第二次“起跑”:揭开胶子之谜
十年浩劫之后,历经磨难的唐孝威接到的第一件任务,就是用核乳胶作为记录空间辐射的探测器,进行卫星载核乳胶的观测和分析。唐孝威一炮打响,取得了非常喜人的成果。
1977年8月,著名华裔科学家丁肇中教授应中国科学院高能物理所的邀请来华访问。8月17日,邓小平会见并宴请了丁教授。席间,邓小平提请丁肇中帮助中国培训一百名物理学家。最后双方达成每年派遣中国科技人员参加西方国家大规模国际合作实验的协议。根据这个协议,唐孝威教授带领中国第一个科学实验小组,于1978年1月到达德国汉堡同步加速器研究中心,加入丁肇中领导的马克·杰大型探测器的代号合作实验组工作。合作实验组是在当时世界上正运行的能量最大的正负电子对撞机佩特拉上开展实验的。
来自中国的科学工作者,除了唐孝威曾在莫斯科杜布纳联合核子研究所工作之外,其余的人都是从低能物理研究领域转过来的“新兵”,从来没见过这么先进的实验设备。加之语言不通,困难重重。为了攻克这些障碍,唐孝威带领同志们主动找外国同行交谈,又将对方的谈话录了音,拿回宿舍再一遍遍地听、练……不到半年,就过了语言关。唐孝威身先士卒,每天一干就是十几个小时。没有午休,没有星期天。刻苦的磨练,使中国科学家从事高能物理研究的实验本领迅速提高。
工作伊始,唐孝威发现已经设计好的马克·杰大型探测器中的一个核心部分——电磁量能器的设计有缺欠,建议重新修改设计。当丁肇中把唐孝威的建议在组里宣布后,引起很大争论。因为这可能会影响整体速度,何况丁肇中小组已比其他三个小组动手晚了一年的时间。但丁肇中考虑到唐孝威提出的改进意见毕竟太重要了,几经讨论,最后,组里一致同意按照唐孝威提出的新设计方案进行研制。
奇迹出现了。新设计的电磁量能器对马克·杰探测器高水平的物理实验发挥了重要作用。通过实验,他们得到的第一批数据就揭开了胶子之谜。全组成员欣喜若狂,来自中国的青年物理学家更是无比兴奋。
发现胶子的消息很快在全世界传开了。新华社也发布了重要消息:“丁肇中教授领导的小组在实验上证实胶子存在,我国唐孝威等20多位科学工作者参加了这项实验研究工作。这一重要发现,对于加深人类对物质微观结构的认识具有重大意义。”
唐孝威的出色表现,博得了组内美国、德国、荷兰等国科学家的一致赞赏。西方国家许以最好的研究条件和生活待遇邀请他去工作,都被他婉言谢绝了。
在与各国同行的合作交往中,不管到哪个国家,唐孝威从不逛商场或游览名胜古迹。他还把个人节省下的外汇购买小型仪器和工具,带回国内供实验室使用。
唐孝威一贯主张立足国内进行国际合作实验。从德国回国后,他立即筹建了十四室,主要承担与欧洲核子研究中心由丁肇中领导的L3国际实验组的科技合作任务。这个规模空前的L3国际合作组,是迄今世界上最大的高能物理实验组,由美国、瑞士、中国、法国、德国、意大利、西班牙、荷兰等14个国家的581位物理学家组成。唐孝威是北京高能物理研究所小组的负责人。当时,有几个国家包括中国在内都在研制强子量能器正比室,它们之间展开了一场比质量、比水平的竞赛。某些外国同行曾傲慢地认为,中国研制不出来。可是,唐孝威和他的同事们齐心协力,硬是在极困难的条件下,研制出了强子量能器。
而后,由他们研制的强子量能器——北京正比室,源源不断地运往瑞士,受到欧洲核子研究中心各国科学家的一致好评。不久之后,L3实验室得到了重要的实验结果:证实了自然界中只有三种中微子,不存在第四种中微子。为物理学中这个重要问题终于画上了句号。
1980年,49岁的唐孝威作为杰出的中青年科学家,当选为中国科学院学部委员院士,这是中国学术界的最高荣誉。
第三次“起跑”:跻身核医学和脑科学的研究
80年代初的一天,老一辈生物学家贝时璋在中关村遇到唐孝威,语重心长地对他说:“你在物理学领域做了很多工作,这很好,我认为你仍有潜力可以发挥。你探索了无生命的科学领域后,应该充分利用自己的知识,去探索另一个有生命的科学领域,即生物学领域。这样,你探索的就是整个自然界了。”这一席话,使唐孝威大受启发。
他的研究首先从核技术在医学中的应用开始——把核技术应用于医学,是使核技术造福于人类,和平利用原子能的一个重要方面。
为了适应从物理科学领域转到生命科学领域进行交叉研究这个大转折,唐孝威挤出时间奔波于许多图书馆查阅最新资料;到研究生院旁听有关课程;向从事医学、心理学、生物学、计算机科学等各方面的专家学者求教,与之讨论。
1994年11月,国家科委批准将《核医学和放射治疗中先进技术的基础研究》项目列入国家攀登计划,并聘请唐孝威院士担任该项目的首席科学家。
加盟这个研究项目的有中科院高能物理所,上海原子核所,兰州近代物理所,北京大学,中国医学科学院阜外医院、肿瘤医院等许多蜚声中外的科研单位。它的目标是为诊断和治疗威胁人类的癌症、心脑血管疾病和脑功能疾病作出贡献。唐孝威主持了项目专家委员会,详细讨论和制定了这个国家攀登计划项目的总体设计,确定课题设置和研究计划。
核医学和放射治疗中有代表性的先进技术,可以衡量一个国家的现代医学水平。现代医学中使用的正电子发射断层成像仪PET和核磁共振成像仪等先进医疗设备,都是物理学和计算机科学技术结合的产物。其中PET设备,全世界只有百余台,唐孝威所在的高能物理研究所在他经常给予支持和关心下,研制成功我国第一台和第二台PET设备后,很快就在北京中日友好医院和北京阜外医院安装投入使用。他还在所里带领一批研究生,边干边学,从无到有,无论是研究PET成像所需要的脑生理模型,研究用PET技术定量测定脑代谢率的方法,开展有关的数据分析方法,或是和医院合作研究医学影像技术,他事必躬亲,将全部精力都倾注到了科研工作中。
脑科学是面向21世纪的前沿学科。怎样科学用脑,怎样开发智力,是人们普遍关心的问题,也是脑科学研究的重要课题,需要多种学科进行交叉和综合的研究。国家科技部朱丽兰部长明确表示,我国跨世纪的脑科学研究要快速启动。唐孝威有一句口头禅:“最重要的是抓紧现在。”近年来,他在“了解脑”、“保护脑”和“开发脑”等学科领域中,组织开展了一系列多学科的学术讨论。现已初步形成了以中国科技大学为中心的脑科学研究基地。唐孝威除了担任脑科学研究中心主任外,还担任着人类前沿科学计划基金会国际评委该组织设在法国和意大利国家生物医学基金的国际评委等许多职务。唐孝威满怀信心地说:“通过脑科学的研究,可以帮助我们发展新的计算技术,对推动信息科学和信息工程的研究都具有重大意义。人类在21世纪,将对物理世界、生命世界、思维世界取得综合的、更为深入的认识,中国科技界应当在这个前沿领域作出自己的贡献。”
早在80年代初,唐孝威曾连续几年将自己多次参与国际合作科学研究所得的报酬全部上交给中国科学院。后来,中国科学院不再接收,他就把这些酬金交给了他所在的研究部门使用,迄今还有结余。
20世纪最杰出的科学家爱因斯坦曾经说过:“得到优厚天赋的人是很多的,但他们多数过的是淡泊的、不引人注目的生活。有一点令人感到欣慰:在这个被大家斥为物欲主义的时代,居然还把那些一生目标完全放在知识和道德领域中的人看作英雄,这该是一个可喜的迹象。这证明,大多数人把知识和正义看得比财产和权力更高。”
爱因斯坦的话,在唐孝威身上体现得尤为鲜明。在他半个世纪的科研生涯中,对其取得的巨大成就从不炫耀,从不以学者自居。因公外出或开会,有时单位给他派了车,他也不坐,坚持乘坐地铁或公共汽车。他仍然一如既往地过着“淡泊的、不引人注目的生活”,默默无闻地在科研领域里耕耘和奉献着。