如何造出能量更高、探測更精準的粒子加速器和探測器，以探索物質微觀的“小宇宙”內部更深層的奧秘，這永遠是粒子物理學的前沿課題，也是中國工程院院士、實驗核物理學家葉銘漢畢生致力的工作。
他穿著白襯衫、黑夾克、灰呢長褲，滿頭銀發(fā)，很瘦，總是溫和地笑著。在兩個小時的專訪中，修養(yǎng)極佳、思維敏銳是他留給在場每一個人的共同印象。
他叫葉銘漢，89歲，中國工程院院士，現(xiàn)任中國高等科學技術中心學術主任、中國科學院高能物理研究所（下稱中科院高能所）研究員，曾任中科院高能所所長、中國高能物理學會理事長等職。
專訪在位于北京中關村東路的中國高等科學技術中心進行。他娓娓講述起如何輾轉步入原子核物理領域，如何參加中國最早的粒子加速器研制，如何主持標志中國高能物理實驗躍居國際先進水平的北京譜儀和北京正負電子對撞機的研制……講述時，既無得意之情，也無過分謙虛之辭，他只是平靜地談論往昔，特別是那些有趣的工作。他說：“物理很奇妙，可以追究事情是如何發(fā)生的。”
找到自己的道路
橫跨瑞士和法國邊境、深埋地下100米、長達27公里的歐洲大型強子對撞機，是目前地球上最大的機器。功率達到最大時，數(shù)以萬萬計的粒子在加速器環(huán)內以每秒近30萬公里的速度急速穿行，相當于光速的99.9999991%。
用世界最大的機器，研究最微觀的粒子，探索宇宙的奧秘，這是粒子物理學家們所做的工作。
葉銘漢覺得，這工作很有趣，也很適合自己。而當年他卻是經(jīng)過一番波折才逐漸找到了這條道路。葉銘漢1925年出生在上海一個知識分子家庭。其祖父是前清舉人，父親曾任上海市南市區(qū)電話局局長，家境小康。但葉銘漢自幼體弱多病，性格內向，不擅運動，小學成績屬中下水平，唯獨喜歡“翻家里的書，亂看一氣”。直到初二時，他因在一次作業(yè)中表現(xiàn)出色意外受到老師表揚，“不知不覺對念書專心起來”，期末考了全班第一。
1942年，葉銘漢受叔父葉企孫之邀，前往重慶繼續(xù)學業(yè)，以免受上海戰(zhàn)事的牽累。兩年后，他同時考取中央大學、西南聯(lián)大和上海醫(yī)學院，出于“學工容易有飯碗”的簡單考慮，最終選擇了西南聯(lián)大土木系學水利。
當時，他的叔父葉企孫也在西南聯(lián)大執(zhí)教。葉企孫被譽為中國近代物理學的奠基人之一，是早年清華學堂的首批學生，后留學美國芝加哥大學和哈佛大學，獲博士學位，回國后曾任清華大學物理系主任、理學院院長。楊振寧、李政道、王淦昌、趙九章、錢偉長、錢三強、王大珩、朱光亞、周光召、鄧稼先等赫赫有名的物理學家都曾是他的學生，因而有人稱他是“大師的大師”。葉銘漢自幼對叔父崇敬有加，視其為人生楷模，他中學的學費亦均由叔父資助。不過，葉銘漢說，對他的學業(yè)和人生抉擇，叔父從不干涉。
進入大學后不久，時值日軍瘋狂進攻中國西南部，愛國心切的葉銘漢于1945年1月在校加入青年遠征軍抗日。他隨軍坐飛機到了印度，被編入汽車兵團。其時戰(zhàn)爭已近尾聲，他并未真上戰(zhàn)場，只是參加了一段汽車駕駛訓練，抗戰(zhàn)勝利前和戰(zhàn)友們開著美國吉普回到國內，抗戰(zhàn)勝利后不久便返校復學。
然而，這段特殊經(jīng)歷卻意外改變了葉銘漢的人生軌跡。因在青年軍交的一些好友是物理系學生，受他們影響，葉銘漢對物理產生興趣。一年后，西南聯(lián)大停辦，清華、北大、南開分別遷回原址，葉銘漢通過轉系考核，如愿轉入叔父主持的清華物理系學習。他自言未受到叔父特別蔭庇，回京后也未住過叔父在清華園的寓所——雅致的北院7號。他回憶說：“叔父做人很嚴謹，做事公事公辦。我也向他學習。”
后來，葉銘漢一度萌生再次轉系、改學氣象學的念頭，因他發(fā)現(xiàn)自己對部分課程很有興致，但對一些純理論內容卻興趣較缺。大三學年末，后被稱作中國原子能科學事業(yè)創(chuàng)始人的錢三強回國，在清華作了一場關于原子核物理的學術報告，促使葉銘漢最終決定繼續(xù)留在物理系。“有實驗事實才能發(fā)展理論。我覺得實驗很適合我，我比較合適搞一些不是太玄的東西。”他微笑著說。
中國最早的粒子加速器
葉銘漢在青年時代就有機會在多位名師身邊學習工作，這讓不少人羨慕不已。
1949年，本科畢業(yè)后，葉銘漢考取清華大學碩士研究生，導師就是錢三強。葉銘漢一心想從事原子核物理的研究，在量子物理等相關課程中表現(xiàn)優(yōu)異，導師錢三強稱贊他是同學中學得最好的，并給他看一本從國外帶回來的關于回旋加速器的參考書。
回旋加速器是粒子加速器的一種。繼1897年發(fā)現(xiàn)原子由原子核和電子構成，1932年發(fā)現(xiàn)原子核由質子和中子構成之后，科學家們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)眾多比質子和中子更小、更基本的“粒子”，于是形成了粒子物理學（又稱高能物理學）。要研究這些微觀粒子，人類無法像使用顯微鏡觀察細胞那樣直接進行觀察，只能通過粒子加速器，將這些微小粒子加速到接近光速的高速，通過“打靶”或轟擊，改變其狀態(tài)，進而分析和了解微觀物質的組成和運動規(guī)律。
“錢先生回來是有打算的，就是要在中國開展核物理實驗。”葉銘漢回憶說。核物理實驗是人類認識微觀世界的手段，也是現(xiàn)代科技進一步發(fā)展的必要條件。中國要縮小與西方的科技差距，需盡快開展核物理實驗。粒子加速器是其中重要的實驗裝置，1949年，葉銘漢即在導師錢三強的指導下開展相關的調研工作。
一年后，限于當時的條件和政策，粒子加速器只能在中科院建造，葉銘漢遂受導師之命轉到中科院近代物理研究所，在王淦昌、蕭健領導的宇宙線研究組工作。不久后，人類歷史上首次觀測到正電子、后被稱為“中國原子能之父”的核物理學家趙忠堯沖破重重阻攔回到祖國，在近代物理所創(chuàng)建靜電加速器組，葉銘漢受調參加中國第一臺粒子加速器——質子靜電加速器的研制。
當時，國內的核物理基礎近乎空白，科研條件簡陋，經(jīng)費也很有限。趙忠堯設計了靜電加速器的總體方案，將不同部件的具體任務分配給研究組成員。葉銘漢被安排負責主要部件之一離子源的研制。他回憶說，當時，國內物資匱乏，核物理實驗器材更是奇缺，他們形容當時的工作為“要吃面包，先種麥子”，從研制一些基礎設備開始。趙忠堯回國時帶回一批在美國費盡心思采購的靜電加速器部件和核物理實驗器材，對推動中國核物理的發(fā)展起到了重要作用。
雖然條件艱苦，工作緊張，但葉銘漢感到那時每天在學習進步，心情很愉悅。1953年，中國第一臺700千電子伏靜電加速器建成。葉銘漢介紹，這臺靜電加速器的能量很低，進行的科學研究不多，后轉到大學里用于學生實驗。“但它標志著中國的粒子加速器成功邁出了第一步，摸索了技術，培養(yǎng)了人才。”他說，“我們從未研制過這個，一些現(xiàn)在看來很簡單的東西，當時花了不少時間。但它讓我有了一種信心，別人能做到的事，不管多困難，只要我們認真努力去做，最終一定可以克服困難，一定能夠做到。”
“跳上飛馳的特快列車”
1957年，葉銘漢參加中國第二臺靜電加速器的研制，其能量于1959年成功達到設計值2.5兆伏，比第一臺增加300余倍。建成后，葉銘漢作為靜電加速組副組長負責其運行和改進工作，后率先研制和發(fā)展多種粒子探測器，開展了中國第一批低能核物理實驗，并于20世紀60年代初做出了國際水平的成果，測出一條國際上從未在實驗中測出的Mg原子核（24Mg）新能級。
“發(fā)現(xiàn)新能級當然很高興，其實是個很小的工作，它的意義是標志著我們的技術達到了一定水平。”葉銘漢說，“當時國外進展也很快，已發(fā)展出串聯(lián)靜電加速器，能量達到千萬伏。很明顯，我們剛入門，與國際差距還很大。但我們看到了希望，發(fā)展不是遙遙無期。”
就在葉銘漢懷抱希望，準備與同事們快馬加鞭趕上國際水平時，他卻懊惱地發(fā)現(xiàn)自己的境況“每況愈下”。1964年，國家原本批了1000萬元研制串聯(lián)靜電加速器的項目被停，葉銘漢被安排下鄉(xiāng)參加“社會主義教育運動”。不久后，“文革”開始，他又成了“反革命分子”，是重點批判對象。叔父葉企孫更被揪斗、抄家、關押。葉銘漢一度想到自殺，所幸后來看開。后于1969年被下放湖北潛江“五七干校”，他每天干完活就偷偷看書，心情漸漸舒暢。
1972年，各地“干校”陸續(xù)解散，葉銘漢回京投入靜電加速器的應用研究。次年，中科院高能物理研究所成立，葉銘漢被調至高能所物理一室任大組長，陸續(xù)開展了多絲正比室、漂移室、閃爍計數(shù)器、重粒子磁譜儀等高能物理實驗常用的粒子探測器的研制，并在國內首先實現(xiàn)多絲正比室計算機在線數(shù)據(jù)獲取。
1978年，全國科技大會召開，科學的春天到來。建造一臺中國的高能加速器，被明確列入國家自然科學發(fā)展規(guī)劃。然而，歷經(jīng)十年“文革”后，中國的基礎科研舉步維艱，與國際先進水平的差距愈來愈大。此時，中國的高能加速器發(fā)展該走哪條道路，是先建一臺技術“十拿九穩(wěn)”的質子加速器，還是將目光直接瞄準此時國際上更為先進、但國內基礎一片空白的正負電子對撞機？各方意見莫衷一是。
葉銘漢介紹，早期的粒子加速器都是用高能粒子束轟擊靜止靶，就像用手槍打固定靶。而對撞機是兩個高能粒子束相向撞擊，相當于用子彈打子彈，它是更有效產生高能反應的實驗方法，但無疑技術更復雜，標準更嚴苛，研制難度更大。
“第一，我們資金有限；第二，質子加速器在國際上已不具競爭力，而對撞機則可以做國際前沿的工作。”葉銘漢贊成對撞機的方案，這也是國家最終確定的方案。他回憶說：“有人說，我們好比站在月臺上，想跳上一列飛馳而來的特快列車。如果跳上了，從此走在世界前列，否則將粉身碎骨。”
為幫助中國早日建成對撞機，美籍華裔物理學家、諾貝爾物理學獎得主李政道專門設立了一個訪問學者項目，讓中國學者可進入美國最尖端的高能物理實驗室工作。葉銘漢因該項目于1979年底到普林斯頓大學做訪問學者，1981年又到猶他大學做訪問教授。在美國邊工作邊學習，他切實感受到中美之間的差距，但也更確信：“只要條件允許，我們一樣也能做到。”
1982年，葉銘漢回國擔任高能所物理一室主任，全面負責北京正負電子對撞機的“眼睛”——大型粒子探測器“北京譜儀”的研制；1984年升任高能所所長，領導全所建設北京正負電子對撞機。
葉銘漢稱，北京正負電子對撞機趕上了“天時地利人和”。“天時”是改革開放，包括達成中美高能物理合作協(xié)議，使一些國內當時無法生產的材料可在美國購買，一些研制中的問題可與美國專家討論。“地利”是研究所設在北京，國家又對該項目大力支持，經(jīng)費、物資等均優(yōu)先照顧。“人和”是當時有一批高水平人才，大家不計名利、團結一心地忘我工作。
1988年10月16日，北京正負電子對撞機首次實現(xiàn)正負電子束對撞，中國終于擁有了最先進的研究物質微觀世界的“武器”，被稱作“中國繼原子彈和氫彈爆炸成功、人造衛(wèi)星上天之后，在高科技領域又一重大突破性成就”。1990年，“北京正負電子對撞機與北京譜儀”獲國家科技進步特等獎。
一輩子都要學習
葉銘漢生性內斂，從未有過定要做出何等成就之類的“雄心”。在教育子女時，與許多望子成龍的家長不同，他對孩子直言“不必爭取第一”，理由是：“總想爭第一，太計較分數(shù)了，可能反而學不好，只要盡自己的努力就可以了。”
在科研方面，葉銘漢受錢三強、趙忠堯等恩師影響最大的是，解決問題要服從科學的方法，要嚴謹；還要積極發(fā)動大家的力量。無論當“大組長”、室主任還是所長，他都堅持“盡量放權，不瞎指揮”，遇到難以決定的事，則由他來作決定和負責任，“讓大家放心做”。
葉銘漢于1995年當選中國工程院院士，1996年后擔任中國高等科學技術中心學術主任。至今，他仍在堅持工作，最關心的還是中國粒子物理的發(fā)展。他說，作為一門以實驗為基礎的學科，粒子物理的發(fā)展史是實驗與理論不斷相互促進的歷史，也是人類對物質世界認識不斷深化的歷史。它看似離人們的生活較遠，但物質微觀結構的研究是各學科研究的基礎，激光、通信、新材料、生物、醫(yī)學、農業(yè)等學科的許多新技術都由原子物理學的成果轉化而來。例如萬維網(wǎng)，最早就誕生于高能物理領域。
“中國必須在世界高科技領域占有一席之地。”這是鄧小平當年參觀北京正負電子對撞機時所說的話。葉銘漢說，如今這“一席之地”已穩(wěn)穩(wěn)占住。北京正負電子對撞機自建成運行以來，已取得一系列國際先進水平的成果，并經(jīng)過一系列改造，其亮度又比從前提高近百倍，是國際最先進的對撞機之一。他還指出，目前，世界規(guī)模最大的粒子物理研究機構是歐洲核子研究中心，未來中國的粒子物理如何發(fā)展，是否要建一個類似規(guī)模的中心，以及如何合理改進基礎研究的評審方法和管理體制等，是中國物理學界當前需考慮的問題。
“人一輩子都要學習。技術發(fā)展很快，問題擺在面前，新東西、新發(fā)現(xiàn)會不斷出現(xiàn)。”葉銘漢告訴記者，“最近，我剛買了一個智能手機玩玩，打算用一下微信。不過，我不喜歡一天到晚總看手機，因為我工作時不希望總被打擾。”
（原文鏈接：http://www.chinapictorial.com.cn/ch/se/txt/2014-04/02/content_611481.htm）
附件下載：
