本报科技部和《世界科学》杂志社召开专家讨论会，从丁肇中正在实施的AMS项目看——物理学未来与中国基础研究
出席座谈会专家：
姚诗煌（文汇报高级记者）
苏汝铿（复旦大学物理系教授）
张操（旅美物理学家）
赵君亮（中科院上海天文台研究员）
沈葹（同济大学物理系教授）
艾小白（中科院上海应用物理所研究员）
夏禹龙（上海社会科学院研究员）
钮卫星（上海交通大学科学史与科学哲学系教授）
在经历了一段沉默期后，全球自然科学领域正孕育着一场重大突破。这场即将到来的重大科技革命的突破口在哪里？我们在基础研究等方面应做好哪些准备以迎接这场科技革命？不久前文汇报资深记者姚诗煌先生应诺贝尔奖获得者丁肇中先生之邀到欧洲核子中心采访，期间他同丁肇中教授有过多次面对面交流。这也是本次由上海市科学学研究所、《世界科学》编辑部和文汇报科技部联合召开这个座谈会的直接动因，即通过丁肇中主持的AMS-02项目引出对物理学未来的发展方向、对中国基础研究应采取的战略措施等的研讨。
——刘伟（上海市科学学研究所所长、《世界科学》杂志主编）
AMS工作的科学意义
姚诗煌：
丁肇中的AMS（阿尔法磁谱仪）工作是一项充满艰难和变数的科学活动。这个项目1995年正式开始实施，经历了17年，而这只不过是一个开始，接下来还有漫长的路要走。这中间有很多曲折，有一段时间这个项目基本被否定了，但是最后还是坚持了下来，丁肇中先生对科学探索坚韧、执着的精神是很值得学习的。
丁肇中认为，到目前为止国际空间站没有做过重大的科学实验，而国际空间站要充分发挥作用，就要做有价值的科学实验。AMS-02就是这样的实验。
关于AMS研究的意义。丁肇中说，“宇宙有两种射线，一种是光子，它没有质量，过去五十年，我们对宇宙的了解，主要是通过测量光子，包括哈勃望远镜。但对来自宇宙的带电粒子，知之甚少。由于这些粒子在进入地球大气层后，被大气吸收或相互作用，所以从地面上测得的宇宙射线，主要是次生粒子。要直接了解来自宇宙的带电粒子，必须到大气层外面的太空测量，而空间站提供了这样的条件。AMS-02放在空间站后，将是人类第一次有系统、有计划地测量来自宇宙的带电粒子，包括反物质和暗物质粒子。因此，AMS-02被称为‘观测带电粒子的哈勃望远镜’”。丁先生说，“我们的目的是测量反物质和暗物质粒子，但物理学实验往往会有意外的结果，最后测到的很可能与原来想的完全不一样”。
现在加速器的能量已经达到很高了，但是加速器的能量再高也没有宇宙射线的能量高，加速器最高达到1012电子伏，而宇宙射线的能量可以达到1020的电子伏，因此宇宙是一个天然的加速器。要寻找更高能量的粒子，到宇宙中去寻找是一种途径。这也是丁肇中的实验为什么这么受重视的原因。
台湾“中央研究院”院士李世昌先生说，“宇宙射线的研究，对粒子物理学做出过重大的贡献，第一个反物质——反电子就是1932年在宇宙射线中发现的。上世纪五、六十年代，对粒子的研究转移到了加速器。于是，加速器越造越大，CERN的大型加速器，周长已经做到27公里了。如果还要再提高对撞粒子的能量，已近极限；而宇宙射线的粒子能量，要远远高于加速器的粒子能量。所以，粒子物理学再要向前，就得转变思路，包括回归到对宇宙射线的研究。AMS的实验，把粒子探测器搬到了太空，这是前所未有的。丁先生走出了第一步，他是这个领域的先锋。在未来的五十年、一百年，这很可能成为粒子物理和天体物理学研究的主导方向”。
苏汝铿：
丁先生AMS-02实验的最终结果如果让我预言的话，很可能是种瓜得豆，当然也可能种豆得瓜。他要测反粒子我觉得可能不一定能测到，如果反粒子找到的话，宇宙学可能要做重大修改。为什么种瓜得豆呢？因为AMS-02是国际上第一个能够放上空间站长时间运行的装置，而且它还能测量粒子，过去的许多卫星只能测量辐射，所以它一定会有所发现，这个我深信不疑。我个人觉得这个实验是绝对值得关注的。
这次AMS-02送上去不是10天、一个礼拜，而是几年，很可能会找到重复的东西。所以我认为AMS-02的应该能够种瓜得豆，很可能不仅得豆，而且得瓜。当然如果它放上去以后长时间测量不到反粒子，也是个很重要的发现，起码能说明我们宇宙的真实情况是怎么样的。
沈葹：
现代物理的进一步发展，或称之为超越或突破也好，必须、亦必然将暗物质和暗能量作为主要的新研究对象；探测暗物质和暗能量、并确定其性质，或使丁肇中先生的“太空版CERN”有了十分广阔的用武之地。AMS等高空探测器，为接收所谓“宇宙超高能加速器”的未知“产物”、亦即探测宇宙中种种物质未知成分提供了有力工具，成果必定是极其丰富的，这就是大家所说“种豆得瓜”的意思吧；至于反物质，经过长期探测，若能最终确证其天然存在或不存在，同样是一项重大的成就。
夏禹龙：
我很赞成种豆得瓜的说法，因为科学发展总得要从实验开始，实验上的突破性发展总会搞出理论上新的领域出来。地上加速器所产生的能量已经不够用了，就把实验设备搞到太空中去，这样实验的条件就完全改观了。实验上的这一重大突破，长期坚持下去，必然会导致科学理论上的新发现，不过到底有什么发现谁也说不准。我想，20世纪初由于新的科学实验在物理学上空升起的两朵“乌云”，引来了物理学的现代革命，以至带动上世纪现代科学技术的迅猛发展，这次粒子探测器的搬上太空，是否会在21世纪对科学产生同等的效果呢？这是可以期待的。
艾小白：
无论丁肇中先生所领导的AMS-02，还是全球物理界正在追踪的暗物质等研究都是探测难度极高的科研课题，这类大课题不仅需要巨额经费、全世界科学家合作，而且是“守株待兔”式的、考验耐心的项目。兔子什么时候能够撞到树上？那谁知道，这是不能够预测的。例如2002年诺贝尔物理奖得主、日本小柴昌俊领导的超级神冈探测器对来自超新星1987A的中微子探测、对大气中微子、对反应堆中微子的探测所取得的重要结果前后就花费了20多年的时间。我很同意苏教授刚才的判断：AMS-02种瓜得豆是肯定的，因为在外太空收集的数据多得难计其数，碰上几颗豆是可能的。
不过，在这项马拉松的“守株待兔”的过程中，在丁肇中先生的熏陶下培养出一批人才将是最大的“得”。
从AMS看科学精神
苏汝铿：
我先说一个真实的故事，是关于科研态度的。AMS-01送上天以后何祚庥告诉我说，丁肇中的AMS-01上去以后有一个很奇怪的大发现，看到了普通粒子谱以外居然有一个很重的粒子，无法解释。他知道在国内做这个东西的人是我，我是做奇异粒子（strangelet）的，他问我有没有兴趣解释一下，我说当然有兴趣了。
后来我就做了可以解释谱线上的这个峰的工作，当然我很高兴，我和学生两个人联名把相关的解释投给PRL（《物理评论通信》）。后来这篇文章审稿人的一句话给我非常深刻的印象，他说这个实验结果丁肇中并没有发表，也就意味着这个实验可靠程度没有确定，所以你给这样一个还未发表的工作做解释似嫌过早。
这件事也说明一个事实，丁肇中对发表文章是非常慎重的。我觉得这一点是尤其要向丁先生学习的。这是我跟丁先生的渊源，后来没有再追随这些工作。为什么丁先生AMS-01的东西不发表，就是因为宇宙线一直是可遇不可求的东西，这就是真正做科学的人的缜密之处，是我们应该学习的。任何科学都是非常严肃的。丁先生是个榜样，不服不行。
赵君亮：
丁先生的研究涉及反物质、暗物质，这是新东西，对物理学和天文学有重大意义，需要下大力气深入探究，结果如何尚不得而知，但丁先生的科学精神令人钦佩。
后人有的工作会否定前人工作中的某个结论，但通常并不是全盘否定，一定是在某种程度上的否定。天文学中的宇宙观最早出现的是地心说，托勒密是地心说理论集大成者，这个学说流行了1400年。后来哥白尼的日心说否定了地心说，但托勒密有不少观点仍然正确，当时却有很多人不认可的。如他认为大地是一个球，人家不信是因那时没有万有引力的概念，认为在球下方的人会掉下去！托勒密的图像太复杂了，令人难以相信，最终哥白尼的日心说取代了地心说。相对论修正了牛顿引力理论，同样并没有全盘否定，实际上在太阳系范围内许多问题牛顿理论就可以解决，无需引入相对论。
可以说，实用方面现在牛顿理论还是比相对论更实用，如日月食等天象的预报，许多人造飞行器的轨道设计等。牛顿引力理论发表300多年后，相对论才面世，至今也就100年多一点，以后就不会改进了？现在恐怕不能轻易说绝对会还是绝对不会，但未来也许会有这个可能。科学就是在后人否定、或修正前人结论的过程中发展的。
沈葹：
我一直在想，为什么我国基础研究的原创性工作还相当不足？大家谈及，如今我国对基础研究的资金投入并不菲薄，基础研究队伍也不弱小，更令人瞩目的是已经成为科研论文的产出“大国”：2010年在SCI核心期刊上发表论文总数为14.6万篇，排名世界第二，仅次于美国；当然，不会有人据此认为我国的科研水平亦已达到世界第二位。尽管评估某某工作成果，言必称如何创新、如何突破，但真正有创造性的工作实在不多。从丁肇中先生的科学生涯中体会到：他对自己选定的基础研究工作专注执著、心无旁骛、脚踏实地、一丝不苟；最难能可贵的就在于“长时间只做一件事”，而且是纯粹出于个人兴趣、不受传统思想束缚地做好那一件开创性的事！丁先生的这些优秀品质理应成为基础研究工作者必备的基本禀赋。
兴趣之于科研的价值应充分肯定
姚诗煌：
丁肇中先生有一个“金字塔理论”：基础研究等于金字塔下面的底座，底部上面的塔身形成了很多应用领域。只有底部不断拓宽，塔身才能不断升高。丁先生说，应用科学的发展植根于基础研究，而基础研究需要大量的资源和长远的眼光。
现在常常听到关于“是支持无用的基础科学还是将资源集中于技术的转化和应用研究”的争议。从历史的观点看，后一种观点是目光短浅的，如果没有对基础研究和教育方面的投入，发展经济的实用主义途径是不可能持久的。许多人认为如果一个国家想要在技术和经济方面具有竞争力，必须集中在有市场效益的实用型技术的发展；然而如果一个社会将自己局限于技术转化，那么过一段时间后当基础研究不能发现新的知识和新的现象后，也就没有什么可以转化的了。
丁肇中认为基础研究需要充分的自由空间和长期的展望。他说从发现一个科学新现象到这一科学成果的市场化大约需要20年到30年的时间，对政治家和企业家来说这一时间显得过于漫长了，他们更愿意在自己的任期内看到科学研究带来的效益，但是基础性研究常常会让他们感到失望。尤其当研究工作深入到未知领域时，科学家很难作出短期的预言和展望，很难保证某一项研究会获得成功。在科学研究领域，错误常常是成功的一个组成部分，因此对基础研究需要给予充分的自由空间和长期的展
