王延鋒,王淙鈺
(上海交通大學(xué) 馬克思主義學(xué)院,上海 200240)
科學(xué)發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)之爭在文藝復(fù)興時期的伽利略時代就已經(jīng)出現(xiàn)??茖W(xué)社會學(xué)家羅伯特·默頓注意到,伽利略非常敏銳地認(rèn)識到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要性,奮力捍衛(wèi)自己的優(yōu)先權(quán),在著作里反復(fù)痛斥那些侵害其太陽黑子、木星衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的侵權(quán)者。[1]385-386發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)不僅涉及個人創(chuàng)造性的榮譽,還上升到民族國家榮譽的高度。至少從17世紀(jì)起,英、法、德、意及荷蘭等西歐諸國就參與了國家優(yōu)先權(quán)的爭奪。[1]398
到了波義耳、牛頓時代,隨著科研隊伍的增長以及科學(xué)家社會聲望的提高,優(yōu)先權(quán)的紛爭越來越突出。尤其一項重要發(fā)現(xiàn),從初步有新想法到最后理論的完善,通常要經(jīng)歷比較長的時間,其間難免有學(xué)術(shù)思想交流與信息泄露,容易引起紛爭。比如牛頓與萊布尼茨關(guān)于微積分發(fā)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)之爭。從歷史上看,牛頓先于萊布尼茨發(fā)現(xiàn)微積分原理,他于1671年即基本完成《論級數(shù)與流數(shù)法》,其中提出了微積分的基本思想,但他卻采取保密策略,阻止書商出版;萊布尼茨大約1673年開始有微積分思想,到1676年基本完成,直到1684年才發(fā)表論文。其間兩人也有通信聯(lián)系,就流數(shù)法進行過討論,萊布尼茨還在倫敦看到過牛頓的流數(shù)法手稿。但是萊布尼茨發(fā)表論文時,牛頓的著作仍未出版,當(dāng)后來兩者都意識到這是一項重大發(fā)現(xiàn)時,就發(fā)生了優(yōu)先權(quán)問題的激烈爭論,在學(xué)界產(chǎn)生了很不良的影響。[2]就如何合理處置優(yōu)先權(quán)問題,波義耳曾提出一種事實優(yōu)先權(quán)的建議。正式發(fā)表是獲得優(yōu)先權(quán)的途徑,但是一個沒有獲得確證的觀點應(yīng)該先由某個學(xué)會封存,待得到事實確證,可賦予其優(yōu)先權(quán)。(1)皇家學(xué)會早期的會議記錄中有這樣的描述:“如果任何一位會員有了某種哲學(xué)見解或發(fā)明,但還沒有證明,他通常希望把它密封在一個也許可以存放在一位秘書那里的盒子中,直到它完善了再把它公布,為了更好地保護其作者,有可能允許這種做法?!眳⒁奟.K.默頓:《科學(xué)社會學(xué)——理論與經(jīng)驗研究》(下冊),魯旭東、林聚任譯,商務(wù)印書館,2003年,第502頁。后來拉瓦錫曾采用這種辦法,1772年11月1日,他將關(guān)于硫與磷燃燒后質(zhì)量增加等還未完成的實驗寫成密封文件,保存在法國皇家科學(xué)院秘書處,以防他的實驗成果被別人搶先發(fā)表而失去優(yōu)先權(quán)。[3]法拉第也如是效仿,1832年3月12日,憑豐富的經(jīng)驗和敏銳的直覺,他意識到電磁力的傳播是需要時間的,但當(dāng)時他無法給出實驗證實,于是把自己的想法寫下來,放在皇家研究院檔案中密封保存。[4]
但當(dāng)代大科學(xué)研究,同一領(lǐng)域往往有多個實驗室同時進行,競爭十分激烈,保密也很困難,選擇適當(dāng)?shù)臅r機公開發(fā)表并得到社會承認(rèn)變得非常必要。以下以J/Ψ粒子的發(fā)現(xiàn)為例,探討大科學(xué)條件下的優(yōu)先權(quán)之爭如何解決。
他們小組有個傳統(tǒng),分析計算由兩個獨立的分組背靠背完成,平時不能私下交流,只當(dāng)兩個分組同時有了發(fā)現(xiàn),才進行信息匯總。不久兩個獨立分析計算的分組都同時發(fā)現(xiàn)了這個異常凸起。10月上旬,小組成員陳(M.Chen)將所有經(jīng)篩選的數(shù)據(jù)進行匯總,并按50MeV的寬度為單位繪制矩形圖。他驚奇地發(fā)現(xiàn),幾乎所有的粒子產(chǎn)生事件都落在同一個小格子內(nèi),圖形顯得非常尖銳。跟羅茲一起的另一個小組成員貝克爾(U.Becker)也發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。在不知曉對方小組計算結(jié)果的情況下,兩個小組幾乎同一時期獨立地發(fā)現(xiàn)了這個異常凸起。其奇異之處是能量分布寬度非常窄,不到20MeV,按照海森伯的不確定性原理,意味著該共振態(tài)粒子壽命異常的高,應(yīng)該是個未知的新型粒子。10月13日,陳正在給丁肇中電話匯報他們在3.1GeV附近發(fā)現(xiàn)了一個尖銳的峰值,此時貝克爾走進辦公室,聽到了陳的通話,兩人終于確信,他們同時發(fā)現(xiàn)了新粒子。[5]270當(dāng)晚他們舉行了一個小組會,陳給小組成員展示他的計算結(jié)果,并說明他已經(jīng)用不同方法作了多次核查,結(jié)論確信無疑。1974年10月13日,是丁肇中小組確信他們有了新發(fā)現(xiàn)的日期。當(dāng)天丁肇中通過電話告知李政道等好友,并準(zhǔn)備于10月17—18日在麻省理工學(xué)院舉行慶祝場論物理學(xué)家韋斯科夫(V.Weisskopf)教授榮休活動期間向同行公布,小組成員貝克爾與陳還草擬了論文,希望盡早發(fā)表。但最終丁肇中決定暫時對外保密,利用10 月底到11月初的新一輪實驗機會做進一步檢測。
確定有新粒子之后,接下來就是更精確的測量,但此時加速器要輪換。直到11月9日,當(dāng)注入存儲環(huán)SPEAR的正負(fù)電子能量再次調(diào)到3.12GeV時,強子產(chǎn)生事件的次數(shù)積累越來越多,在該區(qū)域明顯高出臨近區(qū)域三個數(shù)量級。余下的時間,整個小組投入檢測儀器的穩(wěn)定性和可靠性之后,最后確認(rèn)在3.10—3.14GeV,峰值中心在3.105GeV,其寬度僅為幾個MeV。里克特決定立即把這個令人興奮的消息與同行好友分享,同時趕緊草擬論文,準(zhǔn)備盡快投向《物理評論快報》。但是為新粒子取名也經(jīng)過一番爭論,開始里克特取SPEAR的頭兩個字母“SP”,但大伙不喜歡,最后確定用希臘字母Ψ(發(fā)音psi)為名。[5]284
消息很快傳到各大實驗室。此時正好是星期天,丁肇中正趕往肯尼迪機場,準(zhǔn)備到斯坦福參加第二天的咨詢委員會的例會,對那里正發(fā)生的事情全然不知。但其小組成員卻被這突如其來的消息炸開了,當(dāng)聽說那里發(fā)現(xiàn)了3.1GeV附近有尖銳峰值,并正在香檳慶祝時,組員們立刻驚呆了,大伙神情沮喪。他們趕快給舊金山機場打留言電話,叫機場通知丁及時回電。當(dāng)丁肇中在旅館入住,又接到麻省理工的好友多伊奇(M.Deutsch)的電話,多伊奇告知他斯坦福的重大發(fā)現(xiàn)與他們的數(shù)據(jù)非常接近。多伊奇知道丁有新發(fā)現(xiàn)之后曾建議他盡快寫成論文發(fā)表,可現(xiàn)在一切都晚了。丁當(dāng)即作出決定,通知小組成員,通過電話等途徑把新發(fā)現(xiàn)盡快告知同行,并準(zhǔn)備于次日正式公布實驗結(jié)果。
11月10日晚,丁肇中將隨身帶的數(shù)據(jù)作了整理,次日凌晨天未明就電話叫醒其助手——做博士后研究的吳秀蘭(Sau Lan Wu),吩咐她把數(shù)據(jù)和圖表復(fù)印若干份,以便天亮后分發(fā)。隨后他開始給世界各地的同行朋友打電話,并告知新聞界的朋友。周一早上八點,丁肇中趕到斯坦福就直奔高能物理實驗室主任潘諾夫斯基(W.Panofsky)的辦公室,向潘呈送他們的數(shù)據(jù)和圖表。不一會兒,里克特也到來,他是準(zhǔn)備跟潘討論即將舉行的會議議程。丁迎上去跟他打招呼,說自己將有有趣的物理事件要告訴他。里克特還不知道是怎么回事,回應(yīng)說他也有有趣的物理事件要告訴丁。這真是一次奇特的相遇,兩位相互競爭的科學(xué)家在關(guān)鍵的時刻會面,相互的禮讓避免了一場誤會。
在咨詢會議日程上,潘諾夫斯基安排在中午時間安插一個會議,讓雙方同時公布他們的發(fā)現(xiàn)。但是早上會議一開始,施威特就向與會人員宣布他們剛發(fā)現(xiàn)的Ψ粒子。此時丁坐在最后排,顯得十分疲憊。等施威特的話音剛落,他馬上站起來宣布,他們小組此前也發(fā)現(xiàn)了這個粒子。丁的發(fā)言使與會人員感到有些驚訝,在同行的印象中,丁總是文質(zhì)彬彬、很謙和的形象,但這次發(fā)言顯得有些語言唐突。接下來的中午時間,會議安排施威特與丁肇中正式向公眾宣布他們的成果,各路實驗家、理論家、實驗技師、程序員及相關(guān)知情人員一起涌入會議室,一派喜氣洋洋。丁肇中完全恢復(fù)了平靜,雙方各自講述他們做出重大發(fā)現(xiàn)的過程,向公眾展示數(shù)據(jù)和圖片,眾人一起見證了這一重大的歷史時刻。通過共同發(fā)布形式,消除了誤會,承認(rèn)雙方都做出了重要的工作。
但是新粒子的命名還是個問題。之前里克特小組已經(jīng)公開以Ψ作為新粒子的名稱,而丁肇中在草擬的論文中以字母“J”為名稱,但未正式公開。因此,在開始一段時間,兩個小組在各個場合的報告都堅持使用自己的名稱,這就導(dǎo)致同一個粒子有兩個不同稱呼的奇怪現(xiàn)象。雖然都公開了他們的發(fā)現(xiàn),但按照學(xué)術(shù)界的制度規(guī)范,要在正式刊物上發(fā)表,提供詳細的實驗數(shù)據(jù)和實驗過程,成果才算最終確定。丁肇中趕緊預(yù)訂當(dāng)晚回波士頓的航班,想趕在第二天下午下班之前提交給期刊辦公室。他已意識到斯坦福小組的論文可能會在周三就寄到期刊編輯部,他必須趕在這之前把論文親自送達。
學(xué)術(shù)期刊發(fā)表周期比較長,大眾媒體則要快很多。周一早上,《紐約時報》記者、專門報道粒子物理學(xué)新聞的沙利文(W.Sullivan)就接到科學(xué)界的老朋友韋斯科夫的電話,告知他將有一個驚人的發(fā)現(xiàn)要宣布,但同時警告他,在科學(xué)界未正式宣布、正式期刊未刊載之前,千萬別報道,以免引起紛爭。這暗示他這次重大發(fā)現(xiàn)不是一個單一事件,擔(dān)心報道有失偏頗。因為《物理評論快報》主編特里格(G.Trigg)有個嚴(yán)格的規(guī)定,如果同樣的結(jié)果已經(jīng)在報紙上刊載,他就拒絕接受相應(yīng)的論文。同時,因期刊和報紙的發(fā)表周期不同,也會引起發(fā)現(xiàn)先后的優(yōu)先權(quán)紛爭。沙利文接受了韋斯科夫的建議。
但是其他媒體也嗅到了消息,《紐約時報》實在很難自持,擔(dān)心報道滯后會失去新聞價值。消息很快傳遍全球,作為全美最受公眾關(guān)注的一家報紙,發(fā)布報道的壓力越來越大。潘諾夫斯基與里克特也不斷向特里格施壓,要求他允許沙利文優(yōu)先發(fā)表簡短的報道。最終特里格想了一個辦法,他約請里克特與丁肇中一起簽署了一個聯(lián)合協(xié)議,同意將他們的正式論文安排在《物理評論快報》的12月第2期同時發(fā)表,同時允許《紐約時報》在11月16日,即當(dāng)周周末同時報道他們的重要發(fā)現(xiàn)。不久,《科學(xué)》也在12月6日把兩個小組的發(fā)現(xiàn)放在一起報道,給予了高度評價。意大利弗拉斯卡蒂的ADONE、德國漢堡的DORIS也調(diào)整實驗,得出支持該粒子存在的證據(jù),新粒子在高能物理學(xué)界得到確立。
十天之后,里克特小組又在3.7GeV附近發(fā)現(xiàn)該粒子家族的另一成員,取名Ψ′,他們在各個場合的報告中都使用Ψ這一名稱,并用計算機將新粒子的分布數(shù)據(jù)打印出一個很像“Ψ”的圖案向同行展示,當(dāng)作他們小組的標(biāo)志性圖徽?!癑”這一稱謂基本上只在麻省理工小組內(nèi)部使用,外面各種討論都稱新粒子為“Ψ”。丁的小組感到很不公平,明明他們小組發(fā)現(xiàn)在先,論文送達《物理評論快報》也早一日(11月12日),標(biāo)題就正式寫為《實驗觀測到一個重粒子J》。[6]里克特小組的論文遲一天送達(11月13日),期刊排版也放在其后,標(biāo)題為《在e+e-湮滅中發(fā)現(xiàn)一個很窄的共振峰》,只在正文中用方括號寫著“我們建議將這一結(jié)構(gòu)命名為Ψ(3105)”。[7]于是他們想出一個辦法,給每個組員都分發(fā)一件T恤衫,胸前印有“J-3.1GeV”字樣,以捍衛(wèi)他們的命名權(quán)。雙方就新粒子命名各持一端。
更糟的是,到1975年春,在粒子物理學(xué)界不斷有傳聞,認(rèn)為在SPEAR上發(fā)現(xiàn)的Ψ粒子其實不算獨立發(fā)現(xiàn),很可能里克特小組從小道消息知道丁肇中小組的發(fā)現(xiàn),然后專門調(diào)整儀器去搜尋3.1GeV附近,才找到這個非常難以發(fā)現(xiàn)的粒子。消息越傳越廣,到處有議論。大意是10月下旬的時候,斯坦福的施瓦茨(M.Schwartz)帶領(lǐng)其與紐約大學(xué)的聯(lián)合小組到布魯克海文的AGS上輪換使用加速器作實驗,知道了丁肇中小組的發(fā)現(xiàn),向斯坦福同行透露消息。[5]314雖然只是口頭謠傳,但這讓丁肇中感到壓力,隨即他給《科學(xué)》期刊寫了一封公開長信,對謠傳進行澄清。公開信以實驗室記錄為依據(jù),詳細闡述他們的實驗過程,以及為何推延發(fā)表論文:[8]750首先是在 10月13日,確定有新粒子之后,他曾電話告知哥倫比亞大學(xué)的李政道,目的是想得到一些理論上的建議,以判定粒子的類型;其次是當(dāng)面告知高能實驗室主任勞(R.Rau),目的是爭取下一周優(yōu)先于施瓦茨小組使用儀器;再次,10月22日,成員貝克爾曾在小組會上向麻省理工學(xué)院的高能物理同行通報了新發(fā)現(xiàn)的大致信息。丁肇中在公開信中明確維護自己小組的優(yōu)先權(quán),但并沒有否定對方發(fā)現(xiàn)的獨立性。隨后多伊奇也給《科學(xué)》寫了一封公開信支持丁肇中,說明他是在10月22日貝克爾的報告中首次知道消息的,隨后還私下交流了一些細節(jié),但他守住承諾沒有對外泄露。[8]750多伊奇是在整個粒子物理學(xué)界都令人尊敬的人物,這使里克特處于不利地位。(2)多伊奇的公開信看似為丁肇中的小組辯護,有些偏袒丁肇中小組,其實并非如此。他知道丁肇中小組作出了獨立的發(fā)現(xiàn),而且時間更早,但錯過了最佳發(fā)表時期。因為里克特小組使用的儀器和方法觀測亮度更好,不久他們又相繼發(fā)現(xiàn)了粲粒子家族的其他成員,一個接著一個的新聞引起轟動效應(yīng),同行討論關(guān)注的焦點都集中在里克特的斯坦福高能實驗室,丁肇中小組的實驗被嚴(yán)重忽視了。他給美國《科學(xué)》寫信只是闡明他所知曉的過程,證實丁肇中的說法,同時提醒人們要公平對待兩個小組的貢獻,不要忽視丁肇中小組的工作。最后是實驗室主任潘諾夫斯基出面打圓場,申明這是兩個獨立的發(fā)現(xiàn):“這應(yīng)當(dāng)是所有物理學(xué)家都感到愉快的場景?!盵5]315同行都接受了他的調(diào)停,雙方終于握手言和。
麻省理工學(xué)院小組在10月13日已確定有新發(fā)現(xiàn),并打算在10月17—18日公布,可后來為何又突然決定推延呢?丁肇中在1975年寫給《科學(xué)》的公開信以及1976年授予諾貝爾獎的演講辭中,都分別作了說明,[9]概括起來有三個方面。
1.擔(dān)心儀器出錯。磁探測儀非常復(fù)雜和龐大,之前沒有人做過,為了保證儀器的穩(wěn)定運行,他們花了大量時間反復(fù)核對儀器的穩(wěn)定性。丁肇中小組的實驗一開始并不是很順利,在他1970年開始申請到AGS上作探測能量更高的矢量介子時,就碰到很多困難。因為最新改進的AGS能提供高達31GeV的質(zhì)子加速能量,競爭非常激烈。丁肇中申請的實驗方案成功的條件要求非常高,AGS實驗室及咨詢委員會的一些物理學(xué)家對此很擔(dān)心。一則實驗的風(fēng)險非常大,能量很高而且束流密集的粒子對撞出來,產(chǎn)生的輻射對實驗人員威脅很大,也容易損壞檢測器,要增加新的投入來改造探測器環(huán)境和做專門的防輻射設(shè)施,需要增加不少費用。二則實驗要求的精度實在太高,其探測器設(shè)計要求很高,而且要求一切都達到完美才能實現(xiàn),要從海量的背景干擾和垃圾信息(產(chǎn)生大量的ρ、π等介子及其他強子)篩選出有價值的信號,如同大海撈針,要求實驗人員有特別的耐心和意志力。三是當(dāng)時理論上三種夸克的模型(蓋爾曼與茲維格提出)已經(jīng)成功解釋已知的現(xiàn)象,理論上似乎并無新夸克味存在的充分理由。因此,他的申請開始遭受一些權(quán)威物理學(xué)家的反對。
在大量耐心的解釋勸說下,他們的申請終于在1972年得到批準(zhǔn)。但他仍然無法勸說其他高校的成員加入,只能帶領(lǐng)原麻省理工學(xué)院的小組成員繼續(xù)實驗。經(jīng)過近兩年的設(shè)備建造和調(diào)試、改進,到1974年4月才完成前期的準(zhǔn)備,開始實驗。他們使用的很多技術(shù)都是最新設(shè)計,需要反復(fù)調(diào)試和校準(zhǔn)才能確保數(shù)據(jù)的可靠性。這次實驗為確保萬無一失,在10月下旬爭取到新一輪實驗機會后,重新對探測儀作一次全面的查驗,花掉近一周工作日。檢查完畢,從AGS注入質(zhì)子束,調(diào)整到質(zhì)心能量,然后交換雙臂,使原來觀測正電子的一支轉(zhuǎn)變到觀測負(fù)電子。如此調(diào)整互換之后,新粒子仍然被檢測到了,這才確定儀器無問題。經(jīng)過這樣反復(fù)核對,耗費了大量時間。在此期間,成員貝克爾曾想勸說丁肇中,尋求里克特小組幫助,看在他們的儀器上能否重復(fù)該實驗。但由于兩者是競爭關(guān)系,被丁肇中否定了。在獲知里克特小組也有發(fā)現(xiàn),并寫成論文投向《物理評論快報》之際,他立即電話告知意大利弗拉斯卡蒂實驗室,他們在新升級的ADONE加速器上也發(fā)現(xiàn)了該粒子,這才放心地讓文章發(fā)表。
2.確定發(fā)現(xiàn)的真實性。關(guān)于質(zhì)子對撞生成大質(zhì)量e+e-對,當(dāng)時有一種理論認(rèn)為,其過程分兩步實現(xiàn),即p+N→π+…,其中π介子再經(jīng)過與質(zhì)子第二次碰撞π+N→e-e++…。如果這種猜測成立,則意味著探測到的正負(fù)電子對e+e-不是原始的質(zhì)子對撞產(chǎn)生的,探測到的粒子可能不是真正的新型大質(zhì)量粒子。因此,丁肇中決定需要進一步的實驗來判斷。方法是通過增加鈹靶的厚度來檢驗。通過計算,如果電子對e+e-是一步產(chǎn)生的,其產(chǎn)生額隨靶的厚度線性增加;如果正負(fù)電子對是兩步碰撞產(chǎn)生的,則產(chǎn)生額隨靶的厚度的平方而增加。他們的實驗很簡單,把鈹靶的厚度增加為2倍,觀測發(fā)現(xiàn)電子對產(chǎn)生額也是增加2倍,這證明了電子對是一步產(chǎn)生的,觀測到的是真正的大質(zhì)量粒子。
基于以上原因,丁肇中小組開始采取謹(jǐn)慎的保密措施,但隨后發(fā)現(xiàn)保密已經(jīng)不可行,他立即電話告知同行,并尋求意大利弗拉斯卡蒂實驗室等協(xié)助驗證,并盡快公布成果。其實他們小組內(nèi)部已經(jīng)有嚴(yán)格的制度保障,10月中旬確定有新發(fā)現(xiàn)之后,若當(dāng)月公開發(fā)表,就比較主動。即便粒子的特征與類型未清楚,可留待以后繼續(xù)探測,或?qū)で笈c其他實驗室合作,后續(xù)的成果采取聯(lián)合發(fā)表也是一種可行的途徑。里克特小組作出發(fā)現(xiàn)之后,對實驗結(jié)果非常確信(事后知道,電子對撞產(chǎn)生大質(zhì)量粒子是比較容易的一種技術(shù)路徑,背景干擾少,信號清晰,而丁肇中小組的質(zhì)子對撞實驗是最困難的一種方法)。因此他們采取盡快公布結(jié)果的方式,優(yōu)先權(quán)得到保障。
多重發(fā)現(xiàn)之所以容易引起優(yōu)先權(quán)之爭,跟科學(xué)家選擇的信息公開方式有很大關(guān)系。從歷史上看,科學(xué)家對于未完善的新發(fā)現(xiàn),主要采取如下幾種公開方式。
1.采取暫時保密、待完成后公開發(fā)表的方式,可獨享優(yōu)先權(quán)。牛頓、拉瓦錫、法拉第等都曾采用這種方式。但采取保密也有很大風(fēng)險,尤其當(dāng)代大科學(xué)研究,多機構(gòu)團隊合作情況下保密十分困難。比如丁肇中與里克特,兩人都是實驗室咨詢委員會的成員,實驗申請方案對方都是知曉的。不僅如此,他們使用大型的國家實驗室設(shè)備,由不同機構(gòu)的實驗小組輪換使用,人員之間有些往來,這就更難保密。實際上,斯坦福大學(xué)的施瓦茨(不是里克特小組成員)最遲在10月22日就已經(jīng)知道丁肇中小組有重要發(fā)現(xiàn)了。(3)施瓦茨參加完韋斯科夫教授的榮休會議之后,回到布魯克海文準(zhǔn)備輪換使用AGS作實驗。一見到丁肇中,便問及他們小組在3.0GeV附近有新發(fā)現(xiàn)之事。雖然丁肇中當(dāng)即否認(rèn)有新發(fā)現(xiàn),但施瓦茨堅決不信,說丁肇中肯定有隱瞞。隨即兩人以10美元打賭,施瓦茨臨走時就自信這10美元他贏定了,而丁肇中回頭在辦公室黑板上記下他欠了施瓦茨10美元。在宣布粒子發(fā)現(xiàn)之后,丁肇中兌現(xiàn)了承諾,給施瓦茨10美元。這說明,他們有新發(fā)現(xiàn)的消息已經(jīng)在一定范圍內(nèi)傳開了。參見TING S C C. Particle discovery at Brookhaven. Science, 1975(4205): 750。雖然小組成員及好友多伊奇都催促他盡快發(fā)表,但丁肇中保持謹(jǐn)慎,這還有其他原因。之前他們1965年在DESY的實驗曾以精確而詳實的數(shù)據(jù)反駁哈佛與康奈爾的聯(lián)合實驗,贏得了良好的聲譽。(4)由哈佛大學(xué)的皮普金(F.Pipkin)帶領(lǐng)的哈佛大學(xué)與康奈爾大學(xué)聯(lián)合實驗小組在位于波士頓坎布里奇的電子加速器(CEA)上,用兩種不同方法作檢驗量子電動力學(xué)(QED)有效性的實驗。QED把電子當(dāng)成無體積的點粒子看待,但1964年他們曾得出QED被破壞,即理論不能精確成立,電子是有體積的。此實驗結(jié)果曾引起學(xué)界轟動與困惑,因為從1920年代末該理論誕生以來,一直被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)優(yōu)美、嚴(yán)密而精確的理論,已成功解釋了若干實驗現(xiàn)象,成為原子物理及分子物理學(xué)的基礎(chǔ)性理論。隨后,丁肇中帶領(lǐng)他的實驗小組到德國漢堡的DESY實驗室重新檢驗該理論(之前他已在歐洲核子研究中心CERN工作了三年,與德籍實驗物理學(xué)家詹??撕献鞣浅m樌?。詹希克很欣賞丁肇中的才能,1965年他被任命擔(dān)任DESY實驗室主任,不久即邀請丁肇中到該實驗室繼續(xù)合作研究)。丁肇中帶領(lǐng)其麻省理工的實驗小組在DESY首次作了e+e-產(chǎn)生的實驗,以更詳實、精確的數(shù)據(jù)支持QED,反駁了哈佛與康奈爾的結(jié)論,贏得了很高的聲譽,成為當(dāng)年美國物理學(xué)界的年度人物。這當(dāng)然也令哈佛與康奈爾小組成員感到難堪,其實驗結(jié)果成為重大丑聞事件。皮普金也曾經(jīng)是高能物理實驗經(jīng)驗豐富的大家,這次實驗的嚴(yán)重失誤使其背負(fù)很大的心理負(fù)擔(dān),也給該實驗室名譽上抹了黑。丁肇中顯然擔(dān)心萬一自己的實驗有明顯瑕疵,被對方抓住把柄反擊嘲諷,會成為笑話,這使他特別小心謹(jǐn)慎。這次如果自己也因疏漏而出錯,不但給同行落下笑柄,也容易受到對手攻擊。這使丁肇中特別小心謹(jǐn)慎,想進一步實驗完善之后才公開發(fā)表,但過分謹(jǐn)慎險些喪失優(yōu)先權(quán)。
2.采取及時發(fā)表階段性成果的方式,以確保自己的優(yōu)先地位。通常一項重要研究成果的形成需要經(jīng)歷比較漫長的時間,其間會產(chǎn)生一系列階段性成果。在適當(dāng)時機選擇比較成熟的數(shù)據(jù)和觀點、結(jié)論發(fā)表,可確保自己階段性的優(yōu)先權(quán)。但也存在一定風(fēng)險,一是實驗出現(xiàn)明顯失誤,比如數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或不全面,或分析計算錯誤等,也會給自己帶來不良聲譽。(5)前述的CEA實驗室,1973年初夏,曾經(jīng)在高能區(qū)(4-5GeV)發(fā)現(xiàn)疑似有大質(zhì)量新粒子存在的證據(jù),引起一些物理學(xué)家的注意。但由于檢測儀器亮度不夠高,只得到兩個數(shù)據(jù)點,加上之前的實驗丑聞事件,其實驗報告的可信度受到懷疑,沒有引起足夠重視。參見Pickering,A. Constructing Quarks: A Sociological History of Particle Physics. University of Chicago Press, 1984:256。二是由于自己的匆忙或技術(shù)上的不成熟、技術(shù)設(shè)備落后等原因,發(fā)表了有明顯瑕疵的實驗結(jié)果,不被同行認(rèn)可,或很快被競爭對手抓住信息,實現(xiàn)反超,使自己處于不利地位。(6)比如科學(xué)史上有名的引力波發(fā)現(xiàn)事件就是典型的例子。引力波是愛因斯坦在1915年推導(dǎo)引力場方程的一個預(yù)言,但是引力波是否存在,科學(xué)界一直有爭論,包括愛因斯坦本人的看法也有幾次反復(fù)。這對實驗物理學(xué)家非常有吸引力,若能通過實驗檢驗到引力波的存在,證實這一偉大理論的預(yù)言,那將是一個轟動學(xué)界的實驗。探測引力波的實驗技術(shù)路線有兩種:共振棒技術(shù)和激光干涉技術(shù)。其中,美國物理學(xué)家韋伯(J.Weber)是共振棒技術(shù)的主要開拓者,他曾在馬里蘭大學(xué)和芝加哥的阿貢國家實驗室制作兩個引力波探測器,并于1969年在《物理評論快報》上公布其首批實驗數(shù)據(jù),支持引力波的存在。但是,隨后其他實驗室,包括IBM實驗室、貝爾電話實驗室,以及巴黎、慕尼黑等的實驗,都無法重復(fù)他的實驗結(jié)果。同行轉(zhuǎn)而懷疑韋伯的實驗有諸多不確定性。首先是背景干擾不能排除,其實驗技術(shù)的可靠性受到懷疑;其次是他在分析計算過程中不斷調(diào)整儀器參數(shù)和處理方法,以得出清晰的結(jié)果,有數(shù)據(jù)處理迎合理論需求的嫌疑。參見張帆:《論大科學(xué)實驗的不確定性——以探測引力波實驗為例》,《自然辯證法研究》,2020年第6期第118-119頁。韋伯在實驗結(jié)果存在不確定性、沒有得到同行重復(fù)驗證的情況下發(fā)表成果,自身的信譽受到嚴(yán)重?fù)p害,后繼的實驗結(jié)果不被同行接納,甚至當(dāng)其他實驗室也得出與其相近的結(jié)果時,都不愿公布。隨著激光干涉實驗技術(shù)的興起并獲得國家自然科學(xué)基金的大力支持,科學(xué)共同體都轉(zhuǎn)向激光干涉技術(shù),共振棒技術(shù)得到的資金支持越來越少,無以為繼,韋伯的實驗被遺忘和拋棄了。最后,激光干涉技術(shù)證實引力波是存在的。
3.尋求同行協(xié)助,成果聯(lián)合發(fā)表。在自身研究條件有限、短期內(nèi)無法完成、不能得到可靠數(shù)據(jù)或結(jié)論不能確定的情況下,多采用合作的辦法??茖W(xué)史上不乏同時發(fā)現(xiàn)與共同發(fā)表的先例,比如達爾文與華萊士聯(lián)合發(fā)表進化論。從時間上看,達爾文有“物種選擇”的生物進化思想較早(1838年開始寫作手稿)。當(dāng)他正在搜集更多證據(jù)、其《物種起源》剛寫到一半之時,1858年6月,他收到華萊士的來信和論文,其觀點與達爾文本人的驚人相似。華萊士因為自身經(jīng)濟條件有限,身體健康狀況欠佳,要全面采集動植物標(biāo)本十分困難,他對自己的研究成果還缺乏信心,希望得到同道的支持和幫助。達爾文看到華萊士的論文曾經(jīng)很沮喪,但隨后他決定把華萊士的論文與他早年的文章摘要一起在當(dāng)年7月1日的林奈學(xué)會上一起宣讀(當(dāng)時華萊士在馬來半島考察,未能參會)。隨后文章在當(dāng)年8月份林奈學(xué)會的《動物學(xué)學(xué)報》上同期發(fā)表,承認(rèn)兩人同時發(fā)現(xiàn)了進化論。兩人成為朋友,為學(xué)術(shù)界一段佳話。[10]223-229從這件事看出,在發(fā)現(xiàn)不能充分確定的情況下尋求同行幫助,使發(fā)現(xiàn)更趨完善和確定,最后聯(lián)合發(fā)表,并不會導(dǎo)致優(yōu)先權(quán)喪失;相反,會得到學(xué)術(shù)界的尊重。
大科學(xué)時代,對科學(xué)發(fā)現(xiàn)采取保密策略已經(jīng)不可行,不僅技術(shù)上困難,也有悖于科學(xué)獎勵制度。從現(xiàn)代科學(xué)獎勵制度來說,賦予某位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán),實際上是對其推動科學(xué)進步的獎勵。就如萊伊爾和胡克寫信給林奈學(xué)會,推薦達爾文與華萊士的論文時所言,推薦發(fā)表是“為著科學(xué)的廣大利益,……以為其他研究者發(fā)軔?!盵10]223-224從有利于科學(xué)進步的角度來說,早期英國皇家學(xué)會采納的保密制度并不可取。采取保密意味著其他科學(xué)家不能從其發(fā)現(xiàn)中獲得任何啟發(fā),在公開成果之前,其對科學(xué)進步是沒有貢獻的,不應(yīng)賦予優(yōu)先權(quán)的榮譽。這實際上從制度上逼迫科學(xué)家要及時公開發(fā)表成果,而且應(yīng)提供詳細的數(shù)據(jù)及實驗過程、所用的儀器設(shè)備及實驗方法等。其意義不僅是在相同條件下同行能夠重復(fù),以證明發(fā)現(xiàn)的真實性;還在于提供了一種方法和途徑,讓同行能從中獲得啟發(fā),推動科學(xué)的發(fā)展。因此,在當(dāng)代科學(xué)研究競爭日趨激烈的情況下,率先作出發(fā)現(xiàn)的科學(xué)家即便冒著被其他團隊超越的風(fēng)險,也必須及時公開發(fā)表。如果是科學(xué)傳記作家或科學(xué)家的回憶錄,可借助實驗室日志、檔案記錄、筆記、個人通信、訪談記錄等方式,追溯某個重要發(fā)現(xiàn)的具體日期。但是,這些都很難作為主張優(yōu)先權(quán)的理由。只有在公開學(xué)術(shù)會議上的報告,以及在正式學(xué)術(shù)期刊上的公開發(fā)表,才能成為主張優(yōu)先權(quán)的合理依據(jù)。(7)丁肇中小組的一位成員曾經(jīng)經(jīng)歷過尷尬。據(jù)親歷整個發(fā)現(xiàn)過程的伯克利加州理工大學(xué)物理學(xué)家里約丹(M.Riordan)的記述,11月10日,里克特通過電話把新發(fā)現(xiàn)告知歐洲同行,丁肇中也在當(dāng)晚電話告知歐洲CERN以及DESY的同行,導(dǎo)致歐洲同行弄不清這兩個發(fā)現(xiàn)是否為同一個發(fā)現(xiàn),以及到底是哪一個實驗室先作出的發(fā)現(xiàn)。次日下午,里克特小組的一位成員瑪麗(J.Marie)在巴黎舉行一個慶祝會,借機向同行介紹他們的工作。丁肇中小組的一位成員奧貝特(J.Aubert)此時正在CREN訪問,他得知消息之后,趕緊從日內(nèi)瓦趕到巴黎看個究竟。當(dāng)聽到瑪麗介紹完他們的新發(fā)現(xiàn)而只字不提丁肇中小組的工作時,他馬上站起來說:“我們在一個月前就發(fā)現(xiàn)了這個粒子?!彼固垢P〗M的另一位成員歐德斯(J.Eaudes)立馬站起來反駁:“那為什么你們沒有發(fā)表?”奧貝特回應(yīng):“我們得先作進一步核查?!眻雒骘@得有些尷尬。參見Riordan,M. The Hunting of The Quark.New York: Simon and Schuster. 1987:299。即便自己的研究沒有全部完成,但公布階段性成果之后,科學(xué)共同體會根據(jù)各人的貢獻作出公允的評價。
綜上所述,一項重大發(fā)現(xiàn)的確認(rèn)與發(fā)表通常經(jīng)歷幾個重要環(huán)節(jié)。首先是在小組內(nèi)部確定實驗的可靠性,這包括儀器運行的穩(wěn)定性、分析計算的準(zhǔn)確性,以及實驗的可重復(fù)性。在丁肇中小組內(nèi)部,他們采取兩個小組獨立分析數(shù)據(jù),交換觀測出射正負(fù)電子的雙臂等措施。其次是在學(xué)術(shù)同行的重復(fù)實驗驗證,包括用相同的方法與不同的技術(shù)方法重復(fù)實驗。這通常需要將自己的發(fā)現(xiàn)在可信任的學(xué)術(shù)同行內(nèi)部通報,包括學(xué)術(shù)通訊或者報告會等形式,尋求同行的協(xié)助檢驗,以保證實驗的可重復(fù)性,同時也讓同行確認(rèn)自己發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)。丁肇中小組曾在麻省理工學(xué)院同行內(nèi)部通報,但未提供詳細的實驗數(shù)據(jù),同行很難作出判斷。再次,論文發(fā)表時機選擇。在得到同行檢驗和認(rèn)可之后,應(yīng)迅速寫成正式論文投向?qū)I(yè)期刊發(fā)表。有些實驗持續(xù)時間較長,或需要分階段進行,可選擇階段性成果發(fā)表,以確定自己在各個階段的優(yōu)先權(quán)。最后,在獲得學(xué)術(shù)同行普遍認(rèn)可之后,才是在公眾媒體報導(dǎo),以滿足大眾的好奇心。
一項重大實驗通常要持續(xù)數(shù)年時間,其間會出現(xiàn)許多階段性成果。而如何決定在某個時段發(fā)表階段性成果,則考驗科學(xué)家的判斷力。急于發(fā)表則可能出現(xiàn)重大疏漏或失誤,推延則可能喪失優(yōu)先權(quán),未經(jīng)同行評議就舉行新聞發(fā)布會向大眾媒體公布,則容易被大眾媒體誤讀和造成不良影響。就J/Ψ粒子的發(fā)現(xiàn)來說,由于丁肇中的過度謹(jǐn)慎,未能及時發(fā)表階段性成果,險些喪失優(yōu)先權(quán)。但由于信息溝通得及時,以及科學(xué)共同體已形成規(guī)范的制度,最后保證兩個小組同時發(fā)表,共享優(yōu)先權(quán),從而避免了一場沖突。
由此可見,完善的制度比之要求科學(xué)家個人道德高尚更重要。科學(xué)家為個人名譽與利益辯護是正常的,這就難免出現(xiàn)突出自己的優(yōu)先權(quán)而忽視他人貢獻的情況發(fā)生。若缺乏健全的制度保障,必然會出現(xiàn)利益相關(guān)方(實驗小組、實驗室、大學(xué),乃至國家)爭吵不休,從而惡化合作研究氛圍的事情發(fā)生。