前 言

1998 年5 月28 日，在地球的這邊，世界上第一位發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的人中國核物理學(xué)家趙忠堯先生，于97 歲高齡安然辭世。

幾天后的6 月3 日，在地球的那邊，為尋找宇宙中的反物質(zhì)，美國發(fā)現(xiàn)者號航天飛機(jī)載著阿爾法磁譜儀，伴隨著轟鳴與光焰成功升空，那么轟轟烈烈、舉世矚目。

這次人類直接探測太空反物質(zhì)的首次嘗試，是一項(xiàng)有中國參與的大型國際合作研究項(xiàng)目，由華裔科學(xué)家丁肇中領(lǐng)導(dǎo)。

阿爾法磁譜儀是專門用來探測太空中的反物質(zhì)的，其主要部件體積大、磁場強(qiáng)度非常高的永磁體，由中國負(fù)責(zé)制造、安裝。

此時此刻，人們不禁再次想起，是趙忠堯在人類認(rèn)識反物質(zhì)的歷史長河中邁出了劃時代的第一步第一次觀察到反物質(zhì)產(chǎn)生和湮滅造成的現(xiàn)象。特別值得注意的是，這次發(fā)射時間原計劃正是5 月28 日，后來由于技術(shù)原因，才推遲到6 月3 日進(jìn)行。

以中國為主制造的探測反物質(zhì)的阿爾法磁譜儀升空了，第一位發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的科學(xué)明星隕落了，時間是那么的湊巧。

也許有人會講：難道是阿爾法磁譜儀將趙先生的英靈一起帶走了嗎？不，先生早于發(fā)現(xiàn)者號航天飛機(jī)而走，先生也許是為發(fā)現(xiàn)者號開路去了。抑或這位科學(xué)明星正是想以自身的隕落，使得人類探索太空的嘗試更加耀眼炫目！

無論是外國科學(xué)家還是中國科學(xué)界，還是社會民間，越來越多的人開始談起這位中國科學(xué)家的不平凡的貢獻(xiàn)，越來越多的人開始傳頌這位曾經(jīng)給中國科學(xué)帶來輝煌的先驅(qū)者的精神品格。

早在20 世紀(jì)20 年代，剛從東南大學(xué)畢業(yè)就成為清華大學(xué)本科教師的趙忠堯，深深地感到中國物理科學(xué)與西方國家的差距太大。幾經(jīng)考慮，抱著振興中國物理科學(xué)的宏愿，1927年，26 歲的趙忠堯自費(fèi)赴美國深造，考入美國加州理工學(xué)院研究生部，師從著名的物理學(xué)家、1923 年諾貝爾物理學(xué)獎得主密立根教授，攻讀博士學(xué)位。

密立根教授慧眼識才，但非常嚴(yán)厲。他一開始給趙忠堯布置的博士論文是利用光學(xué)干涉儀做實(shí)驗(yàn)。趙忠堯感覺這個題目一般，于是請求密立根教授給他換一個難一點(diǎn)的更具有突破性的題目。密立根教授開始并沒有答應(yīng)，過了一些日子，他才決定讓趙忠堯做硬伽馬射線通過物質(zhì)時的吸收系數(shù)這個題目。

當(dāng)時，無論是密立根教授還是趙忠堯，都沒有意識到，這個題目會把趙忠堯推到一個物理科學(xué)偉大發(fā)現(xiàn)的關(guān)口，并使他具備了獲得諾貝爾獎的實(shí)力。

這個實(shí)驗(yàn)研究做了一年多時間。1929 年底，趙忠堯把論文交給了密立根教授。奇怪的是兩三個月過去了，密立根教授沒有發(fā)表任何意見，他不太相信這個研究結(jié)果是由一位中國留學(xué)生做出來的。趙忠堯有點(diǎn)急了，因?yàn)樵诳茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的競技場上，只有第一，沒有第二，科研成果發(fā)表的先后往往決定著這一項(xiàng)研究的命運(yùn)。這時，替密立根教授管理研究生工作的鮑文教授跑去對密立根教授說：我很了解趙忠堯的實(shí)驗(yàn)測量全過程，他從儀器操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計、測量記錄到計算的全過程，都進(jìn)行得非常嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是完全可靠的。

這樣，密立根教授才同意趙忠堯?qū)⒄撐乃统霭l(fā)表。1930 年5 月，《美國國家科學(xué)院院報》正式發(fā)表了趙忠堯的論文《硬伽馬射線的吸收系數(shù)》。趙忠堯在這篇論文中

首先向世界宣布：硬伽馬射線通過輕重不同的元素，會出現(xiàn)吸收系數(shù)差異極大的奇特現(xiàn)象，即反常吸收現(xiàn)象。

以上研究足以讓趙忠堯拿到博士學(xué)位，但作為一個出色的物理學(xué)研究者，趙忠堯并沒有因此止步，他利用離畢業(yè)還剩的半年多時間，開始了新的沖刺。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)反常吸收后，一個新的研究目標(biāo)出現(xiàn)在他的腦海：要研究清楚硬伽馬射線與物質(zhì)相互作用的機(jī)制。于是，他自己提出并設(shè)計和操作實(shí)驗(yàn)。

通過夜以繼日的工作，克服重重困難，他取得了又一個新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過這一實(shí)驗(yàn)，趙忠堯還首次發(fā)現(xiàn)：伴隨著硬伽馬射線在重元素中的反常吸收，還存在一種從未見過的特殊輻射現(xiàn)象。趙忠堯把這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果很快撰寫成第二篇論文《硬伽馬射線的散射》，于1930 年10 月發(fā)表在美國《物理評論》雜志上。

趙忠堯的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果引起了物理學(xué)界的重視。他在加州理工學(xué)院的同學(xué)安德遜就對此非常感興趣。在趙忠堯研究的啟示下，1932 年，安德遜在宇宙射線的云霧室照片上觀察到正電子的徑跡。此后，人們對反常吸收和特殊輻射才有了新的認(rèn)識。通過對這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步分析，物理學(xué)家們終于認(rèn)定，反常吸收是由于部分硬伽馬射線經(jīng)過原子核附近時轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子對，而趙忠堯首先獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的特殊輻射則是一對正負(fù)電子對湮滅并轉(zhuǎn)化為一對光子的湮滅輻射。也就是說，如果把人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的電子稱為負(fù)電子的話，那么，趙忠堯及安德遜則第一次發(fā)現(xiàn)了正電子的存在；如果把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的負(fù)電

子稱為物質(zhì)的話，趙忠堯則是在世界物理學(xué)界第一個觀測到正反物質(zhì)湮滅的人，因而，他也是物理學(xué)史上第一個發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的物理學(xué)家。

1936 年，發(fā)現(xiàn)正電子的研究成果獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，但是，獲獎?wù)呙麊沃胁�沒有趙忠堯的名字，只有1932 年在云霧室中觀測到正電子徑跡的安德遜的名字。

這無疑是歷史的誤會！對此，物理學(xué)界一直議論紛紛。直到半個世紀(jì)后，當(dāng)諾貝爾獎評審情況解密之后，這個歷史之謎才得以揭開。特別是楊振寧和李炳安教授在20 世紀(jì)80年代開始對原始文獻(xiàn)進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的調(diào)查研究，并在1989 年正式發(fā)表了《趙忠堯，電子對產(chǎn)生和湮滅》一文，才以確鑿證據(jù)廓清了正電子發(fā)現(xiàn)有關(guān)研究的歷史本來面目，闡述了趙忠堯在其中的首創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

趙忠堯在世界物理學(xué)界第一個觀測到正反物質(zhì)湮滅現(xiàn)象，這個發(fā)現(xiàn)足以使他獲得諾貝爾獎，當(dāng)時瑞典皇家學(xué)會也確實(shí)曾鄭重考慮過授予趙忠堯諾貝爾獎。不幸的是，在趙忠堯之后，有兩位學(xué)者進(jìn)行過類似的實(shí)驗(yàn)，卻沒能獲得趙忠堯所發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。他們之所以未能得到同樣的結(jié)果，是因?yàn)橐粋�是方法錯了，另一個則是儀器的靈敏度不夠所致。本來趙忠堯的實(shí)驗(yàn)和觀察是完全準(zhǔn)確的，但這兩個實(shí)驗(yàn)影響了趙忠堯的成果被進(jìn)一步確認(rèn)。再加上在評審時，兩位頗具影響力的物理學(xué)家竟然把那兩篇沒有能得出同樣結(jié)果的論文當(dāng)成了趙忠堯本人的文章，張冠李戴，結(jié)果影響了科學(xué)界對這一研究的正確評價。