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62、6.丁肇中及其J/ψ新粒子的發(fā)現(xiàn)丁肇中教授是世界著名的實驗物理學家。他1936年1月27日生于美國，祖籍中國山東省，中學時代是在臺灣度過。1960年丁肇中獲碩士學位，1962年獲博士學位。1963—1964年在歐洲核研究中心工作。在丁肇中所從事科學實驗研究工作中，有幾個他親歷并引以為自豪的精彩片段。
第一個片段是發(fā)生在1966年，丁肇中重做了當時世界上最重要的一個實驗，那就是測量電子的半徑。丁肇中得到的實驗結果與理論物理學家推導出的理論相符合，因為早在1948年，理論物理學家根據(jù)量子電動力學的理論，得出電子是沒有的體積的結論。但是到了1964年，實驗物理學家經(jīng)過實驗得到電子半徑為10—13厘米實驗結果。隨后，多個物理學家同樣得到電子半徑為10—13厘米實驗結果，即得出了實驗與理論不相符合的結論。1966年，丁肇中重做這個實驗，證明以前那些科學家做的實驗結果都錯了。后來丁肇中總結這個故事得出的體會是“做實驗物理，不要盲從專家的結論”。
第二個片段就是J粒子家族被發(fā)現(xiàn)的歷史。1970年代初，物理學家們普遍認為，世界上只有三種夸克，用三種夸克的理論就能夠解釋世界上所有的現(xiàn)象。1974年，他們發(fā)現(xiàn)了一個質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量3倍（質(zhì)量為3.1×109eV）的長壽命中性粒子。在公開發(fā)表這個發(fā)現(xiàn)時，丁肇中把這個新粒子取名為J粒子，“J”和“丁”字形相近，寓意這是中國人發(fā)現(xiàn)的粒子。與此同時，美國人B.里克特也發(fā)現(xiàn)了這種粒子，并取名為ψ粒子。后來（1975）人們就把這種粒子叫作J/ψ粒子。J/ψ粒子具有奇特的性質(zhì)，其壽命值比預料值大5000倍。J/ψ粒子的發(fā)現(xiàn)大大推動了粒子物理學的發(fā)展。為此丁肇中和里克特共同獲得1976年諾貝爾物理獎。這一實驗結果證明了當時三種夸克的理論是錯誤的。丁肇中體會這段歷史總會說：“做基礎研究要有信心，你認為是正確的事，就要堅持去做；不要因為多數(shù)人的反對而不做，也不要去管其他人怎么看。”
第三個片段是膠子的發(fā)現(xiàn)的實驗。在物理學中，理論上認為夸克之間的力是膠子傳遞的。如果膠子是存在的，那么在高能正負電子對撞的實驗中就會出現(xiàn)三個噴注的現(xiàn)象。如果膠子不存在，那么在高能正負電子對撞的實驗上就不會出現(xiàn)三個噴注的現(xiàn)象，只會有兩個噴注現(xiàn)象。在實驗中，丁肇中果然發(fā)現(xiàn)了三個噴注的現(xiàn)象，這證明了膠子的存在。丁肇中根據(jù)這個“故事”告誡年輕科學家們，“做實驗物理要對意外的現(xiàn)象有充分的準備”。
第四個片段是在過去20年間丁肇中在西歐核子中心開展的富有成效的國際合作研究工作。這個國際合作組有19個國家的600多個科學家參加工作，其中三分之一來自美國，三分之一來自歐洲，三分之一來自俄羅斯及其他國家。這個國際合作實驗組取得了重要的研究進展，并且發(fā)表一大批學術論文，有75人獲得了博士學位。那么這個國際合作為什么會得到那么多的國家、那么多的科學家的支持呢？丁肇中后來在一次演講中講到：國際合作最主要的是選擇世界上最重要的、最有興趣的題目，引起科學家的興趣。沒有興趣，就沒有意義。
第五個片段是在國際空間站上尋找由反物質(zhì)粒子組成的宇宙（AMS）的實驗。這一實驗，是經(jīng)過大量、激烈競爭后在國際空間站上進行的唯一的實驗。反物質(zhì)的存在，是1928年由英國物理學家P.Dirac推測出來的，1933年他因此獲得諾貝爾獎。假如宇宙是大爆炸來的，有物質(zhì)，也有反物質(zhì)。由反物質(zhì)組成的宇宙到哪里去了？所有的粒子都有反粒子，有沒有由反物質(zhì)組成的宇宙？丁肇中的AMS實驗就是要回答這些問題。如果反物質(zhì)存在，它會在太空中發(fā)射出反氦或反碳等原子核，這些反原子核會穿過太空接近地球，我們應該能夠在太空中探測到。
因此，這個實驗需要到外太空去測量帶電粒子，需要用測量磁場的方法來確定它們。這個實驗也是一個國際合作研究工作，它由15個國家的科學家共同參與，將在2006年11月用美國128號航天飛機將AMS實驗送到國際空間站，實驗為期3—5年。丁肇中為這個實驗付出了大量的心血，在實驗取得不斷進展的時候，他曾深有體會地說，對一個做實驗物理的人來說，要實現(xiàn)你的目標最重要的是要有好奇心，對自己做的事情要有信心，同時要去努力工作。

庫恩的范式論與科學革命美國科學史家和科學哲學家托馬斯？庫恩（ThomasSamualKuhn，1922-1996）于1962年提出了所謂“范式更替”的科學革命理論。
他給出了科學發(fā)展的下述模式：“前科學→常規(guī)科學（形成范式）→反常→危機→科學革命（新范式戰(zhàn)勝舊范式）→新的常規(guī)科學→……”這一理論的核心是范式概念，在庫恩看來，范式是一種對本體論、認識論和方法@的基本承諾。具體地說，范式是科學家集團所共同接受的一組假說、理論、準則和方法的總和，這些東西在心理上形成科學家的共同信念。庫恩認為，范式是使一門學科成為科學的必要條件或成熟標志。也就是把范式看作科學與非科學的分界標準。任何一門學科只有具有共同的范式，才可以稱為科學，否則就不能稱為科學或稱前科學。庫恩根據(jù)范式概念提出他的科學發(fā)展模式理論。在科學發(fā)展觀上，庫恩既反對邏輯實證主義的科學發(fā)展的“逐漸積累”觀，也反對波普的批判理性主義關于科學發(fā)展是“不斷推翻的增長”的觀點。他相信科學發(fā)展的實際過程是一個進化與革命、積累與飛躍、連續(xù)和中斷的不斷交替的過程，而且科學發(fā)展的歷史明顯地體現(xiàn)了這個過程。
科學發(fā)展一般經(jīng)歷四個時期：
（1）前科學時期；
（2）常規(guī)科學時期；
（3）反常和危機時期；
（4）科學革命時期，既而又發(fā)展到新的常規(guī)科學。
在科學史上，如天文學中的哥白尼革命，化學中的拉瓦錫革命，物理學中先有牛頓革命而后有愛因斯坦革命。這種科學革命的典型例子說明，新范式最終戰(zhàn)勝并取代了舊范式，這就標志著科學革命時期的結束，而進入了新的常規(guī)科學時期。在新的常規(guī)科學時期中，新的范式成了該學科的科學共同體的共同信念?？茖W研究在新范式的指引下繼續(xù)積累地前進，但是到了后來，又出現(xiàn)了許多反常現(xiàn)象，陷入新的科學危機，而引起新的科學革命，并實現(xiàn)從新的范式到更新的范式的轉(zhuǎn)變，而進入更新的常規(guī)科學時期。科學發(fā)展就是通過這幾個環(huán)節(jié)的不斷循環(huán)往復而不斷前進的。
庫恩的科學發(fā)展動態(tài)模式可以簡單表示為：
前科學時期→常規(guī)科學時期→反常和危機→科學革命→新的常規(guī)科學時期……庫恩認為，一切科學的發(fā)展都是按照這個科學革命的規(guī)律發(fā)展的。庫恩的范式論是關于科學發(fā)展的一般方法@，在它提出之后，不但引起哲學家和科學家的熱烈討論，也引起社會科學家的積極響應。社會學家、經(jīng)濟學家、政治學家和心理學家等都紛紛運用范式論來分析和說明各自學科的歷史發(fā)展過程。1988年苛勒曼和薩勒門發(fā)表了《心理學雜志文獻中的庫恩的（科學革命的結構）》一文，綜述了范式論在心理學中的應用情況。