發表日期 4/8/2022, 2:36:04 PM
錢江晚報・小時新聞記者鄭琳 通訊員 薑旭晨
探測引力波,研究暗物質,探索宇宙學,這些最前沿的科學研究,離我們並不遙遠。就在西湖區,中國科學院大學(國科大)“落戶”杭州的高等研究院――國科大杭高院裏,有一群物理學傢,正在計劃如何在太空裏造齣300萬公裏壁長的引力波探測器。
耿朝強 國科大杭高院數理學院執行院長
耿朝強,杭高院數理學院的執行院長,是這群物理學傢的領頭人之一。眼下,他正忙於招募強兵,2022年的研究生麵試正在進行中。記者近日專訪瞭這位理論物理學傢,聽他娓娓道來其傳奇人生。他有兩位“恩師”,一位是第一個拿到諾貝��奬的華人物理學傢李政道,另一位馬夏剋教授一手締造瞭原子彈,更以發現弱相互作用力的理論聞名學界。而耿朝強,則將自己的名字留在瞭粒子物理學教科書裏。
16歲上中科大
物理是第一誌願,北大清華排後麵
耿朝強齣生在北京的知識分子傢庭,後來跟著父母下放到內濛古包頭,在包頭鋼鐵集團,周圍有許多鞍山來的鋼鐵工人,也有不少和他父親一樣的工程師。
也許現在的同學很難想象,上世紀70年代末,一群包鋼少年們的最高理想,是成為物理學傢,拿諾貝爾奬。
“學好數理化,走遍天下都不怕,這是那時候的流行語。”耿朝強笑道,“我們那時候的最高理想是要為國傢進步做貢獻。所以成績最好的學生,都去學物理和數學。”
1978年,他在內濛古的數理化競賽裏拿到第一名。“可以隨意選大學瞭,我第一誌願就選瞭中科大物理專業。”耿朝強說。因為那一年,齣瞭一個聞名全國的少年神童寜鉑,以13歲的超低齡進入中科大,是全國學生的偶像。
在耿朝強的誌願錶裏,中科大物理係排第一,北大數學係排第二,清華大學的一個工程學科排第三。最後,16歲的耿朝強被中科大物理專業錄取。周圍的同學,全是各個省的高考狀元。而他的上鋪,正是那位名震全國的天纔少年寜鉑。
從那以後,耿朝強就心無旁騖地在理論物理的大道上前行,“當年我們這些意氣風發的少年甚至覺得,諾貝爾奬已經近在咫尺瞭。”
獲李政道資助留美
至今珍藏恩師的賀卡
“離諾貝爾奬很近”的真切感覺,來源於那個時代,無數閃耀物理學界的名字和他們如此之近。尤其是李政道、楊振寜、丁肇中等幾位華裔諾奬獲得者更是激勵瞭無數中國的學子們。
1979年,李政道和中國物理學界閤作創立瞭“中美聯閤培養物理類研究生計劃”(簡稱CUPSPEA),每年從全中國各大高校選拔最優秀的100人赴美留學。這個計劃共持續瞭10年,培養齣大批頂尖人纔,包括美國科學院院士文小剛這樣的物理學大咖,也包括搜狐CEO張朝陽這樣的商界英纔。
耿朝強參加瞭1982年的CUSPEA考試,順利通過瞭筆試和麵試,第二年留學美國。不僅齣國費用全包,還給每個人900元置裝費。“那可是1983年的900元啊!”耿朝強感慨。4年後,25歲的耿朝強就在美國拿到瞭博士學位。
“那時候國內是沒有托福和GRE考試的,所以如果不是李政道先生的這個CUSPEA計劃,我們就沒有機會去美國留學。所有CUSPEA計劃的同學都把李政道先生當作恩師。”
在中國台灣清華大學任教時,耿朝強與李政道有愉快的學術交流,“我甚至還給他的文章提瞭一個意見。”耿朝強說,“先生為此迴信感謝。” 他至今還珍藏著李政道親筆寫的新年賀卡:“宇稱失恒韆古事,人們發現六十載,自然循進萬物變,共建未來新宇宙。”
李政道給耿朝強的親筆賀卡
理論物理學傢的夢想
把名字留在教課書裏
如果說恩師李政道一度讓年少的耿朝強覺得和諾奬很近,另一位美國導師則讓他深刻理解瞭理論物理道路的艱辛,他就是美國著名粒子物理學傢羅伯特・E・馬夏剋(Robert E.Marshak)。他曾是二戰時期美國曼哈頓計劃的重要參與者,作為奧本海默的助手,可以說一手研製瞭世界上第一顆原子彈。
馬夏剋教授因為弱相互作用力的理論而聞名學界。自然界一共四種相互作用力:引力,電磁力,強相互作用力和弱相互作用力。弱力的理論完善對於理論物理學至關重要,這個成就讓馬夏剋拿遍瞭所有的奬項,卻因為一些陰差陽錯的原因,唯獨和諾貝爾奬失之交臂。其實這在物理學史上並不少見,畢竟,愛因斯坦的相對論都沒有拿到諾奬。
這位教授通常情況下不收學生,有一年馬夏剋看好瞭一批後生,他齣瞭一批題,讓他們第二天給答案。耿朝強拿到的題目直接是諾奬級彆的,和丁肇中1974年發現第4種誇剋的束縛態有關。“導師考察的其實是我們的思維,他讓我思考,為什麼丁肇中能有這個發現。我想瞭一夜,第二天的答案讓他很滿意。”於是他成為馬夏剋的“關門弟子”。
在這位導師門下,耿朝強一直在思維挑戰。因為馬夏剋的學術論壇門庭若市,往來都是鴻儒,“他們談論的問題都是科學上最重要的問題,從來不談論世俗政治。”導師給他研究的課題也都是終極問題,諸如“為什麼電子質量是這麼大?”“為什麼有三個誇剋代?”
從理論上講,這些問題和宇宙如何起源的難度差不多大。
在這種上帝式思維訓練中,耿朝強在粒子物理領域作齣瞭傑齣的成果。“中學生都知道,電子的電荷是-1,質子是+1,中子沒有電荷。但是,為什麼呢?我從理論上解決瞭這個問題。”
這個成果,被寫進瞭馬夏剋編寫的物理專著《現代粒子物理基本概念》中,它也成為許多學校粒子物理學的教材。
馬夏剋教授撰寫的《現代粒子物理基本概念》
讓耿朝強難忘的是,導師在1992年聖誕前夕去世,這本書的書稿就是去世前幾天纔送到齣版社的。
“理論物理學的道路是艱辛的,我的很多同學堅持不下去,轉行去瞭工業界,或華爾街。”耿朝強說,“學理論物理的人,都頂級聰明,思維能力和解決問題的能力非凡。轉行後的同學們在商界叱吒風雲,但他們有時依然會覺得遺憾,因為當初的科學夢想並沒有實現。”
尋找終極問題的答案,在物理學史上留下自己的名字,這纔是理論物理學傢的終極夢想。
耿朝強
在杭州,探測引力波
太極計劃等著你
2019年,著名理論物理學傢吳嶽良院士給耿朝強發齣邀請,國科大在杭州要“落戶”,吳嶽良院士讓耿朝強來建設數理學院,於是他從台灣迴到大陸,在杭州雲棲小鎮的齣租房裏開始瞭論證籌備工作。
“我正式入職是在2020年元旦。”他笑著展示自己的工牌:“06號,相當‘元老’瞭。”
在國科大杭高院,最重要的科研計劃是“太極計劃”,這是一個宏大的探測引力波的工程,將發射三顆星,在太空裏形成臂長300萬公裏的等邊三角形,用來窺探宇宙深處的震動。
引力波探測對理論物理的探索有至關重要的作用,“黑洞是什麼?最早形成的黑洞裏,會有暗物質嗎?這些問題都可以在引力波探測中得到答案。”耿朝強說,“目前人類隻在地球上探測過引力波,地麵上的探測器壁長隻有4公裏,而我們的太極計劃,有300萬公裏!”
太極實驗室
現在,“太極一號”已經發射,太極計劃即將啓動第二階段,耿朝強的數理學院將為此做許多理論上的準備。在杭高院的實驗室裏,裝備瞭多個巨大的真空罐,用來模擬太空環境,以便測試將來要發射到深空中的載荷。此外,還有大型計算機用於做理論研究和計算。
“太極計劃肯定會吸引和培養大批相關的人纔。”耿朝強說。目前,數理學院已經有10幾位博士後做相關研究,耿朝強錶示還將招收更多的研究生、博士生。“今年計劃招收理論物理學碩20個。”他笑言,“學校的住宿和助學金條件都非常優秀喲!”
經過40多年的輪迴,時代的颶風再次吹起。“國傢現在大力推進基礎科學研究瞭,浙江杭州在基礎物理上的投入非常有前瞻性。我也希望更多對此有興趣和有理想的同學加入。”
耿院長還特地為浙江的青少年們寫下一段祝福。 這段話中蘊含瞭讓李政道和楊振寜獲得諾奬的成就:發現宇宙中對稱的破缺。
“對稱展示宇宙之美,破缺生成宇宙之實。祝浙江的青少年在美好的青春年華,瞭解宇宙大自然的美麗和真實。”
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