成為科學家的100個理由

前言

斯里尼瓦什    阿卜杜斯·薩拉姆國際理論物理中心    我們的時代正處于某種自相矛盾的境況。一方面，人類社會對技術(shù)進步的依賴空前增強；另一方面，人們對基礎(chǔ)科學的關(guān)注和興趣卻在持續(xù)衰減。尤其令人沮喪的是，優(yōu)秀的中學生越來越遠離基礎(chǔ)科學。他們對科學之求索、研究之艱辛、發(fā)現(xiàn)之喜悅變得陌生而漠然。此話絕非危言聳聽！無論對發(fā)達國家還是對發(fā)展中國家，這都是一個需要正視的問題。    位于特里雅思特的“國際理論物理中心”（ICTP）如今為紀念其創(chuàng)始人而更名為“薩拉姆國際理論物理中心”。在過去的歲月里，該中心在傳播科學知識、培養(yǎng)研究人才方面進行了先驅(qū)性的工作，作出了貢獻。值此中心成立40周年之際，我們組織編寫這樣一本獨特的文集，邀請當今健在的眾多著名科學家撰文，向后來人講述他們成功的歷程與感悟——對科學的熱愛緣何萌生，又怎樣保持至今；想象力如何為科學插上翅膀；取得了哪些主要的科學成就；對社會人生作何思考；還有就是向年輕人提出期望和忠告。    選擇作者時以科學成就為主要依據(jù)，同時考慮他們與中心曾有過的交流和互動。近百名作者欣然接受了邀請，在百忙之中慷慨賜稿。編者在此滿懷感激、十分欣喜地向您推薦這一共同努力的結(jié)晶。雖然每篇文章的側(cè)重點不盡相同，但所有作者都盡量避免用過分專業(yè)化的詞句言說。不少作者直抒胸臆，毫無保留地道出他們科學人生的苦澀甘甜、教訓經(jīng)驗。我必須說，這些作品真切地反映了作者對我們邀約的重視以及對“中心”的肯定和支持。如果沒有各位作者善解人意的配合與認真協(xié)作，豈能有這樣一本杰出的作品集奉獻于斯！編者對此銘感至深。    希望讀者至少能從中獲得同我一樣多的啟迪。就我而言，若年輕時能讀到類似的作品，也許會更多地改變自己的人生路途。我想，高中生、大學生應(yīng)該是本文集最大的受益者。無論在明辨事理還是樹立信心方面，成功者之成功總有原因。即便對那些正處在收獲季節(jié)的年輕科學家而言，文集中諸多前輩精英的心得體會也未嘗不是一份豐厚的“滋養(yǎng)品”。    良好坦誠的合作還充分體現(xiàn)在本文集的組織和編輯過程中。若不是伽蒂（A.Gatti）夫人卓有成效地開展工作，便不可能將薈萃如此眾多名家之言的設(shè)想付諸實現(xiàn)。“國際理論物理中心”圖書館的弗拉迪克（E.Fratnik）先生也為文集的種種技術(shù)性工作奉獻了時間與精力。編纂本文集的最初設(shè)想則是在與拉奧（C.N.R.Rao）教授的談話中形成的。在此，我謹向為該文集出版付出辛勤勞動的每一位人士，致以由衷的謝忱和敬意！    “國際理論物理中心”是在意大利政府、國際原子能機構(gòu)（IAEA）以及聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）三方共同支持下獨立運作的機構(gòu)。

內(nèi)容概要

　　《青少年科普閱讀叢書：成為科學家的100個理由（第2版）》是一本近百位世界著名科學家暢談人生的文集。他們講述自己成長的經(jīng)歷，傾吐對科學、對知識的熱愛與追求，也向年輕一代道出了殷切的期盼。從收錄的近百篇文章能夠領(lǐng)略他們睿智的科學見解，品味他們多角度的人生心得，還可一瞥他們平凡而又充實的生活?！　　肚嗌倌昕破臻喿x叢書：成為科學家的100個理由（第2版）》是讓青少年接受科學精神激勵與科學文化熏陶的理想讀物，對于了解當代科學的發(fā)展演化、認識科學家的成材規(guī)律也頗具參考價值。

書籍目錄

發(fā)展中國家的科學和科學家（薩拉姆）／1我的科學生涯（阿克里沃斯）／4從無線電元件到基本粒子物理學（阿德勒）／7非洲物理學家，世界公民（阿洛特伊）／10RNA與生命起源（奧爾特曼）／13數(shù)學：跨越專業(yè)的想象力飛躍（阿蒂亞）／1421世紀的科學（巴倫布拉特）／16與物理學同行（貝里）／19我為什么要做物理學家（布洛姆伯根）／22改善“公眾理解科學”的責任（博西尼利）／24六十余載“流體”夢（布拉德肖）／26電的發(fā)明并非改善蠟燭之結(jié)果（布瑞岑）／28我的文學、科學、工程、商業(yè)、公共服務(wù)人生（布羅姆利）／30數(shù)學證明的魅力（卡爾森）／33冷原子世界探險（科恩-塔諾季）／36時刻都在誕生著的科學家（克羅寧）／38一名科學家的成長之路（克魯岑）／40一個經(jīng)濟學家的自白（達斯古普塔）／42成為科學家意昧著什么（杜維）／46物理世界漫步（德熱納）／49薪火傳承話物理（德瑞斯豪斯）／50快樂的數(shù)字游戲（戴森）／53我的科學人生（愛德華茲）／56如何走上成功之路（芬恩）／58超新星和超重力（弗里德曼）／61教育、科學和機遇（金茲伯格）／65傾聽你的心聲（戈德哈伯）／68激動人心的弦理論（格林）／69測量“意識”（格林菲爾德）／71一個數(shù)學家的回顧與反思（格里菲斯）／73拓撲學中越來越多的數(shù)論（希策布魯赫）／75在科學中成長（霍普菲爾德）／78科學生涯之人生感悟（亨特）／81大器亦有晚成時（約瑟夫）／84科學家與真理（卡達諾夫）／89突入天文學、技術(shù)和宇宙空間（卡斯圖里蘭甘）／90拯救人類的科學事業(yè)（凱利斯-波洛克）／95學會享受科學（凱勒）／98我們時代的偉大同伴（卡拉尼可夫）／99尋求穿越逆境之路（柯亨）／101責任問題（瑟奇·蘭）／106對問題開放（萊克斯）／109關(guān)注宏觀現(xiàn)象的微觀起源（列博維茨）／110科學家猶如探險者（萊德曼）／112物理學就是理論與實驗相符（萊格特）／113與責任同行（萊恩）／115什么吸引我獻身科學（森杰斯）／117我喜歡猜謎（萊文）／120氣候模型的數(shù)字化歷程（真鍋淑郎）／123粗糙、孤獨與激動（曼德爾布洛特）／126走向真正自由的研究（梅農(nóng)）／128與流體力學的終身之約（莫法特）／132加入一個好團隊（莫辛斯基）／135我的科學生涯（芒福德）／13725歲以后仍可大有作為（南部陽一郎）／141我是如何成為科學家的（納茹阿星哈）／143激動人心的科學事業(yè)（納拉利卡）／147從數(shù)學到理論物理（諾維柯夫）／151完全因為好奇心（努爾斯）／155探索宇宙之謎（奧謝羅夫）／156成為科學家的快樂（帕里斯）／159熱愛實驗科學的理由（珀爾）／161與日俱增的研究樂趣（菲利普斯）／163開始點（波利亞科夫）／165你能成為一名數(shù)學家（奎因）／168無限追求的快樂（拉奧）／172科學是無止境的求索（里斯）／174我們必須改善自己的形象（雷琪）／178我們需要你（魯賓）／179知識的魅力（呂埃勒）／182為何選擇物理學（薩拉切克）／184超弦（施瓦茲）／187超越國界的科學自由（西奈）／190艱辛而欣慰的科學人生（辛格）／191實迷途其未遠（斯梅爾）／193科學是社會選擇的重要輸入項（所羅門）／194技術(shù)是經(jīng)濟增長的先導（索羅）／197我對理論物理的貢獻（蘇達山）／199自然界的奇妙邏輯（霍夫特）／200回眸激光誕生之初（湯斯）／203好奇心成就了我（崔琦）／205戰(zhàn)勝癌癥的希望（瓦莫斯）／207回報豐厚的科學生活（維庫納）／208超越自我的科學家（克利青）／210紅色Camaro轎車（溫伯格）／212一個拉美女物理學家的回憶（維薩曼）／214享受科學的美妙自由（維爾澤克）／216我的回憶（威滕）／218我學習數(shù)學的經(jīng)歷（丘成桐）／221閱讀是最好的老師（約克）／223一切皆有可能（澤維爾）／226譯后記／231

章節(jié)摘錄

薪火傳承話物理    小時候，我是通過音樂而進入科學的。還在上小學時，我就認識了許多具有高度專業(yè)精神的長輩；在格林威治家庭音樂學校學習期間，又以演奏小提琴贏得了一項獎學金。在那所學校，我遇到了許多生活舒適、前程美好的同學及其父母，他們與我們這些出身貧寒的孩子形成了明顯的反差。受音樂學校環(huán)境的激勵，同時也因為大量閱讀像克魯伊夫（P.D.Kruif）的《微生物獵人》這類書所受的鼓舞，我主動自學了數(shù)學和科學，并以優(yōu)異的成績進入亨特學院的高級中學。這是當時紐約招收女生的僅有的一所公立學校，具有很高的學術(shù)水平，因而讓我有機會很早便接受難度頗高的大學預(yù)科教育。    高中的課程極大地激發(fā)了我對物理學的興趣，同時雅洛（R.Yalow）教授也鼓勵我進一步攻讀學位，爭取成為一名物理學家。于是，我的生活出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折：先是用富布賴特獎學金到劍橋大學深造，爾后又分別進入哈佛大學和芝加哥大學學習。芝加哥大學尤其注重研究生獨立研究能力的培養(yǎng)，而我實際上更得靠自己，因為我的導師不大相信婦女有能力從事物理學研究。我之所以能夠排除困難成為一名物理學家，原因可能有兩個。其一，我的博士論文研究（1958年）發(fā)現(xiàn)了“超導體微波表面阻抗的高度不規(guī)則磁場獨立性”，此性質(zhì)無法用巴丁一庫伯一施里弗（Bardeen—Cooper—Schrieffer）1957年提出的超導理論解釋；其二，前蘇聯(lián)于1957年發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星后，美國聯(lián)邦政府大幅度增加了物理科學的研究經(jīng)費。    1958年，我與德瑞斯豪斯結(jié)婚，并在一項國家科學基金會（NSF）博士后經(jīng)費的資助下，兩人一起到康奈爾大學做研究。同時，我還獲得了給康奈爾大學新生講授電磁理論的機會。兩年后，國家科學基金會提供的博士后資助用完了，而康奈爾大學及其所在的伊薩卡市都沒有適合我們的職位。因此，我和丈夫雙雙離開康奈爾大學，到了麻省理工學院的林肯實驗室。該實驗室答應(yīng)同時雇用我們兩個人！這在當時的確是個例外，因為出于避免裙帶關(guān)系的考慮，通常都不允許此類情況發(fā)生。    在林肯實驗室的七年，我取得了豐碩的研究成果。期間，我開始涉足“碳科學”，并運用磁電機反射技術(shù)發(fā)現(xiàn)了石墨的電子結(jié)構(gòu)。之后，隨著我四個孩子的相繼出生，我的家庭生活與嚴格的實驗室管理出現(xiàn)了沖突。實驗室要求研究人員每天八點準時到崗，但我實在無法做到這一點。為了尋求兩者兼顧的工作，我在1967年接受了麻省理工學院提供的一份訪問教授合約。本來只是想在麻省臨時過渡一下，在最小的孩子滿周歲后再回林肯實驗室，但沒想到的是，訪問教授的合約后來使我成了麻省理工學院電氣工程系的一名全職教授，而且一待就是45年。在這里，我先后培養(yǎng)了65名博士和30名博士后，并與來自世界各地的同行開展了廣泛的交流與合作。    我最為人們所知的科學貢獻主要在碳科學領(lǐng)域，其中包括石墨、石墨植入混合物（GICs）、碳纖維、離子植入石墨、液態(tài)碳，以及近年來在富勒管和碳納米管方面的研究。事實上，我在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域也曾作出過重要發(fā)現(xiàn)。我的許多研究是與我的丈夫德瑞斯豪斯以及許多博士后、訪問學者和博士生共同完成的。    近年來，隨著富勒管、碳納米管、納米技術(shù)的迅速崛起，我早期所做的石墨、碳纖維方面的研究又重新引起了人們的關(guān)注。我最近在碳納米管方面的主要工作是發(fā)現(xiàn)了孤立單壁碳納米管的萊曼光譜。這項成果源于我早期的兩項發(fā)現(xiàn)。第一項表明，光的散射機制是激光激發(fā)與影響納米管半徑選擇的電子狀態(tài)之間的某種共振過程。第二項發(fā)現(xiàn)指出，金屬和半導體納米管的差異可依據(jù)萊曼光譜譜線寬度的不同來區(qū)分。以上的早期研究成果導致了對單個孤立納米管萊曼光譜的成功觀測，其原因是1D系統(tǒng)狀態(tài)的電子密度單一性，以及當激光激發(fā)的能量匹配于電子狀態(tài)之聯(lián)合密度的單一性時所引起的電子一光子耦合。該項發(fā)現(xiàn)的重要之處在于，在單一納米管水平上，萊曼光譜可作為確定納米管幾何結(jié)構(gòu)的唯一依據(jù)。這是因為：與激光相協(xié)同的電子狀態(tài)密度的單一性對于由具體幾何結(jié)構(gòu)所決定的每一納米管而言，其能量是唯一的。如今，第一納米管水平上的SWNTs菜曼光譜特征已被實踐所證實。    應(yīng)當說，由于我們已經(jīng)較全面地把握了一些納米管的結(jié)構(gòu)特征，因而可以更好地研究納米管的其他物理性質(zhì)。例如，可在單一納米管層次上，研究半徑及螺旋性對其功能的影響和作用。    回顧過去，我覺得自己始終專注于科學研究和家庭照料。同時，也滿腔熱情地為科學共同體和更廣泛的公眾服務(wù)——那同樣是我專業(yè)生涯的重要組成部分。我曾擔任如下職務(wù)：美國物理學會會長、美國科學促進會會長（1997—1998）、國家科學院財務(wù)總管（1992—1995），現(xiàn)為美國物理學研究所理事會主席（2003—）。還曾擔任克林頓政府的美國能源部科學辦公室主任（助理部長級，2000）。我也積極參與婦女事務(wù)，最初在麻省理工學院，后來活動范圍擴展至國內(nèi)和國際。    在過去的歲月里，我獲得了許多獎勵和榮譽，包括國家科學獎?wù)拢?990）、美國物理學會尼科爾森獎?wù)拢?000）、美國物理學研究會康普頓獎?wù)拢?001）。此外，還接受了19個榮譽博士學位，是國家工程院院士（1974）、國家科學院院士（1985）、國家藝術(shù)與科學院院士（1974），以及美國哲學學會會員。    P50-52

后記

當段韜編輯向我推薦本文集時，我立刻為其獨特的書名和激動人心的內(nèi)容所深深打動。作為“薩拉姆國際理論物理中心”（ICTP）創(chuàng)立40周年的紀念文集，組織者邀請了近百位健在的著名科學家、數(shù)學家撰文詮釋科學活動，可謂用心良苦而富有說服力。其中諸多精英對自己為何“成為科學家”緣由的回顧與講述，堪稱寶貴的歷史財富。的確，無論就科學家的成長經(jīng)歷還是科學發(fā)現(xiàn)的個中甘苦而言，本書的各位作者無疑是很有發(fā)言權(quán)的。    閱讀此書，時而如醍醐灌頂，仿佛忽然間找到了心中長久困惑的癥結(jié)；時而如清風撲面，感受著“真科學家”的聰穎與率真。特別是面對許多人都認為有所問題的中國教育和科研運行機制，書中各位科學家的所思所言宛若一面明鏡，映照出了我們的某些不足與疏漏。同時，也為我們提供了借鑒與改進的范例。    書中令譯者深受啟發(fā)教益的思想和事例比比皆是、層出不窮。如溫伯格（S.Weinberg）將自己本擬解釋強相互作用的公式，戲劇性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙趵碚摰陌l(fā)現(xiàn)，便頗能體現(xiàn)科學發(fā)現(xiàn)的曲折和韻味。他寫道：“我突然意識到，我的那個理論根本沒有錯——答案是對的，卻選錯了研究的問題！我用數(shù)學描述的并非強相互作用，而是與此頗為不同的弱相互作用——那是弱相互作用的漂亮表達式！”施瓦茲（J.H.Schwarz）等人則在經(jīng)歷了近乎絕望的思考之后，將原本為說明強核力而創(chuàng)立的弦理論，改造成了統(tǒng)一場論的“最后圣杯”。此外，書中多位科學家對母親的贊頌，也在相當程度上印證了“一個民族的希望在于母親”的思想。多名印度科學家對其民族英雄般的科學泰斗拉曼（C.V.Raman）的回憶，則昭示了偉大科學家的巨大示范作用和感召力。    縱覽全書，放眼我國當今之科學事業(yè)，有三個問題令譯者感受至深。    其一，多名作者都提到了父母師長對后輩好奇心、創(chuàng)造精神的珍視與呵護。例如，森杰斯（J.Levelt—Sengers）認為自己的“科學研究可以說是青少年時期興趣的自然延伸”。諾貝爾化學獎得主芬恩（J.B.Fenn）則回憶說，當年的老師朱里安“是那種真正能使課程‘活，起來的教師”，他任教的課程“遠比照本宣科式的教學更有吸引力和說服力”，而“如今許多大學的類似課程，非但沒有起到激發(fā)思維火花的作用，還反而成了扼殺專業(yè)興趣的‘幫兇’”。    其二，不少作者以切身的感受說明了教學與科研的相互支撐作用。例如諾貝爾物理學獎得主科恩一塔諾季（C.Cohen—Tannoudii）指出：“我酷愛講課，并認為研究與教學兩者不可分離。如果一位教師只教學而不研究，那他很快便會脫離學術(shù)前沿而落在日新月異的科技進步之后。另一方面，講課對提升我們的研究能力同樣不可或缺，因為當研究者以簡潔明了的方式闡述概念時，他往往會由此獲得激發(fā)研究的物理洞察力和思維火花?！?   其三，眾多作者幾乎不約而同地表達了對自由探索的向往和對當前“為經(jīng)費而研究”取向的擔憂，并批評了科學界急功近利的浮躁心態(tài)。菲爾茲獎獲得者芒福德（D.B.Mumford）舉例說，最終證明了費爾馬定律的懷爾斯（A.wiles），在書齋中一待就是十年，其問幾乎沒有發(fā)表任何研究論文；而這樣的自由，特別是研究者選擇問題與支配時間的自由，在當今社會實在是太少、太寶貴了。因為，如今政治家、管理者在提供研究經(jīng)費的同時，往往也將嚴格的“任務(wù)期限”強加給受資助的科學家，從而徹底改變了科學作為自由探索事業(yè)的性質(zhì)。同時，這種追逐經(jīng)費的欲望，還導致了一些自律較差的科學家“為那些缺乏實際意義的項目爭取巨額經(jīng)費而巧舌如簧”，喪失應(yīng)有的科學精神。    對中國而言，諾貝爾自然科學獎猶如一個遙遠的夢，又仿佛一堵難以穿越的墻；近些年來被一再強調(diào)的自主創(chuàng)新能力，似乎也成了我們民族的“難言之痛”。問題出在哪里？道路又在何方？譯者以為，或許應(yīng)該回歸到“為科學而科學”的崇高理想。    在此，特別要感謝于淥院士為本書中文版的出版所付出的努力。于先生曾負責ICTP凝聚態(tài)物理部的工作，并早在1990年就當選為第三世界科學院院士。    本書的翻譯歷時頗長。文本錄入蒙妻子李玉云、妻妹李匯的鼎力相助。我剛參加完高考的兒子趙無忌最早閱讀了譯稿，并很興奮地談了他的感想。段韜女士對本書的熱情和對譯者的鼓勵令人難忘，編輯細膩的工作使人肅然起敬、感動異常。    由于譯者水平有限，不當之處敬請批評指正。    趙樂靜    2011年10月于昆明

編輯推薦

《成為科學家的100個理由（第2版）》是為慶祝阿卜杜斯·薩拉姆國際理論物理中心成立40周年，由該中心組織編寫的一本風格獨特的文集。當今健在的眾多著名科學家欣然應(yīng)邀撰文，向讀者講述了他們成功的歷程與感悟：對科學的熱愛緣何萌生又怎樣保持至今，想象力如何為科學插上翅膀，取得了哪些主要的科學成就，對社會人生作何思考。他們還向有志于科學的年輕人提出了期望和忠告。本書適合對科學界感興趣的讀者閱讀。

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