2016年06月28日 星期二
狩猎鬼魅粒子中的绝处逢生
文·许秀华
作者:(加拿大)雷·贾亚瓦哈纳
出版社:上海科技教育出版社
出版时间:2015年12月

■字里行间

    “中微子具有病态的羞涩。它们这种极其不愿交往的特性使我们很难把这些粒子确认下来,所以狩猎中微子是一件棘手的事情。”《中微子猎手——如何追寻“鬼魅粒子”》一书,宛如一部宇宙武侠小说。为获得武林秘笈中微子,各路大侠各施绝技,绝处逢生。

    迄今为止,中微子研究领域已分别在1995年、2002年以及2015年三次荣获诺贝尔物理学奖。而中微子研究的开端竟然处处弥漫着无望的悲观。

    1930年底,刚刚离婚8天的泡利写了一封信,收件人为“亲爱的放射性女士们和先生们”。在信中,为了解答β衰变中的能量不守恒问题,他“想出了一个孤注一掷的补救办法”。即,在原子核中存在某种电中性的粒子。这种粒子后来被称为中微子。之后,费米关于β衰变的论文正式宣布了中微子的诞生。

    每一秒都有约100万亿个来自太阳的中微子像光穿过玻璃一样穿过我们的身体。然而,鬼魅般的中微子曾将科学家折磨得意兴阑珊。如,狄拉克称其为“不可观测”的粒子。泡利甚至还以一瓶香槟酒打赌,认为没有人能够通过实验探测到中微子。因为中微子质量极小不带电荷,最善于和科学家藏猫猫。一个中微子可以在铅中飞行一光年而不与任何原子相互作用。

    但是,必须“抓住”中微子。因为中微子携带着有关物质本性、关于恒星爆炸、宇宙结构的奥秘。就这样,中微子成为了所有宇宙信使中的“头号通缉犯”,被各国科学家们竞相追逐。

    在这场中微子追逐战中,各路大侠的科研创意起到了决定性作用。

    1945年,科学家对于原子弹的关注多集中于它有力地结束了二战,费米的学生蓬泰科尔沃却天才地预见到,一个核反应堆每秒钟应该会产生数万亿个中微子。在他提出一个聪明的办法,可证明中微子的存在时,他们一家老小却神秘地在西方世界消失了,直到很多年后他们在苏联重又现身。

    之后,接力棒传到了莱因斯和考恩手中。没有现成的实验方法可借鉴,没有现成的仪器可以购买,一切都要自己从头设计。他们在1953年建造了一个灌装有300升闪烁液体的圆柱形大桶,桶壁上设置了90个光电倍增管。这个实验被称为“鬼魅计划”。他们回忆道:“几个月来,我们一遍又一遍地堆叠了几百吨铅和硼——石蜡做屏蔽。我们昼夜不停地工作,与肮脏的闪烁体管做斗争……”

    中微子不可观测的预言终于被打破了,泡利愉快地输掉了他的香槟酒。

    之后,从安大略的镍矿到意大利中部的山中隧道;从新墨西哥州的核废料基地到中国的大亚湾;从深埋于地下的奥运会规格的水池到南极寒冰下的冰立方,中微子领域捷报频传。2015年11月,我国科学家王贻芳带领着他的大亚湾反应堆中微子实验小组与日本KamLAND合作组、加拿大萨德伯里中微子观测台等5个研究团队共同获得了素有豪华版诺贝尔奖之美誉的“基础物理学突破奖”。

    纵观全书,你会发现,先有科研创意,远比先有科研经费更重要。

    而以中国式科研思维看,决定科研成败的首先是钱。必须申请国家重大科研项目,拿到若干亿的经费,建最高规格的实验室,买最时新的实验设备。之后,组织团队,延揽国内外相关领域的科学家,大量招收博士研究生。最后,依靠人海战术,依靠烧钱战术,加上近乎奴隶制的苦干精神以求在和国内外同行的赛跑中取得名次。最后,自己就可以作为“包工头”在每一篇发表的论文上挂名,成就自己在某个研究领域的美名。

    这种科研领域的“拿来主义”,扼杀的正是中国科研的原始创新精神。它强调的是追随热点,而不是发现热点;它重视的是科研模仿,而不是技术创新。在日复一日的追随与模仿,为了与国外的原创思想实验室做竞争,只能拼人力,拼苦力,即使是在科研领域有着自己独特想法的科研人员,也会在这样的肉体消耗战中消磨了思想。

    虽然科学研究离不开钱,但是科技创新能力却不是砸钱就可以砸出来的。科技创新能力的根源在于科研创意。前不久,河北科技大学的韩春雨因发明了新一代的基因编辑技术,以一名副教授的身份在一所不知名大学,用不多的钱做出了世界一流的科学成果。韩的成功,得益于河北科技大学对中青年科研人员相对宽松的科研环境。

    因此,培养与保护科技创新能力,重在创立宽松的鼓励探索,容忍试错的科研环境。单纯地以金钱做为科研创新的激励条件,只会导致劣币驱逐良币,“科霸天”滋生肆虐。

    本书中提到的科学家虽然每一位在中微子领域都成就斐然,声名显赫,却显然没有一个是“科霸天”类的角色。在他们刚刚进入科研领域时,他们在科研领域都有着相当大的自主权,这也许就是他们后来成功的关键所在。

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