一. 如何当研究生—软硬兼顾,全面发展
1964年初,我参加了科学院研究生人学考试。1964年夏天,毕业分配时,年级主任通知我,考上了科学院原子能所张文裕先生 的研究生。我按时报到,根据有关规定,先到农村锻炼一年,从农村回来后,我们研究生又学了半年强化英语。1965年,因中苏关系恶化,张文裕先生率领中国代表团撤离莫斯科杜布纳联合核子研究所,回到北京。我和张文裕先生的第一次见面是在1965年冬天在中关村原子能所(二机部401所一部)他的办公室。张文裕先生见到我,很高兴。
首先,谈课题。他说,他有三个课题,我可以任意选一个:
第一,他正在组织在中国建造自己的加速器。我可以参加他的这项工作。不过,他说,根据他的估计,这个工作10年才会有结果;
第二,在北京建造一个新型探测器----火花室。不过,他说,这个工作,你只会做一个仪器,不能获得高能物理实验的全面锻炼。
第三,萧健先生有一个课题:在宇宙线中寻找质量为电子和μ 子之间的低质量带电粒子。如果你参加这个课题,你能获得高能物理实验的全面锻炼:建造探测器,组装探测器,运行实验,获取数据,处理数据,将数据与理论比较,看看是否有新发现。不过,他说,这个实验要在云南3200米的高山上进行。那里生活工作条件比较艰苦,很需要人。于是,我毫不犹豫地说,我选第三个课题。因为,当时国家提倡青年人到最艰苦的地方去,到最需要的地方去,我应该去磨炼;张先生对课题完全透明讲解,我感到导师的真诚,使我有信心克服各种困难。当张先生听完我的选择,非常满意地笑了。对我说,“那很好。你就准备上山。起码在山上呆三年。”
作为研究生,除了参加工作,还要学习。他希望我学习五本书。他把准备好的五本书的单子拿给我看,单子上写的是:
Rose, Cosmic Ray;
玻恩:基本粒子理论;
K.Nishijima: Fundamental Particle;
吴健雄,袁家骝合编:Method of Experimental Physics,Vol.5(实验物理方法第五卷)
A.M.Mood and F.A.Graybill: Introduction to the Theory of Statistics;
然后,张先生向我说明,为什么选这五本书。他说,Rose的Cosmic Ray是一本科普读物。但是,Rose在这本书中,把宇宙线的发展历史讲得很清楚;而且,他把宇宙线的新发现的各个实验的原理讲得很清楚,物理图象清楚,概念清楚。学物理的人一定要物理图象清楚,概念清楚。
玻恩的基本粒子理论和K.Nishijima: Fundamental Particle是理论书。你要学习理论,但不要迷信理论,因为很多理论是不完善的,有些理论甚至是错误的。理论的基础是实验,只有通过实验检验的理论才是正确的。还要通过实验发展理论。
A.M.Mood and F.A.Graybill: Introduction to the Theory of Statistics是一本数理统计的书,主要是讨论数据处理的。
吴健雄,袁家骝合编的实验物理方法第五卷是关于基本粒子实验仪器和实验方法的书。你要下大功夫学。做实验物理的人,要会提出物理课题,会自己建造探测器,组装探测器,运行实验,获取数据,处理数据,将数据与理论比较,看看是否有新发现。
他又问我外语学习情况。我说,高中和大学都是学俄语,这次考研究生我考的是俄语,能用俄语看参考书和简单会话;只在大学三年级下半年开始才学的英语,今年又学了半年强化英语。现在只会看英语文章。
张文裕先生说,你要掌握两门外语,不过,现在看来,俄语可能用处不大了,你要下点功夫学英语,英语能做到读,写,听,说。
最后,张文裕先生谈了一个非常重要的观点:名师出高徒,要青出于蓝而胜于蓝。他说,古代中国的中医为什么会衰落?一个重要的原因是老师怕教会徒弟饿死师傅,所以,老师对自己的学生只教80%, 保留另外20%精华作为自己的看家本领;学生当老师后,教自己的学生也是自己本领的80%,形成一个递减级数,到不了几代人,就剩下50%的本领了,最后,只会阉鸡,阉猪了….。但与此相反,历来中华民族杰出的仁人志士,都主张名师出高徒。他一贯主张青年一代要超过老年一代,形成一个递增级数。这样一来,国家的科学事业才能兴旺发达。
总而言之,希望你通过几年的研究生的学习,对高能物理概念清楚,做到功底扎实,全面发展的人。
与张文裕先生第一次见面,虽然,他只和我谈了一个小时左右,我却感到心明眼亮,在精神上对我的鼓舞,就像在我心灵深处装了一个永动机,我把这些张文裕先生向我提出的当研究生的标准,作为我一生努力奋斗的方向。
二.如何选课题—立足常规,着眼新奇。
我到高能所时,正是云南站的大云室组马上要建成的时候,这套大云室组是世界上最大的。如何为大云室选课题就是一个问题。经常开会讨论。还邀请理论室的同志参加。理论室的同志刚刚创立了层子模型。何祚庥,冼鼎昌等积极建议寻找自由层子。层子的特征是带分数电荷,很容易寻找。因为粒子电离损失正比于电荷的平方。带1/3电荷的层子的电离损失是电子电离损失的1/9。因此很容易找到。室主任萧健先生有点保留,建议应该有些常规课题,例如:宇宙线粒子的强作用等常规课题。常规课题是一定有成果的,可以向科学院交账。
最后,张先生作总结:大云室选课题的原则是立足常规,着眼新奇。
立足常规,着眼新奇的选课题原则是经过多次集体讨论的结果,得到张先生的赞同。我虽然没有直接参加大云室的工作,但是,立足常规,着眼新奇的选题原则影响我一生的科研工作。
1972年,大云室组发现了轰动一时的云南站事例,起初,扫描照片发现这个事例的谭伦昌以为是自由层子,理由是这个粒子的电离特别小。后来,照片拿到北京,经过朱洪元先生,何祚庥,李惕培等人的分析,认为是一个带整数电荷,质量大于10GeV的新粒子。
我想,立足常规,着眼新奇的选题原则也应该是高能所所有课题的选题原则。
张文裕先生对研究生的要求以及立足常规,着眼新奇的选题原则是他一生科学研究经验的总结。
1946 年起,张文裕先生与几个研究生一起自己设计制造了一套自动控制,选择和记录宇宙线稀有事例的薄板云雾室系统,做宇宙线μ 子被物质吸收的常规研究。1948 年,张文裕先生发现了新奇事例:μ 子原子(张原子,Chang Atom)和张辐射(Chang Radiation)。一般原子是电子围绕原子核旋转,μ 子原子是μ 子代替了电子围绕原子核旋转,所以,μ 子原子是一种新的物质形态。世界物理学界把这种μ 子原子称为“张原子,Chang Atom”。一般原子的电子在不同轨道的跃迁发射可见光,因为μ 子的质量是电子的200 倍,μ 子原子的μ 子在不同轨道的跃迁则发射x光。世界物理学界把这种μ 子原子发射的x光称为“张辐射,Chang Radiation.” μ 子原子的发现,在科学上更重要的意义是张文裕先生用实验证明μ 子不参与强相互作用,不是传递核力的强相互作用的汤川粒子π 介子。在现代粒子物理的分类中,π 介子是由正反夸克组成的,是有结构的;而μ 子与电子,τ轻子是属于同一类的,是基础粒子,目前,还未发现它们有结构。μ 子原子的发现,在应用科学上的重要意义是,因为μ 子的质量是电子的200 倍,μ 子原子的μ 子的不同轨道半径只是一般原子的电子在不同轨道半径的200分之一,μ 子离原子核更近,用μ 子作为探针来观察核结构要准确的多。在世界上,开辟了建造μ 子工厂深入研究各种原子核的新学科。
三.你要当翻译
1972年,随着尼克松总统访华,杨振宁回国访问,大批美国学者访问中国,例如,发现反质子而得诺贝尔奖的张柏伦,发现共振态而得诺贝尔奖的阿瓦雷兹等。当时,在原子能所作的学术报告,大部分是朱洪元先生翻译的。
1973年的一天上午约11点,张先生非常生气地回到办公室,问与他同一办公室的我,你现在英文学得这么样?我说,只能看英文文献。他说,真不像话,孙子辈作报告,也要我当翻译。原因是当天,有一个美国代表团访华,其中,一个30岁出头的年轻人作报告,让张先生当翻译。张先生说,以后,年轻人作报告,你们去翻译。你赶快学好英语口语。由于文化大革命,耽误了一代人,出现学术断层,才会出现孙子作报告,爷爷当翻译这样的局面。现在就赶鸭子上架了。这可是一个重大任务,看英文文献可以查字典,可是,当翻译,台下一大批听众,首先,你要听懂英文,马上用中文讲出来。我只好说,我努力。
幸好,后来理论室来了两个“海归”:张子贤和伍经元。他们承担了后来几乎全部外宾在高能所作的学术报告的翻译,这才解决了高能所成立初期的翻译危机。
由于张先生的推动,原子能所立即组织约10个人参加的英语训练班,由郑林生讲课。每周上三个半天的课。我又请教了萧健先生,如何学好英语口语,完成张先生交代的任务。萧健先生说,你到外文书店,随便买一本英语教科书书,从头看到尾;为了练听力,可以买灵格风唱片听。为了听灵格风唱片,我买了留声机。
经过几年的努力,1978年,丁肇中组的两位科学家访问高能所,他们作的报告,是我翻译的。台下听众有谢家麟先生,叶铭汉先生,会后,他们对我说,翻得好!翻得好!这算完成了几年前张先生交给我的任务。
四.你要去讲课
1958年,中国科学技术大学成立之初,张先生就去给大学生讲普通物理课。随着高能所的研究生的增多,高能所要为研究生院承担给研究生讲基础课的任务。张先生很关心研究生的教育,他曾经对我说,你要去讲课,不要把讲课看成是只有付出,通过讲课与青年人交流,学生有时会提一些你回答不了的问题,但是,这些问题可能有新的思想火花,使你产生新的思想。通过与青年人交流,使你的头脑保持年轻。
1986年,当实验部主任郑林生与唐孝威商量,请14室承担讲基本粒子(1)课程时,我和陈和生,金炳年,童国梁四人立刻承担讲基本粒子(1)课程,直至2003年。
五.你要写科普文章
高能所开始筹建时,科学院很多研究所都是反对的。他们怕高能所用钱多,影响他们从科学院拿到的经费。张先生认为,高能所宣传不够,他们不了解建高能所的钱是中央决定,1965年,因中苏关系恶化,中国代表团撤离莫斯科杜布纳联合核子研究所,把每年交给苏联的2000万元,不交给苏联了,而是用在国内,自己建造自己的高能加速器和高能物理实验基地。他说,他是人大代表,又是人大常委,开会时,他总是抓住一切机会,向各色各样的人宣传高能物理。当时在中关村,他与我在同一个办公室,他说,只有领导和群众都了解科学,才会支持科学。他对我说,你要经常写科普文章,宣传高能物理。从那以后,我是经常写科普文章。例如,从1987年,日本和美国探测到超新星中微子后,我写了若干篇文章,介绍中微子是有质量的以及有关中微子振荡实验。
从高能所建立初期,就创办了“高能物理”杂志,宣传高能物理。后来,改名为“现代物理知识”,编辑部就在高能所,所以,高能所的同志投稿,是近水楼台先得月。
张文裕先生是一位德才兼备,心胸豁达又平易近人的恩师,我作为他的学生,在学习和工作上,一直得到他的指导关心和帮助,我将永远怀念他老人家。
(作者:何景棠 高能所研究员)