攀越數學高峰——尋找J粒子的丁肇中
20世紀50年代,丁肇中就對探求新的基本粒子發生了興趣。高手科學家們的專著和思想物理學家丁肇中發現j粒子,對丁肇中有巨大的吸引力,他在前人理論的基礎上,進一步探求基本粒子的新世界。并且,正在這時,責難和癌癥向他而至。
l966年至l970年粒子研究的5年是他科學公路上最為堅苦的5年。他和研究小組的科學家們擬定攻破新粒子的實驗計劃,忙著設計制造儀器設備,進行一次又一次的實驗,但所得到的結果卻是一次又一次的失敗,仍然找不到使人驚訝的新粒子。丁肇中深陷窘境之中,但是科學研究的責任心鞭策著他不能停步。他和朋友們不斷地更改實驗方案,反復進行實驗,常常日夜鏖戰在儀器旁,實驗室成了她們的房間。就這樣,她們堅苦鏖戰5個春秋,科學實驗數據依然不能令人滿意。正當她們的實驗處于困局的時刻,學術界對她們發出了種種議論。有的說,丁肇中所構想的找尋新粒子的實驗是異想天開,已走到了死西街啦!
1966年至l970年,丁肇中為了在高能化學最厚的地方鉆孔,找尋新的基本粒子,弄得精疲力盡,四肢無力,他昏厥了,不得不去診所診治。大夫在他的病歷表上寫著:“因時常疲累患神經紊亂癥?!贬t生瞧瞧病歷表,按一按他的心跳,又瞧瞧丁肇中無力支撐自己身子的樣子,耐心地說:“我勸你最好休息一年。”醫生的話晴空霹靂似的向他擊來,他忽然倍感束手無策。丁肇中嘆了一口氣,用祈禱的口吻說:“大夫,莫非沒有別的方式嗎?”醫生斬釘截鐵地說:“這是惟一的辦法!”
大夫的決斷,無疑對丁肇中是一個沉重的嚴打。5年的淚水將毀于旦夕,他只得在診所中痛楚地追憶過去,思考著未來。5年來,他領導英國和西德兩個實驗研究小組,夜以繼日的埋首在實驗室之中,希望能揭露高能化學的新天地。在這5年里,他遭到不少同行的質疑,他摒棄家庭的天倫之樂,莫非這條路走錯了嗎?他仍然有一個信念:“在某一個能量階級內,一定存在著未被發覺的基本粒子。”
丁肇中回顧了5年來的化學實驗工作,愈發堅定地覺得,5年的公路方向是正確的,在這條公路上,還須要掃除許多障礙。他下定決心,進一步總結過去5年來的得失,著手更改實驗計劃。一年來的放假,經過大夫的醫治,母親悉心的照料,丁肇中的體質逐步恢復過來了。經過冬去春來的考驗,他如今精力愈發充裕。隨著秋天的到來,他對未來的事業飽含了信心,比往年愈發堅定不移,像一顆永恒的星在宇宙中閃光。他說:“我要找尋到宇宙的真相!”
丁肇中的研究是從闡明基本粒子的內部結構開始的。雖然在這曾經,科學界曾對基本粒子結構提出種種構想,她們都堅持基本粒子是由3個更基本的粒子所組成的。但丁肇中并沒有河北學步,而是另辟蹊徑。他這樣提出問題:莫非基本粒子只有3個更基本的粒子組成嗎?它為何不會有更多的基本粒子組成呢?
研究小組經過常年的觀測,l974年8月把能量控制在30~40億電子伏特時,計數器開始顯示出結果了。丁肇中的研究小組對所觀測得到的數據進行剖析。她們發覺一個重大的事實:那就是,在31億電子伏特附近反應數量大幅降低而產生了一個極端明顯的尖鋒。丁肇中對這一奇跡般的現象進行剖析研究,認定在這個尖鋒處有一個新粒子存在。為了謹慎起見,丁肇中遲遲不向外公開她們的實驗結果,而丁肇中的研究小組的朋友仍然堅持要盡早地發表她們的實驗結果。研究組的陳先生曾對丁肇中博士說:“有一只鳥在手中總比在森林中的.兩只鳥好。”
經過l0年的堅苦鏖戰,丁肇中領導的研究小組總算在數學學這個皇冠上添加了一顆珍珠。在丁肇中發覺新粒子的同時,印度西海岸的伯頓·里希特博士領導的研究組也發覺了性能相同的新粒子。三人一齊獲得1976年諾貝爾化學獎。
(節選自鮑振元《丁肇中——跨世紀科學家的標桿》,有刪減)
(1)下述對傳記內容的剖析和概括,最恰當的兩項是:(5分)
A.1966年至l970年的5年中,丁肇中和研究小組的科學家們進行一次次實驗,即使一次次失敗,仍然沒有找到使人驚訝的新粒子,然而卻為后來獲得成功打下了基礎。
B.在學術界對他的研究發出的種種議論,以及不少同行的質疑和指責中,丁肇中覺得“在某一個能量階級內,一定存在著未被發覺的基本粒子”,是信念支撐他獲得了成功。
C.因為高手科學家們的專著和思想對丁肇中形成了巨大的吸引力,他在前人理論的基礎上,進一步探求基本粒子的新世界,所以他的研究是有承繼性的。
D.科學界都堅持基本粒子是由3個更基本的粒子所組成的,但丁肇中覺得基本粒子是由更多的基本粒子組成的,他率先發覺J粒子的事實也證明了他的說法。
E.本文對丁肇中發覺新的粒子的研究過程進行了詳盡的介紹,尤其是對他因找尋新的基本粒子累病,不得不去診所診治的描述,表現出了一位偉大的科學家的研究精神。
(2)作為科學家,丁肇中具有如何的研究精神?請概括說明。(6分)
(3)丁肇中患病后放假一年,這對他發覺新的粒子(J粒子)有如何的作用?請簡略剖析。(6分)
(4)在認定有新粒子存在的情況下,丁肇中和他的朋友看法不同,丁肇中是“遲遲不向外公開她們的實驗結果”,而朋友“堅持要盡早地發表她們的實驗結果”。請任選其中一個觀點,結合全文,說說你的想法。(8分)
參考答案:
12.(1)【A】【C】答A得3分,答C得2分,答D得1分,答B和E不得分。
(2)①勇于創新,具有勇于趕超前人物理學家丁肇中發現j粒子,在前人研究的基礎上向尖端科學挑戰的精神;②堅韌執著,具有不畏困局、不怕一次又一次地失敗的拼搏精神;③具有科學研究上的合作精神;④具有嚴謹務實的精神。(答對三點即可)
(3)①回顧往年的研究之路,堅定了繼續研究去發覺新的粒子的信念;②總結過去5年研究中的得失,更改自己的實驗計劃,更有利于新的粒子的發覺;③通過一年的放假,體質恢復,精力愈發充裕,有利于之后發覺新粒子的實驗研究。
(4)觀點一:丁肇中遲遲不向外公開她們的實驗結果表現了一個科學家嚴謹認真的心態。
①這種做法表現了丁肇中作為科學家的一種嚴謹的研究精神;②丁肇中的研究另辟蹊徑,所以對新的發覺要謹慎對待;③丁肇中的研究以前遭遇過學術界的議論和同行的質疑,所以更要慎重從事。
觀點二:丁肇中的朋友堅持要盡早地發表她們的實驗結果,表現了一種更為現實的心態。
①既然新粒子的研究早已獲得成果,就應當盡早地發布下來;②掌握一種科學發覺的發明權是科學研究中的實實在在的事情,是辛勞研究的回報;③在科學研究中新的發覺層出不窮,一旦成功就應當發布,伯頓·里希特博士領導的研究組同時也發覺了性能相同的新粒子這一事實也說明應當盡早發表。
(觀點明晰2分;理由充分,闡述合理6分)
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