自牛顿以来的科学家--近现代科学-第39部分
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1913年:e = 4。774(±0。009)×10…10静电单位。
1917年:e = 4。774(±0。005)×10…10静电单位。
1916年,他的实验结果完全肯定了爱因斯坦的光电效应方程,并且从图像中测出当时最好的普朗克常数h的值。
密立根对电荷测量和光电效应的研究使他获得了诺贝尔奖,但他研究的初衷不是去证明爱因斯坦的光电效应公式,而是要推翻爱因斯坦的公式。密立根反对光量子的假设是因为它违背了人们关于光的干涉现象的全部知识和波动理论的实验基础。尽管他的实验已经验证了爱因斯坦的公式,他仍然认为这个公式依据的物理学理论被证明完全站不住脚的。
密立根不仅在科学上表现为保守性,他在生活的各个方面都表现为保守性。政治上、社会观上与审美观上他都倾向于传统主义者。他是共和党的坚定拥护者,因为他认为共和党具有渐进性与文明的一切特征;在艺术和建筑上他对现代艺术表现出的“彻头彻尾的病态”颇有微词。
密立根对科学的其他贡献还包括对X射线的研究,他从事电子在强电场作用下逸出金属表面的实验研究、以及一些金属的X射线研究,发现了近1000条谱线,波长直到13。66nm,从而有助于把X射线谱和光学光谱连接起来;对宇宙射线的研究,密立根在宇宙线方面也做过研究,积累了大量的不同高度不同地区的实验数据,发现了宇宙线的纬度效应的大小与经度有关;纠正了早期有人认为宇宙线是由光子组成的观点。
密立根对美国的物理教育事业也做出了贡献。1921年起,密立根任教于加利福尼亚理工学院。由于他的努力,终于使该校成为世界上最着名的科学中心之一。
7、泡利:上帝之鞭
泡利是20世纪杰出的理论物理学家之一,对量子力学、量子动力学、相对论、基本粒子物理都有重要的贡献。他发现了描述电子能量状态的泡利不相容原理,提出了中微子假设,因此获得了1945年诺贝尔物理学奖。
艾伦菲斯特(Ehrenfest)给泡利起了个绰号“上帝之鞭”,它形象地刻划出泡利作为旧量子理论最严厉的批评家的地位。在20年代初期,泡里完成了量子理论的某些最困难问题的批判性分析,在要求旧概念的一种全盘的、革命性的变化,谁也不像泡利那样激进,无论是海森堡、德布罗意或者薛定谔都比不上它。这种批判和激进的态度更多地表现在与玻恩的口头谈话中和与友人的通信中,因为在那种场合可以不用外交辞令,可以直截了当地表达思想。泡利比其他人更清楚地了解陷入量子危机的困难的深度,从而竭力阻止人们对旧量子理论修修补补的解决办法。泡利也有自己的弱点,破的多,立的少。泡利自己说过:“我在年轻的时候,觉得我是一个革命者。我当时觉得,物理里有重大的难题来的时候,我会解决这些难题的。后来,重大的问题来了,却被别人解决了。”由于泡利较少地看到他人观点中的优点,较多地注意他人观点中的缺点,因此他有个口头禅,每次发言他总要说“我不能同意你的观点”。他似乎跟别人不相容,对此有人戏称为“泡利的第二不相容原理”。
1957年,吴健雄与她的合作者验证了杨振宁和李政道提出的宇称不守恒,对于这个实验泡利当初坚决认为不会得到预期的结果,他不相信上帝是一个无能的左撇子。后来听到实验已经做出后,泡利几乎休克。
8、爱因斯坦:是保守问题还是哲学问题
没有人会否认早期的爱因斯坦是科学家的革命者。他提出的狭义相对论和广义相对论是对牛顿古典力学的革命性颠覆;他对光电效应的研究给量子力学打下了坚实的基础。但是人们对晚年的爱因斯坦的评价则不尽相同。
对量子力学的代表人物提出的统计规律和统计因果关系(海森堡的测不准原理、玻尔的互补原理和玻恩的波函数的几率解释),爱因斯坦不认为是完善的、独立的理论。他认为采取统计规律的必要性是暂时的现象,是一时被迫采取的措施。
在1927年和1930年两次索尔威大会上,爱因斯坦和玻尔就量子力学的解释问题产生过激烈的争论,但爱因斯坦的论证既没有说服玻尔,也没有说服更年轻的物理学家们。后来爱因斯坦部分地接受了对波函数的统计解释,但他不再坚持认为统计解释是错误的,但他认为统计解释是不完备的。1935年5月,爱因斯坦同波多尔斯基和罗森一起发表了题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》一文,即着名的“EPR悖论”,再次对量子力学进行责难。
也许,爱因斯坦的深刻批评和严格检验的精神,推动了量子理论的进一步探讨,他对哥本哈根学派的实证主义倾向所进行的批评也不是无的放矢。但是,他把规律的统计性质排斥在基本理论之外是不正确的。由于他没有完全摆脱机械论的影响,对量子力学怀有明显的偏见,使他后来在某种程度上脱离了当时量子理论发展的主流。
注:
1、科恩,科学中的革命,商务印书馆,1998年。
自牛顿以来的科学家
第三篇 不同类型的科学家(上)
第17章 古典型科学与浪漫型科学家
费因曼虽然从事物理学研究但“一如常人”,他把他的玩笑的内在意义、他的不敬言行以及对冒险的和意外奇遇的爱好,带进了科学界。费因曼从事物理学研究的方式,是采取他自己的方式,任何一个我们所知晓的物理学家与他大不一样。 ——格里宾《迷人的科学风采——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�