《自牛顿以来的科学家--近现代科学》

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自牛顿以来的科学家--近现代科学- 第36部分


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  伦琴治学严谨、观察细致,并有熟练的实验技巧,仪器装置多为自制,实验工作很少靠助手,工作时也不喜欢别人在场,更不喜欢与别人谈论实验进展的细节情况。他力求抛弃投机取巧和匆忙下结论的做法,因此对待实验结果毫无偏见,作结论时谨慎周密。伦琴一生60多年的研究工作中发表着作不超过60篇,与开尔文勋爵的600多篇、普朗克的250多篇、奥斯特瓦尔德的几千篇着作比起来,实在太少了。

  3、狄拉克:心无旁骛的理论家

  保罗·狄拉克是英国着名的物理学家。他长期从事科学研究,创立量子电动力学,建立“狄拉克方程”,预言存在正电子,还预言存在反粒子,提出存在反物质。 1933年,狄拉克获诺贝尔物理学奖。

  狄拉克于1928年建立狄拉克方程。这个貌似简单的方程式被认为是惊天动地的成就,是划时代的里程碑:它对原子结构及分子结构都给予了新的层面和新的极准确的了解。狄拉克方程指出为什么电子有“自旋”,而且为什么“自旋角动量”是π/2而不是整数。当时极负盛名的海森伯看了狄拉克的论文,为狄拉克竟有如此神来之笔而惊叹不已。

  狄拉克方程的妙处虽然很快被同行所认同,可是它所提到的一项前所未有的特性——“负能现象”,却是许多人绝对不能接受的。狄拉克的论文发表以后的3年间关于“负能现象”有了许多复杂的讨论,最后于1931年狄拉克又大胆提出“反粒子”理论来解释“负能现象”。他在1928年以后的4年间受到玻尔、海森堡、泡利等当时的大物理学家的质疑,但他始终坚持自己的理论,而最后得到全胜。1932年,美国物理学家安德森在研究太空宇宙射线时,发现当高能射线穿过铅板时,会从铅板中轰击出与电子质量相等、电荷数量相同、但电荷性质相反的粒子。这正好与狄拉克对自然界存在带正电荷的电子的预言一致,安德森把它称为正电子。安德森发现的正电子不能长久存在,它刚出现不久就会与邻近的电子碰撞,从而结合成光子,这就是“湮灭”现象。大家才渐渐认识到“反粒子理论”确实是物理学的又一个里程碑。

  诺贝尔物理学奖获得者杨振宁推崇狄拉克是20世纪一位大物理学家,说他有一个特点:话不多,而其内涵则有简单、直接、原始的逻辑性。一旦抓住了他独特的别人想不到的逻辑,他的论文读起来便很通顺,就像“秋水文章不染尘”,没有任何渣滓,直达深处,直达宇宙的奥秘。

  狄拉克一生从事纯理论研究,从未参加过军事研究,对学术行政工作等也不插手,他对文艺、哲学很少关心。在他看来,物理学本身也是一种艺术。他性格内向,不善社交,喜欢独自工作。

  4、费因曼:爱出风头的多情种

  许多人认为,费因曼是本世纪诞生于美国的最伟大的物理学家,一个独辟蹊径的思考者,超乎寻常的教师,尽善尽美的演员,一个热爱生活和自然的人。

  1918年5月11日,费因曼出生于纽约市。高中毕业之后,费因曼进入麻省理工学院学习,最初主修数学和电力工程,后来他在物理学中找到了最适合自己的位置。1939年,他以优异的成绩毕业于麻省理工学院,又到普林斯顿大学念研究生。1942年6月,他获得了理论物理学博士学位。

  曼哈顿计划是费因曼研究生涯的起点。在洛斯阿拉莫斯,刚刚研究生毕业的费因曼跃跃欲试,他获得了一个难得的机会,同一批最伟大的物理学家和数学家一起工作,他们包括奥本海默、贝特、费米、特勒和冯·诺依曼等。

  曼哈顿工程结束后,费因曼在康奈尔大学任教。在这里,他致力于研究量子电动力学中所出现的发射问题。1950年,费因曼接受了加利福尼亚理工学院的邀请,担任了托尔曼物理学教授,此后他的全部时间都是在加州理工学院度过的,在那里他进行了最有成果的研究工作。在加州理工学院,费因曼作为一个传奇人物的名声确立起来。随着他越来越显示出在数学上直觉性的才能和对物理学的深刻的洞察力,“天才”这个词也越来越多地与他联系在一起了。

  1965年,因在量子电动力学方面所做的对基础粒子物理学具有深刻影响的基础工作,费因曼与施温格和朝永振一郎一起分享了诺贝尔物理学奖。

  除了量子动力学外,费因曼还在低温超导研究、弱相互作用研究都有过杰出的贡献,费因曼的这些研究足以使他获得多次诺贝尔奖,如朗道获得1962年诺贝尔奖时,很明确地提到了费因曼在液氮理论方面的工作;1969年盖尔曼因为基本粒子的相互作用获得诺贝尔奖,而其他几位科学家费因曼、马沙克(Robert Marshak)和苏达山(George Sudarshan)却被遗漏了。

  费因曼具有一种奇特的性格。第一次遇到费因曼的人马上会为他的才华所倾倒,同时又会对他的幽默感到吃惊。第二次世界大战后不久,物理学家弗里曼·戴森在康奈尔大学见到了理查德·费因曼,他说他的印象是:“半是天才,半是滑稽演员。”后来,当戴森对费因曼非常了解之后,他把原来的评价修改为:“完全是天才,完全是滑稽演员。”

  费因曼在生活方面更是显得浪漫多彩。他喜欢坐在酒吧内做科学研究,当那酒吧被控妨碍风化而遭到取缔时,他上法庭辩护。他的桑巴鼓造诣很高,巴西嘉年华会需要领队贵宾,本来预定的大明星缺席,临时由费因曼取代,他引以为豪。他一向特立独行,以不负责任闻名。领了诺贝尔奖之后,一个同事和他打赌10元,在10年之内费因曼先生会坐上某一领导位置。费因曼在1976年拿到10元。事实上,费因曼几乎从不参与任何行政工作,以保卫自己创造自由的方式。 他甚至连续5年努力辞去美国国家科学院院士的荣誉位置,因为选举其他院士的责任颇困扰他。

  1986年,“挑战者”号航天飞机发生了灾难性的爆炸,费因曼加入了负责调查工作的罗杰斯委员会,并赋予它科学上的权威性。然而费因曼的调查方式很快就跟委员会产生了分歧。费因曼一度违背委员会主席的意愿,直接去跟设计、制造、操作航天飞机的技术人员和发射人员交谈。收集到有关航天飞机史上遇到的所有问题的第一手资料。他确信爆炸是由橡皮环设计不合理引起的。他用富于戏剧性和说服性的方式演示了寒冷天气对橡皮圈的影响,他的发言抢尽了委员会的风头,这是典型的费因曼作风。

  5、门捷列夫:百科全书式的人物

  在化学教科书中,都附有一张元素周期表。看到这张表,人们便会想到它的最早发明者、俄国最伟大的化学家门捷列夫。

  专门研究门捷列夫着作的学者瓦尔登说:“如果按照奥斯特瓦尔德的分类法,门捷列夫属于浪漫性人物,从他那热情奔放而又带有棱角的性格可以看出,他不是经典派,而是属于戴维、李比希式的浪漫派。”

  在彼得堡大学,门捷列夫以异教徒和不正派而闻名。他的个人习惯受到稳重的上流社会的指责,他的惊世骇俗行为包括抛弃年已50岁的结发妻子并娶了一位17岁的鞑靼族姑娘。在学术上,1880年他被提名为帝国科学院院士候选人,却由于他的自由主义的政治信念遭到学术界保守派的批评,因而在选举中落选。1890年,他因支持方政府的学生运动而受到大学当局的打击,愤而离开执教了33年的彼得堡大学。

  门捷列夫的思想包罗万象,涉及到众多的学科。他一生发表的作品由500多部,内容涉及化学、力学、哲学、教育学、工艺学、天文学、宇宙学、气象学、地质学、生理学、农业、经济、度量衡、航空学、炮兵学等,是一位百科全书式的多学科科学家。例如,除了他的着名的《化学原理》一书外,1877年他写了《关于北美宾夕法尼亚与高加索石油工业》,为俄国石油工业早期的发展做出了贡献;1891年他写了《关税解说》医术,提倡国家实行保护关税;1899年在短短的两个月里,他就完成了770页的庞大报告《1899年的乌拉尔钢铁工业》。1893年门捷列夫被任命为度量衡局局长,实际上担任了政府科学顾问的角色。

  6、朗道:朗道十诫

  朗道是典型的浪漫科学家,其特点是对多种多样的科学领域都有百科全书式的知识,特别是对边缘科学表现出强烈的兴趣,思维和概念纷至沓来,但通常不深究其细节。特别是,其创见和逻辑思维的过程富有直觉性,常常由奇妙的联想引申而来,思维相当发散、自由。除了科学工作之外,在生活的许多方面,朗道也喜欢标新立异,以其独特的风格别树一帜。

  1958年,为了庆贺朗道50寿辰,苏联原子能研究所送给他一块大理石平板,平板上刻着朗道一生工作中德10项最重要的科学成果。人们借用宗教上的名次,把这些成果称为“朗道十诫”。这10项成果是:

  量子力学钟的密度矩阵和统计物理学(1927);

  自由电子抗磁性的理论(1930);

  二级相变的研究(1936…1937);

  铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释(1935);

  超导体的混合态理论(1934);

  原子核的几率理论(1937);

  氦Ⅱ超流性的量子理论(1940…1941);

  基本粒子的电荷约束理论(1954);

  费米液体的量子理论(1956);

  弱相互作用的CP不变性(1957)。

  朗道的生活经历也展现出他多姿多彩的一面。30年代初在列宁格勒物理研究所工作时,因撰文指出前苏联物理学界权威人物阿布拉木·约飞(A·F·Joffe)关于用极薄的分子层做电气绝缘体的文章存在理论上的原则性错误,还在一次学术报告后对约飞有意挟嫌贬损和挑剔他的学术发言表示不驯服,并以“理论物理学是一门复杂的科学,不是任何人都能理解的”这种极富刺激性的语言反唇相讥,因此深深地伤害了约飞的感情而不得不离开列宁格勒。1932年,朗道来到哈尔科夫,担任了理论物理研究部门的领导,稍后又兼任了新建的哈尔科夫技术物理学院理论系主任,但为时不久又因工作问题触犯了院长的尊严而被学院违规免职。1937年初,朗道来到专为大物理学家、科学院院士卡皮察建立的莫斯科物理问题研究所工作。1938年春天,朗道因有德国间谍嫌疑而被逮捕。一年之后,在卡皮察以人格作担保,并且以辞职相要挟,朗道才于1940年获释。其实,介入营救朗道活动的远不止卡皮察一个人,玻尔曾为此给斯大林写过言辞至为恳切的求情信,要求斯大林运用自己的权力和个人影响,赦免朗道。朗道被释放的确是幸运之事,在那些年月里,许多其他的人就没有这种幸运,包括朗道的许多同事,有的失踪了,有的不得不在集中营里渡过许多不堪忍受的时光。

  7、西蒙:穿行于认知与人工智能领域

  西蒙(Herbert Alexander Simon,1916)1958年获得美国心里学会颁发的心理学领域的最高奖—心理学的杰出贡献奖,1975年获得计算机领域的最高奖——图灵奖,1978年获得诺贝尔经济学奖,1986年获得美国总理科学奖——科学管理的特别奖。从西蒙得过的这些重要科学奖就可以看出,西蒙在一系列广泛相关的领域中都有过杰出贡献,是当代少见的博学杂家。

  西蒙1916年出生于美国威斯康星州,1934年到芝加哥大学攻读经济学和政治学,1943年获得芝加哥大学政治科学哲学博士。曾先后在加利福尼亚大学伯克利分校、伊利诺斯理工学院、卡内基大学等校执教,其间还多次担任企业和政府机构的顾问。

  西蒙的主要着作有《管理行为》、《组织》、《人的模型》、《管理决策新科学》、《人工科学》、《有限理性模型》等,这些着作的内容涉及到政治学、经济学、管理学、社会学、心理学、运筹学、计算机科学等众多领域。

  西蒙在《人的模型》一书中第一次提出了人只有有限的合理性作为建立行为模式的基础。他还形成了电子计算机能模拟人的思维的思想,开始了人工智能的系列研究。西蒙和其他两位科学家合作第一次用计算机证明了罗素在《数学原理》提出的若干“命题逻辑”,说明计算机模拟人类思维的可能性,直接有力地推动了人工智能科学的诞生。在人工智能研究的基础上,西蒙进行了心理学的研究,提出了物理符号加工假说,形成了解释思维过程的信息加工学派。

  在管理科学和经济学研究中
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