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阿尔法磁谱仪的成功发射,得力于首席科学家丁肇中的游说

作者: 时间:2019-03-12 09:25

通览科学史上的重大举动,几乎都离不开成功的“游说”。因为一切科学决策归根结底是由人作出的。潜心科研、讷口少言,也许是科学家的天性和良能。巧舌如簧、夸夸其谈,绝非科学家的长项和本色。但向公众和决策者“普及”科学知识,推广正确主张,却是必不可少的智慧和本领。而对于决策者来说,支持有价值的科学项目,并识别貌似合理的虚谈高议,的确需要兼听兼视的清醒、有胆有识的果断和无私无畏的担当。


本系列将选取5个游说或成或败的大科学项目,讲述它们背后决定存亡的故事。


如果说,哈勃望远镜的“法眼”,是在地球轨道上采集太空深处的微弱光线,那么,阿尔法利来国际娱乐网址磁谱仪的“魔力”,则是在国际空间站捕捉来自遥远星系的神秘宇宙线。这是人类第一个大气层外的“高能物理实验室”。首席科学家丁肇中说,阿尔法磁谱仪的重要使命是寻找反物质。如果宇宙大爆炸理论自洽,物质和反物质应该是平分秋色、等量齐观的。人类怎能对另外的“半边天”无动于衷呢?丁肇中教授的另一大雄心,是发现暗物质存在的证据。构成我们已知星球和星系的可见物质只占宇宙总量的5%,另外95%是暗物质和暗能量。我们作为宇宙中的“一小撮”,怎能对“一大片”毫无所知呢?此外,宇宙中是否有3个夸克构成的“奇异物质”?宇宙线对人类火星旅行会有何等伤害?这些疑问都列进了丁肇中的任务清单上。


当每秒1000个带电粒子长驱而入,运动轨迹在比地磁场强4000倍的阿尔法磁谱仪中发生偏转,这些宇宙最长的“弧圈球”便送来了它质量、速度、电荷的宝贵信息,透露出“混沌初开,乾坤始奠”的蛛丝马迹。自从2011年5月安装在国际空间站以来,“大珠小珠落玉盘”,阿尔法磁谱仪已经收到了数十亿宇宙粒子的“报到签名”。


而当年,阿尔法磁谱仪的成功发射,几乎全靠丁肇中的游说国会之功,片言九鼎之力!


早在1976年因发现J粒子而获得诺贝尔物理学奖后,丁肇中便把目光投向宇宙的起始和自然的本源。地球上的粒子加速器不断升级,但丁肇中说,宇宙最强的加速器是宇宙本身,可惜这些无限丰富的高能粒子资源被100公里厚的大气层吸收和衰减了。他于1995年提出动议,建造一个“太空高能物理实验室”。这便是阿尔法磁谱仪的初级版本AMS-01,并得到美国能源部的支持。NASA主任戈尔丁在联合召开的新闻发布会上曾经说:“我一直认为,空间站应该是一个能够从事世界级科学研究的轨道实验室。增加一个由诺贝尔奖得主领导的科学团队,是实现空间站全部潜力的又一步骤。”

阿尔法磁谱仪的成功发射,得力于首席科学家丁肇中的游说

丁肇中在参议院商业、科学、运输委员会上发表演说,成功说服国会支持阿尔法磁谱仪AMS-02项目。图片来源:NASA

1998年6月,发现号航天飞机载着AMS-01飞行10天,收集了100小时数据。这是科学界首次把一块“大磁铁”送到地球轨道。虽然并没有发现反物质氦原子,但却证明了太空探测高能粒子的可行性和优越性。丁肇中信心倍增,开始着手阿尔法磁谱仪AMS-02的宏伟计划:耗资20亿美元,由16个国家60个研究机构600位科学家共同参与,使用强大的超导磁铁,安装7个精密探测器,通过航天飞机安装到刚刚兴建的国际空间站上。


然而,“临唇之杯有失手之虞”,2003年2月1日哥伦比亚航天飞机坠毁,NASA全面收缩战线和削减项目;2005年10月,阿尔法磁谱仪的发射计划也从航天飞机的任务单上删除。这一打击对丁肇中是猝不及防和无法承受的——十多年心血、16亿美元资金,无限的期待与希望,难道就这样付之东流了?


温文儒雅的科学大师丁肇中此时展露出了人格中的坚韧和倔强,他不辞老迈四处奔走,一度考虑从欧洲、俄国、日本和中国航天部门寻求支持。但技术条件和工作配合并不可行。


眼看山穷水尽、走投无路,突然有一天,他收到参议院商业、科学、运输委员会邀请信,请他和另外3位诺贝尔奖得主一起参加听证会,谈美国科学发展的未来。丁肇中原本对这类应酬不感兴趣,但夫人苏珊提醒说:“你何不利用这次绝好机会向国会议员游说?”

阿尔法磁谱仪的成功发射,得力于首席科学家丁肇中的游说

听证会限定发言时间5分钟,丁肇中按照夫人的建议,认真准备了PPT,包括精心挑选的10幅图片表格,并要求国会特意安排2部大尺寸电视机。结果,演讲获得巨大成功,特别当丁肇中指出,花费1000亿美元打造的宇宙空间站,如今在轨道上天天空转,一无作为,不承载实验项目,这是极大的浪费。议员们被深深打动了。会后,委员会主任史蒂文斯特意留丁肇中夫妇共进午餐和参加生日派对。丁肇中又抓住时机邀请史蒂文斯参观欧洲核子研究中心。


丁肇中很快获得了众多参议员心悦诚服的支持。2008年6月18日,国会一致通过了H.R.6063法案,指令性要求NASA“增加一个额外的航班,将阿尔法磁谱仪AMS-02运送到国际空间站”。并在发布时特别“科普”了暗物质的知识:“AMS一旦安装在国际空间站,将是第一个能准确测量带电宇宙射线的实验,并有望增加科学家对暗物质的基本认识,暗物质占宇宙的20%左右。”


2011年5月16日,奋进号航天飞机搭载阿尔法磁谱仪AMS-02,从肯尼迪发射中心升空,安装到宇宙空间站太阳能桁架右侧。为了和空间站至少“共存共荣”到2024年,AMS-02放弃了强度高5倍的超导磁铁,通过补偿措施,改用了寿命更长的永久磁铁。从此,瀑布般的数据流从阿尔法磁谱仪瞬时传送到欧洲核子研究中心。“信息越多,争议越少”,阿尔法磁谱仪几年间获取的宇宙线数据,远远超过了100年间积累的总和。能抓住反物质氦核吗?能检出“超中性子”碰撞产生的带电粒子,从而让暗物质初现端倪吗?寄望等到2024年,会有新的惊人揭晓。

阿尔法磁谱仪的成功发射,得力于首席科学家丁肇中的游说

2013年4月3日,丁肇中在日内瓦欧洲核子研究中心主会议厅报告阿尔法磁谱仪的观测结果。图片来源:cds.cern.ch

科学史上大约很难找到这样“毕其功于一役”的成功演讲。“为将不唯兵甲利,还须舌亦有锋芒”,科学家又何尝不是如此?关键时间关键地点对关键人说出关键的话,丁肇中5分钟的游说,决定了阿尔法磁谱仪的转败为成。


(作者赵致真系中国科技新闻学会副会长,央视科教栏目“科技之光”主编)