的时代需要彰显的科学精神包括哪些内涵?”
王贻芳说:“我想先从第一个问题说起,北京正负电子对撞机是我们中国高能物理的一个起点,真正的起点,在这之前,中国有一些零零碎碎的研究,在早期五十年代也参与了在苏联的杜布纳的联合核子所。这些当然都培养了一些人才,大家也有一些对未来发展的设想。但是应该说绝大部分的工作仍然停留在纸面上,少量的所谓实验工作也都不成系统,很零碎,规模也不大,在国际上没有太多影响。除了当年在联合核子所有一点工作之外,总体来说,影响非常小。
“有了北京正负电子对撞机整个的设计建设,实际上,一步把我们中国的高能物理研究从理论、计算、设计、实验设备的研制,到最后的使用、运行、出成果,一整套体系完全建立起来。人们所说的‘七下八上’,最终这一次上来了,整个高能物理研究完全是崭新的面貌,上了一步大台阶,可以说从无到有,前面那个无可能有一点点‘有’,但是很小很小的,这个台阶是巨大的。
“我们建立了一个完整的高能物理的队伍,包括各类人才。近十几年使得中国高能物理研究一下跟国际接轨了。过去是差得太远,根本与人家没法沟通,不能够去谈了,没法谈了。这一下子我们至少可以认为,你说的事情我是知道的,我会的事情虽然你也会,但是我这里面多少有点小窍门,你却不见得都会。你的那些东西,我看一下学一学也能会,不至于像看天书一样,在此以前就像看天书一样看人家做的东西。
“所以,北京正负电子对撞机一下子使整个中国的高能物理水平走向了世界,这个基础是应该说是极其重要的。但之后经历了不是那么理想的反复,在整个90年代中期,高能物理发展不是特别顺利,因为加速器建成以后面临未来的发展道路到底应该怎么走,又有一个徘徊,大家都不知道该怎么办。”
我说:“比较茫然?”
“对,有点茫然。有的人说我们要往前再跨一大步,有的人说这一步可能不是我们中国经济能力能够实现的,是不是应该先维持现状?实际上维持现状也不是很容易的,它有各种各样的限制条件,包括当时的大环境,基础科学研究很难得到比较实质性大规模的支持,人才流失很严重,有出国的,有转到经济建设的。”
他说:“所以,建立起来的基础又往下滑了,整个90年代中后期,在我回国之前,我虽然没有经历但看得很清楚。2000年以后,北京对撞机二期改造,整个士气又重新鼓起来。”
我问:“您回来之后就入手二期改造了吗?”
“我回来之前,陈和生先生他们就在规划,我2001年回来后,参与了探测器方案设计,之后领导了探测器的建设。”他说。
我了解到,一直存在方案的分歧,公说公有理,婆说婆有理,我问王贻芳,分歧的焦点在哪里?犹豫徘徊的是什么?
“这个说起来就复杂了。”他说,“1993年前后,国际上建设一个新的T-粲工厂,T-粲在国际上兴起来,那么中国的物理学家觉得我们也可以做这件事情。但我们这个实际上是低级的T-粲工厂,它有一个重要参数叫亮度,这个机器原来的亮度是1031,国际上当时兴起来做1033。所以国内就争论,到底是往大了走还是往小了走,大多数人觉得去做T-粲工厂的话有点大,在当时大概需要12个亿,这一步走得太大。后来正式宣布说不做。”
我听出来,最大的原因是因为经费。
“当时我还是局外人,不见得说得很清楚,但是大面上看的话,当时12亿的项目太大了。所以,最后决定下马。后来又围绕究竟是单环还是双环进行了多方论证。当时国际上要把亮度提起来的话都得双环,中国做了一个单环方案,后来因为与康奈尔大学加速器的竞争,就在同一个环里做成双环,最终把它设计出来,经过了非常复杂的一个计算,这样才能够跟康奈尔竞争。从1997年说做单环的方案,到2004年才定下来做双环,开始建,2008年建成,这一搞又是10年了。”
我心里感慨不已,忍不住说出来,“看来科学真不是一蹴而就的。”
王贻芳说:“方案有时候需要比较长时间的讨论、论证,但是如果回过头来想的话,1998年,或者更早些的1995年,真的花12亿建下来的话,这块地就有了,我们未来的发展就都有了,你想那钱绝对不亏呀!现在想要出去找一个地方就难了。”他带着难以掩饰的惋惜,说:“迈出的步子,有时候真的不太容易看清,这一步究竟迈大还是迈小,哪个最理想?你可能会觉得迈大是冒险,迈小合适,但从更长远的角度来看,迈小还是亏了。”
王贻芳同他的前任陈和生,还有更早些的前任方守贤、叶铭汉一样,这些顶级的科学家一边做科学研究,一边也得盘算经济账。
“高能物理对整个大的规划和未来长远发展的眼光要求跟别的学科是不太一样的,确实要看远一点。”他说,“如果只是局限眼前,对未来国家的发展没有一个期望值是不行的。乐观一点在我看来不会错,中国的科学要有走在世界前列的梦想。”他的言辞里透着一种激情。
我提到他刚才说的话,因为做了对撞机,我们上了一个大台阶,有了国际对话的地位,那么国际物理学界的重大项目还有哪些,我们现在做的实验占有什么样的位置?
他说:“物理学分很多二级学科,高能物理是其中一个。一般来说,正常来描述它,高能物理不包括加速器,做加速器是另外一个二级学科,它是专门做加速器的。所以,高能物理又分几个方向,一个是基于加速器的高能物理研究,还有一种是做宇宙线,以及到地下做暗物质等,分了几个大类。我们有了加速器之后,在国际上获得一定影响,但是这个加速器规模不大,当时国际上已经做出来27公里,我们只是240米,差距仍然是巨大的。但是‘麻雀虽小,五脏俱全’,至少你有汽车,我也有汽车,不过我是QQ,你是奔驰。”
他也特别强调,这几年中国科学在中微子、宇宙线、空间实验、天体物理、卫星发射,建立空间站等逐渐做出一些令世界瞩目的成果,可以说正是因为有了北京正负电子对撞机,培养出一批人才,有了一批基本队伍,后来无论做什么相对要容易得多。队伍里的人才也是多方面的,就拿对撞机和谱仪来说,大家从外面看是一体的,但是从内部看的话,它是截然不同的两个专业,一个是所谓提供武器的,另外一个是使用武器的。
在高能物理发展方向上的选择,历来争论不断,王贻芳对此深有感触,他认为对整个科学发展的认识,哪些重要,哪些不重要,方向是什么,要看对,看准。有人对高能物理存一个悲观态度,认为不会有重大发现,找不到东西,但从1960年代到80年代,国际上的高能物理有了一个重大的发展时期,中国的科学发展幸亏走上一条正确的道路,如果在七八十年代听信了那些悲观的论调,那就完蛋了。
“人有两种,有些人是乐观的,有些人是悲观的。”他说。
“说‘不’是很容易的。任何一个人、一件事、一个项目都会有缺点,要去攻击它太容易了。但要做成一件事情很难,你可能需要每件都得做对,有一点不对这件事就做不成。李政道先生做成了几件大事。”王贻芳说,“正负电子对撞机是他极力推动的,还有在中国推动建立博士后制度、推动基金会的建立,培养了很多人才。他一般不批评你,因为批评太多了没有用,他是亲自去做,做成一件件事。看看对撞机的历史,真是太难了,曾经有不少反对意见,说风凉话,看笑话的。”
说到他的导师丁肇中教授,王贻芳既怀深情,也很客观:“丁肇中先生的个性、特点跟李政道先生不太一样,丁先生的主要精力在自己的科研工作上,现在80多岁了,仍然在第一线工作。但是对国内一些项目也是有很多正面的帮助,比如人才培养,国内做高能物理实验的人在他那受过训练的非常多,我们高能所前后三任所长都是从他那出来的。”
这三任所长是郑志鹏、陈和生、王贻芳。
王贻芳在丁先生那里工作了11年,感情深沉默契,丁先生言传身教,使王贻芳受到了最好的训练。他说:“我的前两任所长去他那儿的时候年纪比较大了,已经有一些工作经验,而我就是一个学生,刚刚走出大学校门,就看到他的工作方式和研究环境,看到他对工作的投入,以及对科学的追求,感触特别深。
“丁先生经常召开二三十人的会,不是特别大,大的会效果有限,这种二三十人的会,任何人他都可以追问到最后,一直到底,让你有些时候下不了台,但是坐在一旁听的人是很受益的。你可以观察到他的思维方式,当然一次两次不说明问题,一百次以后你就可以看出非常有意思,非常重要。我们往往会很容易陷入细节,在细节中出不来,但是在他来说虽然细节很重要,他会保证细节不出问题,但任何时候他都不会忘了主线,做这件事情的目的到底是什么,非常清楚,永远不会忘记。
“丁先生待人有分寸,如果是跟他比较近的人会被他‘折磨’得比较凶,但对年纪大一点的,或者是太年轻的学生,他不会。最难过的是他的副教授,博士后可能还稍微好一点,因为副教授已经成熟。他只要想问,永远可以把你问倒,而且他问的方式、角度和思路跟一般人不太一样,他想得更深,更远,永远会把最根本的物理问题放在首位,一般人不太会做到。因为一般的人容易湮没到细节当中,反倒把根本的东西忘记了。
“你脑子里要永远绷着这根弦。”
丁先生对王贻芳是钟爱的,常以他的方式表达对学生的喜爱和亲昵,他喜欢请学生吃饭。王贻芳说:“常在中午12点时候,坐那好好的,他突然进来说,你来一下。没什么事,跟他吃饭去了。倒是人不多,他有没有找别人我不知道,反正他经常带我出去吃饭。丁先生一滴酒都不沾,但吃得比较讲究,去好餐馆吃西餐,吃饭时不谈工作,只闲聊。”
但是,时间长了以后便有了天花板的感觉,王贻芳用了“天花板”一词比喻自己对前途的展望,“当时做的实验已经到了收尾阶段,下一步怎么做看不太清楚,而且我希望能够换一个环境,所以就走了。最主要的还是觉得回国以后,平台大一点,整个科研环境和科研投入都在向上,有一些机会在这里。在国外的话,总体来说是平的,或者整体向下的,经费都很困难,做事情很难的。丁先生那里,高能所也前后去过很多人,大家都很熟,都觉得国内的未来是不错的,有很多可能性。”
王贻芳坦露的是十分真实的心态,在他的考虑中,其实不仅是个人命运,也将国家的发展连在了一起。
事实证明,王贻芳回来之后干得十分出色,领导整个团队又上了一个大台阶。他刚开始的平台是做北京谱仪,跟大家一起把整个状况提升到一个新水平,谱仪设计、研制、运行的指标、性能等,都达到了能想到的最好水平。其后,他大刀阔斧地开辟新战场,大亚湾的中微子、东莞的散裂中子源、江门开平正在建设的中微子等。这一切都跟北京正负电子对撞机密切相关,“整个高能所都是从对撞机出来的,所有事情都跟它有关。没有对撞机的话,高能所现在做的任何事情都谈不上。”他肯定地说。
谈到今后高能物理的发展,王贻芳坦率地说:“我们现在对未来的规划,正在艰难地进行,因为边界条件不清楚。”他认为管理体制需要改革,因为科学院、基金委、科技部三家独立,互相没有隶属关系,如果做大一点加速器,要找发改委,但分管科学的主管领导却并不管发改委,这事最后到底谁管搞不清楚。”他再次叹道,“要做点事很难的。”
他当然呼吁过。他说:“过去应该说矛盾不冲突,像做北京正负电子对撞机时,全国只有这一个,现在项目相对来说多了,事情就变得很复杂了。全国各种各样的委员会,开展各种各样的讨论,不知道讨论了多少次,但谁说了都不算,很麻烦。”
但从他的眼神里,能够看出对这些麻烦他已经习惯,也并不畏惧。
我问他:“您觉得我们今天的时代,最应该提倡一种什么样的科学精神?”
他似乎早有考虑,说:“我想所有的事情都应该脚踏实地地去做,同时,你还要有一个远大一点的目标,这两者只要能结合起来,就可以把事情做好。如果只是其中一个的话,肯定有问题。”
我说:“既要脚踏实地,又要目标远大。”
他说:“对。”
“中间肯定需要一些坚守、执着,不断地追求,不断地创新。”我说。
王贻芳脸上带着从始至终的自信,说:“你要是有目标的话,然后脚踏实地做,这些都会有。”
有一天,一位朋友给我发来微信:“昨天见到一篇文章,像是跟你写的物理学家有关。”他把文章发给我,一看那标题《中科院专家反驳杨振宁:中国建造大型对撞机正当其时》,我不禁吃了一惊。
开篇便直抒胸臆:“9月4日,《知识分子》刊发了杨振宁先生文章《中国今天不宜建造超大对撞机》,作为正在高能物理一线从事实验工作的科学家,现任中国科学院高能物理研究所所长,我不能同意他的观点。”
这篇文章正是王贻芳写的。
看得出是一气呵成,洋洋洒洒,有理有据,从七个方面逐一针对杨振宁先生的观点进行了陈述,慷慨但不激昂,斩钉截铁但不强词夺理,显出一位大科学家的风范。就跟他本人一样,具有真性情,不卑不亢,理性冷静,大局在胸,在原则问题上观点鲜明。
作为写作者,还体会到他的文字功夫,干净利落,没有半句废话,这篇长达几千字的文章是在他读到杨振宁先生文章之后的第二天写的,但行文讲究,一点不显急促粗糙,显然许多观点早就烂熟于胸。
高能所建所40年来,在北京正负电子对撞机、大亚湾中微子实验、散裂中子源、ADS注入器等超过亿元的大型加速器及探测器工程中,均按工期、指标完成,实际造价与预算相比,连5%都没有超,我们有成熟的估价、建造、管理经验。
民生问题当然要解决,但我们也要考虑长远、发展要可持续、要有领先世界的能力。高能物理研究物质的最小结构及其规律,采用的手段从加速器、探测器到低温、超导、微波、高频、真空、电源、精密机械、自动控制、计算机与网络等,很大程度上引领了这些高技术的发展并得到广泛应用。建造大型对撞机可以使我们领先国际达几十年,使一些重要技术产品实现国产化并走到世界遇前沿,可以形成一个国际科技中心吸收国外智力资源,可以培养几千名能创新的顶尖人才,怎么不是燃眉之急、当务之急?
而且一个大国,没有对人类文明的贡献,很难说话响亮,这影响中国在世界上获取利益。
下一个五年计划开建大型对撞机,是我们在高能物理领域领先国际的一个难得的机遇。首先新发现的希格斯粒子质量很低,使我们有可能提出环形正负电子对撞机这个来研究它,还有机会改造成质子对撞机,有50年以上的科学寿命。其次,在欧洲、美国和日本手头都有项目,20年之内很难腾出手来,我们的竞争环境好。第三,我们有北京正负电子对撞机的经验,我们有技术人和人员队伍的积累,还有极好的大型地下工程施工经验。这个机遇窗口只有10年,失去了,下一次不知道是什么时候。
中国建大加速器对我们有什么实际的好处呢?第一阶段300亿人民币的投入(2022年起,每年30亿),至少我们可以在以下技术方面实现国产化,并领先国际:
a)高性能超导高频腔(应用于几乎所有的加速器)
b)高效率、大功率微波功率源(也可应用于雷达、广播、通讯、加速器等)
c)大型低温制冷机(也可用于科研设施、火箭发动机、医疗设备等)
d)高速、抗幅照硅探测器、电子线路与芯片等
同时我们还可以在精密机械、微波、真空、自动控制、数据获取与处理,计算机与网络通讯等技术方面领先国际。
高能所参加过1980年代北京正负电子对撞机设计与建设的专家都说,当年的困难比起今天的CEPC,只大不小,我们不会一代不如一代。我们有信心和能力独立完成CEPC。
……
他在文章里算了一笔笔账,之前北京正负电子对撞机花费2.4亿元(1984年),北京正负电子对撞机重大改造工程6.4亿元(2004年),大亚湾中微子实验1.7亿(2007年),一共约10亿人民币。与国内其它领域相比,无论总数还是人均都不算多,但获得的成果,以及国内外的奖励却不少。
说到经费,这使我又一次想起修一公里高速路的费用,曾听一位专业人士介绍,在山区20年前修一公里高速路大约需要7000多万,目前已超过一个亿。如此说来,我国的高能物理在近40年里,大约就用了10公里高速路的钱。这样一想,似乎并不算多。
科学大家之间的辩论引发了各界对于高能物理前所未有的关注,素来“学术范儿”的知名网站上,网友们你一言我一语搭起了高楼,进行了一场民间高能物理辩论赛。
科学的争论的确是复杂的。
杨振宁先生对于祖国的热情人所共知,他的真诚恰好体现在他对祖国的一片担当,坦率地发表自己的一些思考。比较熟悉杨先生的郑志鹏说,“我和杨振宁接触过,他觉得中国要搞应用,中国钱少。我们说钱少断了以后,等钱多了恢复就来不及了。我跟他接触很多,从80年代初就接触,我是年轻一辈,他是老师一辈,他是名人,但有不同观点跟他辩论,他这人挺好,能听。”
北京对撞机工程开始之初,杨振宁专门前往玉泉路工地,他看得很仔细,还赠送给曾在西南联大做过老师的高能所所长张文裕一本北京风光画册。他说:“我今天很高兴送给您这本画册,我特别在上面写了几句话。”张文裕接过来,只见画册扉页上写着:“文裕师,我以十二万分的诚意,祝贵所胜利建成新的实验基地。在如此多娇的江山上加一丛红花。我将继续尽我的能力协助你们工作。”
在对撞机建成之后,杨振宁又曾多次来讲学、座谈等,还为北京对撞机的一些活动揭牌庆贺。
可想而知,杨先生对祖国的一片赤诚之心,在人们的讲述里,这位年过九旬的著名科学家有一个让人称道的品质就是不虚伪,他或许就是缘于自己的一些观点,出于对祖国科学的爱护,才有感而发。
而王贻芳这一代年轻实验科学家的愿望则有新的期待,他们对于未来怀有更多的梦想,他在文章最后也表示,仁者见仁,智者见智,自己尊重前辈,但身为高能所所长,应当对杨振宁先生提出的意见做出回应。
王贻芳还主张中国科学机构主动去牵头组织国际大科学计划,他认为参与和牵头,两者之间有着很大差别,所面临的挑战也截然不同,虽然最终都能共享成果,但真正的收获肯定是与付出成正比。好处在于能优先选择大科学计划中最核心的科研项目,也就率先掌握了其中最关键的成果和技术。一项技术从知晓其中科技原理到真正掌握、实现应用,有很多难题需要解决。率先提出并牵头组织大科学计划,可以在学术竞争中占据先机,产出的成果也将是真正的原始创新。
“对高能物理、核物理、天文、天体物理等研究领域,要想成为世界领先,要想获得重大科学成果,必须要有新思想、新技术或新方法,并落实为大项目,这是必由之路。”他的观点引起许多科学家的强烈共鸣,中科院院士、同济大学海洋与地球科学学院教授汪品先指出,“我们不能只满足于跟风做些分散性的小题目,在别人的刊物上发表几篇论文,要瞄准大目标、做大题目、解决大问题,做国际学术界的举旗领跑者。而积极参与乃至牵头组织国际大科学计划和大科学工程,正是促进中国科技转型的契机。”
“大科学”,解决大问题。
中国究竟该不该建造下一代大型对撞机,目前看来还在讨论期。国外一些世界级的物理学家也不约而同加入到这场讨论之中。就在王贻芳的文章发表之后的2016年11月24号晚间,受华裔数学家丘成桐的邀请,在其主编的数学科普杂志《数理人文》微信号上,英国物理学家、宇宙学家史蒂芬·霍金发表了他对中国建造大型对撞机的看法:“在这方面(粒子物理),中国有成为世界领导者的绝佳机遇——不要错过它。一个很好的范例就是建造巨型对撞机,它将在今后五十年中引领高能物理学。”
瘫坐在轮椅上的霍金是一个预言家,这一点不管你觉得有多么神奇,但确实已有无数事例可以证明。
这位预言家表示,“粒子物理学绝对不是一个行将就木的领域,也与它在1980年代的面貌完全不同。自然界还存在标准模型无法解释的许多现象,其中包括CP破坏、中微子振荡,和暗物质,等等。同时我们还有大量理论上的难题:如何包含引力、量子场论中新近发现的各种对偶,夸克禁闭、暗能量、黑洞、和早期宇宙学。这是一个非同寻常的领域,它对于有志向、有兴趣探索我们的宇宙如何运行的年轻人提出了巨大的挑战。”
改革开放以来的三十多年里,中国政府对科技的投入不断增加,成果持续产出。近年来,我国基础研究经费投入持续快速增长,从2011年的411.8亿元增长到2015年716亿元,年均增幅14.8%以上。“十二五”以来,我国不断优化财政性科技投入结构,基础研究经费投入持续增长。
中国有信心领跑。据统计,我国在国际科技论文数量连续多年居世界第二位,基础研究重要领域已开始并跑或领跑,FAST(500米口径球面射电望远镜)落成启用,大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡等正是如此。
科技部有关信息报道,未来基础研究的赶超引领,将聚焦“脑科学与类脑研究”“量子通信与量子计算”重大科技项目。在战略性前瞻性重大科学问题领域,继续推进干细胞及转化研究、纳米科技、量子调控与量子信息、蛋白质机器与生命过程调控、大科学装置前沿研究、全球变化及应对、合成生物学、发育编程及其代谢调节等重点专项部署。
王贻芳所期盼的大科学装置也在其中,不过尚在前沿研究阶段,科学的百家争鸣仍将继续,未来寄托着科技人的梦。
十
2013年7月18日,习近平总书记来到西郊科教园区,首先考察了高能物理研究所,他走进实验区3号厅,面对我国第一个大科学装置——北京正负电子对撞机,看了又看。
在北京谱仪控制室,习近平同当年参与对撞机建设的叶铭汉、方守贤、陈森玉几位院士亲切握手,感谢他们做出的贡献,祝他们身体健康。当即又说:“中国科学院建院以来,荟萃了一大批我国最优秀的科技人才,继承和发扬光荣传统,面向国家战略需求和世界科技前沿,取得一大批令人瞩目的重大创新成果,在我国科技事业发展中发挥了火车头作用。”
美丽的珠江三角洲西部,广东江门开平一带,作为侨乡闻名遐尔。鸦片战争之后,这里大量破产的农民、小商贩、手艺人带着发财的梦想横渡太平洋,去美国和加拿大的金矿、铁路工地淘金,或进入南美洲的种植园割橡胶、种甘蔗、开采鸟粪,他们在异国他乡耗尽了一生的血汗,最终心系故土。
一个叫赤坎的小镇上,耸立着100年前海外华侨投资修建的街道和楼房,建筑中西合璧,当街是两三层高的骑楼,后面是一座四五层高的碉楼,碉楼的正面造型是西式风格,后面的燕子窝顶则采用中式建筑圆攒尖琉璃瓦顶,上面插着巴洛克风格的山花顶旗杆。离赤坎镇不远处的山峦起伏之中,有一座名不见经传的小山叫打石岭,那里正在进行一座规模宏大的科学基地的建设。
头一日在雨中我从深圳到了开平,住进赤坎镇一家小旅店,第二天开车带我去到工地的是高能所驻开平办事处的小刘,一位戴着眼镜的瘦高小伙子,说话斯斯文文的。他说他就是开平人,大学毕业后幸运地考入高能物理所,从江门中微子开工建设以来,他一直在做协调联络工作。开车路上,我们兴趣盎然地聊起“中微子”。聊着聊着,突然感觉就像是在说一个人,一个无处不在,同时又来无影去无踪的幽灵。在王贻芳主编的另一本书《探索宇宙“隐形人”——大亚湾反应堆中微子实验》中谈到,近年来,“中微子”一词在媒体上频频出现,进入大众视野。
中微子就是一个“隐形人”。
科学证明,从时间开始的那一刻起,中微子就无处不在,构成了世界的本源,但人类认识它却仅有80余年,许多未解之谜等待着人们破解。最近28年间与此相关的研究已有4次斩获诺贝尔奖,可见中微子的研究多么受到重视,同时也意味着极其不易。美国科学家雷蒙德·戴维斯因为观测中微子的开创性工作而获得2002年的诺贝尔物理学奖,诺奖委员会形容他的工作:“相当于在整个撒哈拉沙漠中寻找某一粒特定的沙子。”
中微子以近似光速运动,神秘自由地穿行于地球,有人称它“幽灵粒子”,因为在构成物质世界的12种基本粒子中,中微子是人类了解最少的一类,近年的科学研究表明,中微子或许将是破译宇宙起源与演化密码最重要的钥匙。
事实上,中微子或许可以说是宇宙产生的最重要但也是最小的精灵,如果没有它,太阳不会发光,也不会有银河系、地球、人类。更让人难以想象的是,其实中微子就在我们身边,每秒钟几十亿个中微子以接近光传播的速度穿过我们的身体。而一个成年人其体内的天然放射性核素每秒也会释放出3亿多个中微子。中微子几乎不与任何物质发生作用,在它眼里,地球几乎是透明的。因此,虽然每秒钟有亿万个中微子穿过我们的身体,但我们很难发现它的踪影。
无垠的世界,有一些最基本的物理规律,人类通过科学研究,用智慧搭建起一个“标准模型”来阐述那些规律,可中微子振荡与这个标准模型并不兼容。这是为什么?
一个名为613的参数成了奥妙的焦点。
大亚湾中微子实验为的是找出613的大小,不仅要“捕捉”神秘的中微子,还要让它透露宇宙的终极秘密。2012年,正是那场电影名称所指的时间,王贻芳作为“大亚湾国际合作实验”项目的首席科学家,带领科研学者们历时8年首次发现了中微子的第三种振荡模式,并精确测量到其振荡的概率。这项石破天惊的研究,为当时正处在迷茫“岔路口”的中微子研究找到了未来发展的方向,入选《科学》杂志评选的“2012年度十大科学突破”,并被美国同行誉为“中国有史以来最重要的物理成果”。
截止目前,大亚湾实验已经收获累累硕果,首次报道测量613的文章被引用上千次,成为高能物理研究的经典文献之一。
2015年11月9日,号称“基础科学第一巨奖”的基础物理学突破奖颁奖仪式在美国加利福尼亚州圣何塞举行,授予梶田隆章、亚瑟·麦克唐纳、王贻芳、陆锦标等7人及他们带领的5个中微子实验团队(包括大亚湾实验团队)2016年基础物理学突破奖,以表彰他们对中微子振荡的基础性发现。美国《科学》杂志评论:“如果物理学家无法发现超越希格斯玻色子的新粒子,那么中微子物理可能会代表粒子物理学的未来。大亚湾实验的结果可能就是标志着这一领域起飞的时刻。”
而在王贻芳等中国物理学家的布局里,又有了江门开平打石岭这一新的愿景。他们在这里的首要科学目标是测量中微子的质量顺序,即不同类型中微子质量的差别。基本实验原理与大亚湾相同,但需要把探测器旋转在距离约60千米的地方,因为这里是中微子振荡的预期极大点。
打石岭。
人类终将记住这个小小的地名。打石岭是最佳的实验地点,距离台山核电站和阳江核电站各53千米,且这两大反应堆群全面建成后总功率居世界第一。此外,打石岭的花岗石地质非常适合建设实验洞室,实验厅建在地下700米深处,可以屏蔽掉绝大多数宇宙线。
天造地设,江门中微子实验站在这里开始建造。
阳光下,小刘将车开到了打石岭下,眼前一片连绵的小山坡,宁静祥和,树木繁茂的山脚下盖着一排排白墙蓝顶的简易工房。我来到这里的时间,是2016年12月下旬,北京已然天寒地冻,或是满城忽来忽去的雾霾,这里却是风和日丽。在项目经理的引导下,我们戴上头盔前往工地。
工地上正在进行江门中微子实验站配套基建工程,由黄河勘探规划设计有限公司等三家国内素有经验的施工单位承担,目前的工程是要打出两口“井”,一口斜井1340米,一口竖井为616.30米。将来斜井与竖井会合,在地下400多米处建成一个巨大的实验厅,环绕的还有排水净化室、液闪处理间、灌装间、存储间等。这个预期在2020年建成的实验站,眼下除了墙上的蓝图,就是耸立在打石岭下的两处工地。
这年夏天,工程遇到了前所未有的麻烦,感觉坚固无比的花岗岩有时却是脆弱的,一个雨后的日子,直径只有5米的井下,本来作业就很艰难的工人突然惊恐地发现一股水破壁而出,一会儿就淹没脚面,洞顶迅速放下吊桶,将工人们拉了上去。不到两个时辰,已经打通的400多米的深洞全都灌满水,然后源源不断地往外喷涌。两天之后水势才减缓,施工单位从四处借调来10台水泵,一连抽了好多天,才把水抽干,赶紧采取了封堵。这出乎人们预料的事件使得工期严重受到影响,王贻芳不久亲自赶到了工地。
“他那天就下到井里去了。”项目经理,一个河南汉子指着洞口说,“就是从这儿下去的。”
他带我走到井口,那里两块大木板合盖着井面,头上方悬吊着一个沾满泥垢的大铁桶,有两米多高,里面可以站七八个人。工人们就是由这个吊桶下到几百米深的作业面的。那天,王贻芳跟工人一样,换上工作服,外面再套上防水胶皮衣,蹬上长筒胶皮靴,戴上头盔和手套,拿上手电,然后钻进了铁桶。
“像他那样的领导,二话没说就下去了。”经理带着敬佩的口气说。
我说:“我能不能下去看看?”
“那可不行。”经理连连摆手,“不行不行,里面还冒着水,跟下大雨一样,你看看这照片,水滴子飞溅。”果然照片上像水帘洞,几个戴着红色头盔的工人半截身子浸在水里,身穿的胶皮衣反光,湿淋淋的。
又看到几张王贻芳的照片,他跟几位施工者站在桶里,一模一样的装束,几乎分辨不出他来,放大之后才看清他的脸,跟他平素一样,抿着嘴,表情严肃。那会儿他在想什么呢?要弄清楚地下深处的情况?遇到的难题如何解决?延迟的工期如何赶上?还有别的……
那天在他办公室,见到他摆放在桌上的一个彩色陶瓷水杯,杯子上印着一幅照片,一个女孩一个男孩骑在自行车上,绿草地衬着他们的红衣服,十分可爱。那是王贻芳的一双儿女,好几年前的样子,现在大多了,女儿已经在麻省理工学院上大二,学的也是物理,是女儿自己的选择。儿子还在国内上中学,王贻芳和妻子跟中国所有的家长一样,还得替孩子看作业、签字,考虑是否给孩子上辅导班。
但他那会儿站进这个铁吊桶,要到地下近千米深的黑洞里,考虑的肯定只有眼前这个洞,这个为中微子而挖的洞。随着头上的缆绳嘎吱嘎吱的响动,铁桶渐渐下垂,水滴啪嗒啪嗒落在岩石上,铁桶里的人会很快陷入一片黑暗。完全可以肯定,打从盘古开天地以来,在这支王贻芳领导的团队及施工队之前,这山体内从来没有人类进入,而且会这么深,这么深。
一位研究中微子的外国科学家怎么说的?“若上天继续眷顾我们,或许在我们的有生之年可以揭开质量排序、宇称和电荷对称性破坏的奥秘。”
就在2016年5月30日,习近平总书记来到全国科技创新大会上,王贻芳与他的许多前辈、中科院、中国工程院的院士们一起聆听了总书记的讲话。“科技兴则民族兴,科技强则国家强。今天,我们在这里召开这个盛会,就是要在我国发展新的历史起点上,把科技创新摆在更加重要位置,吹响建设世界科技强国的号角。”总书记还说到,“历史经验表明,科技革命总是能够深刻改变世界发展格局。”
总书记的话让王贻芳的内心更加充实坚定,他与他的团队,中国的物理学家们在分分秒秒地争取时间,朝着既定的科学目标奋力前行。
2013年7月18日,习近平总书记来到中国科学院考察工作,他在西郊科教园区,首先考察了高能物理研究所,他走进实验区3号厅,面对我国第一个大科学装置——北京正负电子对撞机,看了又看。
在北京谱仪控制室,习近平同当年参与对撞机建设的叶铭汉、方守贤、陈森玉几位院士亲切握手,感谢他们做出的贡献,祝他们身体健康。当即又说:“中国科学院建院以来,荟萃了一大批我国最优秀的科技人才,继承和发扬光荣传统,面向国家战略需求和世界科技前沿,取得一大批令人瞩目的重大创新成果,在我国科技事业发展中发挥了火车头作用。”
中国的物理学家的确向人民交上了一份又一份满意的答卷。
叶铭汉先生也看小说,他说:“我有一个毛病,看书要看结局,结局不好不看。”我问他,要看什么样的结局才认为好呢?他说:“中国戏剧的结局我就爱看,都是皆大欢喜的。”他笑笑又说,“后来我得到支持,吴大猷写过一篇短文,说他看书先看后面。”叶先生的审美显然是中国传统的审美,结局皆大欢喜,天下有情人终成眷属,功德圆满之类。我想,北京对撞机显然是一部让他感到欣慰的好书。
在我写完这本书的初稿时,新闻里传来2016年国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行的消息,“大亚湾反应堆中微子实验发现的中微子振荡新模式”荣获国家自然科学一等奖,“北京正负电子对撞机重大改造工程”荣获科学技术进步一等奖。
王贻芳代表大亚湾反应堆中微子实验获奖团队,陈和生代表北京正负电子对撞机获奖集体接受了颁奖。
“北京正负电子对撞机重大改造工程”荣获国家科学进步一等奖,是因为这项工程按指标、按计划、按预算高质量建成,实现了重大创新和跨越,有力地推动了我国相关高技术发展;对撞亮度达到1×1033的设计目标,为改造前的100倍,是前世界记录的14倍;日均获取数据提高两个数量级,实现大能量范围高效运行和高能物理与同步辐射一机两用;北京谱仪国际合作组在轻强子谱和粲偶素衰变等方面取得一批重大物理成果;保持和发展了我国在粲物理领域的国际领先地位。
一条大河波浪宽,从当年建造北京正负电子对撞机到今天,那些为此呕心沥血的科学家:李政道、张文裕、谢家麟、叶铭汉、方守贤、陈森玉、郑志鹏、陈和生、王贻芳……他们中间有些人已经离我们远去,但精神犹存,而更多的科学家正在以更加奋发的姿态不断向新的科学领域开掘,长江后浪推前浪。
叶铭汉负责的北京谱仪在建成的当年就开始全面为国家效力,高能物理研究所和国内外10余所大学、研究所联合成立北京谱仪合作组,开展高能粒子物理实验研究,加入合作组参加研究工作,直到如今。20年来成果卓著。
老人惦念着李政道先生的健康。前些时,王贻芳所长有一次去美国时专门探望了李先生,叶铭汉在北京看到他们在一起的合影,高兴得合不拢嘴。他快10年没见到这位老同学了,很是想念。他兴趣盎然地说到李政道也喜欢看武侠小说,喜欢看英文的科幻小说,就小说的爱好选择而言,他跟李先生不太一样,如果再相见,是否会聊到这些?但他知道李先生是不容易再回到北京的,“李政道年轻时遇到过车祸,脊椎受过伤,医生判断他的脊椎神经非常脆弱,不能经受大的震动,要是脊椎神经断了就糟糕了。所以李先生现在不能坐飞机,就怕突然猛地颠簸。”
92周岁的叶先生,心态很年轻,正聊着,他突然说:“我有时候感觉自己非常幼稚。”我笑了起来,问老人为什么会这么想?他说,“因为有些问题的看法是跟很多人不一样的。”
我琢磨着,这或许正是卓越的科学家不同于一般人之处吧,如果所有的想法都跟常人一样,那么科学的发现和创新可能就无从谈起了。
所以,有时候他们是孤独的。
但叶先生在生活中却是一颗平常心,他夫人比他小5岁,曾是北大的才女,所学专业是生物学。他们的一儿一女,一个在香港,一个在美国。多年来老俩口相守在北京,原来只请了一个钟点工,但近年女儿下了命令,一定要找一个留在家里的保姆。这才刚请了一个住家的陕西渭南妇女,做的是北方饭菜,馒头、发糕,掺点玉米粉,小米稀饭、红薯。老人对饮食从小就不讲究,得意地说:“红薯是个好东西。”
方守贤院士一直很忙,他在离开所长岗位之后,把全副精力用在了研究和运用上。他一直十分重视基础研究与实际应用相结合,将高能加速器尖端技术直接转换为国民经济服务,这也是他多年的梦想。他很早就提出专用同步辐射光源,还曾与丁大钊和冼鼎昌一起,三院士向有关领导和数理学部提交了“关于在高能所建设第三代同步辐射光源的建议”,得到上海科技界和上海政府的强有力支持,产生了如今的第三代上海光源,也算是北京开花,上海结果。
方守贤被任命为该工程科技委主任,他奔忙于北京、上海之间。质子加速器已发展成为国际上最先进的放射治疗装备,是对付癌症的有效手段。因此自2007年起,方院士就积极推动并领导质子治疗加速器的研究,完成概念设计后在上海立项建成,为全国人民健康造福。
院士郑志鹏曾和同事们研究出一个粒子表,将世界上所有的相关数据都记录下来,其中也有中国人的“T轻子质量”测量。他们用一种新方法,使得测量精度提高了10倍,而且找出了国外测量的错误,得到国际科学家们的佩服。
采访郑志鹏先生时,他说到他们在2013年正式发表,又发现了一个新粒子,是国际上没有发现过的,以前找到的是两个夸克、三个夸克,而他们现在发现的是四个夸克组成一个离子的证据。两个夸克可组成介子,三个夸克可组成中子,四个夸克组成的是什么呢?在此之前没有定论,中国科学家运用北京谱仪找到组成一个离子的证据,引起了世界轰动。
得来不易。郑志鹏60岁以后仍然和年轻人一起长时间守在屏幕前收集数据,北京谱仪一个小时的运行费就需几万块钱,他们十分珍惜,收集数据越多,就意味着会有更多的物理发现。郑志鹏乐此不疲。
对撞机每天24小时产生对撞,谱仪就像一面张开的网,捕捉着任何瞬间产生的信号,记录在一个磁带里。然后再慢慢放出来,用先已做出的相应软件读出数据,再做物理分析,看里面有没有新粒子。分析的过程十分复杂,高能所在不同时期从全国各地招来一批批研究生,专门做数据分析,那些年轻人后来一个个都成了著名科学家,有的还成了院士。
叶铭汉九十寿辰时,郑志鹏写了一篇文章回忆当年,俩人都不约而同地感慨道:“看来当初除了抓硬件以外,抓数据分析是对的,抓得早,抓出了人才,可以一代代接下去做了。”是的,他们的学生很快接下了接力棒,有50岁的,40岁的,他们带着更年轻的学生,一代接着一代,就像发现的新粒子一样,粲然而至,构成了物理学界的美丽风景。
比他们年轻的陈和生,中国第一个博士后,代表着改革开放人才兴起的一代,他历任中国高能物理学会理事长、国际未来加速器委员会委员、亚洲未来加速器委员会主席等职,今年已68岁了,从前大步流星的他,现在走路也不能再那么率性了。那天坐在他的办公室,见他边说话边吃下一大把药片,我问吃的是什么药?他说:“有点房颤。”他的脸色看上去有些苍白,跟他一直劳累有关。他在担任所长期间,做了很多大事,除了主持北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)取得圆满成果,同时他结合国际粒子物理最新进展,提出加强非加速器物理实验研究,如粒子天体物理实验、羊八井宇宙线观测和大亚湾反应堆中微子实验等,取得了很多世界一流的科技成果,包括发现了一些新粒子。
陈和生还卓有成效地领导高能所积极加强国际合作,比如大型强子对撞机建在欧洲,中国第一次以平等合作伙伴的身份,参与到国际顶尖科研项目当中,不仅有很多中国科学家参与了欧洲对撞机的研制和两项主要试验,甚至对撞机探测器的部分结构都是在中国研发的。中国科学家与国际上的科学们一起创造了人类的奇迹,并在今后可以共同分享对撞期间的研究数据。
陈和生目前仍担任北京正负电子对撞机国家实验室主任。他说在国外,国家实验室的作用十分重要,他很希望咱们的实验室能够进一步发挥指导性的作用,而不要太过于分散。目前在全国各地争上项目的现象比较普遍,有时候会重复建设,浪费资源。
他说这些话时,脸上陷入一种沉思的表情。
目前他更重要的工作是广东东莞的散裂中子源项目负责人,每个月差不多有三分之二的时间在广东,领导那里的研究和管理。王贻芳先前曾给我介绍过大亚湾的建设,他说那里的一切都跟陈和生分不开。当年为了能取得大亚湾核电站的同意和支持,并占有一块地,费了不少功夫,最终陈和生以他的学术权威和稳重诚信赢得了广东、深圳各地政府的信任。中国的高能物理已先后在大亚湾、东莞、开平等地落地生根。
陈和生那会儿为了大亚湾那块地,曾笑着对广东人说,“如果以后研究出了成果,人们记得的可能不会是别的,就是大亚湾。”后来的结果被他说中了,王贻芳的团队获奖之后,新闻媒体高频率流传的正是“大亚湾中微子”。
“高能物理在科学的前沿进行研究,是一种知识的探索,并不知道未来会有什么用处,但请相信今天的科学将是明天的技术。”这是陈和生常说的一句话,打动了很多人,在东莞高能物理人俨然已和当地融为一体。东莞人声称,“支持科学家,提升了东莞的文明,非常值得。”
荷马史诗中的英雄阿喀琉斯,是凡人珀琉斯和美貌仙女忒提斯的宝贝儿子。寓言里说,忒提斯为了让儿子炼成“金钟罩”,在他刚出生时就将其倒提着浸进冥河,遗憾的是,儿子被母亲捏住的脚后跟却不慎露在水外,全身留下惟一一处“死穴”。后来,阿喀琉斯被帕里斯一箭射中了脚踝。后人常以“阿喀琉斯之踵”譬喻这样一个道理:即使是再强大的英雄,他也有致命的死穴或软肋。
在20国集团领导人第十次峰会上,习近平在关于世界经济形势的发言中引用了至今流传在欧洲的这句谚语“阿喀琉斯之踵”,他诚挚地说:“创新发展注重的是解决发展动力问题。我国创新能力不强,科技发展水平总体不高,科技对经济社会发展的支撑能力不足,科技对经济增长的贡献率远低于发达国家水平,这是我国这个经济大个头的‘阿喀琉斯之踵’。新一轮科技革命带来的是更加激烈的科技竞争,如果科技创新搞不上去,发展动力就不可能实现转换,我们在全球经济竞争中就会处于下风。”
这一番话可谓面对全世界吹响了中国科技创新的进军号。
从高能物理研究所所长王贻芳和党委书记潘卫民那里得知,为进一步满足高能物理和同步辐射实验的需求,切实发挥设施的效用,高能所围绕北京正负电子对撞机的运行和管理,在优化学科布局、体制机制改革、人才队伍建设、科研环境建设等方面进行了一系列创新实践:
结合国家重大需求和学科发展前沿,积极部署前瞻性、战略性、突破性的研究工作,培育新的学科生长点;其次加强学科布局和组织结构的调整,整合资源,开展深层次的科研和工程管理、人事管理、考核激励等一系列体制机制的改革和探索,最大限度地调动发挥科研人员、工作人员的积极性。
坚持培养与引进相结合,建立起优秀的、富有活力的科技和管理队伍;加强国际、国内合作与交流,提高科学研究的整体创新能力;通过设立开放课题、聘请客座研究人员、建立合作研究组和联合实验室、合作培养研究生等方式来提高开放度等。
北京正负电子对撞机在不断延伸创新。
仅磁铁和微波部件方面,其设计和研发水平已达到国际水平,先后向美国、日本、意大利、韩国出口加速管、能量倍增器、微波系统波导元件等高科技产品,为国家赢得了荣誉;
微波和高频技术的突破为中国电视和广播事业发挥了重要功能,多项技术用于彩色电视发射机速调管的批量生产;
对撞机相关的超高真空技术研究,使中国高技术发展有了较大突破,上海真空泵厂、沈阳科学仪器研制中心等一批企业,由此具有了生产超高真空系统的能力,向科研单位、航天工业、电子工业等部门提供了优质产品,并有多项产品出口;
对撞机“一机两用”的研究成果,曾获得国家自然科学二等奖8项,中国科学院自然科学一等奖3项、二等奖2项、杰出科技成就奖1项,以及中国物理学会吴有训奖、王淦昌奖、胡刚复奖等奖励。
1986年前后毕业于中国科技大学的朱自安等人,从北京正负电子对撞机建造时踏进高能所的大门,一眨眼也经历30年了。朱自安年轻那会儿就初生牛犊不怕虎,受命于超导的研发,领着比他更为年轻的一帮团队,在老科学家们的指导下,几乎从零开始,一口气把超导磁铁做到了国外,做到了国内的工业、医疗、粮食等多种行业。有的企业原先从国外进口同类型的设备,得知在北京,在高能物理研究所的实验物理中心就做这个,价格比国外要便宜三分之一,质量还要好,都高兴得不行。
在我的采访笔记本里,夹着朱自安给我的一小段超导线。
那天在谈话中,朱自安说超导线比头发丝还要细很多,我说能在你这儿看到吗?他环顾四周,办公室里没有,便打了个电话,让人给截来一段。我想象,它会像一根电线?但那人进门之后,却没见他拿什么东西,等朱自安问“线呢”,他伸开手,我才惊讶地看见那人手心里卧着一根细铜丝。
不过10厘米,弯曲着,铜其实只是外皮,从两头截开的断面那儿露出成千上万根超导线,看不清也数不清,摸上去毛茸茸的,就像是极为轻软的丝线,转眼可以织成可爱的绸缎。
我跟朱自安讨要了这根小超导线,小心地夹在采访本的封皮里。写作时,过一阵子就忍不住想拿出来看看,它让我天马行空,浮想联翩。它具备很多意味。中国科学家的创新,丰富而又细腻。
像朱自安这样的团队,在高能物理研究所,围绕北京正负电子对撞机的研究运行的还有很多个,他们在大对撞的机遇中成长,又不断提携新的一代。
有一次在北京后海,一位同事听说我在写这本书,立刻兴奋地说,他有两位熟识的维吾尔族朋友也参与了北京正负电子对撞机的工作,一位叫奎热西·伊不拉音,一位叫麦迪娜·阿不力克木,两人都是在国外读完物理学博士后回国的,目前一个在做同步幅射,一个在北京谱仪工作,知道的维吾尔人都引以为自豪。
我听了很感动。在采访的过程中也了解到,围绕北京对撞机工作的很多科学家都来自祖国的四面八方,不同民族、不同性别和年龄、有着不同的经历,他们都已成为人们的骄傲,他们的家人、朋友和乡亲,会敬仰他们的事业,将他们的奋斗口口相传,若干年后,即使不记得他们的名字,也会记得那些奋斗的故事。
想当年,前辈们追求一生的梦想就是要建成中国的高能加速器,完成历史的大对撞;当下,新一代的梦想是要维护老一辈创造的科学阵地,同时在中国进一步建成世界先进水平的高能物理实验基地、先进加速器技术发展前沿中心,让中国高能物理研究所成为世界一流的。
目前我国发展已处于新的历史起点,科技创新摆在更加重要的位置上,吹响了建设世界科技强国的号角。科技是国之利器,中国要强,中国人民生活要好,必须有强大科技。
我们身处一个伟大的时代。
伟大的时代需要杰出的英雄,杰出的新创造。
北京正负电子对撞机,正是一批中国英雄的智慧创新,为国争光,为民造福,为人类开天眼。
北京正负电子对撞机,星河粲然,国之利器!