集才华、毅力与运气于一身的实验家

■武夷山

（发表于《中国科学报》2023年2月17日）

1月，美国Knopf出版集团出版了物理学家和科学传播人Suzie Sheehy（苏西·希希）的科普著作The Matter of Everything ：How the Tiniest of Particles Helped Build the Modern World（本文作者译为“万事万物：最小的粒子如何助力打造了现代世界”）。

希希博士出生于澳大利亚，目前在英国牛津大学和澳大利亚墨尔本大学两处奔忙。她参与过欧洲大型强子对撞机的设计，还热衷于通过科普讲座向公众普及科学。她学术功底深厚、颜值高，故她的讲座深受大众欢迎。本书是她的第一部著作。出版该书的Knopf出版集团以出版高端文学作品见长，它愿意出版希希的科普著作，说明对希希的文字水平十分认可。

物理学的目标是弄懂宇宙及宇宙中的万物是如何运作的。为了了解世界，就要提问。希希发现，随着她对物理学研究的日益深入，处于核心地位的是这一问题：“物质是什么？物质如何通过相互作用造就了包括人类在内的一切？”

希希认为，有必要追问个人存在之意义，不过，她的追寻意义之路不是研习哲学，而是试图了解整个宇宙。对于人类，实验是了解宇宙的重要手段。

本书回答这样的问题：如何设计和开展旨在探究存在之基本积木块的实验？如何让一个质子在27公里长的加速器环上每秒回旋1.1万次？最关键的问题是做这些实验为什么重要？

希希在本书中介绍了一些物理学英雄，他们集才华、毅力与运气于一身，完成了一些惊天动地的科学实验，改变了历史进程。例如，在德国一个实验室中偶然发现了X射线；一些科学家试图证明爱因斯坦是错的，没想到实验结果反而证明爱因斯坦是对的；科学家为击破原子而展开的激烈竞争，等等。

这些高水平实验引发了一些重大科学发现，大大改变了人类的生活面貌。相关实验成果有助于人们探测火山深处的岩浆流动，开发出治病救人的医学技术，如诊断成像和辐射疗法。广播、电视、微波炉、智能手机、互联网这些使我们生活更美好的事物，在源头上都离不开科学实验。

在叙述过程中，希希时不时揭开帘幕，让大家了解物理学到底是如何运作的——作出贡献的不仅有理论工作者（写满方程的黑板是他们的利器），还有无数实验工作者，后者掌握了各种技能，如手工吹玻璃、装备热气球、研制教堂那么大的电子设备，等等。

本书讴歌了人类的智慧、创造力和好奇心，讲述了关于科学发现的鼓舞人心的故事，并郑重提醒读者进步是人类求知欲的函数。

关于理论家和实验家（也是实干家）的差异，作者在书中写道：

理论物理学家可能为一种数学可能性而狂喜，实验却带领我们走向脆弱性的可怕前沿：现实世界。这就是理论和实验的区别。理论物理学家的认识必须计及实验结果，而实验物理学家的工作更加精细微妙：不仅要检验理论物理学家的认识是否正确，而且要提出自身的问题，要设计和建造出用以检验理论物理学家的认识的设备。

实验家必须理解且能够运用理论，但是必须不被现有理论框住。实验家必须保持开放心态，以发现意料之外的和未知的事物。实验家还得懂其他许多东西：拥有从电子学到化学的实用知识，从焊接到处理液氮的实用技能。实验家得将所有这些知识技能整合在一起，以便操纵看不见的物质。事实是，实验很难，有很多起步就错和最终失败的事例。得有足够的好奇心和坚强个性才会愿意去做实验家。幸好在历史上，有很多人拥有做实验家的激情和锲而不舍精神。

本书中，像这样的精彩论述比比皆是。

《中国科学报》 (2023-02-17 第3版 读书)