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科研中一个 “顿悟”的故事

已有 5439 次阅读 2014-4-21 07:46 |系统分类:观点评述| 科研人员, 故事, “顿悟”

   中国科学报记者王珊曾在科学网给我发了一条短信,说明他们正在做一个关于科研人员的幸福是什么的调查。他们希望我分享一下自己的故事。

      我当时比较忙,而且研究上遇到一些烦恼,所以没有给她及时回复。后来,我想到了关于科研人员的幸福是什么的题目。从我本人的体会,在特定的情况下,我感受到与普通公众不同的一种幸福。 这是在研究工作的过程中,遇到一个难题,长时间无法解决。可是在某一天,来了灵感,难题迎刃而解,这种感觉,就像佛教徒的顿悟,有一种特殊的幸福感。

这里讲一个我体会很深的故事。我在1985年的一个国际会议上提出了中微子是超光速粒子的猜想。当时我开始思考关于超光速中微子的量子方程,可是一时找不到合理的方程式。于是我把这件事作为一个业余课题,每当有机会时我会推算一下。一直到2000年初的某一天,我改变了思路,参考了狄拉克推导电子量子方程的思路,结合到中微子的特殊性质,一下子找到了合理的超光速中微子的量子方程式。这种顿悟,感觉真好。 

2000年,我从美国回中国访问,在复旦大学现代物理研究所作了一个学术讲座,主要讲一个与相对论有关的非主流理论,说明超光速中微子在理论上的可能性和合理性。我很希望倪光炯老师在场,因为他是复旦大学物理系资深教授,出版过《近代物理》、《高等量子力学》等专著。在以往我与倪光炯老师的交往中, 我知道倪老师有高深的量子力学水平,而且有开放的学术思想。可惜当天他正好有课,不能参加讲座。 

后来我回到美国,用Email向倪光炯老师请教。当时在电脑上给公式的打字很困难,我用手写了方程式中的一个核心矩阵,扫描以后作为Email的附件发给了他。倪光炯老师毕竟是量子力学的高人,他很快给了我热情洋溢的回复,并且详细地从这个超光速狄拉克方程推导出了方程的解。他说,这个研究工作有实验依据,又有合理的理论,应该是件很有价值的科研工作。

我们在实验上的主要依据是中微子的质量平方值的测量值。 1990-2000年,全世界有7个国家 (包括中国原子能所)的实验室用氚的β衰变实验,测量e中微子的质量平方值m 2,平均结果是负值:-27 eV2。表面上看,负质量平方值是个奇怪的结果,实际上,它说明中微子的动量值超过能量值,这是中微子超光速的特征。

我们二人合作,很快写了一篇论文投稿给美国高级物理期刊。 可惜运气不好,就在审稿的过程中,新的实验平均值出来了,比以前的结果一下子减少了10倍,小于实验误差。编辑以此为理由,不同意发表。后来在2001-2002年,我们的3篇论文还是在正规科学期刊发表了,虽然不是在高级物理期刊。

我认为狭义相对论在一定范围内是个正确的理论,狭义相对论服从电磁相互作用的规律。在我们的日常生活中大多数是电磁相互作用。可是不能把它的结论无限推广。如果物理学中准许有其它的时间定义,光速将不再是一切物质运动速度的极限

20119, 欧洲核子研究中心宣称研究人员发现了超光速现象。据报道,意大利国家实验室的名为 OPERA 的实验装置接收了来自著名的欧洲核子研究中心的中微子,两地相距 730公里,中微子跑过这段距离的时间比光的运动还快了60纳秒。这个消息,震惊世界。

倪光炯老师和我对于这个消息都感到很振奋,可是我们冷静地认为,对于高能中微子,它比光的运动不可能提前了60纳秒。 果然,欧洲核子研究中心在20125月的公报中承认,实验中发现有系统误差。OPERA 的实验结果不能证明中微子是不是超光速。然而我们也注意到,在自然界还有其它的超光速现象。 

   最近,倪光炯老师到中国访问,我们在十多年以后再次聚会。尽管我们二人都已经白发苍苍,可是我们对于科学研究的兴趣依然昂然。倪光炯老师已经80岁了,还在进行多项基础理论的研究,精神令人感动。我们二人都认为,中微子的超光速性质是弱相互作用中宇称不守恒的深一层次的原因。我们相信,今后的时间将证明,我们合作研究的结果是正确的,是有价值的。总有一天,这项研究工作将会成为物理学界的共识。

Anyway, 科学研究过程中的顿悟,感觉真好。 

 

 

 

 



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