科研中一个 “顿悟”
作者： 张操
2014年05月23日 来源： 中国科学报
“科研人员的幸福是什么”，我本人的体会是普通人所不能体会到的一种感觉。这是在研究工作的过程中，遇到一个难题，长时间无法解决，可是在某一天，来了灵感，难题迎刃而解，这种感觉，就像佛教徒的“顿悟”，有一种特殊的幸福感。
这里讲一个我体会很深的故事。我在1985年的一个国际会议上提出了中微子是超光速粒子的猜想。当时我开始思考关于超光速中微子的量子方程，可是一时找不到合理的方程式。于是我把这件事作为一个业余课题，每当有机会我就推算一下。
到2000年初的某一天，我改变思路，参考了狄拉克推导电子量子方程思路，结合到中微子的特殊性质，一下子找到合理的超光速中微子的量子方程式。这种“顿悟”，感觉真好。
在2000年，我从美国回中国访问，在复旦大学现代物理研究所作了一个学术讲座，主要讲一个与相对论有关的非主流理论，说明超光速中微子在理论上的可能性和合理性。我很希望倪光炯老师在场，因为他是复旦大学物理系资深教授，出版过《近代物理》《高等量子力学》等专著。在以往我与倪光炯老师的交往中，我知道倪老师有高深的量子力学水平，而且有开放的学术思想。可惜当天他正好有课，没能参加讲座。
后来我回到美国，用E－mail向倪光炯老师请教。当时在电脑上给公式的打字很困难，我用手写了方程式中的一个核心矩阵，扫描以后发给了他。倪光炯老师毕竟是量子力学的高人，他很快给了我热情的回复，并且详细地从这个超光速狄拉克方程推导出了方程的解。他说，这个研究工作有实验依据，又有合理的理论，应该是件很有价值的工作。
我们在实验上的主要依据是中微子的质量平方值的测量值。在1990~2000年，全世界有7个国家（包括中国原子能所）的实验室用氚的β衰变实验，测量e中微子的质量平方值m2，平均结果是负值：-27eV2。表面上看，负质量平方值是个奇怪的结果，实际上，它说明中微子的动量值超过能量值，这是中微子超光速的特征。
我们二人合作，很快写了一篇论文投给美国高级物理期刊。可惜运气不好，就在审稿的过程中，新的实验平均值出来了，比以前的结果一下子减少了10倍，小于实验误差。编辑以此为理由，不同意发表。后来在2001~2002年，我们的3篇论文还是在正规科学期刊发表了，虽然不是在高级物理期刊。
我认为狭义相对论在一定范围内是个正确的理论，狭义相对论服从电磁相互作用的规律。在我们的日常生活中大多数是电磁相互作用。可是不能把它的结论无限推广。如果物理学中准许有其他的时间定义，光速将不再是一切物质运动速度的极限。
在2011年9月，欧洲核子研究中心宣称研究人员发现了超光速现象。据报道，意大利国家实验室的名为OPERA的实验装置接收了来自著名的欧洲核子研究中心的中微子，两地相距730公里，中微子跑过这段距离的时间比光的速度还快了60纳秒。这个消息，震惊世界。
倪老师和我对这个消息都感到振奋，可我们冷静地认为，对于高能中微子，它比光的速度不可能提前60纳秒。果然，欧洲核子研究中心在2012年5月的公报中承认，实验中发现有系统误差。OPERA的实验结果不能证明中微子是不是超光速。然而我们也注意到，在自然界还有其他的超光速现象。
最近，倪光炯老师到中国访问，我们在十多年以后再次聚会。尽管我们二人都已白发苍苍，可是我们对于科学研究的兴趣依旧。倪光炯老师已经80岁了，还在进行多项基础理论的研究，精神令人感动。我们二人都认为，中微子的超光速性质是弱相互作用中宇称不守恒的深一层次的原因。我们相信，今后时间将证明，我们合作研究的结果是正确的，是有价值的。总有一天，这项研究工作将会成为物理学界的共识。
Anyway，科学研究过程中的“顿悟”，感觉真好。
