《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45部分


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年玻恩、弗兰克等相继来到哥廷根,也成了戈贝特家的亲密朋友。1924年玻恩邀请玛丽亚他的物理学研讨。量子力学在此期间得到很快的发展,哥廷根被描述为“量子力学的大锅炉”。这样的环境把玛丽亚珠造成一个物理学家。在哥廷根生活期间,她结识了一大批杰出的科学人物,如康普顿(A。Hpton;1892…1962)、狄拉克、费米、德尔布吕克、奥本海默、泡利、鲍林、西拉德、特勒、海森伯、冯·诺依曼等。玻恩是一个有良好数学基础的物理学家,作为他的学生,玛丽亚在理解量子力学所需要的数学概念方面得到了很好的训练,这些教育给了她早期研究的偏爱数学的风格。她后来在弗兰克那里学到了用非数学的方法来解决物理问题,使她后来核壳层模型的发现中受益匪浅。

  当时美国的优秀青年物理学家约瑟夫·迈耶先生(1946年成为美国科学院院士)到了把哥廷根,在弗兰克的指导下从事研究。他与玛丽亚相识,并于1930年在玛丽亚获得博士学位不久两人结了婚。

  尽管在科学研究方面迈耶夫人表现出极高的才能,但在职业经历方面,迈耶夫人似乎并不顺利,并随着迈耶先生的工作变动而变动。婚后迈耶先生回到美国担任美国约翰·霍普金斯大学副教授,迈耶夫人随丈夫也到了美国。1931~39年迈耶夫人一直都是约翰·霍普金斯大学无薪合作研究人员;1939年迈耶先生成为哥伦比亚大学副教授,迈耶夫人则成为大学讲师。 1941~42年和1945 她是沙拉·洛伦斯学学院(Sarah Lawrence College)兼职教师,其间参加过曼哈顿工程,与特勒一起工作。1946年成为迈耶先生担任芝加哥大学化学系全职教授,迈耶夫人也到了芝加哥大学担任无薪副教授,后来又接受了阿贡国家实验室的资深物理学家(兼职)的职位,直到1959年迈耶夫人才成为一名全时教授。1960年夫妻俩人接受了加州大学圣迭戈分校教授的职位。

  在芝加哥大学的日子成为她科学事业的顶峰时期。在这里她一边指导学生论文,一边参加原子核研究所(现在被命名为费米研究所)的活动。研究所荟萃一些着名的物理学家和化学家,包括费米、特勒等。研究所的活动始终面对物理学前沿,成员的兴趣十分广泛,从核物理和化学、天文物理学,从宇宙物理学到地质物理学。在这里她得到了研究经费,做出了对核物理领域的主要贡献—发现核壳层模型,并因此于1963年获得诺贝尔物理学奖,成为物理学领域获奖的第2位女性。

  5、霍奇金夫人:崇尚科学的国际精神

  霍奇金夫人原名多萝西·克劳富特,1910年生于埃及开罗,因为她的父母当时在那里工作。她的父亲是一个考古学家,母亲精通植物学。父母由于工作关系在全世界走动,留在英国的多萝西和她的妹妹每年只有几个月能和父母在一起。从小的独处帮助了多萝西的独立精神的形成。

  1928年她进入英国牛津大学萨默维尔学院学习化学,1932年到剑桥大学师从贝尔纳。贝尔纳善于使用X射线衍射分析技术来研究重要的复杂的有机分子。他团结了一批有朝气的科学家来研究特定的技术,在贝尔纳的小组里,多萝西大概是最有天才的,她比贝尔纳更为专注(贝尔纳后来从事科学社会学和科学史学研究,写出了经典着作《科学的社会功能》)。当多萝西开始她的研究时,晶体学是一门相对较新的科学。它是数学、物理和化学的交叉科学。就是在这个时期,霍奇金和贝尔纳记录了一个球型蛋白的第一个X射线衍射模型。1934年她回到牛津大学担任结晶化学助教。因为是个女性,她曾拒绝参加教员化学俱乐部的研究会议。后来,她的天才和坚韧赢得了学生和教师的信任。

  1937年获得剑桥大学博士学位,并和托马斯·霍奇金先生结婚。霍奇金先生是一个非洲事务专家,他的父亲R。H。霍奇金后来担任牛津皇后学院教务长,他的堂兄A。L。霍奇金(A。L。Hodgkin)是1963年获得诺贝尔生理医学奖。1942年到1949年霍奇金夫人开始进行青霉素的结构分析。尽管有3个孩子和繁忙的生活,但她的恒心和天才产生了第一流的X射线分析结果。她的第一项主要成果是和查尔斯·布恩在1949年做出的,她发表了青霉素的三维结构。紧接着又发表了维生素B12(1956年)的结构和胰岛素的结构(1969年)。由于在维生素B12方面的工作,她获得了1964年诺贝尔化学奖。她是63年来化学领域第3位女性获奖者。

  在生活中霍奇金夫人和蔼可亲,对每一个人都热情好客。这些人包括那些持不同政见的革命者、难民,以及她自己的学生、同事和朋友。多年来,霍奇金夫人和来自世界各国的几百位科学家一起工作过,创建了一个“国际联合家庭”。这个家庭成员包括英国25人,美国20人,澳大利亚10人,印度7人,加拿大6人,新西兰6人,以及其他来自瑞典、瑞士、意大利、智利、新几内亚、德国、荷兰、南斯拉夫、中国、日本、波兰、法国、尼日利亚和前苏联的人。对这些学生和同事,她把多重角色(教师、母亲、朋友和指导者)完美地集于一身,努力帮助、指导和鼓励那些与她有联系的晶体学家和其他领域的科学家。

  在政治上,她是世界和平和裁减军备的拥护者,是民族自由奋斗的强烈支持者,是第三世界发展的支持者,她对几个接纳共产党成员的组织签名表示支持。她反对战争的这些思想遗传自她的母亲,她的母亲的四个兄弟死于战争。当霍奇金夫人还是个小孩时,她的母亲曾带她参加过日内瓦联盟大会。

  6、麦克林托克:孤独的跋涉者

  麦克林托克几乎是与遗传学一同出生、成长的。她生于孟德尔 (G。 Mendel) 的遗传学研究被发现的两年后,并于1919年进入了康乃尔大学农学院就读。20世纪20年代遗传学是美国第一个堪称世界级的科学,也是当时生物学中最抽象的领域,DNA尚未被发现,基因仍是个模糊可议的概念。

  在1910年至1916年间,摩尔根 (T。 H。 Morgan) 的果蝇小组确定了基因与染色体的关系,染色体带有遗传成分。而康乃尔的遗传学研究重心是在美国传统农业植物…玉米,颗颗玉米粒都是表现遗传性征的图解。麦克林托克利用新的染色技术,在显微镜下发现玉米的染色体,在当时她是首先以此实验方法证明玉米的研究可以不只是育种及观察子代两方面,她开启了遗传发展史上的一扇窗。

  1927年,25岁的麦克林托克获得了博士学位。1929年,她和柯雷顿(H。 Creighton)发表了一篇论文,具体证明了基因确实是由染色体所携带,并且由于染色体部分交换,造成了自然界的不同型态,从而建立起了自己的学术声望。1931~1936年间,得不到常任教职的麦克林托克四处奔波,也是在这段时间里,她发现X射线会使染色体裂开,接着染色体会进行自我修补、再裂开,她称此过程为裂…合…桥周期。

  1936年她进入了密苏里大学工作得到第一份正式教职,但由于无法晋升专职人员,她在1942年进入了日后分子生物学的重镇…冷泉港。1944年对麦克林托克或是整个遗传学史都是关键性的一年,她成为国家科学院的院士,并在当年底荣膺遗传学会会长之职,也就是在这一年中艾弗里(O。 S。 Avery)、麦克劳德(C。 Mcleod)和麦卡蒂(M。 McCarty)3人共同发表的论文中,证明了DNA是最基本的遗传物质。

  1945年起,她开始了着名的基因转位 (transposition) 研究,进入了属于个人、独立的科学生涯。1951年的一次研讨会上,她报告了自己的研究结果,但台下无人能懂。科学界冷漠对待她的转位研究,大多数人认为她的报告艰涩复杂又难懂。直到 1960年代末,夏皮洛(J。 Shapiro)和其它人在细菌中发现转位因子。麦克林托克不到一千倍的显微镜、神秘独立的个人风格、不受干扰及妥协的研究态度,使她逐渐与其它遗传学家分道扬镳,而独自跋涉。使她欣慰的是,尽管在研究生涯的后期自己被放逐到非主流体系之外,但她早年积累的学术声望给她提供巨大的帮助。即使她的研究艰涩难懂,总有部分学者仍相信她的成果。30年后,科学界给了她应得的荣誉。1983年,她独自获得诺贝尔生理医学奖。

  注:

  1、乔纳森·科尔、斯蒂芬·科尔,科学界的社会分层,华夏出版社,1989,P187。

  2、Sharon Bertsch McGrayne,Nobel Prize Women in Science,p5…7;Carol Publishing Group;1993。

  自牛顿以来的科学家

  第三篇 不同类型的科学家(上)

  第22章 数学家

  数学上的天才和智者很难定量地确定。我似乎觉得从碌碌之辈直到高斯、彭加勒和希尔伯特那样最高层次的人的过渡是几乎连续的。很大程度上不仅仅取决于脑。肯定有我所称的“内分泌因素”(由于找不到更合适的词)或品格特征:坚韧性、体魄,工作的意愿,有些人叫做“激情”的东西。   ——乌拉姆

  这里把数学家作为单独一章来介绍,是因为数学在本质的基础上区别于前面的有关科学的介绍,是因为在一般人看来,数学家是比科学家更加令人难以琢磨的一个群体。

  人们对数学家有某些怪异的看法,例如有人列出了当数学家的如下理由:从楼上砸下一个西瓜,会有九个经理被砸着,而一个数学家都不会有;当利息或税率调整时,数学家是算的最清楚的一个;数学这个职业是投资回报率最高的职业之一,因为它的投入只有一枝笔加几张纸;数学家永远不会像发明家那样被专利困扰,他不怕有假冒伪劣产品出现;当数学家犯了常识性错误时(比如走路撞墙、洗衣服用味精),人们给予的往往是表扬而不是批评;用脑可以减肥,所以数学家不会有肥胖的后顾之忧;当政治家往往在下台后被万人唾骂,当数学家就没有这样的名誉风险;在很多领域有种族、性别的歧视,当数学家就不需要享受此待遇;数学家是最先实现家庭办公的职业;数学家的婚姻都很幸福,也有的数学家终身未娶(嫁),因此也没有婚姻的烦恼;……

  1、数学与数学家

  在科学分类中,数学与物理、化学、生物、天文等经验的自然科学往往是分开的。关于数学是什么,有多种形象化的描述,如数学是理性思维的结果;数学是推理的艺术;数学是猜测的学问;数学是解释;数学是比喻;数学是文化等等'1'。

  无论如何,数学是一门有别于一切经验科学的科学,主要体现在它在形式上的符号化和内容上的超验性。数学世界是一个不具备任何经验内容的纯粹的理念世界,相对现实世界而言,数学只是一种抽象的形式化语言。至于这种语言表达或者将要表达什么内容,完全取决于使用这种语言的主体,数学可以说是一切科学的有效的和有用的万能工具。波普尔甚至认为,由于数学不具备关于自然科学的可证伪性、可检验性原则,因此数学是一种非科学。关于诺贝尔在遗嘱中没有设立数学奖的猜测很多,一个最可能的原因可能也在于此,毕竟诺贝尔是一个注重实验的产业型科学家。

  什么是数学的基础,科学哲学家或者数学家本身都存在巨大的分歧。20世纪初罗素悖论的发现导致了人们对数学基础的一场大论战,形成了逻辑主义、直觉主义和形式主义的解释。逻辑主义认为数学概念从逻辑概念出发,用逻辑概念给出明确的定义;数学定理通过纯逻辑推理,从逻辑公里推导出来,因而数学是逻辑的分支。在自觉主义者看来,只有建立在原始直觉和构造性的基础的数学才是可靠的。形式主义者将整个数学表述为一个形式公理系统,在这个系统中,不证自明的命题称为公理,其他的命题则是遵循某些设定的形式规则和逻辑法则推演出来的。

  数学的超验和公式化特征决定了数学家与自然科学家的不同。除了需要生活费用和运算工具外,数学研究是一种有形的物质成本低廉而无形的智力消耗巨大的研究活动,更多地需要研究者独立地、长时间地、没有排除外界干扰地进行思考,因此与其他科学家相比,很多数学家似乎更具天才、个性更为孤僻,同时数学也是容易产生民间的、业余的科学家的研究领域。许多数学家发现,除非在安静的、与世隔绝的环境中,否则就很难认真地思考问题,因此数学家需要追求充足的时间供他支配。不像实验科学家之间普遍实行集体协作那样,数学
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