自牛顿以来的科学家--近现代科学-第29章

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—费因曼传》

　　奥斯特瓦尔德（W。Ostwald；1853…1932）曾将自然科学家分成两类：经典派和浪漫派。他在《伟大的人们》一书中写道：“那么，浪漫派第一件关心的事是解决现有的问题，以便为新问题腾出位置，而经典派第一件关心的事是彻底地研究现有问题，以便无论是自己还是同代人中的其他任何人都不可能再去改善所得的结果。”＇1＇

　　很多古典型科学家具有那种古老的、值得尊重的、与怪僻的个性相联系的科学天才的传统。他们一生专注于科学事业，对社会生活漠不关心。古典型科学家往往会被认为是社交中的科学呆子。其原因之一是，这些在与别人交往中缺乏天赋的科学家会把兴趣转移到那些无需与人打交道的事业之中，比如数学和物理学的研究领域中，在这些领域里不需要社交技巧，只需要科学思维的自由驰骋。还有一个原因是，进行艰苦的科学研究需要太多的时间和精力，使得科学家分身乏术，难有闲暇去参与社会交往。古典型科学家崇尚谦虚精神，不特意追求名利，甚至不爱在科学共同体的会议上抛头露面，而喜欢独自沉湎于科学问题之中。他们对发现的优先权、专利权等比较淡漠，对发表论文极其谨慎。

　　而浪漫型科学家则在科学上往往是全能型科学家，他们一生涉及多个科学领域或者一个领域的多项课题并都有所建树，在生活上是开放的、活泼的，对社会生活的多个方面也非常感兴趣。也就是说，浪漫型科学家有合理支配时间和精力的能力，能够做到工作生活两不误。也许他们认为，暂时从冥思苦想、殚精竭虑的研究活动中抽身出来投入到其他领域或者社交场合，是一种很好的休息和调节方法。

　　按照以上描述，我们可以做一个简单的举例式归类。例如，物理学家中，卡文迪什、伦琴、狄拉克等是古典型科学家；薛定谔（因提出量子力学的波动方程而获得1933年诺贝尔奖，他把物理学观点应用到生物学中出版的一本《生命是什么》影响了许多天才的年轻物理学家）、费因曼（R。P。Feynman；1918…）、朗道等是浪漫性科学家；化学家中，卢瑟福、阿斯顿、居里夫人是古典型科学家，门捷列夫、阿伦尼乌斯（S。A。Arrhenius；1859…1927）（因提出电离理论获得1903年诺贝尔化学奖，研究领域涉及物理化学、免疫化学和毒物学、宇宙物理学和气象学）、艾根（M。Eigen；1927…）（1967年获得诺贝尔奖，在物理化学、生物化学、生物物理学、分子生物学等多个研究领域有不少建树和成就）、鲍林（研究化学键和复杂分子结构方面的贡献获得1954年诺贝尔奖，后来转向生物学、生理病理学和医学研究）是浪漫型科学家；生理学家中，孟德尔、摩尔根、麦克林托克是古典型科学家，巴甫洛夫（I。P。Pavlov；1849…1936）（因在消化系统生理学方面取得的开拓性研究成果获得1904年诺贝尔奖，研究领域广泛涉及到药物学、实验病理学、治疗学等）是浪漫型科学家。数学家中，陈景润是古典型科学家，希尔伯特是浪漫型科学家。

　　1、卡文迪什：终身未婚的孤独者

　　亨利·卡文迪什（H。Cavendish；1731…1810）是18世纪英国杰出的物理学家和化学家，他的一生为科学的发展做出了重要的贡献。由于早年丧母，他形成一种过于孤独而羞怯的习性。

　　由于这种古怪的性格，卡文迪什长期深居独处，整天埋头在他科学研究的小于地。他把他家的部分房子进行了改造。一所公馆改为实验室，一处住宅改为公用图书馆，把自家丰富的藏书供大家使用，1733年他父亲死后，他又将他的实验基地搬到乡下的别墅。将别墅富丽堂皇的装饰全部拆去，大客厅变成实验室，楼上卧室变成观象台。甚至在宅前的草地上竖起一个架子，以便攀上大树去观测星象。至于践踏了那些名贵的花草，他毫不在乎。这些都表明，对于科学研究简直像着了魔一样。

　　在社交生活中，他沉默寡言，显得很孤僻。卡文迪什不善言谈，很不喜欢那些慕名而来的客人打扰他的研究工作。在他奉陪客人时，常常眼睛盯着天花板，脑子里思索着自已实验中的问题，一言不发，为此常常使客人十分尴尬。他虽然喜欢孤独的生活，但对于别人所作的研究工作却不是不感兴趣的。例如，他曾将一些铂送给青年科学家戴维（H。Davy；1778…1829）作实验之用，有时还亲自跑到皇家学会去参观戴维的实验。然而在科学研究中，他思路开阔，兴趣广泛，显得异常活跃。上至天文气象，下至地质采矿，抽象的数学，具体的冶金工艺，他都进行过探讨。特别在化学和物理学的研究中，他有极高的造诣，取得许多重要的成果。

　　卡文迪什在40岁时，先后继承了父亲和姑妈的两大笔遗产，于是他成为了一名百万富翁。正如法国科学家比奥所说的：“卡文迪什在一切学者中最富有，在一切富翁中最有学问。”但巨额的财富并没有使卡文迪什的生活方式发生丝毫的变化。他仍然过着俭朴的生活，不讲吃穿，每天都穿一件褪了色的上衣。他的钱大部分都花在了购置科学仪器和图书上。他利用自己继承来的财富购买了一大批很有用的图书，除自己用外，还慷慨地供其他学者使用。而且他对金钱毫无兴趣，甚至不知道1万英磅究竟是多大一笔财富。一次他的一个仆人病了，要花钱治病，他随手开了一张1万英磅的支票给他，使仆人惊讶得不知所措。

　　另外，卡文迪什最厌恶和害怕两件事物，一是奉承，他听到奉承的话常常十分窘迫、不知所措；一是女人，他最怕和女人接触，所以终生未婚，而且他每天和女管家之间都用纸条来联系。

　　卡文迪什从事科研不图名、不图利。他的许多论文和实验报告，没有急于发表，特别是关于自然哲学的许多论述基本上没有公开发表。也许由于他慎重，也许由于他羞怯，他自认为没有足够实验依据的手稿大部没有发表。所以在他将近50年的科研生涯中，他没有写一本书，这对于促进科学研究的发展是很可惜的。

　　1810年2月24日，这位79岁的老人感到临近死亡了，就吩咐身边一位护理的仆人离开房间，而且非到规定时间不得擅自回来。当仆人回来时，卡文迪什已经孤独的离开了人间。卡文迪什一生性情孤癖。他在科学界没有形成一个学派；在民众心中也缺少声望。但他以学识广博，推理清晰，才智罕见而在皇家学会会员中倍受崇敬。

　　2、伦琴：谨慎的实验者

　　伦琴是以发现X射线闻名的物理学家。伦琴于1845年生于德国的一个商人家庭。1865年进入苏黎世高等技术学校学习机械制造，1869年获得苏黎世大学博士学位。1870年进入维尔茨堡大学。

　　伦琴在发现X射线时，已经是50岁的人了。当时他已担任维尔茨堡大学校长和该校物理研究所所长，是一位造诣很深，有丰硕研究成果的物理学教授。在这之前，他已经发表几篇科学论文，其中包括热电、压电、电解质的电磁现象、介电常数、物性学以及晶体方面的研究，都只涉及到实验研究。

　　19世纪末，阴极射线研究是物理学的热门课题。许多物理实验室都致力于这方面的研究，伦琴也对这个问题感兴趣。1895年11月8日，正当伦琴继续在实验室里从事阴极射线的实验工作，一个偶然事件引起了他的注意。当时，房间一片漆黑，放电管用黑纸包严。他突然发现了位于实验台的一块亚铂氰化钡做成的荧光屏发出闪光。他很奇怪，就移远荧光屏继续试验。只见荧光屏的闪光，仍随放电过程的节拍断续出现。他取来各种不同的物品，包括书本、木板、铝片等等，放在放电管和荧光屏之间，发现不同的物品效果很不一样。有的挡不住；有的起到一定的阻挡作用。伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到过的射线，它具有特别强的穿透力。于是立刻集中全部精力进行彻底的研究。他一连许多天把自己关在实验室里，连自己的助手和家人都不告知。为了排除视力的错觉，他进行了多次不同物体的实验。他把密封在木盒中的砝码放在这一射线的照射下拍照，得到了模糊的砝码照片；他把指南针拿来拍照，得到金属边框的痕迹；他把金属片拿来拍照，拍出了金属片内部不均匀的情况。他深深地沉浸在这一新奇现象的探讨中，达到了废寝忘食的地步。通过7个星期的独自观察，伦琴已经确认这是一种新的射线。1895年12月22日，他邀请夫人来到实验室，用他夫人的手拍下了第一张人手X射线照片。

　　伦琴发表了三篇简短的关于他的x射线的论文。1895年12月末第一次报告“一种新的射线”，证明了x射线诞生；1896年3月发表了第二篇简讯，分析了x射线是空气和其他气体成为电流的能力。1987年3月，他发表了第三篇也是最后一篇报道，叙述了他对x射线在空气中的散射进行的观察。

　　对于伦琴来说，他没有料到在重复阴极射线实验时，会发现一种新的性质特殊的射线，但是他的发现并不是因为交上了好运，而是由于几十年的精心实践培养了良好的观察和判断能力，对这一偶然现象不轻易放过，务必研究至水落石出，所以，发现X射线对于他来说既是偶然的，也是必然的。

　　1901年，首届诺贝尔物理学奖授予德国物理学家伦琴，以表彰他在1895年发现了X射线。作为第一个诺贝尔物理获奖者，公众希望听到他的演讲报告。也许是由于他的谦虚和孤僻，伦琴却没有去作报告。他认为关于发现的一切要点已经在3篇论文阐述清楚了。

　　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