主题：自牛顿以来的科学家 -- foundera

第14章 学术科学家、产业科学家与政府科学家

　　科学家的社会角色具有三种不同的功能；发展概念体系、培训其他人来发展概念体系，以及将概念体系用于实现各种社会目标。……大学主要执行前两种功能，即发展新的概念体系和培训科学家来发展新的概念体系。工业界和政府部门通常主要执行第三种功能，应用由大学发展的概念体系；但是它们也曾独立发展一些概念体系，并且它们的培训功能也是不容忽视的。在这三种社会组织之间，有紧密的相互依赖关系，这不仅由于它们所执行的这三种功能必定是相互依赖的，而且也是由于这些功能在它们中的任何一个都是有所重叠的。　　――巴伯《科学与社会秩序》

　　整个科学共同体就是由各个科研机构里的科学家组成的。在不同科研机构工作的科学家也有不同的特征。简单地，我们可以把在高校工作、从事基础研究的科学家称为学术型科学家，在企业里工作、从事应用与开发研究的科学家称为产业型科学家。而在政府科研机构工作的科学家比较复杂，可能兼具学术型科学家和产业型科学家的某些特征。本章将对这3类科学家的不同特性进行简单的分析。

1、学术科学与“发表或者毁灭”制度

　　1)学术科学家的籍效评价。

　　对学术科学家的评价是一个极其复杂又十分重要的问题。科学家的思想素质、学术水平、工作能力决定了科学家的工作业绩的大小，而工作业绩的则具体体现在承担课题（承担或者参与各类基金项目、委托项目的数量以及完成情况）、科研成果（作为负责人或者完成人取得的专利成果）、专著与论文（在权威学术期刊上发表论文数量、出版学术专著的数量）、学术交流（在国际学术会议上的报告）、学科建设（领导学术群体、对实验室建设的贡献）以及导师作用（培养了高水平的博士）等情况。不同的科研组织对业绩的评价由不同的标准和指标，例如从事产业研究的科学家追求的是可以应用到产业领域的科研成果、专利的数量；在政府工作的科学家主要进行对策研究，其籍效体现为是否达到了委托的课题的政府部门的满意程度。而在大学里的学术科学家进行的主要是基础研究，无论是工作过程、结果和时间上都具有很大的不确定性，他们的籍效主要表现为学术论文和专著。

　　关于科学家们的发表论文与承认之间的关系，科尔兄弟在《科学界的社会分层》中、加斯顿在《科学界的社会运行―英美科学界的奖励系统》中，从不同的方面进行了分析。科尔兄弟根据发表的数量和质量把理论物理学家分成了四类：发表了多篇富有成效的论文的人是多产物理学家，发表数量少而几乎无人引用的人是沉默者，发表了相对大量的没有什么影响的论文的人是批量生产者，那些发表论文相对较少而对该领域产生相当大影响的人是至善主义者。加斯顿根据产出率与承认的关系也把物理学家分成了四类：竞争者（他们对科学共同体做出过贡献并为此获得了奖励）、旁观者（贡献甚微得到的承认也低）、成功者（发表论文不多但得到了高度的承认）和失败者（对科学共同体奉献甚多但未获得很多承认）。但是在科技管理者那里，论文质量难于评定，论文数量是最好把握的量化指标，因此也常常成为衡量一个科学家成绩的核心指标。

　　一般地，科学家发表的论文越多，发表这些论文的学术刊物影响力越大（世界上最具声望的杂志可能是《NATURE》（自然）和《SCIENCE》（科学），其他的重要刊物是那些被SCI[1]收录的核心学术刊物），通过同行评议这些论文的质量越高（主要表现为被别的科学家引用：一篇论文被引用得越多，表明它的价值越大），科学家得到的声誉也就越大，这种制度可以概括为“发表或者毁灭”制度。

　　科学家成功地发表了学术论文，就取得了在学术界立足的资本。除了被雇佣，科学家还可以因为论文成功得到有形和无形的奖励。一个科学家能够得到的最高奖励可能是获得诺贝尔奖，伴随一笔数目可观的奖金，它组成了一个科学家职业生涯的顶峰。除了奖金之外，科学家还会受到各种奖励，它们包括提升、荣誉学位、进入各个国家的科学院等。在现代学术界里，科学家要么生产科学论文并发表，要么就从这个系统中最终消失。在很多大学里，一个年轻的老师只会教学不会研究他就可能走人，而他只会研究不会教学则可能留下，可见研究和发表对于学院研究者的重要性。

　　很明显，发表论文对科学家是重要的，但完成论文的发表却不是一件容易的事。首先要花掉多年时间进行做研究的训练，然后科学家要经过数月的时间进行一个特别专业问题的研究。有些实验进行起来非常复杂和困难，有的实验则可能包含数以百计的观察结果的痛苦收集过程。训练结束和数月的辛苦，科学家才有可能收集到价值的结果。于是自然地，科学家把这些研究结果写成科研论文并寄给合适的专业杂志发表。这些论文能否发表不直接取决于刊物编辑，而是取决于科学共同体的认可与否，即论文要通过这个领域权威专家的评审，即进行同行评议，专家给出论文直接发表、修改后发表或者退稿的建议。

　　2）过分强调论文发表数量对学术科学家的影响。

　　现代学术界过分强调研究论文会产生某些问题。例如，学术型科学家会忽视教学职责并感到发表论文的压力。他们可能不情愿从事那些不能帮助发表论文的针对学生的教学活动。另一个压力是很多科学家得到研究的资助经费。科学是个花钱的事业，科学家会不停地寻找经费来源。他们不仅需要科学设备，也需要有技巧的研究助手，还需要一些实验材料，计算机系统等等。因此科学家把相当部分的时间花在争取研究经费上了。

　　“发表或者毁灭”带来的第一个后果是，促使科学家尽可能快地生产论文并发表它。设想两个不同国家的科学家团队，都在努力解决一个专业问题，他们知道谁先解决问题谁就可能得到国际承认甚至获得诺贝尔奖，而落后者只能是对前者结果的证实，自然地产生了第一个解决问题的巨大压力和动力。科学上有很多纪录在案的事例。最著名的可能要算DNA双螺旋结构的发现。剑桥大学的克里克和沃生试图揭开DNA结构之谜，他们受到了来自同样在力图解决此问题的英国科学家威尔金斯、富兰克林和美国著名科学家鲍林的驱使。

　　“发表或者毁灭”的第二个后果是科学阶层的形成。普赖斯指出，大约有一半的论文是有1/10的科学家发表的。最著名的科学家聚集在最著名的大学，在那儿做出最伟大的发现。自我强化机制在这里起作用，屈指可数的大学或者研究机构做出了科学上最了不起的成绩。例如美国的哈佛大学、英国的剑桥大学和牛津大学，等等。一个国家的科学家的从下而上的分层等级可能是讲师（助理研究员）、副教授（副研究员）、教授（研究员）、国家院士、诺贝尔奖获得者，尽快往上爬是科学家的从事科研的动机之一。

　　“发表或者毁灭”带来的第三个后果是很多科学家发现通过正式出版渠道―杂志的论文不能跟上他们工作的节奏。一篇论文要花上1年时间被审阅和发表，其他科学家看到时已经过时了。他们将不得不更多地依赖非正式的交流系统。通过会议或者简报甚至大众媒体，不停地访问和流动，科学家之间才能保持最快的联系。目前，电子资源的应用可以加快交流，但是在互联网上发表文章或者在电子刊物上发表文章与在传统媒体上发表文章尚不具备有同等的地位。

　　“发表或者毁灭”的第四个后果是发表的压力会导致科研越轨行为的产生。越轨的主要形式有伪造、作假、剽窃等。当发表科学论文的数量而不是质量决定科学家的一切时（项目的申请、职位的升迁、同行的认可），就要求科学家多发表论文，致使科学家心理压力普遍较大，只能采取一系列手段追求论文发表的数量，如化整为零、多方书名，甚至伪造、剽窃。现代科学活动鼓励科学家对优先权、发明权的竞争，有时这种竞争被上升到组织行为甚至国家行为，因此会导致科学家为了抢时间把很多不成熟的实验结果发表。

　　“发表或者毁灭”的最可怕的后果是可能窒息科学家的创造力。为了应付发表，很多科学家不得不选择那些比较容易的课题，匆匆忙忙得出结论，而化时间认真研究的科学家的比例可能会减少。特别是那些年轻的科学家，要么是抑止自己从事高风险新研究的愿望，去做一些较为容易的工作，要么就是离开科学界，而那些接受了挑战的科学家们则发现自己在赞助指引下的科学研究已不堪重荷。如果缺少了那些致力于献身科学、富有想象力、乐于挑战新发现的年轻科学家们，未来的科学事业不可能硕果累累。

2、产业科学家与应用的迫切性

　　学术型科学家和产业科学家的态度和看法是明显的不同。学术型科学家探索的是自然界的本质知识：自然界如何工作，为什么这样工作，自然界的构造及其演变，等等。学术科学是为了给知识宝库尽量添加新的东西，以便人类能够分享；而产业科学家感兴趣的是他们的工作的实际成效，他们欣赏解决实际问题并看到工作的结果。因此产业科学家感到最受限制的是不能应用其科研成果。

　　所有企业进行科研活动的最终目的是促进企业的经济状况，其形式表现为更好的产品或者更便宜的工艺流程。所以，产业科研具有的是应用或者发展的属性，而不是单纯为了探索知识的缘故。产业科学不希望技术扩散，通常要和雇员签订保密协议以防止知识外泄。产业保密是产业科学研究的重要的特征。与急着发表论文不同，企业是急着申请专利，建立知识产权。在一些变动较快的技术，企业甚至避免整体技术泄漏而是拆散成多个部分来申请专利，因为专利必须描写过程的细节，企业想方设法不让竞争对手学习到诀窍。

　　那么，为什么企业这种阻止产业科学扩散的行为并没有造成阻碍科学进步的严重后果呢？回答这个问题有多种答案，比如，产业技术存在技术守门人，他们是科研组织里的资深科学家，对追踪前沿和最新的科学和技术有强烈的兴趣，并把这些知识传递给组织内的其他科研人员；科研人员的流动是知识传递的另一个重要原因；企业为了追求高额利润，有不断促使企业科技进步的内在动力等；当一种新产品面世后，众多的模仿者把整个产业的技术水平提高了。

3、产业科学家与学术科学家的其他区别

　　除了一个是产出论文、一个是产出专利外，学术科学家与产业科学家还有其他区别。

　　产业组织通常不是在大学中建立的，它的成员没有直接的教育责任。而学术科学家则负有教育的义务，要充当课程老师和研究指导老师的角色，通常是指导硕士、博士研究生完成学业论文。

　　典型的高校研究组织是一个准独立的研究部分。大学就像一把组织大伞，伞下有很多学院或者系，在往下往往是由一个教授、实验助手和研究生组成的研究室或者课题小组，这个课题小组具有学术研究的相对独立性，因此可以把这个研究室称为是准独立的组织机构。而工业研究室则不同，它往往只是更高一级的非科学组织的一个下属部门，由个人组成的科学家队伍，不论水平和资历有多高，他们不能自由地按照自己的倾向去选择研究课题，而只能为高一级组织的目标服务。他们的直接责任是发明新产品、研究新工艺、完成新的测量，而不只是得到知识。他们的研究成果必须控制在雇用他们的组织之下。而一些大的工业研究组织如贝尔实验室、IBM的实验室则兼具大学学术研究和工业研究两者的特点，一些老资格的科学家有选择研究课题的自由。即使如此，产业科学家的奋斗目标也不是要在科学共同体中建立自己的声誉，而是与组织一起实现组织对商业化利润的追求。

　　学术科学家也相对自由得多。他们可以随意地上班和下班，以个人资格参加科学会议，以自己的名义向学术杂志投递论文。而工业领域的科学家则相对规范的多，他们与生产管理人员、销售人员、行政人员没有本质的不同。

　　下表概括了产业科学家与学术科学家的几点区别。

　 学术科学家 产业科学家

报酬标准 根据出版物 根据利润

研究时间 较长 较短

研究方向确定 科学的好奇心 解决眼前问题所需

工作评价 外部、同行 内部、领导

机构组织性 组织性差 组织性强

研究自主权 自主权多 自主权少

风险 基础研究的风险大 应用项目的风险小

成果交流 公开 机密

　　不过，正如卡皮查所言，“在许多大科学家的活动中，人们很难彻底清楚，他到底何时是在从事应用研究，何时又在从事基础研究。比如，大科学家兰米尔（I.Langmuir）一生都在工业企业里工作，并解决了一系列电灯泡制造工业中的重大技术问题。但是众所周知，正是在上述解决技术问题的工程中，他完成了电子学和真空方面的一系列基础研究。”[2]

　　既然产业科学家与学术科学家相比，有那么多不自由、受限制的地方，为什么他们愿意呆在企业里呢？我们可以把产业科学家分成3类。产业科学家里也有一部分是为了科学而研究的，具有发表论文的强烈愿望，他们可以称为“公开型科学家”；也有相当一部分科学家乐于用科学解决实际问题，并没有感到有发表的需要，他们的满意是个人的，因此可以称为“私人型科学家”；还有人仅仅是为了工作，他们的行为依赖于他们的工作的机构的行为，可以称为“组织型科学家”。对他们来说，科学是一个相对愉快而且报酬较高的职业。如果有一个更好的工作，他们就去做。最终，公开型科学家大多去了大学（例如，贝尔实验室里获得诺贝尔奖的几位科学家），而私人型科学家则留继续在了企业，组织型科学家最容易受到外部环境的影响而流动。产业对科学家的吸引还在于不用花时间自己去寻找科研经费，通常获得的报酬也比学术科学家高，而且在一些新兴企业里还有可能在将来以股票等形式获得高额回报。还有一部分科学家从学术型科学家变成产业科学家然后在变成企业家，自己创办风险企业。

4、政府科学与科学家

　　政府从事科学的理论基础是市场失灵和公共产品理论。目前研究政府与市场关系比较成熟的是公共选择理论。现代公共选择理论对公共产品、市场失灵、政府失灵等问题作了广泛深入的规范研究和实证分析。

　　1)公共产品。根据经济学的定义，公共产品是指政府向居民户提供的各种服务的总称，包括的范围很广，诸如国防、治安、司法、行政管理、经济调节等。此外，由政府提供经费而实现的教育服务、科学技术服务、卫生保健服务、社会保障服务等，也是公共产品。

　　公共产品的特征是效用的不可分割性、消费的非排他性、取得方式的非竞争性和提供目的的非营利性。政府提供的服务是由全体居民享用的，一个人消费该种公共产品并不排除其他人对该种公共产品的消费，甚至也不减少其他人对该种公共产品的消费。国防、治安、司法等服务的无排他性，充分说明了这一点。市场经济对私人产品的生产是有效的，却不适应于公共物品的生产，它不能使公共物品的生产达到最优水平。公共产品必须由政府来组织生产和供应，政府通过征税获得收入，然后用于公共物品的生产。

　　2）市场失灵与政府干预。市场经济难以解决经济活动中公共产品、外部效应、不完全竞争、收入分配不公、经济波动与失衡等的问题，政府通过其资源配置的只能对此进行必要的干预。首先、市场机制不适应于公共产品的有效生产，政府的首要职能就是提供公共产品。第二、市场机制难以解决外部效应问题。外部效应有正负两个方面，社会为了达到最大的经济效果，应该鼓励那些能够带来正外部效应的生产活动，限制那些带来负外部效应的经济活动，但靠市场机制无法达到这一目的。第三、现代市场经济是包含自然垄断、市场垄断在内的复合体，是不完全竞争。政府通常采取替代市场来组织公共事业的生产来防止或通过价格管制的办法来纠正自然垄断，制定反托拉斯法对市场垄断加以限制。第四、市场机制不能解决收入分配不公问题。社会必须追求效率与公平的平衡，市场经济能较好地解决效率问题，却不能解决公平问题。政府可以普遍采用税收政策和社会保障制度来调节收入分配。第五，市场经济不能解决宏观的经济波动与失衡。因为市场机制注重的眼前利益和个体的微观利益，市场的调节作用具有短期性和局部性的特点，容易导致宏观总量失衡、长期发展受阻。国家必须通过制定和实施经济计划来解决这个问题。

　　3）政府失灵。即使是市场机制和政府干预也不能完全解决社会资源配置中存在的问题，其原因主要包括政府公共决策的失误、决策成本的增加、官僚机构的低效率等。制定公共决策是一个比较复杂的过程，存在着多种障碍和制约因素，使得政府难以真正做到正确合理。同时，公共决策是各种利益集团妥协的产物，难以代表全体公民的利益。政府有不断扩张的倾向，使得政府的财政支出逐年扩大，增加了决策成本。由于政府垄断了公共产品的供应，一方面因缺乏竞争、没有追求利润的动机，会导致机构臃肿、人浮于事、效率低下，另一方面，政府官员可能用公共产品交换私人产品从而获取个人利润，产生腐败。总之，政府失灵与市场失灵一样，同样会导致社会资源浪费、经济效益降低、资源配置低效、社会福利减少和政府开支的增长等一系列弊端。

　　政府失灵决定了社会经济活动的一部分功能必须由除政府、营利的机构个人或者企业之外的第三者（通常是非营利机构，大学是典型的非营利机构）来承担。

　　那么，在何种意义上科学研究归于市场失灵或者公共产品？科学研究中一些科研活动具有公共产品性质。一个国家的社会公益类科研机构提供的服务都认为是公共产品，则这些科研机构可视为政府或者非营利机构，如果把社会公益类科研机构的服务认为是私人产品，则这些科研机构就是营利的企业。

　　因此，政府所做的大多数科学研究是介于学术型科学家所做的基础研究和产业型科学家所做的应用研究的那种中间性研究工作。几乎所有的政府科学都有最终的使用目的，但它一般不像产业科学那样目标是事先预定的、近期能够实现的、有明确的成果界定标准的，也不像高校或者某些非营利研究机构那样自由地探索人和自然现象而不考虑其经济应用前景，而是涉及到在广泛的国家利益中从事具有基础性质的长期性研究。说到底，政府科学家进行的是一种对策研究，为政府行为提供解决国内外问题的各种技术手段。

　　政治家应用科学以追求他的政治目标。一个重要的用途是用于军事。自19世纪中期以来，产业科学变得重要。在欧洲，19世纪是个相对和平的世纪。而20世纪则不大相同，产生了两次世界大战，不同的科学家在其中扮演了不同的重要角色。第一次世界大战是化学家的战争，第二次世界大战是物理学家的战争。

　　第一次世界大战中德国伟大的化学家哈伯是一个激进的爱国者，战争开始后把自己的实验室交给政府控制。哈伯发明了固氮法，避免了德国过早地崩溃。当战争进入僵持阶段，他开拓了毒气的使用。如果德国军队充分利用了哈伯的发明，也许德国赢得了战争。第二次大战中很多科学家都卷入了战争。科学家促使美国政府加紧制造了原子弹，这两颗原子弹摧毁了日本的两座城市。

　　二次世界大战后，科学在很多程度卷入战争，大约一半的科学家直接或者间接地与战争有关。美国和苏联两个大国的对峙和竞争把世界引入冷战。军事竞赛的结果是两国的核武器足以把世界毁灭数次。除了核武器之外，还有化学武器和生物武器也有类似的功能。

　　冷战结束后，苏联大批的科学家失业。美国虽然没有那么严重，同样很多的科学家发现自己没有了科研经费。虽然企业也可以生产军事产品卖给政府，但是这与政府资助军事科学直接获取成果是有区别的。

　　政府科学家尤其是从事军事研究的科学家需要对政治特别小心，否则很容易受到资料失密、出卖国家机密等的指控。二次大战后的奥本海默和1999年美国能源部洛斯阿拉莫斯实验室物理学家李文和事件就是典型的例子。

　　据美国早期的一项调查表明，科学家群体中，只有11%的科学家喜欢政府职业，31%的科学家喜欢工业职业，48%的科学家喜欢大学，剩下的1%喜欢咨询工作或者其他活动[3]。

5、大学与产业的合作

　　大学研究与产业研究的关系经历了互不相干、相互关联阶段之后，现在已经发展到了相互交叉的阶段。

　　在很长一段时间，大学中的纯科学观念成为主流观念。许多学术科学家认为学术研究服务于工商业会有害于基础研究，而很多企业管理者也认为大学研究不符合产业需要和国家利益，大学与产业的关系处于一种若即若离的状态。冷战结束后，科学的技术化、技术的科学化的趋势进一步加强，产业界和大学不仅发现都面临着巨大的竞争压力，也发现了相互合作的机遇。在学术科学家看来，学术研究的投入需要不断地加大，单一的经费来源不足以维持基础研究的深入；基础研究、应用研究和开发研究之间的界限变得模糊了，贡献知识的学术研究也在贡献着具有商业价值的新产品和新工艺，科学家们可望从产业界得到以研究为基础的商业投资。在产业界看来，国内外的市场竞争格局发生了变化，从“大鱼吃小鱼”变成了“快鱼吃慢鱼”，因此企业开始设法控制和投资大学基础研究，以便能够能以最快的速度把学术界的成果开发以抢占市场先机。

　　美国国家科学基金会于1984年开始筹建一种大学与产业合作研究组织―工程研究中心，其目的就是通过政府的政策导向，使大学学术研究的资源充分应用到工业产品的创新上，帮助产业界特别是研发能力较弱的中小企业研究开发一些带有共性的关键技术，以确保美国的经济大国地位。

　　受美国创立工程研究中心的影响，世界其他国家也相应地建立了类似的组织机构，如英国实施了交叉学科研究中心计划，强调与工业界共同发展有应用价值的基础研究。中国政府也先后由原中国计划委员会和国家科技委员会建立了“国家工程研究中心”与“国家工程技术研究中心”。其目的也是使大学或研究机构针对产业领域的关键性、基础性和共性技术问题，为产业界提供工程化、配套化和成熟化的研究成果。

　　对政府过分鼓励大学与产业的合作，学术科学家总会有一些担心。例如，国家加大资助工程研究中心会影响到对传统研究的投入，会减少对个人项目的资助，因而不利于学术研究中最富有创造性的个人研究的发展，从而干扰了学术研究的方向。

6、简单比较：卡文迪什实验室与贝尔实验室

　　剑桥大学的卡文迪什实验室是大学科学研究的典型，贝尔电话实验室是产业科学研究的典型。以下通过对布拉格任实验室主任时期（1938～1953年）的卡文迪什实验室与巴克莱（O.E.Buckley）任总裁时期（1940～1951年）的贝尔实验室做一个简单的比较，来具体说明学术型科学家与产业型科学家的不同[4]。

　　1）人数和人员构成。卡文迪什实验室1948年研究人员160人，研究生123人，教授3人，高级讲师4人，讲师10人，因此构成人员包括教师性质的研究人员、学生性质的研究人员和普通研究人员。贝尔实验室1950年为5700人，其中约30%的专业人员从事基础研究和基础发展研究（有80名物理学家），60%的专业人员为电气、机械、冶金和其他技术人员。

　　2）研究领域和成就。在卡文迪什实验室，皮鲁兹(M.F.Perutz,1914-)和肯德鲁(J.C.Kendrew,1917-)分别对血红和肌红蛋白晶体结构进行了研究，两人于1962年获得诺贝尔化学奖（大概只有一半的功劳可以记在这个时期）；克里克(F.H.C.Crick,1916-)和沃森发现DNA的双螺旋结构，两人于1962年获得诺贝尔生理医学奖；赖尔(M.Ryle,1918-1984)和休伊什(A.Hewish,1924-)对无线电物理和射电天文学开始进行研究，两人于1974年获得诺贝尔物理学奖。卡文迪什实验室进行的都是基础科学的研究。在贝尔实验室，菲斯克（James Brown Fisk）、哈格斯特拉姆(H.D.Hagstrum)等人研究磁控管，皮尔斯(J.R.Pierce)和舍弗尔德(W.G.Shepherd)发明了反射速调管，皮尔斯和康普夫纳（Rudolf Kompfner）对行波管进行了改进，皮尔森(G.L.Pearson)及其同事发明了热敏电阻，泡脱(R.K.Potter)等发明了声谱仪，在雷达技术方面做出重大贡献，布拉顿、巴丁、肖克莱发明晶体管并因此获得诺贝尔物理学奖，香农(C.E.Shannon,1916-2001)提出了信息论，发展了微波技术，发明了台式电话机。贝尔实验室进行的都是专利产品的发明研究，获得诺贝尔奖的发明也具有实用价值。

　　3）科学家流出。卡文迪什实验室培养出的几位获诺贝尔奖的科学家都继续在不同的大学里工作，没有一个流向产业科研组织。而贝尔实验室获得诺贝尔奖的3位科学家后来都去了大学当教授：布拉顿1962年开始任惠特曼大学访问教授，1967年任该校的物理教授；巴丁1951年去了伊利诺伊大学担任物理和电器工程两个系的教授，肖克莱1956年在硅谷创办了一家公司，公司失败后，1963年到了斯坦福大学任电器工程教授。

　　4）领导人对实验室的看法。布拉格认为，实验室应该把教学和研究有机地结合起来。巴克莱认为，企业研发机构必须进行基础科学研究，但是这种研究无论对于和平时期还是战争时期来说都是按实用的目的定位，贝尔实验室是以科学适于实用目的位职业的人员的最大组织。

注：

　　1、SCI（Science Citation Index，科学引文索引）是美国ISI（Institute for Scientific Information）利用科学计量方法对科技刊物和论文进行评价的一种工具。目前SCI收录全世界150多个学科领域的近3500种核心学术刊物，它的扩展部分还收录了5600多种刊物。刊物的质量由影响因子指标决定，影响因子是某刊物两年中论文被引用数与可以被引用的论文数之比，影响因子越高表明刊物质量越高； ISI还对某领域的刊物检索5年中每年300篇引用最多的论文，按个人、单位和国家进行统计，然后再按总引用数和每篇论文的平均引用数排序，列出高影响力论文。作为个人，他的论文能进入高影响力论文的排序行列，表明作者的研究成果具有新颖性，并且影响面较大。因此，SCI容易被管理者列为评价科学家成绩的首选指标。

　　2、转引自戈德史密斯、马凯编《科学的科学―技术时代的社会》，科学出版社，1985年，p109。

　　3、巴伯，科学与社会秩序，三联书店，1991。

　　4、比较的基本资料来源于阎康年所著《卡文迪什实验室―现代科学革命的圣地》和《贝尔实验室―现代高科技的来源》两书，河北大学出版社，1999年。

第15章 理论科学家与实验科学家

　　克里克既不像布拉格那样的理论家，也不像佩鲁兹那样的实验家。他介于这两种类型的科学家之间。他偶尔也做点实验，但更多的是埋头考虑解决蛋白质结构的理论。他经常会有什么新发现，变得非常激动，立刻把它告诉任何愿意听的人。过了一两天他经常会意识到他的理论站不住脚，于是又回到实验中去，一直到百般无聊之中又产生了对理论的新想法为止。 　　　――沃森

　　从科学的结构来看，科学由实验（包括观察）和理论两部分构成，科学家的队伍也可以分为实验科学家和科学家。对理论没有兴趣而在实验方面做出成绩的科学家称为实验科学家，对实验没有兴趣而在理论方面做出成绩的科学家就成为理论科学家。对一些科学家而言，这可能是一个相对的概念，因为他们在实践和理论方面都有建树，且把自己理论和实验方面的贡献看得同样重要。

　　以物理学为例，阿西莫夫对实验物理学家和理论物理学家给出了一个描述性的定义[1]。

　　“有的物理学家会致力于在特定条件下进行精确的测量。或许，他打算测定在某些化学反应中所释放出来的热量的精确数量；或许，他打算度量某一种亚原子粒于在分裂成其他粒子、并释放出能量时的精确方式；或许，他打算知道大脑的微弱电势在某些药物作用下的精确变化。在这些工作中，他都可以称得上是位“实验物理学家”。

　　另一方面，一位物理学家也可能特别有兴趣去仔细钻研早已得到的测量结果，希望从中发现具有普遍意义的思想。或许，他能推导出某些数学关系式来，这些公式能够解释这

　　些测量结果为什么是这样的，而且，如果他找出了这些关系，就能用它们来预言某些还没进行过的测量结果。而一旦进行了这些测量，其结果又和所预言的相一致的话，他很可能就

　　发现了一条被称做“自然法则”的东西。试图用这种方法来获得自然法则的物理学家，就是“理论物理学家”。”

　　我们很难分出究竟是理论科学家还是实验科学家对科学贡献大。科学研究活动中，理论科学家和实验科学家相互配合，协同发展。在著名的英国剑桥大学卡文迪什实验室从创始人到历任实验室主任共10位科学家中，第一任主任麦克斯韦、第六任主任.莫特（1977年获诺贝尔物理奖）、第八任主任爱德华兹S.F.Edwards,1928-)是理论物理学家，卡文迪什本人、第二任主任第三代瑞利男爵（1904年获诺贝尔物理奖）、第三任主任J.J.汤姆逊（1906年获诺贝尔物理奖）、第四任主任卢瑟福（1908年获诺贝尔化学奖）、第五任主任W.L.布拉格（1915年与其父W.H.布拉格获诺贝尔物理奖）、第七任主任派帕德(A.B.Pippard,1920-)和第九任主任弗伦德(R.H.Friend,1953-)是实验物理学家。

1、理论科学家的特征

图1 物理学的三个领域

　　关于理论科学家的特征，可以直接引用杨振宁先生的有关物理学家的精彩的描述。杨振宁给出了物理学的划界，并说明了玻尔、海森伯、薛定谔、狄拉克、爱因斯坦等几位理论物理学家的区别。物理学的三个部分和其中的关系：唯象理论（phenomenological theory）（2）是介乎实验（1）和理论架构（3）之间的研究。（1）和（2）合起来是实验物理，（2）和（3）合起来是理论物理，而理论物理的语言是数学。

　　狄拉克最重要的贡献是提出了狄拉克方程。海森堡最重要的贡献是海森堡方程，是量子力学的基础。可是写出这两个方程的途径却截然不同：海森堡的灵感来自他对实验结果（1）与唯象理论（2）的认识，进而在摸索中得到了海森堡矩阵方程式。狄拉克的灵感来自他对数学（4）的美的直觉欣赏，进而天才地写出他的方程―狄拉克方程。他们二人的喜好和注意的方向不同，所以他们的工作的领域也不一样，如图2所示。此图也标明玻尔、薛定谔和爱因斯坦的研究领域。爱因斯坦兴趣广泛，在许多领域中，自（2）至（3）至（4），都曾做出划时代的贡献。

图2 几个理论物理学家的风格

　　理论科学家需要非常好的数学才能。这是演绎法所必不可少的。爱因斯坦在谈到牛顿时说：“他(牛顿)不仅作为某些关键性方法的发明者来说是杰出的，而且在善于运用他那是地的经验材料上也是独特的，同时他对于数学和物理学的详细证明方法有惊人的创造才能”。爱因斯坦本人的数学已经是很好的了，但他说：“我总是为同样的数学困难所阻”。由于研究的需要，他专门请了一个很强的年轻的数学助手。

　　尽管理论科学家不亲自在实验室进行实验，但他们必须提出验证科学假说的实验方法。通常他们根据新的假说或者已有的科学原理进行实验设计，以头脑思维的方式展开和完成实验过程。这种实验称为思想实验。

　　爱因斯坦与玻尔关于量子理论的概率与不确定性解释和因果与决定性解释的争论中，双方就多次应用思想实验。

　　在第五届索尔威会议上，爱因斯坦企图用一些理想实验来反驳测不准原理。首先，他设计了一个让电子通过单狭缝绕射的实验，认为这个实验可以提供一个精确的时空坐标，同时又能提供对此过程中能量和动量交换平衡的详细说明。然而，玻尔很快的指出，他不能避免在测量时仪器对电子的干扰，即电子与狭缝边缘的相互作用。爱因斯坦见单狭缝难不倒玻尔，又想出了新的实验。他承认用确定位置坐标的同一系统来精确测量动量是不可能的，所以他以分开的装置，一个测位置，一个测动量。他设计了一个电子通过双狭缝干涉的实验， 当双狭缝开启时，从屏幕出现的亮点可以知道电子垂直方向的动量，分别关上其中一个狭缝， 就可以知道电子的确实位置。然而玻尔在仔细思考后发现，如果关上其中任何一个狭缝，实验的状态就完全改变了。当双狭缝开启时，即便电子一个个发射出来，最后仍会在屏上形成干涉条纹。假如轮流开启一个狭缝，虽然可以得知电子究竟经过那个狭缝，但最后却不会再有干涉条纹了。就这样，这个本来是爱因斯坦用来反驳量子力学的理想实验，经由玻尔 的解释在今日已成了说明测不准关系和互补原理的标准范例。

　　在3年后的第六届索尔威会议上，爱因斯坦在黑板上画了一个盒子，盒上有一个小孔，可由快门来启闭．快门则由盒中的时钟机械置来控制，小盒的重量是可以测量的．盒中装有一些辐射物质。我们可以调节快门使得刚好放出一个粒子之后就关闭。透过时钟，可以精确的量出粒子放出的时间。另外，测量粒子放出后盒子的重量，我们也可以知道粒子的质量．经由爱因斯坦的质能公式 E=mc2，能量也可以准确地计算出来，于是违反了测不准关系。这就是著名的爱因斯坦光盒实验．由于实验根本不涉及观测仪器的问题，根本没有外来粒子会改变粒子的运动．所以测不准关系破灭了，因果律和准确性都恢复了。

　　玻尔遇到了严重的挑战，无法马上找到问题的答案。他和他的同事一夜未眠，检查实验的每一个细节，想要找出爱因斯坦到底错在那里。经过通宵的奋战之后，玻尔终于找出了反驳爱因斯坦的办法。第二天，玻尔也在黑板上画了一个草图，但和爱因斯坦 不同的是，他给出称量小盒重量的方法。他用弹簧把小盒吊起来，盒上有一指针，可以沿固定在支架上的标尺移动，这样就可以读出小盒在粒子跑出前后的重量了。玻尔请大家回忆 爱因斯坦 的广义相对论中的等效原理：当时钟在重力场中发生位移时，它的快慢会发生变化。当粒子跑出盒子而导致盒子重量变化时，盒子将在重力场中移动一段距离，这样子读出的时间也会有所改变，因而导出测不准关系。这是广义相对论中著名的红位移公式，表示一个在重力场中移动的时钟，在移过一个位势差时在某个时间内时钟快慢的改变，玻尔随即用红位移公式导出了测不准关系。

　　爱因斯坦不得不承认玻尔的推论是无懈可击的。他自己在设计这个理想实验的时候，居然没有考虑到广义相对论的效应。玻尔用爱因斯坦的相对论驳倒了他本人，取得了第二回合的胜利。玻尔的胜利获得了大多数物理学家的赞同，哥本哈根解释也被奉为是量子力学的正统解释。

2、实验科学家的特征

　　有效地进行科学实验（包括观察和测量）是实验科学家的生命。实验科学工作者必须要学会自己动手去制作仪器，亲手去做实验，通过基本实验技巧的训练，在科学理论指导下去观察、解释和发现未知现象，才能成为一个优秀的科学家。

　　科学实验的类型有多种分类方法。按实验的学科领域，可以分为物理实验、化学实验、生物实验等等；按实验所处的环境，可以分为实验室实验（室内实验）和自然实验（室外实验）；按实验中质与量的关系，可以分为定量实验、定性实验和结构分析实验；按实验的步骤可以分为预备性实验、决断性实验和正式实验；按实验在科学认识中的作用，可以分为析因实验、对照实验、模拟试验；按实验的对象，可以分为物的实验、动物实验和人的实验。按实验的直接目的可以分为探索性实验和判决性实验。判决性试验是指这个实验的结果可以决定一个假说和理论的命运，如迈克耳孙（A.A.Michelson,1852-1931）―莫雷(E.Morley,1838-1923)实验。探索性实验是对一个全新的领域的预备性探讨。或者说科学实验有两个目的：一是观察迄今未知的或者未加解释的新事实，一是判断未某一理论提出的假说是否符合大量可观察到的事实。有时这两个目的是互不相干的，有时又殊途同归。

　　一个具体的科学实验可以简单地分为5个步骤。首先，科学家必须掌握问题的有关理论基础，即实验科学家也需要一定的理论作指导。其次，进行实验方案的制定与设计。第三，实验仪器的制造与准备。第四，观察与记录实验结果。第五，处理实验结果并给出合理的解释，形成科学论文。

　　实验科学家在实验过程中必须克服主观上和客观上的困难，防止误观察与未观察。①设备。先进的实验设备是科学实验不可缺少的前提。有些仪器是现成的，根据不同的实验目的进行合理的组装；有些仪器必须是自己制作的。由于经费的限制或者制作工艺的限制，不能获得最先进的设备，就不能做出最新的发现。②错觉。观察都是人为的感知活动，容易受到外界环境的干扰产生错觉。③粗心。科学实验是一项十分细致的工作，需要周密的观察，不容许有疏漏和误差，粗心导致实验的不准确、不精确是科学研究的大敌。④偏见。科学家的实验是在科学理论指导下进行的，但过分相信理论就会在潜意识里产生先入为主的偏见。

　　实验科学家在对实验结果的解释方面也容易犯错误：根据不完善的理论或者不充分的证据得出结论；错误地把不相干的两个事实判定为因果关系；错误地运用推理。

3、实验物理学家举例：迈克尔孙与阿斯顿

　　真空中的光速是最古老的物理常量之一。1676年，丹麦天文学家罗迈（O.Roemer）第一次提出了有效的光速测量方法，惠更斯根据罗迈提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度约为200000千米/秒；1728年，英国天文学家布拉德雷（J.Bradley）得出光速为310000千米/秒；1849年，法国人菲索（A.H.Fizeau）测得光速是315000千米/秒；1850年，法国物理学家傅科(J.L.Foucault)测出光速是298000 千米/秒；1874年，考尔纽（M.A.Cornu）测得光速为299990千米/秒。接下来以光速测定为终身目标的是迈克耳孙。

　　迈克耳孙1873年毕业于美国海军学院，并留校教物理和化学。大约在5年后，开始进行光速的测量工作，随后游学欧洲，在德国和法国学习光学。回国后离开海军成为凯斯学院物理学教授。迈克耳孙因为精密光学仪器和和借助这些仪器进行的光谱学和度量学的研究工作作出的贡献获得1907年的诺贝尔物理学奖。

　　迈克耳孙自己设计了旋转镜和干涉仪，用以测定微小的长度、折射率和光波波长。1879年，他得到的光速为299910±5千米/秒；1882年，他得到的光速为299853±6千米/秒。这个结果被公认为国际标准，沿用了40年。迈克耳孙最后一次测量光速在加利福尼亚两座相差35千米的山上进行的，光速测量精确度最后达到了299798±4千米/秒。他就在这次测量过程中中风，于1931年去世。

　　迈克耳孙的一个著名实验是被称为迈克耳孙―莫雷的测定以太是否存在的实验。迈克耳孙用干涉仪考察与地球运动同一方向传播的光线是否慢于与地球表面垂直方向传播的光线，这样就可以考察“以太”是否存在，而过去假设以太是一种除了地球的大气以外在整个空间存在的物质。因为以太被假设为静止不动的，地球穿过以太而运动，于是与地球同一方向传播的光线就会比与地球表面垂直方向传播的光线受到更大的障碍，产生干涉条纹。1881年迈克耳孙第一次在柏林进行了这项实验，得到一种否定结果，即没有干涉条纹出现，结果不能证明两束光线是以不同速度传播的。他在不断提高精度的条件下，几次重复了这个过程。直到1887年他又在凯斯学校同美国化学家爱德华?莫雷一起以近乎完美的条件作了这个实验。物理学家不得不认真考虑以太确实并不存在，这种结果向正统的物理理论提出了许多问题，并直接导致了爱因斯坦狭义相对论的提出和解释。

　　制作更好的仪器，做更多的观察和测量是实验科学家的追求目标。1922年获得诺贝尔化学奖的英国物理学家阿斯顿就是一个典型的例子。

　　阿斯顿从伯明翰大学毕业后阿斯顿来到卡文迪什实验室，改进当时他做阳射线研究的气体放电实验装置，用来测定同位素及其原子量。后来，阿斯顿根据他原先改进的测定阳射线的气体放电装置，又参照了当时光谱分析的原理，设计出一个包括有离子源、分析器和收集器三个部分组成的，可以分析同位素并测量其质量及丰度的新仪器，这就是质谱仪。该仪器对于测量的结果精度达到千分之一。他用这一新的仪器对氖作重新测定，证明氖的确存在20Ne和22Ne两种同位素，又因它们在氖气中的比例约为10：1所以氖元素的平均原子量约为20．2（后来的研究又发现氖存在第三种同位素21Ne，氖元素的平均原子量为20.18）。随后，阿斯顿使用质谱仪测定了几乎所有元素的同位素。阿斯顿在71种元素中发现了202种同位素。

　　阿斯顿运用质谱仪对众多元素所作的同位素研究，不仅指出几乎所有的元素都存在同位素，而且还证实自然界中的某元素实际上是该元素的几种同位素的混合体，因此该元素的原子量也是依据这些同位素在自然界占据不同比例而得到的平均原子量。

　　在他荣获1922年的诺贝尔化学奖后，他仍然坚持工作在实验室，对质谱仪作进一步的改进和完善，从而使他后来又制成了3台质谱仪，其倍率达两千倍，精度达十万分之一。

4、理论物理学家举例：爱因斯坦、杨振宁和霍金

　　20世纪3个最伟大的理论物理学家可能是爱因斯坦、杨振宁和霍金。

　　爱因斯坦一生中最重要的贡献是相对论。1905年他发表了题为《论动体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，建立了狭义相对论。这一理论把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内。它揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性，深刻揭露了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性，而且还进一步揭示了物质和运动的统一性（质量和能量的相当性），发展了物质和运动不可分割原理，并且为原子能的利用奠定了理论基础。随后，经过多年的艰苦努力，1915年他又建立了广义相对论，进一步揭示了四维空时同物质的统一关系，指出时空不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，它并不是平坦的欧几里得空间，而是弯曲的黎曼空间。根据广义相对论的引力论，他推断光在引力场中不沿着直线而会沿着曲线传播。这一理论预见，在1919年由英国天文学家在日蚀观察中得到证实，当时全世界都为之轰动。1938年，他在广义相对论的运动问题上取得重大进展，即从场方程推导出物体运动方程，由此更深一步地揭示了空时、物质、运动和引力之间的统一性。广义相对论和引力论的研究，20世纪60年代以来，由于实验技术和天文学的巨大发展受到重视。另外，爱因斯坦对宇宙学、用引力和电磁的统一场论、量子论的研究都为物理学的发展作出了贡献。

　　杨振宁原本想做个实验物理学家，但他的实验能力很差，动手时总是显得笨手笨脚的。在芝加哥大学艾里逊实验室进行加速器实验时，哪里炸得乒乓作响，哪里就有杨振宁。他羡慕那些实验能力强的同学的天赋，“实验室里的一些同学具有神秘莫测令我惊愕的第六感觉，他们知道在什么地方可以找到漏气孔；当定标电路失常时他们知道应该在什么地方踢一脚。”但是他能现场解决同学们遇到的理论方面的难题。在泰勒的建议下，杨振宁最终选择了理论物理学作为自己一生的研究对象。

　　杨振宁在理论物理学上有3项重要成就。1954年与米尔斯发表了《同位旋守恒和一种广义规范不变性》和《同位旋守恒合同位旋规范不变性》两篇论文，建立了杨―米尔斯规范场，规范场是关于包括引力作用在内的四种相互作用的理论。1956年杨振宁和李政道合作发表了《弱相互作用中的宇称守恒问题》，打破了曾被物理学家奉为金科玉律的宇称守恒原理，他们因此获得1957年的诺贝尔物理学奖。1967年和1968年，杨振宁发表了两篇论文，建立了一个方程，后来被称为杨―巴克斯特方程。后来，物理学家发现此方程也是一个最基本的数学结构。

　　理论科学家更多地使用脑子进行思考，身体的好坏不会影响其科学成就。史蒂芬?霍金是一个典型的例子。史蒂芬在17岁时进入牛津大学学习物理，21岁时诊断患了卢伽雷病，即运动神经细胞病，医生宣判他活不了多久了。霍金只能顽强地与疾病对抗。与此同时，霍金开始沉入对世界的思索中，向爱因斯坦这位前辈伟人的相对论迈出批判的第一步。不过，霍金身体状况的确越来越糟糕，他渐渐失去了行动的能力，在1985年因肺炎造成的手术中，甚至失去了讲话的能力。在一段时间中，他飞驰的思想只能被封闭在自己的大脑中。无法与人交流，这使他觉得生不如死。所幸的是，科技的发达最终使他得以借助电脑和语言合成器，重新表达自己的思想，甚至能够在众人面前演讲。

　　在这期间，他的思想在广阔的宇宙中遨游―他指出爱因斯坦的广义相对论将在所谓“大爆炸奇点”失效，因此将量子力学引入对宇宙诞生的探索，最终得到宇宙无始无终的结论，并创造出“虚时间”这一概念；他指出“黑洞”事实上一直都在发“光”，只是极其微弱而已；他以幽默的方式证明了上帝的虚无……

　　霍金这个名字渐渐在人类科学的世界显露出自己的光彩：1975年，教皇在梵蒂冈步下圣坛，将嘉奖“有杰出成就的年轻科学家”的勋章授与霍金，而他的前任在多年前曾经严酷地迫害过布鲁诺、伽利略；1985年霍金英国皇家学会吸纳为有史以来最年轻的院士；他在剑桥大学担任着牛顿曾经就位多年的重要教职，被世界公认为是继爱因斯坦后最杰出的理论物理学家之一，是对20世纪人类观念产生了重大影响的人物。

5、理论实验双料物理学家举例：牛顿与费米

　　在整个科学史上，牛顿被认为是最伟大的科学家，因为他是一个真正集实验科学家、理论科学家和数学家三位一体的人物。

　　牛顿的理论贡献最辉煌的成就是万有引力定律的发现。他认为太阳吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力，还用微积分证明了开普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力，证明了任何一曲线运动的质点，若是半径指向静止或匀速直线运动的点，且绕此点扫过与时间成正比的面积，则此质点必受指向该点的向心力的作用，如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比，则向心力与半径的平方成反比。牛顿还通过了大量实验，证明了任何两物体之间都存在着吸引力，总结出了万有引力定律。牛顿的理论贡献得益于数学。在同一时期哈雷和胡克等科学家都在探索天体运动奥秘，其中以胡克较为突出，他早就意识到引力的平方反比定律，但他缺乏象牛顿那样的数学才能，不能得出定量的表示。

　　1687年，牛顿出版了代表作《自然哲学的数学原理》，这是一部力学的经典著作。牛顿在这部书中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，建立了经典力学的完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。

　　牛顿的实验才能表现在光学方面。他利用三棱镜试验了白光分解为的有颜色的光，最早发现了白光的组成。他对各色光的折射率进行了精确分析，说明了色散现象的本质。牛顿还提出了光的“微粒说”，认为光是由微粒形成的。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。此外，他还制作了牛顿色盘和反射式望远镜等多种光学仪器。

　　牛顿的研究领域非常广泛，他在几乎每个他所涉足的科学领域都做出了重要的成绩。他研究过计温学，观测水沸腾或凝固时的固定温度，研究热物体的冷却律，以及其他一些只有在与他自己的主要成就想比较时，才显得逊色的课题。

　　在现代科学史上，费米则是理论与实验俱佳的著名科学家，他在现代物理理论和实验物理学方面都有重大贡献。

　　1925～1926年，费米根据泡利不相容原理，与英国物理学家狄拉克各自导出量子统计中的“费米-狄拉克统计”。1934年，费米开始了史无前例的关于中子引起的核反应的研究，提出热中子的扩散理论。他在用中子轰击铀原子的核反应实验中，得到了一种“新元素”。当时他把这种元素起名为“超铀”元素，首创了β衰变的定量理论，为原子能研究奠定了重要的理论基础。

　　费米因利用中子辐射发现新的放射性元素，及慢中子所引起的有关核反应，获1938年诺贝尔物理学奖。其实，费米得到的并不是“超铀”元素。1939年费米到了美国。当时德国科学家哈恩与斯特拉斯曼用化学方法检验了费米的实验，发现用中子轰击铀原子，只能得到地球上已存在的钡。从费米的错误结论出发，竟然得到一个意想不到的惊人成就。哈恩与斯特拉斯曼便大胆地提出一种新设想，认为铀原子核受到中子的轰击后，不是衰变，而是分裂为大致相等的两个中等质量的原子。这就是著名的裂变理论。

　　“裂变理论”诞生之时，费米正在外出途中。当他从杂志上获悉这一惊人的消息后，马上返回哥伦比亚大学，一头扎进物理实验室。他用精密细致的实验验证了“裂变理论”的正确性，并致力于研究裂变的“链式反应”，进而建立了一整套“链式反应”的基本概念和基础理论。

　　沉缅于科学研究中的费米用自己的心血，换取了人类科学史上的又一个划时代的进步。铀核反应的实验成功及其基础理论的产生，为后来原子弹的试制成功提供了有力的实验基础和可靠的理论依据。这一重大成果，打开了长期封闭的原子核能宝库的巨锁，为人类找到了取之不尽、用之不竭的新能源宝藏。由于取得如此巨大的成就，费米成为原子能事业的先驱，成为世界上最有声望的科学家之一。20世纪在基本粒子理论物理学研究中作出杰出贡献的两位华裔科学家之一的杨振宁（另一位是李政道），于1945年获奖学金离开中国赴美国留学，他渴望在费米的指导下学习，为此来到哥伦比亚大学。当他得知费米已转到芝加哥大学时，便又前往芝加哥读研究生。后来，费米和杨振宁在基本粒子的研究中共同提出了“费米－杨振宁模型”。

　　费米发现链式反应，为原子能的利用迈进了极其关键的一步。在费米领导下，1942年12月2日于芝加哥大学，世界上第一座用碳作减速剂的核反应堆竣工落成，实现了链式核反应。费米还研究了宇宙射线的来源。为纪念费米对核物理学的贡献，美国原子能委员会建立了“费米奖”，以表彰为和平利用核能作出贡献的各国科学家。100号化学元素镄和原子核物理学使用的“费米单位”（长度单位）就是以费米的名字命名的[2]。

注：

　　1、I.阿西莫夫，你知道吗―现代科学中的100个问题，科学普及出版社，1980年。

　　2、用科学家命名的化学元素集中在95号元素之后，如96号用居里、99号用爱因斯坦、101号用门捷列夫、102号用诺贝尔、103号用劳伦斯、104号用卢瑟福、106号用西博格、107号用玻尔、109号用迈特纳命名。

第16章 保守型科学家与革命型科学家

　　科学家为了完成自己的任务，必须要受到一系列复杂的思想上和操作上的约束，但是如果他要出名，他又有天才也有运气能够出名，最终却又依赖于他能否放弃这一套约束，转而支持自己的新发明。十分常见的是，一个成功的科学家必然同时显示维护传统和反对偶像崇拜者两方面的性格。　　――库恩《必要的张力》

　　我们常用极端的二分法来描述一个政治家对待革命的态度：保守或是革命、左倾或者右倾、守旧或者创新、鹰派或者鸽派，同样我们也可以用这些词汇来描述科学家。

　　革命是针对传统而言的，是对传统的反叛和变革。传统则是指被大多数接受的思想、观念、体制、制度、标准、规范、方式、方法等的集合。一项革命就是一种正在成长中的新传统取代阻碍现实发展的旧传统的过程或者活动。取代并不意味着全盘否定，而是辩证地继承和扬弃。新的传统中既包含着旧传统中已有的有效的因素，又包含着旧传统中没有的创新的内容。由此可见，革命由两个标志，一是新传统的出现，它意味着革命的开始和潜在的动力；二是新传统的替代，它意味着革命的完成。把革命的这个概念应用到政治、军事、经济、科学、技术等领域，就形成了政治革命、军事革命、经济革命、科学革命、技术革命等概念。

1、科学进步的模式与科学革命

　　为了揭示科学革命的规律，许多科学史学家、科学哲学家都进行了研究。

　　奥地利科学哲学家波普尔在《科学发现的逻辑》中指出，科学发展是通过试错法，不断排除被证伪的假设，而接近真理的。他认为，科学假说先于科学发现，科学猜测先于科学证实，一个理论、一个假说的被证伪，就是一种科学进步。

　　匈牙利科学哲学家拉卡托斯提出科学进步实质上是研究纲领的更叠。研究纲领有3个要素：一个由基本假设构成的理论的“硬核”；辅助性说明构成的对硬核的保护带；由基本理论演绎和发展的一系列理论。进步的研究纲领代替退化的研究纲领就是科学革命。

　　美国科学哲学家库恩在《科学革命的结构》一书中，则提出了所谓“范式变革”的科学革命观。尽管库恩的范式概念因模糊不清而倍受攻击，但实际上范式既包括一些早已为人们接受的基本概念、术语，也包括公认的科学成就、科学习惯和科学传统，还包括一些教科书、经典著作、实验工具、观察仪器等。库恩把科学的进步看成是革命变动和平静发展的波浪式前进的过程。他认为科学体系发展的模式是：前科学―常规科学 - 反常和危机 -科学革命― 新的常规科学 ……。在这个模式中，当一套陈旧的范式全部或局部地被一套新的不兼容的范式所取代时，就发生科学革命。

　　美国科学哲学家劳丹提出了研究传统的概念。一个研究传统是一个研究领域中的实体和过程以及该领域中用来研究问题和构成理论的合适的一组总的假定。劳丹认为科学革命发生在一个迄今在某一领域的科学家来说就是未知的或为他们所忽视的研究传统发展到了这样一种程度之时，此时该领域的科学家感到必须将它作为自己以方的或对方的一个研究纲领而加以认真对待。

　　美国科学史学家科恩也对近代科学革命作了非常详细的论述[1]。科恩认为科学革命要经过四个阶段。首先是“思想革命”或“自身中的革命”，该阶段是某一个科学家（或一个科学家小组）提出了一组改变改变现有知识特性的理论或者概念，以便解决某些重要问题。第二阶段是科学家通过文字形式写出研究纲领，支持对自己提出的新的方法、理论的信仰。前两个阶段都是私下进行的。第三阶段是把科学思想传播给朋友、同事、同行以至整个科学界，这一阶段可以称为是“论著中的革命”，因为这个新思想以科学论文或者专著为载体开始在科学共同体成员中广泛地流传。一个新的发现或者思想再者最初三个阶段的任何一个阶段都可能会失败。第四个阶段就是科学革命，科学思想被科学界接受，不过这个被接受的思想与最初的提倡者的思想已经发生了很大的变化，只保留了少量核心的概念或原理。

　　科恩还给出了鉴别科学革命发生与否的4个证据。第一个是当时的目击者的证明。对革命起主要作用的科学家确信自己的工作会引起一场革命。第二个是对据说曾经发生过革命的那个学科以后的一些文献进行考察对比。第三个是有相当水平的历史学家尤其是科学史学家和哲学史学家们的判断。第四个是这个领域从事研究的科学家们的总的看法。

　　由于人们对科学革命的定义、发生有不同的认识，对科学革命的时间和内容的划分也有所不同。有按学科领域代表性的科学家名字的，如哥白尼的天文学革命、牛顿的力学革命、拉瓦锡的氧化说革命、道尔顿的原子论革命、达尔文的进化论革命、爱因斯坦的相对论革命，等等。无疑，这里提到的哥白尼、牛顿、拉瓦锡、道尔顿、达尔文、爱因斯坦等科学家都是革命型科学家。也有按时间划分科学革命的，如哥白尼提出日心说是近代科学革命的起点，牛顿力学体系的形成则标志着近代科学革命的完成和结束；普朗克量子概念的提出是现代科学革命的起点，量子理论的建立则是现代科学革命成熟的标志。

2、革命型科学家与保守型科学家

　　我们简单地根据一个科学家在科学传统出现反常和危机的时候，表现出的态度是积极的还是消极的来区分一个科学家是革命型的还是保守型的；或者说，革命型科学家或者自己提出新的发现、新的理论或者在新理论形成过程中提供各种支持；而保守型对新理论百般责难，力图通过对旧理论的修修补补来解决各种新问题。

　　科学革命是有层次的和级别的。有的科学革命能够超越自身的学科领域，对其他学科甚至资格自然科学领域的知识基础和思维方式发生影响，如哥白尼的天文学革命、达尔文的进化论革命；有的科学革命只涉及到该学科领域，如拉瓦锡的化学革命、莱伊尔的地质学革命等；有的只涉及到学科领域的一个分支。因此，革命型科学家和保守型科学家也在不同的层次和级别发生冲突。

　　在科学发展历程中，一个新的科学发现或者新的假设，必然对原有的科学理论有所突破，这就形成了与传统相冲突的局面。因此，受到传统观念束缚较深的科学家，常常会阻碍那些具有时代超前性的科学成果的发现和承认，有时甚至鼓励地阻挠这些新思想的传播。任何一个科学家对放弃业已接受并据之推进其专业工作的那组观念，都会有一种自然的抵触情绪。因为维持现状对每位取得了成功的科学家来说在思想方面、社会方面甚至在经济方面都有好处。因此，年老的科学家已经接受和熟悉了传统的科学知识，较容易成为保守者；而年轻的科学家更具有独创精神，较容易成为革命者。

　　学术权威具有发言权，他们在同行评议中占有绝对的地位，因此他们容易对自己业已接受的知识充满自信。权威科学家的这种自信发展到盲目的程度，就会对所有来自他人的新成果表现出蔑视的态度。他们往往对名不见经传的小人物不予理睬。一个科学家在一定时期的地位越高，他就越容易产生盲目的自信，就越容易对那些不知名的科学家的科学发现产生反感。因此，权威的科学家较容易成为保守者，而没有知名度的科学家越容易成为革命者。当然，权威也是逐渐形成的，他们在不知名的时候往往都是革命者，在变成权威之后就成了保守者。

　　每一个科学家都受到自己的知识结构的限制，一个原因是知识的专业化程度越变越高，每一个科学家只能在一个相对比较狭窄的领域里有所了解，而在另外的领域则往往一无所知，另外一个原因是科学家的工作总是在一定的社会历史条件下进行的，对新的科学现象和科学家有一个认识的过程。在这个过程之中，率先承认新发现的科学家可以称之为是革命的，在心发现得到普遍承认后仍然反对新科学的科学家则可以称之为是保守的。

　　人们往往夸大地批评那些对新发现进行抵制的保守科学家。这里不排除权威思想和传统思维方法和固有知识结构的限制，但更多地是科学家的怀疑精神的结果。科学家出于对科学评价所应有的谨慎，来源于科学家的怀疑精神。科学精神要求科学家怀疑一切。对于科学知识，无论是新的还是旧的，都应该持续地检查可能的事实错误或者论证的矛盾。

　　科学家的怀疑精神已经成为制度化，要求全体科学家有严密的智力训练和严格的批评标准，在交流和研究经费申请的同行评议中，在科学会议的非正式的讨论的传统中，在所有其它的对发现结果的鉴定过程中，都要变表现出应有的怀疑精神。从这个意义上讲，科学家的保守是正常的和合理的，是怀疑精神的体现，是使科学结构大厦趋于牢固可靠的必经之路。

3、道尔顿：荣誉与保守同步

　　道尔顿既具有敏锐的理论思维头脑，又具有卓越的实验才能，尤其是在对原子的研究方面取得了非凡的成果，是近代化学的奠基人之一。

　　1803年10月，道尔顿报告了他的化学原子论，其基本要点是：①原子是组成化学元素的、非常微小的、不可在分割的物质微粒。在化学反应中原子保持其本来的性质。②同一种元素的所有原子的质量以及其他性质完全相同。不同元素的原子具有不同的质量以及其他性质。原子的质量是每一种元素的原子的最根本特征。③有简单数值比的元素的原子结合时，原子之间就发生化学反应而生成化合物。化合物的原子称为复杂原子。④一种元素的原子与另一种元素的原子化合时，他们之间成简单的数值比。

　　在科学理论上，道尔顿的原子论是继拉瓦锡的氧化学说之后理论化学的又一次重大进步，他揭示出了一切化学现象的本质都是原子运动，明确了化学的研究对象，对化学真正成为一门学科具有重要意义，此后，化学及其相关学科得到了蓬勃发展；在哲学思想上，原子论揭示了化学反应现象与本质的关系，继天体演化学说诞生以后，又一次冲击了当时僵化的自然观，为科学方法论的发展、辩证自然观的形成以及整个哲学认识论的发展具有重要意义。

　　原子论建立以后，道尔顿名震英国乃至整个欧洲，各种荣誉纷至沓来。1816年，道尔顿被选为法国科学院院士；1817年，道尔顿被选为曼彻斯特文学哲学会会长；1826年，英国政府授予他金质科学勋章；1820年，道尔顿被选为英国皇家学会会员；此后，他又相继被选为柏林科学院名誉院士、慕尼黑科学院名誉院士、莫斯科科学协会名誉会员等。在荣誉面前，道尔顿开始还是冷静的、谦虚的，但是后来荣誉越来越高，他逐渐改变了，变得骄傲、保守，最终走向了思想僵化、固步自封。

　　1808年，法国化学家吕萨克（Joseph Louis Gay-Lussac，1778～1850）在原子论的影响下发现了气体反应的体积定律，实际上这一定律也是对道尔顿的原子论的一次论证，后来也得到了其他科学家的证实并应用于测量气体元素的原子量。但是吕萨克定律却遭到了道尔顿本人的拒绝和反对，他不仅怀疑吕萨克的实验基础和理论分析，还对他进行了严厉的抨击。1811年，意大利物理学家阿佛加德罗建立了分子论，使道尔顿的原子论与吕萨克定律在新的理论基础上统一起来。他也遭到了道尔顿无情的反驳。1813年，瑞典化学家贝采里乌斯创立了用字母表示元素的新方法，这种易写易记的新方法被大多数科学家接受，而道尔顿一直到死都是新元素符号的反对派。

4、开尔文：两朵乌云的预测

　　原名威廉?汤姆逊的开尔文是一位极为成功的科学家，年轻时锐意创新，思想极为活跃。他在格拉斯哥大学创建了第一所现代物理实验室；24岁时发表一部热力学专著，建立温度的“绝对热力学温标”；27岁时发表《热力学理论》一书，建立热力学第二定律，使其成为物理学基本定律；与焦耳共同发现气体扩散时的焦耳－汤姆逊效应；历经9年建立欧美之间永久大西洋海底电缆，由此获得“开尔文勋爵”的贵族称号。他一生发表学术论文600多篇，获得专利70种，足以证明他的成功。然而，步入晚年的开尔文，以一般人所固有的保守，在英国皇家学会宣称经典的物理学大厦已经建成。也就是说，不会再有新的物理理论产生了。事实上，他自己也看到有“两朵乌云”遮蔽物理学研究。他所说的第一朵乌云，导致相对论的产生；他所说的第二朵乌云，导致了量子论的出现。这“两朵乌云”恰恰是世纪之交物理学革命的导火线，发展起了全新的物理学理论。

　　开尔文在物理研究中的成就是显而易见的，但他两次面临重大发现，却没有获得成功，不能不说是个遗憾。1845年，21岁的开尔文，在一次学术会议上不畏权势，发表他用数学公式表示法拉第的磁力线的见解，得到英国物理学家法拉第的鼓励。第二年，开尔文利用“力的活动影象法”表示电力、磁力与电流。正当他已经接近电磁理论边缘时，他却踌躇不前，在焦耳引导下去研究热力学。1853年，开尔文在热力学研究取得辉煌成就之时，又转而研究电磁学，发表著名论文《瞬间电流》，当他尚未弄清振荡电流是怎样把电磁振荡传播出去时，他又踌躇不前，把精力转移到长距离电缆传递电报的理论问题上。后来，电磁场理论由麦克斯韦建立，电磁波由赫兹发现。后来人们研究他与真理失之交臂的原因，有以下几点：一是固守经典物理学已成大厦的成规，在这种思想指导下，当他到达真理的边缘的时候，却放弃了真理的发现；二是开尔文早年得志，却很少阅读他人著作，不善于吸取他人之长；三是具有工程师气质，对应用工程感兴趣，但缺乏理论物理学家直觉，缺乏发现真理的洞察力。

5、普朗克：不情愿的革命者

　　普朗克，1858年出生于德国。他终生从事热力学研究，最大科研成果是提出了量子假说。

　　普朗克很早就投入了对黑体辐射的探索，在用经典物理理论无论如何都解释不了探索结果的情况下，他对经典物理理论进行了否定，提出崭新的量子假说新概念，并据之得出了公式，把辐射能量与辐射光谱统一了起来，解决了黑体辐射问题。普朗克的量子假说认为，辐射是由一分分的能量组成的。就象物质是由一个个原子组成的一样。辐射中的一份能量即是一个量子。量子的能量大小取决于辐射的波长，波长越短，能量越大；波长越长，能量越小。换句话说，就是量子的能量与波长成反比，与频率成正比。所谓量子，来自拉丁文“分立的部分”或“数量”一词。光正是一个个量子的连续发射，但由于人的眼睛有视觉暂留现象，所以看不到一个个分离的量子，而看到的是一道道光线。从而，为新物理学的产生奠定了第一块基石。

　　量子假说是物理学进入新的发展阶段的标志，它在经典物理学的宏大体系中打开了第一个缺口，为现代物理学基本理论的建立奠定了新的基础。因此，光量子的提出本身是一个革命性的行动，从这个意义上讲，普朗克无疑是量子力学发展史上第一个革命者。但是，受过严格经典物理学训练的普朗克，看到自己为形势所迫，不得不提出的量子假说造成的对经典物理学理论的“破坏”，心中有说不出的难过，从而限制了他进一步超越经典物理学论的界限，建立起崭新的物理学理论的研究。相反，他对经典物理学理论极其深厚的思想感情，使他开始了试图取消量子假说，或者使量子假说纳入经典物理理论的奋斗。

　　普朗克的这一奋斗造成了必然的失败。他从1901～1914年的15年间，两次修改了原来的理论，企图使之纳入经典物理学理论。1911年，他提出第二个理论，对量子假说作了部分修改，即认为它只在发射时是不连续的，而吸收时却仍然是连续的。1914年，他又提出了第三个理论，不管是发射或是吸收，一律都是连续的，全面修改了量子假说，但这一理论在1915年终因未得到人们的支持而被放弃。在这15年中，普朗克在量子理论的知识宝库中，再也没有加进任何值得称道的东西。

　　普朗克在晚年终于看到了自己的徒劳，他不得不承认“为了设法使基本作用量子适合于古典理论，我徒劳地进行了许多年的工作，耗费了很大精力，结果是枉费心血。现在我认识到，基本作用量子在物理学理论中所起的作用，比我受到的怀疑要重要得多。”

　　普朗克尽管是新理论的开拓者，但他在刚刚提出量子假说后便又缩了回去，没有能够在这一假说的基础上，建立起崭新的微观物理学理论量子力学的大厦，把已经得到的东西失掉了。就在普朗克修正他的量子假说之时，德国物理学家爱因斯坦大胆革命，继续为量子理论的发展开拓道路，不仅证实了量子的存在，并在普朗克量子假说基础上，为建起量子力学大厦做出了进一步的努力。

　　普朗克是一位老派的学者。他为人正直高尚、奉公守法、谦虚谨慎，从来不愿意炫耀自己。他自称没有特殊的天才，不能同时处理许多不同的问题。在学术工作中，他主张尽可能地谨慎，不到万不得已不愿意打破传统的“框框”。他把自己的量子假说称为“孤注一掷”的办法。就是说，只是在实验事实的逼迫下，他才终于“上了梁山”。因此，人们常说他是一个“不情愿的革命者”。

6、密立根：科学与政治同样保守

　　密立根的传记作者认为“密立根是变革世界中的保守分子，如果我们将科学家的革命者定义为努力探索、重估并最终摧毁正统学说根基的人，那么保守分子就是那些尽可能保护现有传统的人。密立根就是这样一个科学家，一个身处不断流动、迅速变迁的环境中的保守的物理学家。他总是力图通过有条不紊的程序与精确测量去实现他认为的物理学的进步。”

　　密立根是美国物理学家。1868年3月22日生于伊利诺伊州的莫里森，1887年进入奥伯林大学， 1895年获得哥伦比亚大学博士学位。他后留学欧洲，听过彭加勒（H.Poincare,1854-1912）、普朗克等的讲课。1896年～1921年任教于芝加哥大学，先后担任物理学的助理教授、副教授和教授。1921年应聘到加利福尼亚理工学院担任物理实验室主任并主持学院的行政委员会，一直工作到40年代。1916年他还兼任国家研究委员会主席，1928年兼任美国科学促进学会会长。

　　密立根最著名的实验成就是用在电场和重力场中的运动的带电油滴精确地测定了基本电荷e。从1919年到1917年他对电荷的测量越来越精确：

　　1910年：e = 4.891×10-10静电单位。

　　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著名的科学中心之一。

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，即著名的“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。

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著作不超过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著作比起来，实在太少了。

3、狄拉克：心无旁骛的理论家

　　保罗?狄拉克是英国著名的物理学家。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。

　　专门研究门捷列夫著作的学者瓦尔登说：“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，除了他的著名的《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。

　　西蒙的主要著作有《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，这些著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，西蒙根据对心理学的深入研究，以有限理性理论与满意性原则代替传统的完全理性和最优化原则，使管理决策大大实用化，避免繁琐无用的计算。他从理论上论证了只假定人的有限理性，采取满意性原则，市场自动平衡的机制仍然成立。这种理论的使用价值非常大，因而获得诺贝尔经济学奖。

　　西蒙的学术思想对中国的影响也很大。他多次来中国讲学，担任多所大学的名誉教授，1994年成为中国科学院首批外籍院士之一。为表达对中国的感情，他给自己去了个中文名字“司马贺”。

注：

　　1、转引自《原子时代的先驱者：世界著名物理学家传记》，p74，科学技术文献出版社1981年（德）弗里德里希?赫尔内克著　　徐新民等译

第18章 独立型、合作型与竞争型科学家

　　就像象棋大师们争夺冠军一样，科学家中间也有这种智力竞赛。科学家们为了得到科学上的承认而进行的斗争，最终意味着争夺“第一名” 。谁第一个作出了发现？谁第一个公开发表了一种观点？尽管在这以合作方式工作的时代，这种姿态看起来是荒谬的，但却不能忽视科学中竞争愈演愈烈的事实。 ――哈肯《协同学：大自然构成的奥秘》

　　科学在本质上首先是个人的思维活动，由好奇心驱使的独立自由的思考是科学家从事科学的最原始的动力。科学又是人类的一种社会活动，是一个包括交流、合作与竞争的互动过程。合作是指人们为了实现某一共同的目标行为一致的过程，竞争是指为了争夺同一目标而相互超越的过程。田径场上的4×100接力比赛就是竞争与合作的典型例子，一个队的4个人为了本队的夺冠目标要进行良好的合作；一个队为了与另一个队争夺这个唯一的冠军而相互竞争。

　　科学活动中既有合作也有竞争。竞争是人类社会择优选择的必然现象，作为人类社会知识体系和社会现象的科学，也始终存在竞争。科学中最常见的一种竞争是各种不同的学术观点、各种不同的科学学派之间的争论。在科学争论中，正确认识不断取代错误认识，全面普遍的认识不断取代片面局部的认识。

1、独立型科学家

　　所谓独立型科学家是指科学家独自一个人做出了自己得到科学共同体承认的主要贡献，它们的大部分论文是独立署名的。独立型科学家之所以独立，有课题方面的原因，例如理论研究比实验研究容易独立；也有个性方面的原因，有的科学家喜欢独处，独立发表自己的见解，部首别人的干扰。

　　布里奇曼也是一个典型的单干者。布里奇曼1882年出生于美国马萨诸塞州，1900年进入哈佛大学，开始对高压物理学的研究产生兴趣。高压物理学的发展受到设备的限制，面临两个技术难题，一是传递压力的流体的泄漏，一是压力容器的破裂。1909年布里奇曼发明了“无支持面”原理自密封装置，成功地产生了20000个大气压的高压。1937年，布里奇曼率先采用美国新出现的高耐压强度材料制造高压设备，并设想出外部支持的办法，获得了50000个大气压的压力。1941年他用改进了的外部支持装置获得100000大气压的压力，同时他还才一种交叉刀刃原理，获得过425000大气压的压力。1952年他又发明了一种更为完善的高压装置―站式设备可使高压稳定地保持在100000大气压，而且操作和测量都比较方便。布里奇曼因发明产生超高压的装置及利用这些装置在超高压领域的做出的众多贡献，获得了1946年的诺贝尔物理奖。

　　作为高压物理方面的杰出实验专家，他十分注重亲身实践，每项实验研究都亲自参加制作设备和仪器，甚至像加工机械零件、吹玻管、钻孔这些事他亲自动手，实验过程中也亲自操作。他的独立性很强，对人对自己都强调独立思考，科学研究中也几乎单干，很少与别人合作，甚至研究生也不愿多带，除了几篇别的课题的论文之外，他指导的高压物理方面的博士论文总共只有14篇。布里奇曼一生发表了260篇论文和13本书，只有2篇论文是和别人合作的。

　　1994年诺贝尔化学奖得主、PCR(聚合酶链反应) 发明人穆利斯（K.Mullis）也是一个单干的典型。穆利斯1944年12月出生在美国的北卡罗来纳州，1972年获得加州大学伯克利分校生物化学博士学位。1979年穆利斯进入西斯特公司，从事DNA的合成工作。穆利斯是一个个性独特、不善于合作的科学家，在实验室的其他科学家多次产生矛盾，与实验室的雇员发生性关系，拿枪和用拳头威胁跟他女朋友约会的同事。由于忘了带证件而被警卫员挡在门外，他甚至威胁警卫员。因此，他被免去了DNA合成实验室主任的职务。不过，公司并没有开除穆利斯。穆利斯具有强烈的个人功利主义思想，拒绝承认PCR组的集体努力和全体人员的敬业精神是导致该方法成功的重要原因。穆利斯是最先提出PCR概念的人，是坚信它具有光明前景的几个人之一，他认为公司在他的第一篇关于PCR的论文的发表上出现了失误，因此对优先权和专利署名提出了过分要求，要求作为今后5年内公司的每一篇关于PCR的论文的第一作者。穆利斯离开公司的时候得到了公司支付参与某项发明或者开发某个产品的最高奖1万美元。

　　独立型科学家中，还有一种是独立于科学体制之外的科学家，他们因为思想的独特或者的得不到基金的赞助，自己离开了科学活动的组织体系；或者干脆就是在业余时间里完成了科学的发现。爱因斯坦发现狭义相对论时就是一个专利局的职员。

　　英国化学家洛夫洛克（J.Lovelock,1919-）辞去了伦敦国立医学研究院的正式工作（终身职位），靠发明（他认为是粗制滥造一些仪器）和咨询来维持自己喜欢的研究工作―探寻盖亚（他认为这项超前的研究不可能学术委员会的认可从而得不到所需的经费，因此根本就没有去申请经费）。关于科学为什么应该独立，他的解释是“今天被称为科学家的人并非真正的科学家，就如何广告文案的写作这并不是文学家一样，也许他们可以写出优美的文稿，但那和文学完全是两码事。他们是在从事一种工作，一种职业。我认为科学家不应如此。科学家更应像富于创造性的艺术家。他们把从事科学工作当成一种使命，这是他们所向往的唯一生活方式，而没有别的要求。他们不应该刻意去考虑下星期的钱从哪儿来――至少他们不应该如此。”[1]

2、合作型科学家

　　科学合作是指在为了提高科研效率和研究质量，科学研究活动由两个以上科研人员或者科研机构共同完成。在科学成为一种职业之前，科学研究处于分散的、个体的状态。科学合作与近代科学同时出现。科学合作的动机是多种多样的，如在试验设备和仪器方面的合作，因为现代科学研究要求的实验设备更加昂贵；为弥补自己学科知识不足而与跨学科领域的研究人员进行合作，因为科学发展交叉学科越来越多，每一个科学家的知识毕竟有限；为得到科学共同体的承认而合作，尤其是青年科研人员与年长的科学家合作，因为科学的社会分层已经使科研人员有了等级结构；为解决某一区域内的共同问题而产生的区域科学合作，包括地区合作、国内合作和国际合作等；为解决科技成果尽快转化为生产力的产业部门和高等学校、研究院所进行的产学研合作。

　　从1986～1988到1995～1997，ISI数据库收集的总论文数增加了12%，两人以上合作的论文数增加了46%（从177100到258500），两个国家以上科学家的合作的论文数增长了115%（从35700到76200）[2]。

　　物理学家约翰?巴丁是一个合作型科学家的典型。巴丁是唯一的一个两次获得诺贝尔物理奖的科学家。他的两次获奖项目都是与其他科学家合作的结晶。

　　1939年凯利出任贝尔实验室半导体研究部主任，为了充实力量，他从麻省理工学院招来了肖克莱，负责半导体物理小组的工作。1945年肖克莱雇用了在海军军械实验室的固体理论物理学家巴丁。而布拉顿是一个出色的研究表面现象的实验物理学家，从1929年就开始在贝尔实验室工作。

　　巴丁在固体量子理论上有扎实的基础，善于用理论结构解释和协调实验数据及其现象；而肖克莱长于用几何图像说明物理现象。这两位理论物理学家在固体理论上取长补短，相得益彰，适应了半导体研究对理论的全面需要，而布拉顿等人在半导体实验上成果由于巴丁在理论解释上的合作取得了重要进展。1945年肖克莱设计了晶体管和有关电路，布拉顿等进行的实验却未发现预期的电流调制作用，1946年巴丁提出了表面效应理论，克服了这个困难。1947年巴丁和布拉顿合作导致了第一个晶体管点接触晶体管的发明。

　　肖克莱、巴丁和布拉顿3位科学家由于在晶体管的发现过程中在理论和实验方面发挥的不同作用，共同分享了1956年的诺贝尔物理学奖。　　

　　1951年巴丁离开贝尔实验室，担任伊利诺大学的教授。1955年巴丁把研究领域转向了超导研究。在进行超导研究中，巴丁意识到场论方法对求解粒子间带有吸引相互作用的费米气体多体问题，将是一种有利的工具。由于巴丁对此不够熟悉，便向当时在普林斯顿高等研究所工作的杨振宁教授求助，问他是否认识既精通场论有愿意从事超导电性的人。杨振宁推荐了正在那里作博士后研究的库珀(L.N.Cooper,1930-)。库珀于1955年秋到了伊利诺大学。与此同时，巴丁的一位年轻研究生施里弗(J.R.Schrieffer,1931-)也参加了进行。1956年库珀首先迈出了关键的和基础性的一步，提出了现在以“库珀对”而闻名的电子对的概念。1957年1月底，施里弗提出了超导体的基础波函数。在此基础上，1957年3人合作写作发表了论文，一个全新的揭示超导电性的微观理论就诞生了。现在人们习惯采用这个理论的3位作者各自姓氏的第一个字母，称之为BCS理论。1972年，巴丁、库珀和施里弗分享了1972年的诺贝尔物理学奖。

3、合作型科学家关系的破裂

　　合作可以极大地开阔意义个人的科研视野，并把科学推进到远远超过个人所能独立完成的程度。但合作也可能在个人和集体之间产生紧张的关系。现在的合作情形比上一代人远为复杂。许多论文出现大批的合著者，涉及到不同的实验室，有时还在不同的国家之中。某一领域里的专家不能完全了解在另一个领域里进行的工作的依据。因此合作关系要求参与的个人预集体间要有极大的相互信任和尊重。在合作研究中，一个潜在的问题涉及到论文作者的排名。在很多领域里，作者排名中出现的名字暗指贡献的大小。现在的很多论文都有多个作者，论文脚注往往会声明每一个论文作者的贡献是一样的。

　　人们对科学家之间关系破裂的细节不甚了解，同时科学家们对破裂关系的原因也讳莫如深。英国科学家克罗特（H.W.Kroto,1939-）与美国科学家斯莫利(R.E.Smalley,1943-)和柯尔(R.F.Curl,1933-)因合作发现富勒烯同获1996年的诺贝尔化学奖。但是，后来克罗特和斯莫利却不欢而散，“到1987年4月克罗托为了和赖斯小组一起进行富勒烯的研究工作，18个月来已经去了8趟休斯敦。他的第8次访问结束于1987年4月29日，这也是注定是他最后一次访问了。他与斯莫利间不断增长的紧张情绪，终于发展成了公开的敌视。尽管在外人面前，他们一直坚持c60是集体努力的结晶，但是，他们之间在某些特殊的细节上产生了难以弥合的分歧。克罗托和斯莫利带着仇视分道扬镳了，曾一度给他们的科学生涯带来硕果累累的合作关系这时已支离破碎。”[3]

　　美籍华裔科学家李政道与杨振宁因合作发现宇称不守恒定律而获得1957年的诺贝尔物理学奖，1957年后两人关系出现裂痕，出现裂痕的原因可能在于他们各自对自己在宇称不守恒发现中的发挥的作用和所出的地位看法不同。

　　杨振宁认为“在我同李政道做朋友的16年间，我对他就像一位兄长。在离子物理和统计力学领域里，我在1950年初就已经成了名。我们的合作关系中，我是资深的一方。敏锐地警觉到不应该挡他的道，我便有意识地往后靠，尽量在事业上扶持他，同时，在公开场合对我们合作关系的实质严格地保持缄默。外人看来，我们的合作是密切而出色的，这种合作对物理学的贡献良多。人们对此感到艳羡。李政道自己也断言，这种合作对他的事业和成长具有决定性的影响。”这段叙述给人感觉是杨振宁在两人的合作中起着关键的作用。这正是李政道特别反感的地方。

　　李政道则更愿意相信两人的合作是平等的伙伴关系，是一种智力的互补。李政道认为“杨振宁花费了很大的努力把自己描绘成一个自始至终的领导者形象，而把我置于次要的地位。那时所有熟悉我们的物理学家都知道这不是事实。我们的合作完全是一种平等的伙伴关系。我们的才智是不同的，但却是互补的。这就是我们合作为什么成功的原因。杨振宁甚至努力把这样一种关系延伸到早期我们在芝加哥的时候。根据他的描述，虽然我是费米的学生，但是，杨振宁事实上是我的老师。鉴于费米在所有时代都是伟大的导师之一，这种描述的的确确是极为不可思议的。在芝加哥，杨振宁和我都是研究生。我们经常在一起讨论，相互间有很多的取长补短，极大地提高了我们的知识水准。但是，杨振宁怎么能够把初学者之间的交流与我从费米那里接受的指导和教诲相混淆呢？”[4]

　　显然，李政道的叙述要谦虚和温和一些，也可能更符合实际一些。在很多科学发现的合作中，很难清楚地表明谁的作用更大，即使是师生之间的合作。

4、竞争型科学家

　　科学竞争的一种形式是争夺科学发现的优先权。科学是一种创造性的劳动，对这种劳动的最大的激励方式就是得到科学共同体（某一领域科学家群体的总称）的承认，即承认科学发现的优先权。牛顿应该算是一个典型的竞争型科学家。他在万有引力论方面和光学方面与胡克争夺优先权，在微积分方面与莱布尼兹争夺优先权，在天文观测方面侵夺弗拉姆斯提德的优先权。目前，专利保护法作为承认发明的优先权为各国所采用，出版物则作为承认科学研究的优先权的普遍依据。

　　竞争型科学家是那些对发现的优先权比较担心的科学家。在科学研究中，思想的交流是经常的，很多的成果的发表很难说清楚是谁先提出来的。作为第一个证明接触或者暴露于x射线辐射可以在生物体内引起基因突变的学者、获得1946年诺贝尔生物医学奖的缪勒就是一例。

　　缪勒1890年12月生于美国的曼哈顿，16岁进入哥伦比亚大学读文学，1910年得到文学学士学位，随后进入哥伦比亚医学院读研究生。1910～1913年间，缪勒参与了摩尔根（T.H.Morgen,1866-1945）的果蝇小组的部分工作。

　　缪勒把自己看成是摩尔根的助手而不只是他的学生，为了发现的优先权问题，他后来一直对摩尔根的种种做法耿耿于怀。他认为，摩尔根只不过原来是个保守主义者，只不过是勉强接受了关于遗传的现代观点，而这种接受主要是受了他年轻的学生们得出的日益增多的实验数据和解释的影响。而后来，采纳了学生们的结果和解释的摩尔根却以自己的名义发布这些发现，占有了学生们的优先权，构筑了自己的“摩尔根主义”学说。

　　对缪勒来说，一个荣誉不公的典型的例子是《孟德尔的遗传机制》一书的署名次序。缪勒写了书中摩尔根不愿意写的大部分内容，结果却是摩尔却署名第一，摩尔根的学生斯特蒂文特署名第二（斯特蒂文特当时已离开美国去加勒比和南美洲做采集旅行，不可能写很多东西），缪勒署名第三。后来，摩尔根以一个人的名义出版了一本与这本书内容雷同的另一本书《遗传的物质基础》，则是完全占有了其他人的成果。另外，缪勒为果蝇小组贡献了很多理论思想，但在果蝇小组发表的文章中，没有一篇附有缪勒的名字，在致谢中叶没有写明缪勒的特殊贡献。摩尔根的这种做法使得缪勒离开了实验室。

　　而在斯特蒂文特眼里，摩尔根是一个慷慨大方、善于激发学生智慧的人。他让学生们内进行自由讨论，其结果是谁是第一个产生某些新概念的人往往无法弄清，而且也被认为是无关紧要的，因此在这样的环境中大家都是比较公平的。认识差异的根源可能在于，当时缪勒认为自己与摩尔根是负责人与助手关系，两者构成了竞争；而斯特蒂文特和摩尔根是师生关系，社会地位的差距较大，摩尔根借助斯特蒂文特一起和缪勒进行竞争。

　　因为对摩尔根和斯特蒂文特等人的敌意，缪勒被称为是一个患有“优先权综合症”的狂妄的人。

5、典型案例1：高温超导体科学家群体[5]

　　1986年到1988年，是高临界温度超导体取得历史性突破的3年。高温超导体发现的竞争激烈程度也是科学发现史上少有的。在这一场竞争中，几个关键的人物是德国科学家柏诺兹(J.G.Bednorz,1950-)和瑞士科学家穆勒(K.A.Muller)[6]、美籍华裔科学家朱经武、中国科学家赵忠贤、日本科学家北泽宏一。从以下描述可以看出，柏诺兹和缪勒是这场发现高温超导竞争的引发者，而朱经武、赵忠贤、北泽宏一等人争分夺秒的竞争大大加快了超导研究的步伐。

　　自1911年荷兰科学家卡末林?昂内斯发现汞的超导效应之后，探索具有高临界温度的超导体一直是科学家的追求。1973年，人们发现了超导合金?D?D铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，该记录保持了13年。

　　1986年1月，在美国国际商用机器公司（IBM）设在瑞士苏黎世实验室中工作的科学家柏诺兹和穆勒，首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K。1986年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。1987年1月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。1987年2月16日，美国国家科学基金会宣布，朱经武与吴茂昆获得转变温度为93K的超导体。1987年2月20日，中国也宣布发现100K以上超导体。1987年3月3日，日本宣布发现123K超导体。1987年3月27日，美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。1987年12月30日，美国休斯敦大学宣布，朱经武又将超导温度提高到40．2℃。

　　1927年在瑞士出生的穆勒1958年在瑞士联邦工业大学获得物理学博士学位，1963年就开始在IBM公司苏黎世研究实验室工作，1972年成为物理部负责人，1982年提升为公司研究员。提升为研究院意味着他有权自由地选择研究课题。柏诺兹是1950年出生于德国，1982年也在瑞士联邦工业大学取得博士学位，同年进入苏黎世研究实验室工作。柏诺兹和缪勒是从1983年夏天开始合作研究的。他们虽然相差23岁，但两人却能平起平坐，成为亲密无间的研究伙伴。穆勒在理论上比较有造诣，他认为在金属氧化物中可能存在高临界转变问题的超导体；而柏诺兹在实验方面又非常熟练的技能，精通化学和制造陶瓷材料的技术。两人经过3年的艰苦努力，在试验过100多种氧化物后，终于在1986年1月26日发现了一种Ba－La－Cu－O材料在35K时开始出现超导现象。这是一个历史性的突破，出于谨慎并再三核实结果之后，他们4月份才向一本知名度不高的德国《物理学杂志》寄交了一篇划时代的论文《Ba－La－Cu－O系中可能的高TC超导电性》。1986年10月，他们将另一篇论文寄交《欧洲物理学通讯》，报道了这种氧化物的磁化率的结果，再一次证实了他们寻找到的这种氧化物确实是超导材料。他们的开拓性工作很快得到了科学界的承认，并掀起超导研究的高潮。1987年10月，柏诺兹和穆勒获得诺贝尔物理奖。

　　朱经武是出生于中国湖南、长大于台湾、留学于美国的物理学家。朱经武主要从事关于超导电性、磁学和电介质物理的研究。1986年夏天曾预言，如果自己3年内不能发现高温超导体的话，就将放弃自己多年的这项研究。没过多久，柏诺兹和缪勒的论文发表了。由于很多人或者没有看到他们的论文或者看到后也不相信，因此没有引起重视。但是朱经武对他们的结果敏锐地做出了肯定的判断，并与自己的研究小组加紧了研究工作。他们用高压的方法使La－Ba－Cu－O材料的超导转变问题提高到了40.2K（论文发表于1987年1月26日《物理评论通讯》），接着又提高到52.5K（论文发表于1987年1月30日《科学》）。当认识到高压方法已到极限时，他们对材料的纯度和成分进行了深入分析，得出了新的结论。在进一步改变材料和处理条件后，1987年1月29日，朱经武等人首次宣布的到了90K以上电阻消失的超导体（论文发表于1987年3月2日《物理评论通讯》）。这也是超导物理史上的又一个里程碑，因为这是人类首次发现突破了液氮温区（77K）的超导体。出于专利方面的考虑，这篇论文没有公布新材料的化学成分。

　　赵忠贤是中国科学院物理研究所从事低温物理和超导性研究的科学家。从1976年开始物理研究所就开始从事进行高临界温度超导体研究项目。1986年9月赵忠贤看到柏诺兹和穆勒的论文后，马上认识到了他们工作的重要性，并和从快离子研究的陈立泉合作，与其他科人员一起开始了有关的研究工作。1968年底，赵忠贤等人在多相的Sr－La－Cu－O系统中观察到了起始转变温度为48.6K的超导转变，在Ba－La－Cu－O系中观察到了起始转变温度为46.3K的超导转变。1987年2月20日凌晨，他们得到了起始临界转变温度在100K以上的YbaCuO系超导体，2月21日，论文递交《科学通报》。在这一期间，赵忠贤等人连续工作了48个小时未曾休息。2月23日，他们又制出了第2批样品，证明其制造工艺使可以重复的。2月24日中国科学院发布新闻宣布获得液氮温区的钇钡铜氧超导体，并公布了化学成分。

　　日本东京大学的北泽宏一领导的研究小组的研究工作在1986年11月全面展开。11月13日，北泽宏一辅导的一位本科生首先独立证实了柏诺兹和缪勒的工作。11月22日，他们投出了首篇对钡镧铜氧高温超导体的迈斯纳效应测量的论文。12月23日，他们递交了世界上第一份关于高温超导材料的专利申请。1987年2月，日本东京大学的另一个研究小组宣布发现了临界温度高达80K的新超导体。

　　在这场世界性的竞争中，出现了几个较有争议的问题。一是朱经武的两篇论文中出现的打字错误（代表钇的元素符号Y被打印成了代表镱的元素符号Yb）是人为的设计还是偶然的失误，这里涉及到研究中工作中的保密与泄密、科技道德等问题？二是合作研究者的荣誉分配问题，例如，美国的公众舆论把属于朱经武的合作者吴茂昆的荣誉过多地给了朱经武，北泽宏一的两位本科生甚至没有在论文中书名。三是关于工业间谍的猜疑。朱经武的合作者之一在其回忆文章中，针对中国几次获得成功和宣布成果都在朱经武获得成果后，数此暗示有人将秘密传到中国。四是诺贝尔奖评奖委员会将如何处理科学发现活动中合作研究者越来越多、多重独立发现的事实。

6、典型案例2：DNA双螺旋结构的发现

　　DNA双螺旋结构的发现是20世纪科学竞争与合作的典型范例之一。布拉格在为沃森的自传《双螺旋》一书作的序言中谈到了一个科学家与其他科学家的竞争与合作时所处的进退两难的处境。他写道：“他知道有个同行在某个问题上已经工作了多年，并且积累了大量难得的资料。这个同行知道成功就在眼前，因此没有公开发表这些资料。这个研究者看到过这些资料，并有充分理由相信，他想象中的一种研究方法，或者说仅仅一种新观点就能使问题迎刃而解。在这个时候，如果他提出同对方合作，可能会被认为是想捞一点外快。他应该单枪匹马地去干吗？很难判断一个重要的新观点究竟真的是一个人独出心裁想出来的，还是在同别人交谈中不知不觉地吸收来的。鉴于这种困难，在科学家中间逐渐形成一种不成文的法规，大家承认同行对研究的方式有申明自己要求的权利。但是，有一定的限度。当竞争不止来自一个方面的时候，就不能再踌躇不前了。在解决DNA结构的过程中，这种进退两难的困境显得尤为突出。由于考虑到伦敦金氏学院的威尔金斯（M.H.F.Wilkins,1916-）长期耐心的研究，以及剑桥的克里克和沃森最后出色地并很快地解决了DNA的结构问题，1962年在颁发诺贝尔奖金时，才使所有与此有关的人皆大欢喜。”

　　沃森曾师从噬菌体遗传学家卢里亚和德尔布吕克，是一位对遗传学很有造诣的年青生物学家；克里克在物理学方面接受过训练，十分了解X射线结晶学，虽然克里克本人不懂遗传学，但因为薛定谔《生命是什么》一书的启发，而对基因的结构和生物学功能很感兴趣。1951年，23岁的沃森与35岁的克里克来到剑桥大学卡文迪什实验室开始密切合作，探索DNA的结构。

　　和沃森和克里克他们两人竞争的有两个小组：伦敦大学国王学院的威尔金斯及其助手罗莎琳?富兰克林(R.Franklin)，美国加州理工学院化学家鲍林。威尔金斯与富兰克林根据X射线衍射研究，已经知道了DNA分子是由许多亚单位的堆积层组成，这些亚单位据有规则的螺旋状几何形状，而且DNA分子是长链的多聚体，其直径保持恒定不变。鲍林通过对蛋白质α螺旋的研究，认为大多数已知蛋白质中的多肽链会自动卷曲成螺旋状，这可能到处DNA分子的单螺旋结构。沃森和克里克采用了鲍林的直觉研究方法来分析DNA分子的结构，即先根据理论上的考虑建立模型，再用X射线衍射结构来检验模型。

　　显然，在这场竞争中，沃森和克里克最大地得益于威尔金斯与富兰克林、鲍林的研究结果。在不到两年的时间里，沃森和克里克否定了脱氧核糖核酸的单螺旋与三螺旋模型，提出了正确的双螺旋模型，并在1953年4月《自然》杂志的一篇论文中公布于世。1962年，沃森、克里克和威尔金斯获得诺贝尔生理医学奖，而富兰克林于1958年37岁时去世，自然地不在被受奖之列。

注：

　　1、沃尔珀特、理查兹，激情澎湃―科学家的内心世界，上海科技教育出版社，2000，P109.

　　2、Science & Engineering Indicators -2000。

　　3、吉姆?巴戈特。李涛 曹志良译，完美的对称，上海教育出版社，1999，p135。

　　4、这两段话都转引自高策著《走在时代前面的科学家－杨振宁》，山西科学技术出版社，1999年。

　　5、本段关于超导体研究中科学家的介绍详细可见《著名超导物理学家列传》（刘兵著，北京大学出版社，1988年）和“对1986～1987年间高温超导发现的历史再考察”一文（《刘兵自选集》第206～218页，广西师范大学出版社，2000年。

　　6、本书涉及了3个Muller，因发明DDT获得1948年诺贝尔生理医学奖的瑞士科学家Paul.Herman.Muller被译名为米勒，研究X射线对基因突变作用的美国科学家Herman.Joseph.Muller被译名为缪勒，而研究超导的K.Alexander.Muller被译名为穆勒，以示区别。

第19章 领袖型科学家

　　我所认识的所有真正坚强的领导人，全都由高度的智慧，严于律己，刻苦工作，极其自信，胸怀理想，自己为理想而奋斗，也推动他人为这个理想而奋斗。他们全都高瞻远瞩，有些人的眼光比另一些人更深远清晰。　――尼克松《领导人》

　　领袖是一种特殊的权力形式，是一个国家、政党、组织的实际领导人或者精神领导人，他们具有潜在的或者实际的权力，但有权力的人并不一定成为领袖。美国著名哲学社会科学家伯恩斯把领袖定义为“领袖是有具有某种动机和价值观以及其他资源的人们，在竞争和冲突的条件下，为了独立或共同实现领袖与追随者的目标而进行动员的交互过程。”[1]

　　要成为领袖有3个重要标志。①他必须有一批把个人的追求目标与领袖的追求目标相联系的跟随者；②他必须有一个与追求目标相联系的理论纲领；③他必须建立一个实现追求目标的组织。

　　科学家们各自为政、互不相干地进行个人独立研究的时候，科学界不会出现领袖人物。随着科研组织的出现，学科领域的领袖人物也就随之产生，近代科学以来出现了李比希、卢瑟福、费米、约飞、玻尔等著名的领袖型科学家。

1、科学学派

　　科学学派是19世纪大学里普遍开展科学研究并建立起现代形式的实验室后，才开始出现的一种更集中、更紧密的科学组织形式。在这个组织里，以某一的科学家为首带领同一机构里的优秀学生组成研究小组，在同一学科方向上就同一项计划展开研究，并在这一知识领域获得重要成果，赢得社会声望和科学共同体的承认。这种创造性的合作研究小组就是一个科学学派。

　　科学学派的概念有狭义和广义之分。狭义的科学学派是指在同一时期内在某一学科领域内形成的正式或者非正式的科学家集团。广义的科学学派除了包含狭义的科学学派的外，还包括不同时期持有相同信念并有清晰思想发展线索可寻的科学家集合，他们可能并没有真正形成团体。著名的科学学派有有机化学领域的李比希学派、物理学领域的以玻尔为领袖的哥本哈根学派、数学领域的法国布尔巴基学派等。

　　形成一个科学学派的条件有：①德才兼备的学术带头人，这个领导人不仅自己具有独创性的研究才能，而且能够通过组织管理团结一大批优秀的科学家。这个学术带头人就是学派的领袖，也就是领袖型科学家。②比较一致的研究风格，包括共同的研究纲领和有效的研究方法，而且其学术风格是在自由民主的气氛下产生的。③大量成员的存在，因此一个科学学派通常有一个装备精良的实验室或者类似的研究机构。④学派成员的合理流动，研究人员要有补充渠道，学派传统才能有继承性并在继承的基础上有创新。⑤足够多的研究经费。科学发展得越是深入，科学研究的成本就越高，这需要学派领导人具有筹集各种赞助资金的能力。

2、领袖型科学家的特点

　　领袖型科学家是集知识权威、导师权威、组织权威和人格魅力于一身的科学权威，其形成不仅是一个知识过程，也是一个社会过程[2]。或者说，领袖型科学家其实是科学家―教育家―组织家的综合型人才。

　　首先，领袖型科学家必须是科学知识的权威，必须做出杰出的科学贡献，并得到社会承认。不是知识权威的科研组织或者团体的领导都不是领袖型科学家。领袖型科学家是在科学活动中自然形成的，不是行政命令的产物。领袖型科学家也不是终身制，只有在创造性处于高峰状态时，才能充当起名副其实的作用。

　　其次，领袖型科学家必须是科学导师权威，也就是说学派领袖不仅是知识的创造者，而且还必须执行传播、扩散学派理论纲领、培养事业接班人的任务。也就是说，学派领袖必须通过直接或者间接的方式培养一批学生。

　　第三，领袖型科学家必须具有组织权威和迷人的气质。领袖型科学家一般都是科研组织或者团体的领导，具有组织才能和亲和力，能够把众多科学家集合在自己的门派之下。有一批科学家如爱因斯坦、狄拉克等，他们由于天赋异质，超然不群，可以完全靠自己的能力解决问题，他们很难作为学术带头人培养出同样的卓越的年轻人才。

　　在一个科学研究组织中，领袖型科学家站在科学发展的最前沿，进行开拓创新所取得成果对其他人起着范例作用，指明该领域的研究方向和发展趋势并给出基本学术观点，鼓励和帮助群体成员开展创造性工作，热忱地帮助他人取得成就并给与客观的评价，具有战略眼光，能够看清该学科领域的发展方向，引导群体内科学家沿着正确的方向进行探索，同时鼓励他人作不同观点的探索工作。

　　领袖型科学家能够善于组织团队成员进行协调工作；领袖型科学家能够善于发现人才；善于创造一个合适的环境；要有宽大的胸怀，鼓励学生超过自己。他会无保留地扩散自己的新的学术观点和新的发现，活跃群体学术空气激发他人的创造性思维，运用自己已有的学术水平学术影响和地位为群体成员创造条件，积极地扶持别人。

3、李比希：德国科学家链条之源

　　李比希对无机化学、有机化学、生物化学、农业化学都做出了卓越的贡献。他发明和改进了有机分析的方法，准确地分析过大量的有机化合物，合成过氯仿、三氯乙醛和多种有机酸，他还曾与他人合作，提出了化合物基团的概念以及多元酸的理论。李比希开创了农业化学的研究提出植物需要氮、磷、钾等基本元素，研究了提高土壤肥力的问题，因此他被农学界称为“农业化学之父”。

　　李比希对化学教学一贯尽心竭力，自1824年回国后，他发现德国的化学教育落后于法国，许多德国大学没有化学教授，化学课由医学博士讲授。化学实验教学的条件就更差了，全国一些著名化学家的实验室，都是私人性质的，只能接受一两名学生做专题研究。为了改变这种情况，李比希加强了对实验室建设和化学教学法的研究，使化学教学真正具备了实验科学的特色。他的努力得到了校方和国家的支持，经过两年努力，他在吉森大学建立了一个完善的实验教学系统，他的实验室可以同时容纳22名学生做实验，教室可以供120人听讲，讲台的两侧有各种实验设备和仪器，可以方便地为听讲人做各种演示实验。

　　李比希建立的实验室后来被称为“李比希实验室”，由于这一实验室培养出一大批第一流的化学人才，所以成了全世界化学化工工作者注目和向往的地方。李比希实验室科研和教学的风格，很快传遍了全世界。李比希还制造和改进了许多化学仪器，如有机分析燃烧仪、李比希冷凝球、玻璃冷凝管等等。这些仪器方便耐用，所以德国的仪器制造商纷纷大量仿制，向外国输出。

　　李比希一生为化学事业培养了一大批第一流的化学家，如凯库勒(F.A.Kekule,1829-1896)、沃哈德()、施密特(R.Schmidt)、霍夫曼(A.W.Hofmann,1818-1892)等。这些学生的学生后来都成为很多诺贝尔获奖者的老师。我们来看几根师生相传的长链条（括号内为获得诺贝尔奖的年限和奖项）[3]。

　　①李比希―凯库勒―拜尔（J.F.A.Baeyer,1835-1917）（1905化学）―E.费歇尔(1902化学)―瓦尔保(O.H.Warburg,1883-1970)(1931生理医学)―迈尔霍夫(O.F.Meyerhof,1884-1951)(1922生理医学)―李普曼(F.A.Lipmann,1899-1986)(1953生理医学)；

　　②李比希―沃哈德―伏兰德尔―施陶丁格(H.Staudinger,1881-1965)（1953化学）―卢齐卡(L.Ruzicka,1887-1976)（1939化学）―赖希斯坦因（1951生理医学）；

　　③李比希―施密特―奥斯特瓦尔德（1909化学）―能斯特(W.H.Nerst,1864-1941)（1920化学）―兰格缪尔(I.Langmuir,1881-1957)（1932化学）；

　　④李比希―霍夫曼―老珀金(W.H.Perkin,1838-1907)―小珀金(W.H.Perkin,Jr,1860-1829)―R.洛宾逊(R.Robinson,1886-1975)（1947化学）―托德(A.R.Todd,1907-)(1957化学)。

　　李比希能够成为学派领袖，一是其作为科学家的声誉获得了吉森实验室的经费，保证了学派从事科学研究的顺利进行；二是他大胆进行化学教育方法和科学研究方法的改革，从而培养出具有创造性的人才；三是李比希能够为学生提供准确而有效的教育，使学生们能很快从导师那里获取科学研究的方法和风格，并具体地体现在自己的研究中；四是他那献身于祖国科学事业和追求真理的高尚品德。

4、俄国的约飞学派[4]

　　虽然在物理学成就上约飞学派可以与哥本哈根学派、哥廷根学派相比，但在社会影响和深远意义上似乎要超过这两个学派。很少有像约飞那样培养了如此多的研究生，而且领导和指导这些学生又建立了如此多的研究所。约飞在X射线、放射性等方面做了很多工作，在30年代后开始把主意力集中到超导体研究中。

　　苏联凝聚物理研究的创始人是约飞，他是苏联科学史上的一位位大人物。约飞在1918年创办了列宁格勒物理技术研究所，它成为苏联物理学的摇篮。20世纪20年代是苏联物理学的繁荣期，那时一大批有才华的苏联青年物理学家在约飞的指导下茁壮成长。约飞学派的成员有亚历山大罗夫（后来的苏联科学院院长）、卡皮察、库尔恰托夫（后来苏联原子武器计划的领导人）、朗道、谢苗诺夫(N.N.Semenov,1896-1986)（1956年诺贝尔化学奖获得者）。

　　沙皇时期的物理学比较落后。在彼得堡（后来改为列宁格勒），物理学家集中在大学里，只有20来位，每次集会时一间小小的房间就能把所有人装下。那时的物理学家大多只能做一些非常简单的研究，而且大都是重复英国科学家的工作。当约飞问自己的老师，他是否可以从事一些别人未解决的问题的研究时，老师的回答是：你或许也能进行物理学新问题的思考。但是如果要做的的话，你应该做J.J.汤姆森和卢瑟福一样的实验物理学家。

　　1902年毕业于彼得堡物理研究所，毕业后曾在德国慕尼黑师从著名的物理学家、X射线的发现者伦琴学习物理学，1906年回到彼得堡。回国后遇到了来自奥地利的犹太物理学家保罗?艾伦菲斯特。两人就物理学的一些原则性的新问题进行过深入研讨，并结成了深厚的友谊。从1916年起，约飞在艾伦菲斯特的帮助下，开始定期组织一系列物理学研讨会。这些研讨会吸引了来自全国各个大学的一大批有天分和创造力的年轻物理学家。他的后来的合作者卡皮察、谢苗诺夫、弗伦克尔和卢克尔斯基等都参加了这些研讨会。

　　那时，约飞和他的学生只能把活动限制在举办有兴趣的人的研讨和讲座。他们既缺乏人手，也缺乏组织和资料等必要的条件来实施他们的想法。他们不但缺乏设备、房间，甚至连实验用的电都缺乏。更多的是思想的交流。但物质和技术条件并不是最重要的，而是鲜活的思想，表现出的友谊和对科学的激情。看得见的成功已经显露，生机勃勃的科学生活已经展开。约飞的学生说，约飞教给他们在科学见解的不妥协和坚决，思维的无畏，科学的想象力和激情。

　　约飞不仅给研讨会带来了学术气氛，而且他善于利用别的科学家共同承担责任。谢苗诺夫参与了约飞组建研究所的早期工作，后来担任了化学物理学的所长。西涅尔尼科夫负责组织经济的、物质的和技术的条件。他的学生和其他合作者负责训练工程师。

　　列宁格勒物理技术研究所除了做了物理学派的诞生地之外，还组织了其他的物理学研究中心，它发起在列宁格勒、哈尔科夫等地创立了15个研究所和上百个工厂实验室。这些研究所的领导人大都是参加过研讨会的科学家或者是约飞的学生。竭力培育堪与世界上最优级别相当的研究工作，并力求把基础研究和应用研究结合起来。朗道在乌克兰物理研究所建立了朗道物理学牌。约飞学派的一个重要特征是把物理和技术联系起来。

　　李比希的学派是在资本主义比较发达的国家成长的，虽然它促进了德国的工业和农业发展，但没有获得足够的帮助和认识。与之相反，因为新的国家刚刚建立，政府必须把很多的力量化在政治、军事和经济的生存上，约飞建立独立的物理学派成为可能。它能集中散布在全国各地的参加者，因为这些参加者满怀对社会的责任和建设新国家的热情。

　　约飞学派的成就是：①大约在15年里，苏联以列宁格勒为中心的物理学已经形成，使得国家把发展目标定在国际水准上。尽管沙皇时代俄国在物理学领域也拥有几个伟大的学者，但它在革命前仍然是世界科学的最落后和薄弱的部分之一，这时他们则贡献了文献的16%，苏联的俄文期刊被美国和欧洲研究组织译成英语。②约飞成功地在学派内部建立起理论物理、实验物理之间的关系和互动，而且建立起了以物理学为根据的技术基础。③约飞训练和教育出来的物理学家能够组织新的研究领域，而不是局限在很窄的专业上。在当时和以后他们能进行一系列成功的研究。

5、玻恩与量子力学

　　在量子理论的发展历程中，有3个关键人物：索末菲、玻尔和玻恩。尽管他们对量子力学的贡献有大小的不同，但在某种意义上他们都是领袖型科学家，各自领导了量子理论研究的3个不同学派，即索末菲的慕尼黑学派、玻尔的根本哈根学派和玻恩的哥廷根学派。

　　索末菲与玻恩、玻尔研究量子力学的纲领、目标和方法和风格截然不同。索末菲属于古典主义派，他是旧量子论纲领（即经典力学与量子假设的混合物）的维护者，他认为旧量子论的基本假设中的矛盾只是一种有待解决的暂时困难，认为只要精心地做出特设性的假设（例如采取电子椭圆轨道模型代替玻尔的正圆轨道）就可以对付种种反常现象；相反，玻恩则属于量子的革命派，他是旧量子理论的摧毁者，他认为旧量子论本身内在矛盾是根本性的，为公理化的方法所不容，构造特性架设的办法只是权宜之计，新量子论必须另起炉灶，用公理化方法从根本上解决问题。索末菲的目标首先是解决实际问题，解决光谱学上的一个又一个悬而未决的难题能给他带来无穷的乐趣。他本人具备原子光谱类型的丰富知识，他更关心量子理论的实用价值，他有意中不把事情搞个水落石出绝不罢休的天性。相比之下，哥廷根的数学精神和玻尔的科学直觉支配着他们的整个理论物理研究工作。玻恩的目标在于追求普遍性，它的基本特征是使用高度抽象的公理化方法，不怎么强调典型案例的作用，较少考虑具体物理意义。玻尔的理论比较模糊，但是其中包含着丰富的内容，给后来的物理学家提供了很大的发展空间。量子理论的发展历程中，索末菲被称为是量子工程师，玻恩是量子数学家，而玻尔则是量子哲学家。

　　玻恩1882年12月11日生于普鲁士布雷斯劳一个犹太知识分子家庭。小时受父亲（医学教授）影响喜欢摆弄仪器和参加科学讨论。1905年慕名进入哥廷根大学以便听希尔伯特(D.Hilbert，1862-1943)、闵可夫斯基(H.Minkowski,1864-1909)等数学、物理学大师讲学，于1907年获博士学位。1912年受聘为哥廷根大学讲师，1921年玻恩成为哥廷根大学物理系主任和正式教授。在玻恩领导下，哥廷根物理界群星荟萃，形成了一个可以和哥本哈根学派媲美的新学派。作为科学学派的领导人，玻恩的主导作用通过学术本身（包括教学与科研）和组织工作两方面体现出来。玻恩有三个方面的研究课题：晶格动力学、分子结构与玻尔的量子理论。玻恩善于赏识人才，充分调动他们的积极性。他把弗朗克这样优秀的理论物理学家请来担任编外教授。玻恩与弗朗克经常组织学术活动，每周活动一次的“物理结构讨论班”吸引了大批学生。讨论班的形式是活泼的，不拘礼节，允许争论。20年代先后参加讨论班的主要成员有泡利、海森堡、奥本海默、康普顿、约尔丹、狄拉克、鲍林等。这个讨论班对来量子力学的发展有决定性的作用。玻恩吸引学生的一个重要原因是他的亲切。他经常和学生打成一片，一起参加散步、野餐、讨论各类问题。玻恩和妻子都能弹奏钢琴，常常邀请喜欢音乐的学参加他的家庭音乐会。

　　为了繁荣哥廷根的学术环境，1922年6月他把玻尔邀请来访问讲学，做了一系列有关量子论和原子结构的演讲，哥廷根把这次访问的日期称为玻尔节。这一次，德国乃至欧洲的原子物理学家都在这里聚会，玻尔的学生、玻恩的学生和索末菲的学生也在这里听讲。玻恩的学生从玻尔那里学到了依赖于物理直觉、灵感和洞察力的思维特点，为他们注重数理分析的思维方式增加了自觉与想象的翅膀。自由争论的学术气氛是学派健康成长和学术繁荣的必要条件。

　　量子理论发展史的另两个关键性人物是海森堡和泡利。海森堡原来在慕尼黑学习，是索末菲的得意门生，后来在哥廷根的玻恩那里取得博士学位，1924～1926年又和玻尔一起工作，因此可以说是三个学派的共同学生和代表人物。他兼容并蓄了慕尼黑、哥廷根和哥本哈根三个不同的科学共同体的长处。在索末菲那里他获得理论研究的最基本的训练，1925年他提出矩阵力学得益于哥廷根学派的数学知识和对物理科学的公理化描述的追求精神，1927年他提出著名的测不准原理则无疑受到玻尔的哲学思想的影响。由于在量子力学方面做出的贡献，1932年海森堡获得诺贝尔物理学奖。泡利1921年从慕尼黑大学毕业，毕业后到哥廷根大学担任玻恩的助手，获得博士学位后在哥本哈根大学担任玻尔的助手，因此同样可以把泡利看成是索末菲、玻恩和玻尔3人的学生。泡利是大家公认的最出色的、最敏锐的批评家，在量子理论对旧理论的否定中表现出激进的革命态度。1924年泡利在研究反塞曼效应时发现了不相容原理，1930年在解决β衰变的一个问题是提出了中微子假设，这个中微子在1953年被发现。泡利因为提出不相容原理获得了1945年的诺贝尔物理学奖。不过，玻恩似乎没有他的学生幸运，他对量子力学的几率解释受到了包括爱因斯坦、普朗克等很多伟大的科学家的反对，直到1954年才获奖。

6、卢瑟福：导师型领袖

　　英籍新西兰裔科学家卢瑟福由于研究放射性物质和对原子核的研究而获得1908年诺贝尔化学奖而闻名，而他更大的名声是培养了一大批获得诺贝尔奖科学家，成为了造就优秀科学人才的伟大导师。他先后在加拿大的麦克吉尔大学、英国的曼切斯特大学和剑桥大学卡文迪什实验室担任教授，走到哪儿他都能聚集一批优秀的青年科学家和访问学者，并和他们共同做出或者指导他们做出了一系列伟大的科学发现。

　　卢瑟福的学生来自十几个个国家，由他直接培养并沿着他指导的研究方向进行研究而获诺贝尔奖的达11人，由于受到他的影响和间接作用而获诺贝尔奖的还有几人，如果再加上几位具有获奖水平而未能获奖的“第41席占有者”，卢瑟福培养的伟大科学家将近20位。这无疑是个人培养伟大科学家的吉尼斯世界纪录。这些人中包括在麦克吉尔大学时的助手索迪和哈恩；在曼切斯特大学时的玻尔、海尔韦希，在剑桥大学时的查德威克、布莱克特、阿普顿、鲍威尔、考克饶夫、瓦尔顿和卡皮查，以及受到影响的阿斯顿、狄拉克和贝特，他们都是诺贝尔奖获得者；还有未获奖的盖革(H.Geiger)、马斯顿(E.Marsden)、莫斯莱(H.G.J.Moseley)、奥立芬特(M.Oliphant)等著名物理学家。

　　卢瑟福能成为领袖型科学家的原因是：①他的“科学是国际的”的观点。他认为科学是没有国界的，主张实行有教无类。无论是在蒙特利尔、曼切斯特还是在剑桥，他一方面与有关国家的物理学家、化学家和数学家保持着广泛的联系和合作，另一方面又打破国家、种族和信仰的界限，广泛招收和培养优秀的青年科技人才。②不拘一格选拔人才。卢瑟福识别人才就像他的科学研究一样，有着敏锐的慧眼和深邃的洞察力。卢瑟福破格录用卡皮查是一个典型例子。卡皮查是来自社会主义国家的年轻人，具有共产主义意识，要收这样的人需冒一定风险；而且那时研究生招生名额已满，但是卢瑟福还是因为卡皮查灵活、锐利的头脑把卡皮查留了下来。③对人具有亲和力。卢瑟福对人热情、诚恳，与人为善，团结每一个成员。几乎所有在他身边工作或者学习的人，一旦和他交往，就会结成终身友谊。卢瑟福帮助学生选好研究题目，鼓励和关心他们的实验研究，但在文章发表时却不署自己的名字。④顺应时代需要改革科研管理体制。由于研究人员和研究生数量的增加，由一两个研究指导负责的科研体制已经不能适应管理上的要求。卢瑟福在卡文迪什实验室设立了4个大组并由组长分头负责的新体制，从而发挥其他科学家的管理和带头作用。

7、德尔布吕克与噬菌体研究小组

　　噬菌体研究小组是由不同大学的科学家在一起或者分散地研究病毒细菌即噬菌体的非正式的组织，其核心人物是德尔布吕克（Max Delbruck，1906-1981）、卢里亚（Salvador Luria，1912-1991）.和赫尔希（Al Hershey，1908-），他们于1969年共同分享了诺贝尔生理医学奖；其杰出人物还包括因发现DNA螺旋结构而1962年获诺贝尔奖的沃森和1975年获奖的杜尔贝科（Renato Dulbecco，1914-），其他成员还有核链式反应之父西拉德和原子科学家默里森（Phillip Morrison）等。

　　德尔布吕克早期的兴趣是天文学，当意识到德国天文学在20世纪20年代已经衰败后，便转向了量子力学。1931年的夏天德尔布吕克来到哥本哈根，在玻尔的指导下学习。后来噬菌体小组的开放、批评的学术风气也得益于此。他也曾同迈特纳一起工作，但是希特勒统治下的德国的科学气氛使他无法忍受，1937年他得到洛克菲勒基金的赞助而到了美国，1938年迈特纳等人就发现了核裂变现象。

　　德尔布吕克对生物学的兴趣也是首到了玻尔的影响。他认为物理学的互补原理可能于生物学有类似性，沿着这条道路研究会有新的收获。特别是1938年8月玻尔在一次国际会议上，提出了生命过程是物理和化学过程的互补的观点，直接使德尔布吕克的兴趣由物理学转向了生物学。

　　1937年他曾希望到加州理工学院摩尔根的实验室谋求职位，研究果蝇。但到达帕萨迪纳后，他遇到了艾里斯（Emory Ellis），艾里斯把噬菌体介绍给了德尔布吕克。德尔布吕克深厚的物理学背景知识使自己马上认识到了噬菌体的重要性：噬菌体对生物学就相当于氢原子对物理学一样。

　　1940年德尔布吕克在范德比尔大学获得了一个职位。1941年在美国费城召开的物理学会的一次会议上，德尔布吕克遇到了卢里亚。出生于意大利的卢里亚虽然不是物理学家，但对物理学感兴趣。两人在噬菌体这个话题上产生了共同的兴趣，来到了位于纽约的内外科医学院卢里亚的实验室，进行了两天的实验，奠定了他们后来十多年合作的基础。1941年夏天， 德尔布吕克计划参加在冷泉港举行的年度学术会议，邀请卢里亚前往，以便在会后的时间继续实验，卢里亚接受了邀请。噬菌体小组就正式诞生了。1943年，德尔布吕克邀请在华盛顿大学进行噬菌体研究的赫尔希到范德比尔大学共同做一些实验，这样噬菌体小组的3个核心人物真正走到了一起。

　　德尔布吕克是这个群体的精神领袖，一个具有超凡魅力和才气横溢的、由物理学专项生物学研究的德籍科学家。首先是德尔布吕克把噬菌体的研究从含糊的经验知识变成了一门精确的科学。他分析和规定了精确测定生物效应的条件，与卢里亚一起精心设计出定量的方法，并且确立了统计求值的标准。有了这些，才有可能在后来展开深入的研究。德尔布吕克和卢里亚的长处或许主要在于理论分析，赫尔希则是突出地表现出是一位非常熟练的实验家。他们三位在这些方面也是很好的补充。

　　克兰在《无形学院》中，认为噬菌体研究小组的许多特征和在法国活跃了30年、数学上著名的布尔巴基学派有相似之处。例如，在研究领域中提出激进的新方法；小组成员对彼此的著作持强烈的批判态度；道德高尚；有清楚的研究风格；有几个声誉极高的领袖人物，它们在很长的时间里保持了对小组的献身精神；小组内威信较低的成员是流动的；容易吸收新成员；小组中很多成员是分散的，小组的活动集中在他们的领袖人数所在的一个或两个研究机构。[5]

　　德尔布吕克是一位物理学家，卢里亚是一位内科医生，赫尔希是一位生物化学家，他们三个人互相配合，奠定了成功的基础。他们各有自己的学术背景和研究方法，因此能够对一些根本问题展开真正的“集中攻击”，他们各自独立工作，但又保持密切的联系。起初，他们形成自己的学派，他们所创造的富有启发性的学术气氛吸引了一些来自不同领域、有着许多不同观点的有才华的科学家。在他们的指导下，事业以爆炸性的速度向前发展。1943年，德尔布吕克和卢里亚证明，在对噬菌体敏感的细菌培养液中，由于自发变异和选择，出现了对噬菌体由抵抗力的变种。1945年，赫尔希和卢里亚各自独立的发现：噬菌体和它们的寄主菌体一样发生自发的变异。1952年，赫尔希和助手蔡斯(Martha Chase)病毒传递和复制遗传特性时核糖核酸起着基本作用。1953年，受到这个研究结果的启发，沃森和克里克提出了脱氧核糖核酸的双螺旋结构。德尔布吕克后来指导博士后研究生杜尔贝科介入肿瘤病毒学的研究，杜尔贝科由于发现肿瘤病毒和细胞遗传之间的相互作用，1975年与巴尔的摩、特明（H.M.Temin,1934－）分享了诺贝尔生理医学奖。

注：

　　1、詹姆斯?麦各雷戈?伯恩斯，领袖论，中国社会科学出版社，1996。pp501-502。

　　2、李伦，试论科学学派的形成机制，科学学研究，1997（3）。

　　3、参见《历史上的自然科学研究学派》（张家治 邢润川主编，科学出版社，1993），p10

　　4、Helmut Steiner Scientific Schools in Socialism: The Example of Abram F. Joffe's Physicists' School.，Sociology of Science and research, edited by János Farkas,Akadémiai Kiadó,Budapest 1979,p191-201

　　5、戴安娜?克兰著，刘?B?B等译，无形学院－知识在科学共同体的扩散，华夏出版社，p33。

第20章 家族型科学家

　　我们开始交谈，很快彼此觉得亲切而友好。刚开始时谈的是一些科学方面的事情，我很高兴能够听到他的一些观点。后来又谈了一些我们都感兴趣的社会及人道主义等方面的一些问题。虽然我们两人国籍不同，但彼此对事物的看法却非常相似。这的确令人惊奇。毫无疑问，这得归因于我们两人在家庭生活中所感受道德道德范围有某些相似之处。 ――玛丽?居里《居里传》

　　中国有句俗话：打虎亲兄弟，上阵父子兵。无论是政治领域、产业部门还是在科学事业上，如果家族成员都表现一定的连续性和继承性，那么他们取得成功的机会就会比独立从事某项事业大一些。

　　以诺贝尔获奖者为例。在诺贝尔奖的得主中，父子得主有5对：1915年布拉格父子分享物理奖；1906年J.J.汤姆森独享物理奖，1937年他的儿子G.P.汤姆森与人分享物理奖，他们都曾在英国剑桥大学卡文迪什实验室工作过；1922年尼尔斯?玻尔独享物理奖（尼尔斯?玻尔的父亲克里斯蒂安（Christian）是哥本哈根的生理学教授，他的弟弟哈拉尔德（Harald）是著名的数学家），1975年他的儿子奥格?玻尔(A.Bohr)分享物理奖；1924年西格班(K.M.G.Siegbahn,1886-1978)独享物理奖，他的儿子分享1981年物理奖，父子俩研究的都是光谱学；1929年奥依勒(H.K.A.Von-Euler-Chelpin,1873-1964)获化学奖，1970年他的儿子分享1970年医学奖。夫妻得主有3对：1903年居里夫妇物理奖，1935年约里奥－居里夫妇化学奖，1947年科里夫妇医学奖。

1、科学家的组合形式

　　周寄中认为，科学家之间的特殊组合组成了不同层次的科学共同体。科学家的组合有不同的形式和方式。组合的目的是为了结构的优化并使功能更具创造性[1]。

　　从组合是否具有严谨的组织形式、规章制度和研究宗旨来看，可以分为“有形组合”和“无形组合”。在有形组合中，组合程度最高的是“核心式组合”，即以某个杰出科学家为何新的研究单位和实体；第二种组合形式是“学派式组合”，科学家们信奉共同的学说和崇尚共同的研究方法；第三种组合是“师徒式组合”，导师和学生、专家和助手等属于这种形式。在无形组合中，有“聚会式组合”，即通过学术研讨会、学术少龙等形式不定期把科学家集合起来；“互补式组合”，即科学家自己选择合作者，合作者各有所长，借互补追求最佳的配合；“逍遥式组合”，在工作之余通过散步等自由无拘束的形式就学术问题进行漫谈、辩论、问答。

　　从科学家对组合的重要性的认识和态度来看，可以分为不愿组合、被动组合、主动组合和创造组合。在一些理论性强、逻辑抽象能力纵横驰骋的研究领域，独自沉思而不愿组合的科学家往往也能取得好成绩；在那些实践性强的实验科学、技术科学里，研究方式要求科学家组合，但也有主动和被动之分，取决于人的性格特征、心理素质。

2、家族科学家：特殊的微型共同体

　　家族科学家是一种特殊的组合，既可能是有形的，也可能是无形的。它以学术交流和继承为核心、以亲情（如父子、夫妻、兄弟等）关系为纽带，把家庭中的成员组合起来。

　　家族科学家的形成来自于智力遗传、家庭教育、学术环境和知识接力与竞争等几个方面的综合作用。

　　从智力结构上看，人的智力与先天因素有关。智力是能够遗传的，高智商、高素质的父母也相应地以直接的方式把高智商、高素质遗传给自己的后代。高尔顿对个体差异的研究表明，作为一名科学家的天才则必定出自其科学家的家庭和世系；而作为一名文学家的天才，则比出起文学家的家庭和世系；亲属关系越是接近，比如父与子的关系，父与子都是天才的机会较关系远的要更多。

　　从家庭教育来看，父母职业和受教育程度构成家庭智力环境的基本因素，它们通过潜移默化、家庭教育以及智力投资等简介方式影响后代。科学家的家庭一般都属于中小产阶级，能够给了孩子更多的受教育的机会，也愿意更多地在智力投资上下功夫。

　　从学术环境来看，父辈以及他们交往的科学家们的治学态度、研究方法乃至思维习惯都可能成为晚辈的学习榜样。科学家的形成不只是依靠智力因素，还依靠非智力因素，包括正确的思维方法、勤奋和人身的治学态度、学术观点的自由交流、和谐的人际交流关系等。

　　从知识积累来看，家族科学家往往在相同或者相似的领域里共同奋斗，具有相似的学术观点和研究风格。不同辈分之间的家庭成员的知识是一个接力过程，下一个成员以上一个成员的知识为起点；同一辈分之间的家庭成员则相互促进与竞争。家族科学家通过接力或者竞争逐渐达到科学的高峰。

3、伯努利家族

　　近代科学史上，最著名的科学家家族可能要算伯努利家族了。伯努利家庭是瑞士的一个曾产生过11位科学家的家族。其中著名的有雅可比?伯努利、雅可比的弟弟约翰?伯努利、约翰的次子丹尼尔?伯努利等。

　　雅可比?伯努利（Jakob Bernoulli,1654-1705）是伯努利家族中重要的一员，卓越的数学家。青年时曾学习神学，1676年开始到荷兰、德国、法国旅行，对数学有了深入的研究。回国后于1687年到1705年在巴塞尔大学任教。此后在数学方面取得了许多重大研究成果。雅可比同莱布尼兹共同协作，对于微积分的发展作出了出色贡献，为常微分方程的积分法奠定了充分的理论基础。在研究曲线问题时他提出了一系列的概念，如对数螺线、双纽线、悬链线等。他继承和深入地研究并发展了微积分学，创立了变分法，提出并部分地解决了等同问题及捷线问题。雅可比还是概率论的早期研究者。许多概率论方面的术语都是以他的名字命名的。对于物理学方面的研究，雅可比也有一定贡献。

　　约翰?伯努利（Johann Bernoulli,1667-1748）青年时曾经商，后研究数学和医学。曾在巴黎留学，1695年任荷兰格罗宁根大学教授，1705年任巴塞尔大学教授。1699年被选为法国科学院院士，1712年被选为英国皇家学会会员。他还是彼得堡科学院和柏林科学院的名誉院士。约翰?伯努利也是变分法的重要创始人之一。他提出的关于捷线问题对变分学的发展起到了重要的推动作用。1696年约翰提出捷线问题后开始钻研几何问题，并取得了巨大成功。约翰在物理学发展中同样作出了出色贡献。他所发现的虚功原理对物理学的发展产生了重大的推动作用。这一原理也称虚位移原理，是约翰于1717年发现的。它的发现对于分析力学的发展具有重要理论价值。

　　丹尼尔?伯努利（Daniel Bernoulli,1700-1782）由于受到家庭的影响，从小对自然科学的各个领域有着极大兴趣。1716～1717年在巴塞尔大学学医；1718～1719年在海德堡大学学习哲学；1719～1720年又在斯特拉斯堡大学学习伦理学。此后专攻数学。1721年他获得了医学大学学位。1725～1732年丹尼尔?伯努利在圣彼得堡科学院工作，并担任数学教师；1733～1750年他担任了巴塞尔大学的解剖学、植物学教授。1750年丹尼尔又任物理学教授和哲学教授，同年被选为英国皇家学会会员。1782年3月17日逝世于巴塞尔，终年82岁。丹尼尔是伯努利家庭中成就最大的科学家。他在数学和物理学等多方面都作出了卓越的贡献，仅在1725年到1749年间就曾10次获得法国科学院年度资助，还被聘为圣彼得堡科学院的名誉院士。在数学方面，丹尼尔的研究涉及代数、概率论、微积分、级数理论、微分方程等多学科的内容，取得了重大成就。在物理学方面，丹尼尔所取得的成功是惊人的。其中对流体力学和气体动力学的研究尤为突出。1738年出版的《流体力学》一书是他的代表著作。书中根据能量守恒定律解决了流体的流动理论，提出了著名的伯努利定理。这是流体力学的重要基本定理之一。丹尼尔在气体动力学方面的贡献，主要是用气体分子运动论解释了气体对容器壁的压力的由来。他认为，由于大量气体分子的高速规则运动造成了对器壁的压力，压缩气体产生较大的作用力是由于气体分子数增多，并且相互碰撞更加频繁所致。丹尼尔将级数理论运用于有关力学方面的研究之中，这对于力学发展具用重要的意义。

　　很明显，伯努利家族的特点是数学基础好，具有严密的逻辑推理能力。而且能从数学出发，对数学变量赋予物理概念，从而揭示出物理学规律

4、居里夫人一家

　　现代科学史上最著名的家族应该算居里夫人一家，居里夫人和居里先生、约里奥?居里和约里奥?居里夫人共有4人5次获得诺贝尔奖。

　　皮埃尔?居里（P.Curie,1859-1906）小时候是个资质迟钝的学生，是在家里接受的启蒙教育，后来在索邦学院读书。1875年获学士学位，1877年获硕士学位。自1878年起他是索邦学院物理实验室的助教。1880年他和他的兄弟观察到在向石英晶体上施加压力时，在两者之间出现一个电势，这个电势直接随压力而变化。兄弟两人引用“压”这个希腊字给这种现象起名叫压电现象。反过来，如果给这样的晶体通过一个迅速变化的电势，晶体面就能迅速振动。用这种方法就能让晶体发出超声波来，频率高到超出听觉的声波。具有压电性能的晶体构成声电装置的主要部分，如留声机和麦克风。为了撰写1895年的博士论文，居里研究了磁力现象的热效应。他指出磁性有某个临界温度（迄今仍称为居里点），超过它磁性就会消失。

　　玛丽亚?皮埃尔?居里夫人是原子能时代的开创者之一，是世界上第一个两次诺贝尔奖获得者。居里夫人出生于一个被沙俄占领的波兰教师家庭。民族的压迫、社会的冷遇以及生活的贫困，激发了她的爱国热情和发奋精神。1891年，她靠自己当家庭教师积攒下的钱，从华沙到法国巴黎大学求学，3年中她先后获得了物理和数学两个学士学位，并取得进研究室工作的机会。1894年，她结识了居里先生。

　　他们生活清贫，工作、学习却十分紧张。在1896年，法国人亨利?贝克勒尔发现铀的放射性。居里夫人在分娩大女儿依莱娜期间，对当时已知的８０种元素一一进行测试，发现了两个比铀的放射性更强的新元素，并用波兰（Poland）命名第一个新发现的元素为“钋”（Polonium），另一个新元素为“镭”。

　　他们的研究工作是在自己修整的简陋实验室里进行的。经过整整4年的辛勤劳动，终于第一次提炼出了十分之一克多一点的纯氯化镭，并测定了镭的原子量，后来还第一次获得了金属镭。1903年，巴黎大学授予居里夫人国家理学博士学位，她和居里先生、贝克勒耳一起获得了这一年的诺贝尔物理奖。

　　1906年，居里先生因车祸不幸逝世。居里夫人仍然以坚强的意志生活着、工作着，她继任了居里先生在巴黎大学的讲座，指导实验室工作，潜心研究各种放射性元素；同时，她还全部担负起供养老居里先生和教育两个女儿的责任。

　　居里夫人成了世界公认的卓越科学家以后，还不断受到科学界顽固保守势力的冷遇和压抑。1911年，他接受朋友的劝说，参加了法国科学院院士的竞选，结果却以一票之差落选。反对者所持理由之一是，女人不能成为科学院院士。然而公正的人们敬仰她，就在同年12月，她第二次获得了诺贝尔化学奖；不久，法国医学科学院选她为院士。

　　在发现镭后，为了使镭尽快地服务于人民，居里夫妇拒绝申请专利权，立即公开了提取镭的方法。在第一次世界大战期间，为了救护伤员，居里夫人把Ｘ射线设备安装到汽车上，奔走于战场各处进行轮回医疗，挽救了大批受弹伤士兵的生命。

　　后来，巴黎大学为她盖起了镭学研究所，东边是居里实验室，西边是研究射线对生物的作用的巴斯德实验室。在居里实验室这个名副其实的国际科学机构里，她每天指导各种有关物理与化学的研究工作。在她的指导下，居里实验室完成了有关放射性研究的论文达500篇以上，其中有许多是开创性的研究成果；最为突出，同时也是她最高兴的，是1934年她的长女依莱娜和女婿约里奥发现了人工放射现象，并于1935年获得了诺贝尔化学奖。她的实验室培养了一批优秀的法国和外国的科学家。

　　在她刚开始从事放射性研究时，由于不了解射线对人体的破坏作用，没有采取必要的防护措施，后来又长期在条件很差的环境里工作，致使有害物质严重危害了她的身体，得了恶性贫血病。1934年7月4日，居里夫人在法国阿尔卑斯山疗养院去世。

　　弗列德里克?约里奥-居里（Joliot-Curie Frédéric）1900年3月19日生于巴黎。1925年，他引起了朗之万的注意，便被推荐给居里夫人，成为她的特别助手，并于1926年与她的女儿伊伦?居里结婚。弗里德里克?约里奥-居里原姓约里奥，结婚后就把妻子的姓加在自己的姓上。因为居里夫妇没有儿子，这样使居里这个著名的姓氏能够世代相传。其后，约里奥-居里夫妇就象当时居里夫妇那样一起工作，并且也致力于居里夫妇所从事的放射性研究。弗雷德里克从化学角度着手（1930年获得化学博士学位），而伊伦则从事物理学方面的工作。他们两次失去了伟大发现的机会，虽然情况不同，但都仅仅是毫厘之差。一次是在1932年，正当他们将要把握住中子时，被查德威克捷足先登。另一次在1933年，正电子即将被他们把握住时，安德森又抢了先。1934年，他们正在研究α粒子对轻元素（例如铝）的作用时，发现在轰击过程中能把质子从铝核中轰击出来；中断α粒子轰击后，靶上也不再发射出质子了，而另一种辐射却还在继续进行。约里奥-居里夫妇断定，这是对铝的轰击使铝变成了磷的缘故。而且，这还不是一般的磷。他们推论这是一种磷的同位素，它具有放射性，但不会天然存在。在他们停止轰击以后，新形成的放射性磷同位素仍在继续分裂，这就是持续辐射的原因。 这样，约里奥-居里夫妇便发现了“人工放射性”。由此，人们认识到，放射性并不只局限于一些铀、钍之类的很重的元素，任何元素，只要能制出适当的同位素，都会有放射性。现在已经证明，这些人工放射性同位素在医药、工业和科研方面远比天然放射性物质有用得多。约里奥-居里夫妇荣获1935年诺贝尔化学奖。这是居里家庭获得的第三次诺贝尔奖。可惜居里夫人早逝一年，未能见到自己的女儿和女婿获此荣誉。

　　约里奥－居里夫妇的女儿艾莱娜嫁给了居里夫人的朋友朗之万的儿子，夫妇都是著名的物理学家；约里奥－居里夫妇的儿子保罗也是著名物理学家。

　　居里夫人家族的特点是：他们都是伟大的实验家，坚忍不拔，专心致志，富有献身精神，对重要而乏味的实验长年紧追不舍，并且善于配合，优势互补。

5、贝克勒尔家族

　　贝克勒尔家族的科学家包括安东尼－凯撒?贝克勒尔（Antoine-Cesar Becquerel）、亚历山大-埃德蒙?贝克勒尔(Alexandre-Edmond Becquerel)、安东尼?亨利?贝克勒尔(Antoine-henry Becquerel)、让?贝克勒尔(Jean Becquerel)和鲍尔?贝克勒尔等（Paul Becquerel），当然最著名的是因为发现天然发射性与居里夫妇分享1903年诺贝尔物理学奖的安东尼?亨利?贝克勒尔。

　　安东尼－凯撒?贝克勒尔1788年出生，1829年当选法国科学院院士，1838年法国自然史博物馆设立物理学教席，他首任教授，后又任该馆馆长。安东尼－凯撒?贝克勒尔的主要研究领域为矿物学、结晶学、电磁学和光学。他撰有大量科学著作，计有529篇论文和6种教科书，其中最重要的是《电与磁的实验研究，及其相关自然现象报告》。他的主要合作者是他的次子亚历山大-埃德蒙?贝克勒尔，但也包括著名的安培、毕奥等人。他曾与法拉第通信讨论抗磁性现象，还发明了静电天平和差分检流计。他研究过磷光现象并在其著作中祥加讨论，这后来成为贝克勒尔家族的传统研究领域，并导致他的孙子安东尼?亨利?贝克勒尔发现天然反射性。

　　亚历山大-埃德蒙?贝克勒尔出生于1820年，1878年父亲去世后接任法国自然史博物馆物理学教授和馆长职位。他的主要成就在电学、磁学和光学领域。他研究过电流的特性及其产生条件，在抗磁性研究中试图提出一种与法拉第不同的解释观点，在光学研究中他设计了曝光计并用此测定光的强度。亚历山大-埃德蒙?贝克勒尔的最主要的成就集中在家族传统的磷光领域。19世纪中期，实际上是他一个人垄断了磷光领域研究的所有重要发现。他研究过磷光辐射的热效应问题，证实了不同物质的磷光受激于不同频率的入射光，发明了磷光计并用此鉴定了许多新的磷光物质，改进了磷光计用于观察辉光物质的光谱。

　　安东尼?亨利?贝克勒尔生于1852年，这时他的父亲亚历山大-埃德蒙?贝克勒尔已是物理学教授。他的研究生涯始于光学，先后考察过磁场中的极化光特性，红外激发荧光现象及光在晶体中的吸收与传播方向与极化面的关系。在伦琴发现x射线之后的次年，他开始检验荧光物质是否会放出x射线。1896年3月他发现某种铀化物盐会自动发射出一种性质不明的、性质特殊的不可见的射线，他把射线的产生归因于铀，但认为这是某种特殊的荧光。这种现象引起了居里夫妇的注意，他们在发现钍的类似射线后，认识到这是一种新的物质特性，并把这种现象命名为放射性。安东尼?亨利?贝克勒尔是发现天然放射性的先驱，居里夫妇证实和拓展了他的发现并揭示出其重要意义，他们因此共享了1903年的诺贝尔物理学奖。

　　安东尼?亨利?贝克勒尔的儿子让?贝克勒尔后来继任了父亲的自然史博物馆物理学教授职位，安东尼?亨利?贝克勒尔的侄子鲍尔?贝克勒尔则成为了植物学教授。

　　贝克勒尔家族的研究传统是：机敏、审慎、注重实验细节，但相对忽视了对现象的理论解释，不善于归纳出现象所遵从的规律。

6、达尔文家族

　　达尔文家族比较著名的4个科学家是伊拉司马斯?达尔文（Erasmus Darwin）、 查尔斯?达尔文（Charles Robert Darwin）和乔治?达尔文（ George Howard Darwin）和高尔顿（Francis Galton）。查尔斯?达尔文是伊拉司马斯?达尔文的孙子，乔治?达尔文是查尔斯?达尔文的儿子，高尔顿是查尔斯?达尔文的表弟。关于伊拉司马斯?达尔文将在艺术家型科学家的章节中介绍。

　　在达尔文家族中，当然最著名的还是提出自然选择的进化论的那个达尔文―查尔斯?达尔文。尽管达尔文的父亲希望他继承父业当医生，但达尔文从小就热爱大自然，尤其喜欢打猎、采集矿物和动植物标本。进到医学院后，他仍然经常到野外采集动植物标本。父亲认为他游手好闲，不务正业，于1828年又送他到剑桥大学，改学神学。他仍然把大部分时间用在听自然科学讲座，自学大量的自然科学书籍。热心于收集甲虫等动植物标本，对神秘的大自然充满了浓厚的兴趣。1831年，达尔文从剑桥大学毕业。他放弃了待遇丰厚的牧师职业，依然热衷于自己的自然科学研究。1831年12月，英国政府组织了“贝格尔号”军舰的环球考察，达尔文经人推荐，以“博物学家”的身份，自费搭船，开始了漫长而又艰苦的环球考察活动。在历时5年的环球考察中，达尔文积累了大量的资料。回国之后，他一面整理这些资料，一面又深入实践，同时查阅大量书籍，为他的生物进化理论寻找根据。1842年，他第一次写出《物种起源》的简要提纲。1859年11月，达尔文经过20多年研究而写成的科学巨著《物种起源》终于出版了。在这部书里，达尔文接受了其祖父关于进化的早期思想，旗帜鲜明地提出了“进化论”的思想，说明物种是在不断的变化之中，是由低级到高级、由简单到复杂的演变过程。后来达尔文完成了第二部巨著《动物和植物在家养下的变异》，以不可争辩的事实和严谨的科学论断，进一步阐述他的进化论观点，提出物种的变异和遗传、生物的生存斗争和自然选择的重要论点。

　　高尔顿多才多艺，学术兴趣超过同年代的许多学者，包括人类学、地理学、数学、力学、气象学、心理学和统计学等。在心理学上，高尔顿是差别心理学的创始人，并创造了一整套心理测验的方法和仪器。在遗传学上，高尔顿第一个认识到双生子研究的意义。高尔顿受表哥达尔文的进化论关于遗传、物竞天择、适者生存等进化观点的影响，直接把进化论应用于人类，将人类学、心理学、遗传学、统计学等多方面的知识结合起来，通过对人类智力和遗传的关系进行了大量工作，形成了所谓的优生学思想，并参与创建了英国优生学教育会。不过，优生学正在受到很多科学家和社会伦理学家的质疑。高尔顿的主要著作有《遗传的天才》、《英国的科学家们：他们的秉赋和教养》、《人类才能及其发展的研究》、《自然的遗传》等。

　　乔治?达尔文是查尔斯?达尔文的第二个儿子，不过他没有延续父亲的研究，而是在天文物理学和地球物理学领域里有所收获。他第一个用数学物理的原则对地月系统的演化进行了揭示，尽管这个理论有缺陷。

　　达尔文家族的传统是：家庭成员具有博物学家善于观察的特点，并能够归纳总结出规律性的东西，而不是直接的理论演绎。

7、利基家族

　　利基家族是由两对夫妻组成的：路易斯?利基（Louis Leakey，1903-1972）和玛丽?利基（Marry Leakey，1913-1996）夫妇以及他们的儿子理查德?利基和儿媳米薇?利基（Meave Leakey）夫妇。他们被称为“古人类学研究第一家族”。

　　路易斯出生于英国传教士家庭，很小的时候他的父母带他到了肯尼亚，在内罗毕附近的一个名叫基库峪的非洲人部落长大。他对那里的动植物和各种工具产生了浓厚的兴趣，并促使他把自己的毕生贡献给对人类史前远祖的发现与研究中。当很多人倾向于视亚洲为人类的起源地时，早年的路易斯以其罕见的勇气不断地用珍贵的实物来证明人类起源于非洲的论断。1929年，一种特殊手斧的发现把非洲大峡谷的年代提前了，从而备受考古界的广泛关注。之后，他出版了第一部著作《肯尼亚殖民地的石器时代文化》。1931年，在欧杜威?乔治（位于坦桑尼亚北部）发现的早期骨架使他断定这是非洲最早的近代人类，后来这个地方成了他们一家作发掘和研究的野外工作地。

　　玛丽?利基是路易斯的第二个妻子。这位自小便喜欢考古和绘画的杰出女性很快就投入到艰苦的探险式发掘中。与路易斯冲动的骑士风格不同，她显得更加沉着、谨慎。1947年，他们在肯尼亚举办了首届泛非史前和古生物学大会，这一会议无疑使非洲的早期人类研究成为了世界性课题。1959年，玛丽在欧杜威发现了举世闻名的原始人－“津吉（阿拉伯语意即东非）人”头盖骨，它的年代约距今175万年。这一发现不仅使利基成了家喻户晓的名字，还推进了古人类学和人类起源研究的发展。1964年，路易斯找到了近代人种－“灵敏人”的石器遗存。1978年，玛丽在腊妥利（位于坦桑尼亚）发现距今350～380万年的原始人脚印，其代表正是人类学家唐纳德?约翰逊4年前在埃塞俄比亚发现的南方猿人露西。在几十年的研究生涯里，他们曾因贡献巨大而获得过多项荣誉和奖金。

　　理查德?利基（Richard Leakey，1944-）是利基夫妇的二儿子，从呱呱坠地起就随父母在野外生活，对于古人类遗存和化石相当熟悉。1968年，年仅23岁的他在土喀拉湖地区（位于肯尼亚）找到了第一块重要化石，从而成为肯尼亚国家博物馆的主管。1972年，他在库比?佛拉发现距今180万年的近代人种骨架。在后来的20多年里，理查德继续着他的化石发现―――160万年的非洲近代直立人骨架、黑人头盖骨，等等。在发掘和研究中，作为动物学家的妻子米薇?利基（Meave Leakey）也作出了努力。对土喀拉盆地猴子、类人猿、原始人种和食肉动物的兴趣，使她在理查德于1989年辞去国家博物馆主管后成为该馆古遗存领域研究的合作指定人。在她的指导下，博物馆人员开始投入到距今800万年-400万年的最早人类祖先的发现工作当中。1994年，终于在距今410万年的坎那坡依遗址里找到一些最早原始人种的遗存。

　　理查德不仅继承了父母的人类学事业，还是一位出色的演讲家和作家。他的著作《人类的起源》、《人类的创造》以及《第六次毁灭：生命的典范与人类的未来》等都成了人类学和科学名著。近几年，他以人类学家特有的睿智和感召力创立了萨芬纳（斯瓦希利语意即“诺亚方舟”）组织，开始为人类的未来而奔波。

　　利基家族1969年成立了利基基金，1971年成立了利基野营。前者每年为早期人类研究的优秀项目提供50万美金，成了人类学和考古学界的著名基金；后者则是探险家和旅游者的考察乐园。

　　利基家族的特点是：不辞辛苦地长年坚持野外探险研究，志同道合，互相配合（路易斯和理查德都是第一次婚姻失败后才找到知音伴侣的），并且善于及时通过写作、演讲等形式宣传考古发现。

注：

　　1、本节更详细的内容可以参见周寄中《科学殿堂里的共同体》一书（人民出版社1987年版）。

第21章 女性科学家

　　我与克里克都极为赞赏她那正直的品格和宽宏大量的秉性。只是在多年之后，我们才逐渐理解了这位才华横溢的妇女。她为了取得科学界的承认进行了长期的奋斗，而这个世界往往把妇女仅仅看作是研究工作之余的一种消遣玩物。在她意识到自己的生命垂危时，她没有叹息和抱怨。直到去世前的几个星期，她还在不遗余力地从事着高水平的工作。富兰克林这种勇敢的精神和高贵的品质是值得我们学习的。　　――沃森《双螺旋：发现DNA结构的故事》

　　女权运动发展到今天，任何一个特殊的职业都不会拒绝女性的参与。但是，与其他很多职业里女性的处境相比，在科学技术领域的女杰出科学家更是凤毛麟角，这是一个公开的不争事实。从1900年诺贝尔奖开始颁发到2000年，物理领域的女性获奖者为2人，化学领域为3人，生理医学领域6人，三个领域获奖者合计才10人（见表1，其中居里夫人两次获奖）；而和平奖获奖者中女性就有10人，文学奖中女性有9人。

　　还有几位具备诺贝尔奖水平却不幸被遗漏了的女科学家有数学家爱米?内特（A.E.Noether）、物理学家丽斯?迈特纳、物理学家吴健雄、生物化学家周芷、生物化学家洛莎琳?富兰克林，天文物理学家约丝琳?贝尔?布勒尔，等等。

　　表1　得到诺贝尔奖的女性学家

获奖领域 获奖年度 获奖者

物理 1903 居里夫人※(Marie Sklodwska Curie)

1963 迈耶(Maria Goeppert Mayer)

化学 1911 居里夫人(Marie Sklodwska Curie )

1935 约里奥?居里夫人※(Irene Joliot－Curie)

1964 霍奇金(Dorothy Crowfoot Hodgkin)

生理医学 1947 科里夫人※(Gerty Radnitz Cori)

1977 雅洛(Rosalyn Sussman Yalow)

1983 麦克林托克(Barbara McClintock)

1986 蒙塔尔西尼(Rita Levi－Montalcini)

1988 埃利昂(Gertrude Elion)

1995 福尔哈德夫人(Christiane Nusslein－Volhard)

　　※：和丈夫一起获奖。

1、女性科学家少的原因

　　造成女性在科学领域突出成就少的原因很复杂，难以明确地界定。早期历史上女性被挡在科学和工程技术的大门之外，直到19世纪后期才被应允进入大学。即使女性获得了学位和成就，也往往不能进入科学的社交圈。成立于1662年的英国皇家学会1945年才有第一个女性会员，成立于1666年的法国科学院1962年才有第一个女性会员。现在，随着女权运动的深入和社会的进步，阻止女性进入科学这个职业的明显的、正式的障碍已经被消除，但很多非正式的和结构性的障碍依然存在，它们从多方面综合地制约着女性科学家的发展。

　　1）来自性别角色的传统思维。传统上，科学被描述为客观的、事实的、不容置疑的，处理现象而不是人，难以用价值和文化衡量的，难于学习的，因而科学只是适合男性并被男性占领和控制的。

　　从小孩接受知识和教育开始，社会已经形成了男孩和女孩性别角色的差异性认识，不管是父母还是老师通常自觉不自觉地把这种认识强加给他们，使他们表现出不同的生活方式：女孩喜欢摆弄布娃娃，男孩喜欢摆弄汽车模型；女性被要求与母亲一起做家务事，男孩则跟父亲做修理一类的技艺活；男孩被鼓励大胆使用各类工具，女孩则被警告这些工具会伤人；女孩比男孩更爱好社会服务或者艺术；女孩不会像男孩那样认识到数学、科学的重要性和意义；女孩总是低估自己在科学方面的能力，男孩则高估自己的能力；男孩通常控制班级的讨论；大家通常假定男孩对科学有更好的理解力；上好物理、数学课对男孩比对女孩更重要；实验作业时女孩表现不好是因为能力不够，男孩表现差则是因为运气不好；女孩倾向于对自然现象如天气、彩虹、月蚀与人的关系更有兴趣；男孩倾向于对这些现象本身如形成的机理和过程感兴趣。因此，女性在家里和学校就缺乏基本知识和基本技能训练，没有对科学研究的自信心和强烈的欲望。

　　这种传统的角色定位一直会延伸到科学家的整个科研活动中，人们对男女科学家的同样的行为产生褒贬不同的评价标准。例如，男科学家敢做敢为，女科学家顶多是具有进取心；男科学家注意细节，女科学家吹毛求疵；男科学家发脾气是因为沉湎于工作，女科学家则是不讲理的母夜叉；男科学能坚持到底，女科学家不知道在何处打住；男科学家能做出明智的判断，女科学家则带有偏见；男科学敢于说出自己的想法，女科学家则固执己见；男科学家小心谨慎，女科学家则过于保守秘密。如果科学家作为管理者，男科学家是个坚定的上司，女科学家则会难于合作；男性表现的是权威，女性表现的是专横；男科学家情绪低落时别人会小心走过他的办公室，女科学家情绪波动则非常正常因为她正来例假。

　　2）来自家庭的压力。家庭对于所有工作的女性都是个棘手的问题，对女科学家更为麻烦。科学需要一个人把除了睡觉的几乎所有时间都花在实验室里或者工作事务中，每周40个小时以上的时间显得捉襟见肘，每天工作10个小时是司空见惯的事。女性对于家庭肩负更大的责任，要她们每周工作70个小时几乎不可能。科学家必须在年轻的时候（20岁～30岁）努力学习和工作，因为这个时候他们的创造力最旺盛，而且也是为他们能够长期在这一领域谋求职位打基础的时候。过去，男性通常会去找一个要么没有工作、要么只有简单的工作的女性做妻子，这样妻子可以做家务和照顾孩子，自己则全心全意扑在工作上。而这个时候恰恰是女性生育的最佳年龄，过了这个年龄生育可能很危险甚至不可能生育了。因此成功的女性科学家结婚年龄较晚，生育子女少。一般情况下，许多女科学家通常与男科学家结婚，如果他们专业相同或者相近，则容易出结果；相反，如果专业相差较远，则女性容易放弃自己的专业去支持丈夫的工作。在诺贝尔获奖者中，居里和居里夫人都从事物理学上的反射性研究与贝克勒尔共同分享1903年的物理奖；居里夫人的女儿依瑞妮?约里奥?居里和丈夫菲特烈?约里奥?居里因发现人工反射性元素共同获得1935年的化学奖；1947年科里夫妇因共同获得生理学奖。迈耶夫人的丈夫约瑟夫?迈耶也是一个知名的物理学家。而另外一些优秀的女性科学家可能选择独身，如麦克林托克和核裂变的发现者之一迈特纳。

　　3）导师的缺乏和科层组织的制约。年轻的女科学家应该选择一个男科学家还是女科学家作为自己的导师，区别有多大很难说。但是，一个好的女导师不仅是职业指导者，而且教会学生如何取得成功，更重要的是可以用自己的经验教会如何协调家庭与事业的矛盾。当一个女科学家工作处于压力与紧张之中或者遇到困难时，她可能更愿意与同性科学家倾述并请求帮助。而在一个男性占主导地位的科层组织里，女性的升迁也会不自觉地受到影响。如果没有优秀的导师鼓励她们，没有优秀的导师评价与推荐她们，女科学家的成就会被低估，女科学家的论文和著作可能会不被认真引证，因此女科学家成功的难度就会加大。

　　关于这一点，科尔兄弟得出了不同的结论。他们认为：如果把教育结构看成一个金字塔，塔基是小学，顶端是精英科学教育机构，登上金字塔越高，遇到的歧视越少。其原因是，一个人的教育程度越高，对人的评价标准就越明确，越合理；一个人在教育阶梯上攀登得越高，就越要求地位判定者和把关者在评价申请时持普遍主义的标准。因此，妇女可能在成长位科学家的奋斗过程中遭到歧视，而不是在成为专业科学家之后[1]。但是科学家成长需要环境和时间，一个不能在成长中得到机会的科学家怎么能进入科学家的高层？

　　对女科学家的职业歧视有时候比科学共同体的名誉分配不公严重得多。因此，直到20世纪20年代，很多女性虽然能够接受高等教育，但是不能在高校担任教师或者研究员。一些女科学家如居里夫人、内特工作了多年却没有薪金和职位。科里夫人直到她获得诺贝尔奖时还没有得到教授职位，迈耶夫人则当了多年的编外教员，麦克林托克虽然曾当选遗传学会主席，但也因不能获得大学工作而离开科学一段时间。埃里昂在成为正式研究人员之前10多年不得不作秘书的工作。

　　4）工作环境。女性处在一个由男人统治的工作环境之中，这个环境里有阻碍女性发挥能力的因素，例如性骚扰、男人对女性的家长式的作风、性别歧视等。当女性科学家和男性科学家合作时，女性的光芒往往被男性掩盖，男性科学家被认为时合作组织中的大脑，而女性只不过是胳膊。医学家认为在放射性免疫测定的发现中，是雅洛的男性合作者做出了创造性的贡献，当他的合作者死后，雅洛才建立起自己的名誉。据说，沃森和克里克未经同意就使用了洛莎琳?富兰克林的实验结果分析出了DNA结构连一声感谢都没有，更别说荣誉分配了。约丝琳?贝尔?布勒尔作为脉冲星的发现者的荣誉则全部被她的导师占去了。

2、女性科学家成功的奥秘

　　对于在面对如此多的困难和障碍，为什么女性科学家仍然能够克服并脱颖而出，迈克雷尼（Sharon Bertsch McGrayne）总结了那些获得诺贝尔奖或者具有相当水平的15名女性科学家成功的秘密[2]。

　　首先，她们都热爱科学。在科学中她们度过美妙的生活。尽管她们有各种嗜好，如登山、音乐、读书、品尝美食、宗教信仰和抚养孩子，但是科学照亮了她们的一生。在她们的言谈中充满着“喜悦”、“满足”、“乐趣”等字眼，她们能够一如既往地从事科学是因为内心的牵引和对工作的热爱。科学使她们兴奋，因为她们正为20世纪科学最重要的突破贡献自己的力量。她们开启了现代科学的新的领域。

　　其次，父母的赞成和家庭成员的支持有特殊影响。除雅洛外（雅洛的父亲是一个小业主），她们都出身专业人员或者学术家庭。她们的父亲有建筑师、工程师、律师、牙医以及大学教授。内特的父亲是一个著名的数学家，培养了女儿的天才；迈耶夫人的父亲鼓励自己的女儿从事职业活动，希望她成为家族第七代教授。吴健雄的母亲是中国的一个主要的女权主义者。霍奇金夫人和富兰克林得到了母亲和婶婶的经济支持。居里夫人和她的妹妹达成了互相支持通过大学的协议，居里夫人后来又支持自己的女儿依瑞妮?约里奥?居里。与此相反，蒙塔尔西尼和富兰克林的父亲反对女儿的志向，麦克林托克则是母亲不赞成女儿成为教授。

　　第三，强调教育的宗教价值观是重要的。布勒尔市教友派信徒，这个教派虽然人数不多，产生了相当一批伟大的科学家。一半的获奖者具有犹太背景，犹太人的学习能力和抽象思维能力有助于男性和女性从事科学，尽管犹太人在美国不到3%,却占到了美国培养的诺贝尔奖的27%。3个在美国成长并接受教育的女性诺贝尔获奖者中，有两个是犹太人，而美国天主教教徒只有1个：麦克林托克。

　　第四，很多成功女人的后面站着一个男人。一半以上的女性科学家结婚生子。除了一个丈夫外其他人都支持妻子的科学研究，有时做出了相当大的牺牲。居里先生和科里先生为了支持妻子而拒绝了一流研究机构提供的声望更高的职位。吴健雄和她的丈夫过着分居生活。三个著名的男物理学家鼓励新一代英国女性从事晶体学研究，霍奇金也在其中。迈耶先生承担了更多的家庭事务。埃里昂和乔治?赫庆斯的研究伙伴关系持续了数十年，雅洛与索洛蒙?贝尔逊也是如此。只有布勒尔是个例外，她的指导老师并没有成为她的真正指导者，从他那里没有得到应有的职业指导。

　　第五，对女性科学家在制度上予以支持显著地展现出一个不平常的事实：美国获得诺贝尔奖的6位女性中，4位科学家与纽约的汉特学院（Hunter College）或者圣路易斯的华盛顿大学(Washington University)有关。埃里昂和雅洛是汉特大学的大学生，纽约的优秀女生可以自由进入这所市立学校。科里夫人和蒙塔尔西尼的获奖研究则与华盛顿大学相关，那时华盛顿大学以给对工作女性同样自由的对待而闻名。女子学院也扮演了重要角色。

　　最后，好运气与好时代也非常重要。先驱科学家如居里夫人、迈特纳正好出生在欧洲大学对女性开放的年代，她们经历了第一代妇女运动，在欧洲和北美女性为争取选区权而奋斗，对女性行为的社会限制已经缓和，女性可以占领男性的传统职位。

3、迈特纳：诺贝尔奖遗漏者

　　迈特纳是核物理研究的开拓者，也是核裂变的发现者之一，其贡献完全够得上获得诺贝尔奖，但是由于政治形势、国家主义、性别偏见和个人压制等一些特殊的原因，她成为一个被遗漏者。

　　迈特纳出生于1878年，是奥地利－瑞典科学家。1901年进入维也纳大学。在1902年读到居里夫人发现钋的报道后，对自然科学发生了兴趣。后来在玻尔兹曼的指导下学习自然科学，于1906年获得博士学位。1907年为了听取普朗克的理论物理系列讲座，来到德国并留在柏林，与哈恩开始在柏林伟大的有机化学家费歇尔(Emil Fischer)的研究所工作，从此两人合作工作达30年之久。

　　除了早期的歧视之外，迈特纳在以后的职业生涯中似乎没有受到特殊的压制。在柏林，学术界对妇女的偏见使她遇到了很多困难。她被迫在一间木工房工作，还被禁止她进入男性工作的实验室。1908年国家允许女性接受教育，这种局面就得到了改善。从1909年起，她就能够使用费歇尔的其他房间了。1911年，迈特纳有了第一个有薪金的职位，给普朗克当助教。1912年在研究所当上了科学副手，地位和哈恩的相同。1917年迈特纳和哈恩一样，在威廉皇帝化学研究所有了自己的独立的研究部，哈恩为化学部主任，迈特纳为物理部主任，两人在工资上也差不多。1922年迈特勒成为德国妇女中第二个、物理学领域中的一个有资格在大学里担任无公薪讲师的人；1926年柏林大学把她提升为副教授，成为德国物理学方面的第一人。

　　1935年迈特纳和哈恩开始研究铀核在种子轰击下的变化。1938年为了躲避纳粹的迫害，迈特纳离开德国到了瑞典。哈恩和斯特拉斯曼(Fritz Strassman)一道继续对铀研究，他们发现了铀核可以变成比它轻得多的核子，并于1939年发表了他们的结果，在这篇文章中没有迈特纳的署名。此后，迈特纳和她的侄子奥托?弗里施(Otto Frisch)发表了他们对这一结果的解释，他们在论文中第一次使用了裂变字样。

　　在生活的很多方面，哈恩都给了迈特纳以极大的帮助，但在荣誉分配方面，哈恩则显得不太公平。对于共同的研究项目，他们投入的研究力量大致相当，根据各自所受的不同的教育，哈恩侧重研究化学方面，迈特纳更多地研究物理学方面，因此两人的合作十分成功，可以说是旗鼓相当的、互补的合作者。但是在最关键的学术评价上，迈特纳明显地被哈恩抑制了。1918年他们发现了放射性元素镨，虽然迈特纳几乎作了全部的工作，哈恩却是论文的第一作者。1919年德国化学家协会把它的费歇尔奖发给了哈嗯，只给了迈特纳一个哈恩奖章的复制品，这是一种感谢而不是承认贡献的奇特做法。

　　在做出核裂变发现的几个星期后，哈恩声称这只是化学上的一种发现，这几乎是在否认他以前与迈特纳的合作的很多工作。如果说哈恩的早期这种做法是受到政治的影响，因为迈特纳是犹太人，那么后来哈恩在既成事实面前就是任其发展了，无论如何给迈特纳多一分评价就会减少自己的贡献。1944年诺贝尔年度的化学奖授予了哈恩，荣誉不但没有给迈特纳，而且迈特纳还被德国媒体贬低为哈恩的一个低级的合作者，哈恩没有去就纠正。德意志科技博物馆在展览有关核裂变所使用的仪器时，只有哈恩和斯特拉斯曼的名字，而对迈特纳只字未提。当1966年美国准备给哈恩、迈特纳和斯特拉斯曼颁发费米奖时，哈恩曾建议只给斯特拉斯曼发奖。

　　迈特纳从来没有结过婚，甚至也没有谈过什么恋爱。迈特纳是个害羞和沉静之人，也是一个非常重友谊的人，她不曾为自己的利益去斗争，只有物理学带给她一生的欢乐和意义。在平静的心态下，她活到了接近90岁，而与她同时代的很多科学家都早于她去世，如费米1954年、爱因斯坦1955年、依瑞妮?约里奥?居里1956岁、冯?劳厄1960年、薛定谔1961年、玻尔1962年、弗兰克1964年去世，哈恩也在1968年7月28日去世。迈特纳于1968年9月27日迈特纳在睡眠中逝世，真正离开了热爱一生、贡献一生的物理学。

4、迈耶夫人：随夫流动的物理学家

　　1906年6月出生，1910年全家搬到了德国哥廷根。玛丽亚?戈贝特?迈耶的家庭背景和所出的环境对她的教育和职业产生了重大的影响。她很骄傲自己的父亲是戈贝特家族的第7代教授。她觉得父亲比母亲有趣得多，毕竟父亲是一个科学家。她的父亲从小就告诉她不能长大成一个妇女即一个家庭妻子，因此她立志将来不能只是一个女人。她成长的年代哥廷根是以数学和物理学闻名的科学重地，“打起背包到哥廷根去”是当时年轻科学家和学生的志向。她生活在伟大的科学家的氛围之中。希尔伯特是戈贝特家的邻居和朋友，1921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.H.Compton,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。研究所荟萃一些著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，写出了经典著作《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，她开始了著名的基因转位 (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.

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，数学家之间很少合作，即使需要合作也不是经常在一起，一般是参与合作的每个人拿出自己独处时的成果，再把各自的结果集中起来。哈代（G.H.Hardy,1877-1947）是合作者的一个例子，他和李特尔伍德(T.E.Littlewood,1885-1977)、拉马努金(S.A.Ramanujan,1887-1920)合作发表了不少论文。

　　19世纪以前，数学家很难有自己作为数学家的职位，他们需要家庭、赞助人提供生活来源，因此大多数数学家不得不兼做其他事情。像自然科学家一样，数学家也来自于不同的家庭。他们有可能来自名门望族，如黎卡提、达朗贝尔(J.R.D'Alembert,1717-1783)、切比雪夫(P.Chebyshev)；也可能来自一般的富裕人家，大多数数学家如此，如笛卡尔、费马(P.Fermat,1601-1665)、彭加勒、康托尔(G.Cantor,1845-1918)、希尔伯特、冯?诺依曼；也可能来自贫穷的家庭，如高斯。

　　数学家因其思维和秉性的不同，而对数学做出不同的贡献。有的数学家创造了理论，如李(M.S.Lie,1842-1899)创造出有关微分方程的连续变换群论，李群已成为现代数学的基本概念；黎曼创立了黎曼几何。有的数学家提出了猜想和问题，如歌德巴赫提出了哥德巴赫猜想，费马提出了费马大定律，希尔伯特提出了著名的23个问题。有的解决难题，如怀尔斯（A.J.Wiles1953-)证明了费马大定律，陈景润成为证明哥德巴赫猜想的最近的人。有的数学家关注现实生活中的数学问题，致力于数学的应用，纳什研究博弈论，却因为用于经济研究而获得诺贝尔经济学奖。

　　数学家也可以分为纯粹数学家和应用数学家。纯粹数学家以高度的数学抽象能力追求数学的严密和美感，应用数学家则力求脚踏实地地追求数学的应用以及他们与物理、计算机等学科的联系。

　　像自然科学家队伍一样，数学家队伍也不是千篇一律的模式。在数学家中，也有各式各样的人。他们中相当一部分是心无旁鹜的数学痴情者，如哈密尔顿(W.R.Hamilton,1805-1865)整整化了20多年试图充实他的四元数世界。埃尔德什(P.Erdos,1913-1996)没有妻子没有孩子，没有嗜好，甚至没有家，在60多年流动的数学生涯中，直至古稀之年每天仍工作19小时，共发表了1475篇数学论文。也有一些数学家精力充沛，涉猎广泛，在从事纯粹的数学研究的间歇或者数学研究之后进行着其他的活动。他们中有自然科学家特别是理论物理学家，如帕斯卡、牛顿、彭加勒、维纳、诺依曼、图灵；有哲学大师，如笛卡尔、帕斯卡、莱布尼兹、罗素；也有社会活动家，如罗素；有数学研究与教育的管理者，如克莱因(F.Klein,1849-1925)、罗巴切夫斯基(N.J.lobachevsky)；有在政府担任行政职务的官员，如傅立叶(J.Fourier,1768-1830)。

　　数学家的政治立场或者宗教信仰也呈现多元化特征，如柯西(A.Cauchy,1789-1857)是偏执的天主教徒，哈代是古怪的无神论者；高斯非常保守，伽罗华(E.Galois,1811-1832)则是热情的革命家，而年青的德国数学家O?泰西米勒却成了狂热的纳粹分子。

　　在纳粹德国，像勒纳德把物理学分为雅利安物理学与非雅利安物理学一样，也有人把数学家按照种族和血统分类。柏林大学教授比伯巴赫把数学家分为J-数学家和S-型数学家。他认为，J-数学家是德国人，S-型数学家则是法国人和犹太人。玩弄雕虫小技和概念游戏，是敌视生活毫无生气的S-型数学家本性的暴露，地道的J-数学家有高斯、克莱茵和希尔伯特，J-数学家登峰造极的成就之一，就是希尔伯特关于公理化的工作，遗憾的是那些S-型的犹太抽象思想家已经将它糟踏成一种知识的杂耍[2]。

2、数学上的奖励

　　作为一名发明家和工业家，诺贝尔决定不设立数学奖，其原因很可能只是由于他对数学或理论科学没有特殊的兴趣，他认为数学不是人类可以直接从中获益的科学。他在遗嘱中提到，这些奖项要用于奖励那些对人类具有巨大实现利益的“发明或发现”。也许正是根据这一精神，在历年的诺贝尔物理学奖得主中，从事实验科学的人要比从事理论科学的人多得多。

　　数学界却不能容忍自己的研究工作没有最高的评价等级。正是在这种背景下，世界上先后树起了两个国际性的数学大奖：一个是国际数学家联合会主持评定的，在四年召开一次的国际数学家大会上颁发的菲尔兹奖；另一个是由沃尔夫基金会设立的一年一度的沃尔夫数学奖。这两个数学大奖的权威性、国际性，以及所享有的荣誉都不亚于诺贝尔奖，因此被世人誉为“数学中的诺贝尔奖”。

　　菲尔兹奖是以已故加拿大数学家.教育家J.C. 菲尔兹的姓氏命名的。菲尔兹奖的最大特点是奖励40岁以下的年轻人，即奖励那些能对未来数学发展起重大作用的人。菲尔兹奖是一枚金质奖章和1500美元的奖金。奖章的正面是阿基米德的浮雕头像。就奖金数目来说与诺贝尔奖金相比可以说是微不足道，但它的地位如此崇高原因有三：第一，它是由数学界的国际权威学术团体―国际数学联合会主持，从全世界的一流青年数学家中评定.遴选出来的；第二，它是在每隔四年才召开一次的国际数学家大会上隆重颁发的，且每次一般只2名获奖者，因此获奖的机会比诺贝尔奖还要少；第三，也是最根本的一条是由于得奖人的出色才干，赢得了国际社会的声誉，他们都是数学天空中升起的灿烂明星，是数学界的年轻精英。

　　由于菲尔兹奖只授予40岁以下的年轻数学家，所以年纪较大的数学家没有获奖的可能。恰巧1976年1月，R. 沃尔夫及其家族捐献1000万美元成立了沃尔夫基金会，其宗旨是为了促进全世界科学.艺术的发展。沃尔夫基金会设有：数学、物理、化学、医学、农业5个奖（1981年又增设艺术奖）。1978年开始颁发，通常是每年颁发一次，每个奖的奖金为10万美元，可以由几人分得。由于沃尔夫数学奖具有终身成就奖的性质，所有获得该奖项的数学家都是享誉数、.闻名遐迩的当代数学大师，他们的成就在相当程度上代表了当代数学的水平和进展。该奖的评奖标准不是单项成就而是终身贡献，获奖的数学大师不仅在某个数学分支上有极深的造诣和卓越贡献，而且都博学多能，涉足多个分支，且均有建树，形成了自己的著名学派，他们是当代不同凡响的数学家。

3、高斯：天才数学家

　　高斯是德国数学家、物理学家和天文学家，出生于德国布伦兹维克的一个贫苦家庭。

　　据说高斯10岁时就很快算出了一道复杂的算术题81297+81495+81693+…+100899（这是一个公差为198、项数为100的等差数列）。

　　高斯于1799年获得博士学位。1807年，高斯赴哥廷根就任哥廷根大学数学和天文学教授，以及哥廷根天文台台长的职位。高斯的到来为哥廷根数学学派的创立、德国成为世界科学中心和数学中心创造了条件。

　　高斯的学术地位，历来为人们推崇得很高。他有“数学王子”、“数学家之王”的美称，被认为是人类有史以来“最伟大的几位数学家之一”（如阿基米德、牛顿、高斯、欧拉、希尔伯特等）。

　　高斯的研究领域，遍及纯粹数学和应用数学的各个领域，并且开辟了许多新的数学领域，从最抽象的代数数论到内蕴几何学，都留下了他的足迹。从研究风格、方法乃至所取得的具体成就方面，他都是18～19世纪之交的中坚人物。

　　1802年，高斯被俄国彼得堡科学院选为通讯院士、喀山大学教授；1877年，丹麦政府任命他为科学顾问，德国汉诺威政府也聘请他担任政府科学顾问。

4、伽罗华：早逝的斗士

　　伽罗华是法国数学家，是一个富有传奇色彩的人。伽罗华17岁时，就着手研究数学中最困难的问题之一一般π次方程求解问题。许多数学家为之耗去许多精力，但都失败了。直到1770年，法国数学家拉格朗日对上述问题的研究才算迈出重要的一步。伽罗华在前人研究成果的基础上，利用群论的方法，从系统结构的整体上彻底解决了根式解的难题。他从拉格朗日那里学习和继承了问题转化的思想，即把预解式的构成同置换群联系起来，并在阿贝尔研究的基础上，进一步发展了他的思想，把全部问题转化成或者归结为置换群及其子群结构的分析上。同时创立了具有划时代意义的数学分支--群论，数学发展史上作出了重大贡献。

　　1829年，他把关于群论研究所初步结果的第一批论文提交给法国科学院。科学院委托当时法国最杰出的数学家柯西作为这些论文的鉴定人。在1830年1月18日柯西曾计划对伽罗华的研究成果在科学院举行一次全面的意见听取会。然而，第二周当柯西向科学院宣读他自己的一篇论文时，并未介绍伽罗华的著作。

　　1830年2月，伽罗华将他的研究成果比较详细地写成论文交上去了。以参加科学院的数学大奖评选，论文寄给当时科学院终身秘书傅立叶，但傅立叶在当年5月就去世了，在他的遗物中未能发现伽罗华的手稿。

　　1831年1月，伽罗华在寻求确定方程的可解性这个问题上，又得到一个结论，他写成论文提交给法国科学院。这篇论文是伽罗华关于群论的重要著作。当时的数学家泊松为了理解这篇论文绞尽了脑汁。尽管借助于拉格朗日已证明的一个结果可以表明伽罗华所要证明的论断是正确的，但最后他还是建议科学院否定它。

　　1832年5月30日，临死的前一夜，他把他的重大科研成果匆忙写成后，委托他的朋友保存下来。1832年5月31日因参加无意义的决斗受重伤致死，离开了人间。

　　1846年，他死后14年，法国数学家刘维尔（J.Liouville）着手整理伽罗华的重大创作后，首次发表于刘维尔主编的《数学杂志》上。

5、康托尔：疯人数学家

　　康托尔是德国数学家。康托尔创立了集合论作为实数理论，以至整个微积分理论体系的基础。从而解决17世纪牛顿与莱布尼兹创立微积分理论体系之后，在近一二百年时间里，微积分理论所缺乏的逻辑基础和从19世纪开始，柯西、魏尔斯特拉斯等人进行的微积分理论严格化所建立的极限理论。

　　康托尔的老师克隆尼克（L.Kronecker,1823-1891），是最强烈反对集合论的一个数学家。他用各种用得上的尖刻语言，粗暴地、连续不断地攻击康托尔达10年之久。他甚至在柏林大学的学生面前公开攻击康托尔，阻挠康托尔在柏林得到一个薪金较高、声望更大的教授职位，使得康托尔想在柏林得到职位而改善其地位的任何努力都遭到挫折。

　　还有很多科学家也反对集合论。法国数学家彭加勒认为集合论是一个有趣的“病理学的情形”。德国数学家魏尔（C.H.Wey1，1885-1955）认为，康托尔关于基数的等级观点是雾上之雾。康托尔的好友数学家施瓦兹，由于反对集合论而同康托尔断交。

　　从1884年春天起，康托尔患了严重的忧郁症，极度沮丧，神态不安，精神病时时发作，不得不经常住到精神病院的疗养所去。变得很自卑，甚至怀疑自己的工作是否可靠。他请求哈勒大学当局把他的数学教授职位改为哲学教授职位。健康状况逐渐恶化，1918年，他在哈勒大学附属精神病院去世。

6、罗巴切夫斯基：管理型数学家

　　罗巴切夫斯基1792年生于俄国下诺伏哥罗德（今高尔基城），1807年进入喀山大学，1811年毕业并获硕士学位。罗巴切夫斯基毕业后留校任职，历任教授助理、非常任教授、常任教授、物理数学系主任，35岁被任命为校长。1846年以后任喀山学区副督学，直至逝世。如果没有罗氏几何学，罗巴切夫斯基只能算一个优秀的科学与教育管理者。

　　罗巴切夫斯基与波尔约(J.Bolyai)以及高斯等人彼此独立地创立了一种非欧几里得几何学，即罗巴切夫斯基几何学。对几何学和整个数学的发展都起了巨大的作用。

　　人们很早就尝试证明欧几里得几何学中的第五公设，但是直到19世纪以前并没有获得实质性的进展。1816年，罗巴切夫斯基像前人一样尝试证明第五公设，但不久发现，所有的这种证明都无法逃脱循环论证的错误。于是，他作出这样的假定：在平面上，过直线外一点可以有多条直线不与原直线相交。这是一个与第五公设对立的命题， 如果它被否定，那无异于证明了第五公设。但是，他发现不仅无法否定这个命题，而且将它与绝对几何即与平行公设无关的几何学中的定理一起展开推论，可以得到一系列前后一贯的命题，它们构成了一个逻辑合理,且与欧氏几何彼此独立的命题系统，他称之为“虚几何学”。 这是一个非同寻常的发现，它告诉人们数学允许同时成立两个对立的公理体系，而且这种对立体系具有同样的真理性。

　　1826年2月23日罗巴切夫斯基以《几何学原理的扼要阐述，暨平行线定理的一个严格证明》为题，宣读了他的关于非欧几何的论文，但这篇革命性的论文没有被理解而未予通过。1829年他将这一卓越发现写进了《论几何学基础》，并在《喀山通报》上发表。以后又用法文发表了《虚几何学》(1837)。用德文写了《平行线理论的几何研究》(1840)。最后一本用俄、法两种文字写的《泛几何学》，在他逝世前一年(1855)发表。

　　罗氏几何的创立没有及时引起重视，直到他去世后12年(1868)意大利数学家E.贝尔特拉米证明了在欧氏空间的伪球面上有着片断罗巴切夫斯基平面的几何学，这样罗氏几何在欧氏空间的曲面上才得到解释，并在数学上得到确认。罗巴切夫斯基在数学分析和代数学方面也有一定成就，如区分了函数的可微性与连续性的概念，提出了数字系数高次方程近似解法等。 　

7、希尔伯特：领袖型数学家

　　希尔伯特是对20世纪数学有深刻影响的数学家之一。他领导了著名的哥廷根学派，使哥廷根大学成为当时世界数学研究的重要中心，并培养了一批对现代数学发展做出重大贡献的杰出数学家，如内特、外尔。外尔后来与希尔伯特在数学基础的基本观点上发生了分歧，追随了反对他的直觉主义者布劳威尔。

　　按时间顺序，希尔伯特的主要研究内容有：不变式理论、代数数域理论、几何基础、积分方程、物理学、一般数学基础，其间穿插的研究课题有：狄利克雷原理和变分法、华林问题、特征值问题、“希尔伯特空间”等。在这些领域中，他都做出了重大的或开创性的贡献。

　　希尔伯特认为，科学在每个时代都有它自己的问题，而这些问题的解决对于科学发展具有深远意义。在1900年巴黎国际数学家代表大会上，希尔伯特发表了题为《数学问题》的著名讲演。他根据过去特别是十九世纪数学研究的成果和发展趋势，提出了23个最重要的数学问题。这23个问题通称希尔伯特问题，后来成为许多数学家力图攻克的难关，对现代数学的研究和发展产生了深刻的影响，并起了积极的推动作用，希尔伯特问题中有些现已得到圆满解决，有些至今仍未解决。

　　希尔伯特是一位正直的科学家。第一次世界大战前夕，他拒绝在德国政府为进行欺骗宣传而发表的《告文明世界书》上签字。战争期间，他公开发表文章悼念“敌人的数学家”达布。希特勒上台后，他抵制并上书反对纳粹政府排斥和迫害犹太科学家的政策。

　　由于纳粹政府的反动政策日益加剧，许多科学家被迫移居外国，曾经盛极一时的格廷根学派衰落了，希尔伯特也于1943年在孤独中逝世。

8、罗素：全能型数学家

　　罗素在很多领域占有一席之地，他是哲学大师，获过诺贝尔文学奖，积极参与反对发展核武器的社会活动中，他的四次浪漫的婚姻经历也为爱情的研究提供了丰富的资料。

　　罗素的家庭中父母双方都是辉格党贵族。他是著名的自由主义政治家约翰.罗素勋爵的孙子。这位勋爵曾三次出任首相，1832年曾提出第一个国会改革法案，后来又被封为罗素家第一代伯爵，罗素本人在他的长兄弗兰克1931年逝世后成为第三代罗素伯爵。罗素4岁前已父母双亡，他是在祖母和家庭教师抚养、教育下长大的。后进入剑桥三一学院并取得数学奖学金，1890年他在三年级时转学哲学，并于1894年取得学位。罗素曾四次结婚，三次离婚。

　　他因为政治原因曾经两次被判监禁。一次是1918年，因犯了对美军的诽谤罪被监禁六个月（在狱中写成了《数理哲学导论》），另一次是1961年他89岁时，因煽动民众反对政府、支持核裁军运动，在医院被监禁一星期。他的政治观点总是激进的，始终对共产主义怀有敌意。到了晚年，他开始认为共产主义的胜利并不比全面核战争的后果更不幸。他是一个最能打动听众的辩论家，是一个对物理学和社会科学都能阐述得深入浅出的普及者，是一个对他所信仰的自由事业的强有力的鼓吹者。

　　罗素是当代西方最知名和最有影响的哲学家之一，他在数理逻辑的研究领域曾做出过开创性的贡献，同时他还是一位社会活动家和政论家。由于他多方面的成就，他一生曾获得过多种荣誉，包括1950年的诺贝尔文学奖。在哲学上，他的观点大抵早期是属于新实在主义的，晚年逐渐转向逻辑实证主义。

9、内特：女数学家中的佼佼者

　　内特是20世纪初德国杰出的女数学家，抽象代数的创始人之一。

　　与其他数学家不同的是，内特作为一个女性在数学领域做出杰出的贡献不但少见，而且成长过程更加艰难。内特走上数学家之路，主要是她的父亲的影响。父亲的犹太家史和数学家气质综合成了诺特特有的生活环境、成长条件和后来的境遇。由于当时德国妇女不得为大学正规学生，她只能在埃朗根大学和哥廷根大学作为不注册的旁听生攻读数学，最终她于1904年获准注册于埃朗根大学，遂能于1907年在该校获得博士学位。

　　1916年，内特前往哥廷根，和希尔伯特、克莱因等伟大的数学家一起工作。即使有希尔伯特的努力争取，内特也没能获取讲师资格，原因是她是女的。希尔伯特只能以自己的名义开课、由内特讲课的方式帮助她。直到1919年，37岁的内特才取得授课资格，但从未获官方职位。也就是说，这是个没有薪金的大学最低学位，它只赋予上台讲课的资格，不负责讲课后的报酬，报酬得由前来听课的学生的支付。1922年，哥廷根大学任命她为“非官方副教授”，作为既承认内特表现出的数学才能又不放弃对妇女的歧视政策的一种折衷办法，至此能够获得每月300马克左右的象征性工资。到1933年，内特的不少学生早就当上了教授，而她一直是哥廷根大学的编外人员。

　　1933年因为纳粹政府驱逐犹太科学家而被迫逃离德国到美国，在布林莫尔学院和普林斯顿高等研究院工作。1935年4月14日，内特因患癌症去世。

10、怀尔斯：谨慎的屠龙者

　　怀尔斯因解决了350年来悬而未决的费马大定律而闻名世界。

　　怀尔斯1953年4月11日生于英国剑桥，1971年入牛津大学学习, 1980年获该校博士学位。怀尔斯的一位导师认为他具有两个显著的数学禀赋，一是他优先于一切地要去证明困难的具体定理，而不愿去作优美的无所不包的猜想.；二是他有惊人的能力去吸收大量的极高深极抽象的机制, 并在脚踏实地的问题中贯彻直到得出巨大的成果。

　　费马大定理又称费马最后定理，是著名法国数学家费马在约1637年写下的一个猜想：对于任意大于2的整数n , 不可能有非零的整数 a, b, c满足 。350多年很多数学家尝试过解决费马大定理，直到1993年终不能完全证明。

　　怀尔斯在10岁读贝尔的著作《最后的难题》，开始被费马达定律迷住。曾一度着手证明，但由于毫无进展而转向了椭圆曲线问题。1986年，肯?里贝证明：有一个尚未被证明的猜想，即所谓的谷山-志村猜想，能够导出费马大定理，可要证明这个猜想也决非易事。

　　1986年怀尔斯得知里贝的结果后，重新燃起了研究费马大定律的热情。潜心7年，终于在1993年6月23日上午10点半左右在英国剑桥大学牛顿研究所，在连续三天的讲演的最后, 概述证明了谷山－志村猜想的一大部分，从而证明了费马大定理。这一结论立刻震动了世界，有人称他为“世界的屠龙者”，尽管只有极少的数学家能够理解这个技术性很强的证明。

　　但数月后，怀尔斯的证明逐渐被发现有问题.。怀尔斯继续进行非常艰苦的多种证明尝试， 在一位同事的帮助下，1994年9月怀尔斯最终完成了历史性长篇论文“模椭圆曲线和费马大定理”。论文于19995年发表在《数学年刊》上。怀尔斯的论文迅速得到国际数学界的承认，他因此于1996年获得沃尔夫奖，成为最年轻的沃尔夫奖获得者。

注：

　　1、王青建，数学是什么，《自然辩证法研究》，2000（1）。

　　2、GH哈代，李文林译，一个数学家的辩白，江苏教育出版社，1996年。P124-126。

第23章 政治与社会活动家型科学家

　　我不同意您（冯?劳厄）的看法，以为科学家对政治问题―在较广的意义上来说就是人类事务―应当默不作声。德国的情况表明，这种克制会导致：不做任何抵抗就把领导权拱手让给那些盲目的和部负责人的人。这种克制岂不是缺乏责任心的表现吗？　　――爱因斯坦《爱因斯坦文集第三卷》

　　科学是一种特殊的社会现象，与社会有着不可分割的联系。科学处于萌芽时期时，科学是不自觉和经验的东西，没有上升为社会现象。到了文艺复兴时期，自然科学开始发展，人们开始强调用科学改造自然和造福人类。到19世纪，科学走向职业化和专门化，科学技术开始规模地应用到人类生活和生产之中，特别是科学技术成为生产力，推动着产业革命，科学开始作为一股强大的社会力量促进着社会变革。到了20世纪，科学技术更加与社会密不可分：科学研究与产业经济广泛结合；科学技术成果大量用于军事目的；国家之间的竞争在某种程度上主要是科技实力的竞争；国家增加了对科技的投入，科研组织健全，有国家科研机构、企业科研机构、高校科研机构；国际科技合作成为国家关系的一种表现形式，跨国研究机构促进经济全球化发展，此时科学处于社会的全面监督之下，科学研究已远不是科学技术本身的事，而是越来越多取决于科学之外的目的。

　　科学与社会的关系包括科学对社会的影响和社会对科学的影响。前者是指，社会的各个方面如经济、政治、军事、文化、教育、艺术、宗教、伦理等要受到科学的影响。科学既可以通过技术作用于人类的物质生活，也可以意识形态的方式直接作用于人类的精神生活；科学技术既可造福于人类社会即科技产生正面效应，也可有害于人类社会即科技产生负面效应。后者是指，科学的发展受到社会的各个方面的制约：物质生产，社会政治活动，社会制度，军事斗争等等，科学在多种社会因素作用下向前发展；社会因素对科学的推动可能是促进的，也可能是阻碍的。

　　人们认识到，科学技术在给人类带来福祉的同时，也造成了许多新的问题。所谓科学技术带来的危害，更确切地说，是科学的局限性和技术的负效应。科学的任务是揭示事物的真相和原理。但就某一阶段的科学而言，它只能揭示事物的部分真相和原理，科学需要不断发展。所以科学又总是存在着局限性。技术的负效应主要体现为技术本身的负效应和技术应用失误产生的技术报复效应。随着科学技术的发展，人工制造的工业系统、技术系统等等，越来越复杂。复杂系统中一个个微小的问题，能以设计者预料不到的形式，结合到一起，造成出乎意料的失误，即产生技术报复效应。技术本身具有的负效应，需要法律、伦理加以规范和引导，使之更好地造福于人类。

　　在科技与社会关系日益紧密的今天，科学家不可避免地要为科技的后果承担其社会责任来。问题的关键是科学家（包括纯科学家、应用科学家和技术专家）在多大程度上承担责任、承担什么样的责任和如何来承担责任。

1、社会责任与三种类型科学家

　　通过对科学家对社会责任的态度分类，可以科学家分为3类，一是相对责任型，二是价值中立型，三是绝对责任型。同样地，科学家对于科学之外的社会事务，也有不同的观点。

　　在相对责任型科学家眼里，科学家对于他们的发明和发现的后果具有某种一般种类的社会责任，从而这种社会责任出发，科学家时常考虑自己的社会角色和社会地位。他们的社会责任感和人们普遍所持的社会伦理学观点基本上没有两样。通常的情况是，他们一边为科学的后果感到担忧，又一边继续从事自己的科学事业。对大多数科学家而言，科学的社会后果是不可预测的。科学发现也基础，要预言它的好坏后果就越困难。而且，知识总是累积的，每一个科学家都只能为其做出一点点贡献，只有科学共同体的集体努力才能完成一个重要的发现或者发明，最后把它用于实际用途。但是，科学的社会后国有是不可避免的，因此科学特别是技术已经在社会中占有了重要的地位，科学技术通过与社会的其他部分的互动而发挥作用。因此，大多数科学家必然是相对责任型。

　　在价值中立型科学家眼里，科学技术没有价值偏好，属价值中性，因此科技本身与伦理无关，科技发展本质上与道德进步是统一的。之所以出现伦理问题，是因为人们不恰当地使用了科技成果。科学家无法左右使用者的意志，也无法预测和确定科学的最终目的，科学家的责任只是不断地给知识大厦添砖添瓦。这些科学家对社会要求科学家承担大多的和突如其来的社会责任感到不满，也对其他一些科学家自己主动承担过多的社会责任感到不满。这类科学家往往也对任何其他的社会活动特别是政治也漠不关心，属于纯粹的古典型科学家。

　　在绝对责任型科学家眼里，科学与社会伦理密切相关。科学家应该明确地对科学的社会后果负一切的责任，并通过各种方法阻止某些令人憎恶的后果发生。这类科学家往往积极参与社会活动，通常在到达科学生涯的顶点之后，把工作的注意力转移到社会活动中。有的科学家甚至宣称科学家应该拒绝参加一切导致不良后果的研究。

　　一些著名的科学家都和社会活动有着密切的关系。在诺贝尔和平奖获得者中，有好几位是很有成就的科学家。1922年获得者南森(F.Nansen,1861-1930)是挪威的海洋学家和探险家，曾横跨格陵兰岛、完成北极探险，收集了格陵兰冰川和北冰洋的水文、气温和海洋生物等许多宝贵资料，后来致力于拯救难民。1949年获得者奥尔(John-Boyd Orr,1880-1971)是英国著名的营养学家，领导和创办了苏格兰的皇家动物研究所，后来转向人类营养研究。在他的努力下建立了联合国粮农组织，他出任总干事。1962年获得者鲍林是美国著名的化学家，发展了著名的共振论，在DNA结构研究中做出了贡献，后来从事反对发展核武器等杀伤性武器的活动。1970年获得者博劳克(N.Borlaug,1914-)是美国著名的农业科学家，致力于植物病理学的研究，推动了发展中国家的“绿色革命”。1975年获得者萨哈罗夫(A.D.Sakharov,1921-1989)，是苏联的“氢弹之父”，成为苏联持不同政见者。1995年获得者罗特布拉特（J.Rotblat,1908-）是英国的物理学家。

　　科学家对政治的兴趣有的时候是被动的，有的时候是主动的。霍金在著名的《时间简史》一书中没有介绍爱因斯坦科学成就，而是介绍了爱因斯坦与政治的关联。霍金认为，爱因斯坦的一生用他自己的话来说是“踌躇于政治和方程之间。”爱因斯坦原先对政治是漠不关心的。但是自他提出相对论后，就不得不与反对相对论的政治力量作斗争。　　　

2、富兰克林：美国历史上的伟大人物

　　近代历史上最著名的政治家型科学家可能是18世纪美国的本杰明?富兰克林（Benjamin Franklin,1706-1790）,人们认为他是集实业家、科学家、社会活动家、思想家和外交家于一身的伟大人物。

　　富兰克林最卓越的贡献是为电学史上树起了一块丰碑。电学是近代科学中较为年轻的一门科学，富兰克林的成就开创了电学史的新纪元。他的主要研究对象是大气电理论。

　　富兰克林他在大量实验的基础上证明了闪电是一种电力性质，闪电和电火花具有同样的特性，都是瞬时的，都是相似的光和声，都能燃烧物体、熔解金属、流过导体、具有集中于物体尖端的特点。他还证明了闪电和电火花都能破坏磁性和杀死生物等。富兰克林用著名的风筝实验，证实了他的观点：闪电就是一种放电现象。1752年7月在费城一次雷雨天气中，他把风筝放入空中，冒着极大的生命危险，把“天电”引入了莱顿瓶，成功地证实了闪电的特性。1753年他在充分研究了“天电”特性并进行大量实验的基础上发现了尖端放电现象，从而发明了避雷针。

　　富兰克林提出了“电的单流体说”并引入了正电和负电概念，使人们更进一步了解了电的本质，并使电成为可以定量的物理量了。他认为每个物体都具有一定量的电，磨擦不能创造出电，只能使电从一个物体转到另一物体，它们的总电量保持不变，得到电的物体带正电，失去电的物体带负电。他的理论为电荷守恒定律的发现奠定了理论基础。

　　富兰克林对政治的兴趣是与他青年时期的生活经历密切相关的。富兰克林青年时期处于贫苦的生活奔波之中。1723年10月他离开波士顿的家乡到纽约谋生，后又到了费城。二年后他又到了伦敦，仍然从事印刷工作。1726年10月富兰克林又回到费城，开始自己开设印刷厂。1727年秋他组织了青年自学团体“共读社”。此后富兰克林的印刷厂有了很大发展。1731年富兰克林倡导创办了北美第一个图书馆。1734年他在费城创建了美国第一个科学团体“增进有用知识哲学协会”。1751年资助创办了宾西法尼亚大学。

　　美国独立战争时期，富兰克林是著名的政治家。1776年他参加了《独立宣言》的起草工作。美国独立后，他出使法国。从1776年到1785年在法国九年中，为美国革命争取到了重要的国际援助，1778年在他的积极努力下缔结了法美联盟。1787年他当选为制宪会议代表，担任宾夕法尼亚州最高行政会议议长，参加了制定美国第一部宪法。

　　科学家在变成政治家的同时，仍然具有深厚的科学研究情结。富兰克林一生中都没有放弃对于科学技术的研究，即使在繁忙的政治、外交活动的过程中也是如此。他的科学研究范围广阔，在众多学科中都有重要的贡献。他在天文、地质、地磁、气象、化工、机械等多方面都有发现和发明。他是美国第一所公立医院的创办者，对医学造诣很深。他的光学研究成果也很突出，曾发明过双焦距透镜，还发现了颜色不同对太阳光吸收和反射能力不同的现象。

3、鲍林：在科学与政治之间游弋

　　鲍林一生扮演了3个角色：科学家、政治活动家和医学鼓吹者，而且每一个角色他都表现得专心致志，非常地投入。鲍林是迄今为止唯一的一个在截然不同的领域两次获得并且是独享诺贝尔奖的伟大人物：1954年的化学奖和1962年的和平奖。

　　1925年，鲍林以出色的成绩获得化学哲学博士。他系统地研究了化学物质的组成、结构、性质三者的联系，同时还从方法论上探讨了决定论和随机性的关系。他最感兴趣的问题是物质结构，他认为，人们对物质结构的深入了解，将有助于人们对化学运动、的全面认识。

　　鲍林获博士学位以后，于1926年2月去欧洲，在索未菲实验室里工作一年。然后又到玻尔实验室工作了半年，还到过薛定谔和德拜实验室。1927年，鲍林结束了两年的欧洲游学回到了美国，在帕莎迪那担任了理论化学的助理教授，除讲授量子力学及其在化学中的应用外，还讲授晶体化学，开设有关化学键本质的学术讲座。1930年，鲍林再一次去欧洲，到布拉格实验室学习有关射线的技术，后来又到慕尼黑学习电子衍射方面的技术，回国后被加州理工学院聘为教授。

　　鲍林在1928～1931年，为了解释甲烷的正四面体结构，说明碳原子四个键的等价性，提出了杂化轨道的理论。在有机化学结构理论中，鲍林还提出过有名的“共振论”。鲍林在研究量子化学和其他化学理论时，创造性地提出了许多新的概念。例如，共价半径、金属半径等。1932年，鲍林预言，惰性气体可以与其他元素化合生成化合物。惰性气体原子最外层都被8个电子所填满，形成稳定的电子层按传统理论不能再与其他原子化合。但鲍林的量子化学观点认为，较重的惰性气体原子，可能会与那些特别易接受电子的元素形成化合物，这一预言，在1962年被证实。

　　鲍林还把化学研究推向生物学，他实际上是分子生物学的奠基人之一，他花了很多时间研究生物大分子，特别是蛋自质的分子结构。本世纪40年代初，他开始研究氨基酸和多肽链，发现多肽链分子内可能形成两种螺旋体，一种是α-螺旋体，一种是g -螺旋体。作为蛋白质二级结构的一种重要形式，α-螺旋体，已在晶体衍射图上得到证实，这一发现为蛋白质空间构造打下了理论基础。这些研究成果，是鲍林1954年荣获诺贝尔化学奖的项目。

　　科学家对政治的兴趣出于科学家的社会责任感。鲍林坚决反对把科技成果用于战争，特别反对核战争。他指出：“科学与和平是有联系的，世界已被科学的发明大大改变了，特别是在最近一个世纪。现在，我们增进了知识，提供了消除贫困和饥饿的可能性，提供了显著减少疾病造成的痛苦的可能性，提供了为人类利益有效地使用资源的可能性。”他认为，核战争可能毁灭地球和人类，他号召科学家们致力于和平运动，鲍林倾注 了很多时间和精力研究防止战争、保卫和平的问题。他为和平事业所作的努力，遭到美国保守势力的打击，50年代初，美国奉行麦卡锡主义，曾对他进行过严格的审查，怀疑他是美共分子，限制他出国讲学，干涉他的人身自由。1954年，鲍林荣获诺贝尔化学奖以后，美国政府才被迫取消了对他的出国禁令。

　　1955，鲍林和世界知名的大科学家爱因斯坦、罗素、约里奥?居里、玻恩等，签署了一个宣言：呼吁科学家应共同反对发展毁灭性武器，反对战争，保卫和平。1957年5月，鲍林起草了《科学家反对核实验宣言》，该宣言在两周内就有2000多名美国科学家签名，在短短几个月内，就有49个国家的11000余名科学家签名。1958年，鲍林把反核实验宣言交给了联合国秘书长哈马舍尔德，向联合国请愿。同年，他写了《不要再有战争》一书，书中以丰富的资料，说明了核武器对人类的重大威胁。

　　1959年，鲍林和罗素等人在美国创办了《一人少数》月刊，反对战争，宣传和平。同年8月，他参加了在日本广岛举行的禁止原子弹氢弹大会。由于鲍林对和平事业的贡献，他在1962年荣获了诺贝尔和平奖。他以《科学与和平》为题，发表了领奖演说，在演说中指出：“在我们这个世界历史的新时代，世界问题不能用故争和暴力来解决，而是按着对所有人都公平，对一切国家都平等的方式，根据世界法律来解决。”最后他号召：“我们要逐步建立起一个对全人类在经济、政治和社会方面都公正合理的世界，建立起一种和人类智慧相称的世界文化。”

　　一些科学家对政治不感兴趣，科研组织往往也讨厌自己的科学家过多地从事政治活动。1958年，正在鲍林把大量的精力投入到社会事务中、其政治活动到达高峰之际，他在加州工学院处境却变得差起来。迫于校长和董事会的压力，鲍林辞去了他干了22年的加州工学院化学与化学工程系系主任的职务，但校方给了他终身教授的名誉作为补偿。鲍林虽然享受终身荣誉待遇，但校方规定他不但不能随其他教师一道涨工资，而且还削减了他的工资。另外，鲍林还被迫让出实验室。

4、特勒：在争议的漩涡中生活

　　特勒是本世纪一个倍受争议的物理学家。在科学能力上无可厚非，而在实现其科学目的的政治方面，他向舞台上的演员一样面临着不同意见的观众。有人把他称为战争狂人和战犯，有人则把他看成是国家的英雄。

　　特勒1908年出生于匈牙利，在德国慕尼黑大学、莱比锡大学和哥廷根大学多所学校接受高等教育。他的博士论文是研究氢核离子的，对现在普遍接受的分子轨道理论的形成有一定的帮助。1931～1933年在戈廷根大学教书。1933年希特勒上台后离开德国。在丹麦和伦敦逗留过一段时间后，1935年侨居美国，在乔治?华盛顿大学任教，26岁就当上了理论物理教授，与另一名颇具天才的科学家伽莫夫一起共事。他们一起建立了区分辐射衰变中亚原子逃离原子核的路径的新规则。受到玻尔1939年关于由原子裂变报告的震撼，在罗斯福总统号召科学家行动起来抵制纳粹的演讲的鼓舞下，特勒决定把注意力转移到发展核武器上。1941年特勒取得了美国国籍，参加了芝加哥大学费米小组链式反应实验。随后又接受奥本海默的邀请进入加州大学伯克利分校从事原子弹方面的理论研究。1943年他成为奥本海默招募到的在洛斯?阿拉莫斯理论物理部从事原子弹的研制的首批科学家之一。尽管他的任务是研究核裂变，特勒还是把更多的注意力转移到他认为威力更大的氢的热核聚变上。战争结束后他就要求美国政府把核武器的发展转移到氢弹上了。

　　如果说，在制造原子弹过程中，特勒只是一个单纯的科学家，在设计制造氢弹时他已经是一个集科学与政治于一身的人物了。在科学领域之外，特勒被称为是“氢弹之父”。这主要不是因为他在氢弹理论方面的贡献（在这方面贡献更多的可能要算他的同事乌拉姆），而是在倡导和组织研制氢弹的贡献，在面对怀疑甚至敌对时表现出的坚定对氢弹的发展起了决定性的作用。当原子弹在日本爆炸后，反法西斯战争结束，多数科学家厌倦了紧张而不自由的生活，同时对原子弹对人类产生的巨大危害普遍有一种最恶感，因此他们极力反对核武器的制造，纷纷回到大学校园从事纯科学研究。另一方面，当时军界和政治界那些不懂的科学的人过于乐观，认为美国的核技术水平可以维持20年，因此他们也没有紧迫感。虽然也象其他科学家一样，特勒1946年接受了在芝加哥大学和研究所的职位，但不久又回到了洛斯?阿拉莫斯担任了很长一段时间的顾问。

　　特勒从事氢弹研制的原因有两个。一是纯科学的目的，研究氢弹对知识的追求和人类能力的扩展都是有价值的，包括他自己在内的很多科学家已在这个领域进行了多年的研究，不能因为一些人的反对而放弃研究。一是担心苏联会在军事技术超过美国。特勒的反共产主义的政治主张来自于几个方面的经历。11岁时他就对匈牙利的共产主义没有好感，但那时还说不上反对。离开匈牙利到德国求学时，他常和两个亲密的朋友交谈政治。一个是卡尔?弗里德利克?冯?魏泽克尔（是后来成为西德总统的魏泽克尔的哥哥），最坚决的反对共产主义者；另一个是苏联优秀的物理学家朗道，一个对共产主义有坚定信仰的人，认为资本主义政府是极端可笑的。不幸的是，后来朗道却被苏联共产党以德国间谍的罪名逮捕入狱。此时，特勒真正开始憎恨和不信任苏联了。

　　因此，特勒成了少数呼吁美国继续进行核武器研制的科学家之一。他认为，美国在核武器方面的专有局面维持不了多久。1949年苏联爆炸了第一颗原子弹，加深了他的这种认识。他首先战胜了以奥本海默为首的一大批资深科学家组成的原子弹委员会顾问委员会对制造氢弹的阻挠，取得了美国总统杜鲁门的支持。他几经周折，建立了第二实验室―利弗莫尔实验室，积聚了一大批有才华的科学家，开始了氢弹的研制工作。1952年世界上第一颗氢弹爆炸成功。苏联在美国氢弹爆炸不到一年的时间，就爆炸了一颗可运载的火箭，实际上在技术已经超过美国。在政治上，特勒的判断是正确的，他的正确判断导致他的符合美国国家安全需要的行动。

　　特勒的另一个受人非议的行为，是在1954年奥本海默忠诚问题的听政会上做了对奥本海默不利的证词：“如果共和国的事务掌握在别人手里，我个人认为会更加安全”。听证会结束，奥本海默在国防科学方面走到了尽头。尽管奥本海默成为政治牺牲品的原因很多，特勒的证词更不是奥本海默命运的决定性因素，但多数核物理学家还是认为特勒背叛了奥本海默而无法原谅他。

　　作为一个坚定的反共产主义者，特勒在60年代把大部分时间化在了促使美国在核武器水平领先苏联的活动之中。他反对1963年核试验禁止条约。70年代特勒是核武器政策的资深的政府顾问。80年代他对里根政府的战略防御系统有很多影响。

5、萨哈罗夫：持不同政见的苏联氢弹之父

　　在科学界之内，萨哈罗夫是一个典型的物理学家，在氢的冷聚变热核反应、宇宙射线研究和基本粒子研究中取得了巨大的成就。他生于1921年的莫斯科，1942年以优异的成绩毕业于莫斯科大学物理系，二战结束后到莫斯科研究所当研究生，他的导师是1958年诺贝尔奖物理学奖获得者塔姆（I.Y.Tamm,1895-1971）。1948年，在结束了学位论文答辩后，萨哈罗夫开始参与苏联核武器工程计划，过了不久就成了整个工程的首席理论家，他被称为苏联的“氢弹之父”。1953年苏联爆炸了氢弹，也就在这一年还不到32岁的萨哈罗夫就当选为苏联科学院院士，成为苏联最年轻的院士。

　　从1957年起，他开始关心社会问题和政治问题，尤其关心他的工作造成的社会后果。他认识到，大气中的核试验因其放射性元素而污染环境，这些放射性元素能引起癌症，致使成千上万的人死亡。1958年他第一次向苏联政府提出，要求取消当年的大气层核试验计划，遭到政府拒绝。1961年和1962年，他又两次上书赫鲁晓夫，建议停止大气层核试验，未获成功。从此，他更加热心于社会活动，逐渐从一个仅仅是反对进一步搞核试验的人道主义者，变成了一个对苏联的制度和内外政策有一整套不同见解的持不同政见者。

　　1968年，他完成了《进步、共处与知识分子的自由》一书，呼吁苏美停止军备竞赛，实行真正的共处合作，并要求在苏联实行言论自由，取消新闻检查，改革经济制度和教育制度。此书在欧美出版，广为发行，被称作是他的第一篇宣言。

　　1970年，他和其他两位学者给苏联政府领导以长信方式，进一步表达了对苏联内外政策的不同主张，即被称作第二篇宣言。1970年年末，他和其他两人宣布成立“人权委员会”。1971年，他又两次上书勃列日涅夫，继续要求实行民主化、自由化和非军事化，重申了他对苏联政治、经济、文化和教育等一系列重大问题的看法。1973年，他开始受到苏联当局的公开批判和谴责，并被取消了他的社会主义英雄称号和国家发给他的一切嘉奖。

　　1975年萨哈罗夫因为“捍卫人权、裁军和所有国家之间的合作而进行的斗争，其最终目的都是为了和平”被授予诺贝尔和平奖，苏联政府拒绝他出境领奖。1980年，苏联出军阿富汗，他立即提出强烈抗议。戈尔巴乔夫上台后，萨哈罗夫的处境得到了改善。

6、罗特布拉特：曼哈顿工程的辞职者

　　1995年的诺贝尔和平奖授予了波兰出生的英国籍物理学家罗特布拉特。罗特布拉特1908年出生于波兰华沙，1932年从波兰自由大学硕士毕业后进入华沙大学攻读物理学博士学位，1937年成为该校原子物理研究所的助理所长，1939年到利物浦大学在查德威克指导下研究原子爆炸的可行性，随后跟随查德威克参加了美国的曼哈顿工程。1945～1949年，罗特布拉特是利物浦大学核物理研究的负责人。1950年、1953年他分别获得利物浦大学的哲学博士和伦敦大学的科学博士学位。

　　罗特布拉特参加曼哈顿工程的想法是只有美国的原子弹才能阻止希特勒使用原子弹。但是到了1944年底，当他得知德国已经发起了原子弹研制时，也立即辞职回到了英国利物浦大学。他是唯一的一位在原子弹爆炸前就辞职的科学家。

　　罗特布拉特思想最大的转变来自于美国成功地把原子弹投放到了广岛，造成了大量平民的伤亡。首先，对科学滥用的憎恨导致了他的科学研究方向的急剧改变。他希望自己的科研能够直接有益于人类。在后来的科学生涯中，他的学术研究转向了物理学的医疗应用。其次，罗特布拉特意识到了一种恐惧，那就是对日本使用原子弹将引起核武器的军事竞赛并由此产生对人类的可怕的威胁，他觉得自己有责任来警醒公众特别是科学共同体新的危险。

　　1946年罗特布拉特和其他科学家共同成立了原子能科学家协会，1947年组织了“原子火车”，是世界上第一个倡导核能的和平利用反对军事应用的大型展览。罗特布拉特是罗素―爱因斯坦宣言的11个签名人之一。这个宣言呼吁科学家对原子能的正当应用采取行动。1957年，在罗特布拉特的组织下，第一次普格沃什科学与世界事务会议召开，罗特布拉特担任秘书长。在冷战时期，普格沃什的主要任务是阻止军备竞赛，防止世界核战争的爆发。在罗特布拉特40多年不知疲倦地领导下，普格沃什领导了世界上的反对核武器运动，成为最重要的禁止核试验和倡导核裁军的非政府组织之一。

　　罗特布拉特的活动不仅仅局限在普格沃什，他时刻唤醒民众和科学共同体人类面临着核战争的危险。他是众多和平运动的组织者（如1958年英国核裁军运动），也曾担任很多和平组织的成员（如担任1986年联合国和平年的顾问）。

第24章 行政型科学家

　　在威格纳（Eugene Wigner）担任橡树岭国家实验室科研主任之后不久，就要求我担任他的个人助手。我当时没有同意，因为我刚过30岁，还不打算放弃科学研究事业。但几个月后，当他要求我担任物理研究室主任时，我却接受了。因为我认为在管理一个小小的物理室主任的同时，还可以继续从事核链式反应理论的研究工作。然而，在研究室主任于整个国家实验室治安，不过是五十步与一百步之差；因此，当我33岁时，我变成了一个全时的科学管理工作者。 ――温伯格《第一核纪元》

　　科尔兄弟认为，除了做出伟大发现的科学家之外，科学精英的另一个群体是科学管理者，尽管他们没有哪些依靠杰出的发现而进入精英的人所具有的声望，但是管理者在科学界占据着重要的影响。而科学史常常把他们忘记了[1]。科尔把这些人称为创业的科学家。他们可以促使大规模的项目付诸实施，并且监督它的完成。管理精英也充当许多政府控制的资源的“把关者”。他们确定授予研究资金的标准，通过挑选那些符合标准的人，他们因此成为确定科学注意力的中心的重要力量。

　　按管理领域的大小，对科学活动的管理可以分为课题组管理、研究室管理、大的研究机构（如国家实验室和研究所）管理以及国家科技政策管理等。简单地，我们可以把具体管理科研组织的科学家称为管理型科学家，而把对政府科学政策有着很大影响的科学家称为政策型科学家，这些科学家可以统称为行政型科学家。比如，在美国的曼哈顿计划中，奥本海默可以算是一个管理型科学家，而布什则是一个政策性科学家。

　　科学家尤其是年轻科学家从事管理工作受到多方面的限制，主要有工作精力的分配和外界舆论的影响。在挑选年轻科学家从事行政管理工作时，人们的目光主要集中在候选人的科研业绩上，要求他们的学术权威和创造性成果，而当确定了这样的人选时，舆论又认为这样的年轻科学家来从事管理工作是浪费，会断送他们的科学前程。因此，科学家担任管理工作通常在过了他们的从事科学研究的最佳年龄即进入中年之后。

1、现代科研组织结构的特点

　　现代科研组织是根据科学技术发展的特点，把人力、资金和设备科学地结合在一起，建立的科学研究的最佳结构。现代科研组织结构，可以有效地提高科研工作效率。它的特点主要表现在两个方面：新型的科研组织结构和科研手段、科技信息的公用化。新型科研组织的结构包括：跨学科综合研究组织结构、矩阵式组织结构、弹性组织结构。

　　跨学科综合研究组织结构，是针对综合性的科技领域、工程技术项目或长期的跨学科的研究任务，把有关的专业人员集中起来，建立综合性的研究中心，技术开发中心，研究院、所或研究室。这种组织形式有利于促进各学科之间的交流、渗透、移植，形成新的观点、方法与技术，开拓新的技术领域。

　　矩阵式组织结构，是在传统的科研组织形式上发展起来的。传统的科研组织有两种形式，即按学科和专业组织科研机构，以及按产品和任务建立科研机构。矩阵式组织结构打破了传统的限制，将按学科专业与按产品任务的建制作综合考虑，采用纵向与横向相结合的办法，处理专业与任务之间的关系。在科研机构内，根据学科和专业建立研究室（组），以利于积累专业资料，培养专业人才；在承担综合性任务和研制产品时，把不同专业的人员重新组合，形成专题协作组。纵向是专业研究和职能部门的指挥线，横向是项目研究的指挥线，纵横交叉形成矩阵。这种形式能较好地适应综合性的课题任务，有利于出成果、出人才。

　　现代科研组织的弹性结构，是为了学科发展的需要和完成不同性质的任务，更充分地发挥科技人员的创造性，对人员、设备、资金、组织形式等，适时进行调整和组合，为科技人员的合理流动和学术交流创造了条件，以求得科研工作的最大效益。

　　现代科研工作是以高明新技术实验设备、检测计量仪器以及大量的最新科技信息为基础的。为了提高它们的利用率，就需要实现共用性的科研手段和科技信息的公用性。因此，必须建立各类实验中心、测试中心、计算中心、数据中心、信息中心等开展专项技术服务的组织机构。

2、管理型科学家的基本素质

　　1993年，53岁的分子生物学家、诺贝尔获奖者瓦慕斯（H.Varmus,1939-）出任美国国立卫生研究院（NIH）院长。这是自NIH建院以来首次由诺贝尔获奖者担任领导。人们认为瓦慕斯有3个方面的特点。一是作为科学家的科学家，他本人在著名的科学家中的声望很高，并且他坚持在担任研究院院长时并不放弃从事基础研究，仍然领导一小规模的基础研究实验室；二是一位政治科学家，在NIH的岗位上，随时要承受一些政治压力，如争取国家经费、处理一些注入艾滋病防治等社会团体的要求等；三是公众的科学家，由于NIH影响着美国的重要的公共卫生政策和人们普遍关注的对重大疾病如肿瘤等的研究方针，他也具有与公众沟通的能力，这也显示了这种管理位置对管理者的要求。

　　一个科研群体的管理者就是这个群体的领导者，他大致有以下几条职责：首先，他是这个群体的代表和代言人，来处理群体与外界的联系；其次，他是这个群体的责任承担者，必然对群体出现的任何问题负有一定的责任；第三，他是组织目标和任务的组织者和管理者，带领和协助群体成员实现组织的共同目标；第四，他是群体的核心，在科研水平、人际关系等都方面起着示范作用。

　　科学研究是一个相对自治的社会活动，管理这个活动的管理者首先是科学共同体中的一员，也就是说管理型科学家首先是一个科学家，即“内行管内行”。因此，他必须懂得科学技术发展的一般规律和管理理论，熟悉科研劳动的特点，善于体察科技人员的心理。

　　他必须能广泛了解科学技术各方面的进展，了解国民经济发展的需要，并根据这些情况确定组织的目标，为组织申请到足够多的科研经费，包括各种赞助资金、与企业的科研合同等，把科学家的个人目标和组织目标协调一致起来。

　　他必须富有科学技术上的开拓精神，在探索和判断问题时，头脑冷静，思想敏锐，朝气蓬勃，积极果断。

　　他虽然具有从事科研的经历也希望在研究领域做出贡献，但他必须解决自己的科研和组织管理方面的实践冲突，不能容许埋头于自己的研究领域而忽视整体或疏于管理；不仅懂得和熟悉业务，而且必须有组织能力。

　　管理是一门艺术，他必须了解和懂得有关现代管理方法和手段。他必须善于聚集人才并管理、留住这些人才。

3、与企业管理、政府管理的某些区别

　　对科学活动的管理与对企业管理的区别是：经济手段是否行得通吗？企业管理的很多方面都能通过量化指标来实现，评判一个企业员工是否称职可以看他是否完成了企业目标：生产量、销售额、净利润等。科学研究活动的非定量指标和科研成果的非经济价值评判特性导致了对科学家管理的困难。虽然以获得赞助资金、赞助项目的多少来判断一个科研组织或者科学家的能力、以论文的发表数量和论文的引用量来评判一个科研组织或者一个科学家的绩效被一些科研管理者采用，但这种方法受到的质疑也越来越多。

　　对科学活动的管理与对政府部门管理的区别：权力手段是否行得通吗？政府部门的权威很大一部分来自法定权威，也就是说他们的权力是通过法定手续完成的。一般的政府管理是按科层结构分配权力的，上级自然对下级有管理的权利。科研组织的权威虽然也离不开法定权威，但他们首先是建立在专家权力基础之上的，也就是说科研组织的领导首先应该具备足够的专门技术和知识。有的时候，没有行政职务的学术权威对年轻的科学家更具有号召力。

　　一个好的科学家有时并不是一个好的管理者，海森堡是一例（二次世界大战后，德国政府专门为海森堡创立了马克斯?玻恩研究所，海森堡一直研究所所长，他罗织了50多位博士，国家也给与了大量投资，但几十年研究成果甚微）；一个好的管理者可能科学声望并不太高，奥本海默是一例，他在曼哈顿工程中发挥了杰出的管理才能。

　　科研组织的管理者有一些基本任务：制定本单位的科技工作规划；在正确评估的基础上选准课题，订出科研工作计划；协调各项科研活动，分配科研经费；搞好研究人员的结构，根据需要，及时进行调配；组织研究是内外的学术交流和纵向、横向协作；抓好科技情报工作；切实做好科技人员的培养工作；保证科研工作的物质供应；正确评价科研成果；做好科研成果的推广。

4、布拉格：实验室管理

　　二战前的卡文迪什实验室是英国最为著名的物理学实验室，有长期科研的传统，曾经由发现电子的JJ汤姆逊和发现原子结构的卢瑟福担任主任，在原子结构和原子核物理的发展上作出过重要贡献。二战期间，多数科学家放弃了原来从事的研究工作，加入到为国防服务的行列，特别是发展核武器和雷达的工作。

　　战后，由于原子能与核武器的发展，要求规模大、保密性高，不能继续在大学的实验室进行，故各国都决定成立新的独立研究机构。这样，核物理研究工作就由卡文迪什实验室分离了出去，卡文迪什实验室的经费因此而减少，面临科研方向的重新选择和确定。

　　面对前述的新情况，新任卡文迪什实验室主任布拉格从实验室和英国国情出发，果断地决定将实验室原有的科研积累加以发展，开辟新的研究领域。一是利用Ｘ光衍射进行矿物晶体结构的分析技术，来进行生物大分子的结构分析，力图从分子的角度了解生物的遗传和生命现象的本质。二是利用在“二战”中发展起来的雷达技术进行天文研究。

　　历史已经证明，由一个以物理学前沿为主要研究方向的世界知名实验室，改为利用物理学发展出的仪器和物理学家的思维方法，重点从事天文和生物的研究，这样一个决定是非常正确和极有远见的。经过几年的努力，卡文迪什实验室在这两个新研究方向上都取得了划时代的研究成果，开辟了射电天文学和分子生物学的崭新领域。在天文上发现了类星体和脉冲星，赖尔和休伊什因而获得了1974年的诺贝尔物理奖。在分子生物上发现了ＤＮＡ的双螺旋结构，克里克和沃生获得了1962年的生物和医学诺贝尔奖。在卡文迪什实验室分子生物方向工作过的科学家中还有好几位获得诺贝尔奖。这就使得在战后困难的条件下，卡文迪什实验室重新成为世界最重要的科学中心之一。

　　在管理方法方面，布拉格采用了民主管理的模式。因为到战后几年，实验室的人数大增，比卢瑟福时代多了1倍，专职人员已经达到40人左右，研究生和访问学者已经达到300多人，按照卢瑟福原来那种集中管理模式一个人指挥这么大的队伍有些困难。为此，他仿效工业研究室的工业化管理办法，在卢瑟福过去分组的基础上，采取大组系分权管理的办法。每个大组自成体系，配备一套研究人员、设备、技术人员、实验员、秘书和制造车间，独立运转。这样既可以发挥各个专业自己的主动性和积极性，又可以减少室领导的负担，因此提高了工作效率。

　　他还独出心裁地建立了秘书管理行政事务的体制。为了适应规模迅速扩大后行政管理事物繁杂的需要，也为了使实验使得负责人摆脱过多的行政事务干扰，他设立了专职秘书负责财务、房屋分配和日常行政事务，其职位相当于副室主任级别，由有管理能力的人担任。各个大组也分设组秘书，负责财务、信件收发、文件打印、会议研讨等事务，整个实验室形成了一个秘书体系，从而把行政事务管理得井井有条。后来整个剑桥大学也推广了布拉格的管理经验，在大学领导机关也设立了秘书，各系自设秘书，形成了行政秘书管理行政事务的体制，直至今天。

4、奥本海默：曼哈顿工程中的大科学管理

　　在非物理学界，奥本海默是以他作为战时曼哈顿工程中洛斯阿拉莫斯实验室主任，领导和组织了原子弹的设计、研制，被誉为“原子弹之父”而闻名于世的。

　　1925年，奥本海默从哈佛大学毕业后来到剑桥三一学院，在J. J.汤姆森手下从事电子穿透能力的实验，后来在福勒（R. H.Frey）和狄拉克的帮助下，应用薛定谔刚刚发现的波动力学于一系列原子现象，尤其是类氢原子的连续谱等问题，发表了两篇颇有影响的论文。后来他到德国哥廷根大学，师从M. 玻恩从事研究，在追踪和应用量子力学最新进展方面体现出才思敏捷、悟性超人的特长。

　　1927年后，奥本海默先后在哈佛大学、伯克利加州大学和加州理工学院任教。其间1928～1929年他曾又赴欧洲，先后在莱顿大学和苏黎士大学与艾伦菲斯特和W.泡利一起切磋研究，其后的工作也深受泡利影响，始终瞩目于物理学发展的最前沿。他曾早在1930年就预言正电子的存在，在1931年指出有整数和半整数不同自旋的粒子有不同的理论结构，并结合当时有关宇宙射线和原子核物理的大量观察实验结果，对种种基本粒子的性质进行了描述、计算和说明。未及而立之年，他已确立起自身在美国物理学界的领先地位。

　　与此同时，奥本海默也逐步展示出他作为一个优秀教师的潜能和素质。除了专业成就之外，他学识广博，善于理解并鼓励学生发表自己的见解，擅长讲演，尤擅以启发讨论式方法教学和指导学生。因此，他的周围总是聚集着一群才华横溢、思想敏锐的优秀青年，伯克利逐步成为美国的理论物理中心，他培养出的年轻物理学家后来也大多成为物理学界的顶尖高手，并由此形成美国物理学界著名的理论物理学派。

　　1942年，是奥本海默人生的一大转折。奥本海默担任洛斯阿拉莫斯实验室主任源于康普顿（Karl.T.Compton）的推举，在康普顿的实验室里，他初步展示了自己的组织才能。他第一个提出了把美国分散的许多实验室集中于一地，以避免工作的重复与混乱的建议。他认为，必须把所有的实验室集中在一起，凡物理学家、实验加、数学家、军事专家以及辐射化学、冶金、爆炸工作和精密测量等各行专家要在统一的领导下进行工作。奥本海默的这一建议得到了全力支持。由于他不只是这个建议的发起人，而且也显示他是一个卓越的组织者，于是康普顿提议把这个即将建立的实验室的领导责任交给他。他被任命为战时洛斯阿拉莫斯实验室主任，负责制造原子弹的“曼哈顿计划”的技术领导。然而，要把原子核裂变所提供的理论上的可能性，真正变成军事上可靠易行的原子武器，其间所须克服的理论、方法、材料、直到技术工艺上的种种难题，无疑是对于人类才智的极大挑战。

　　在直接参加这项研究的科学家中，有包括费米、贝特、弗兰克、劳伦斯(E.O.Lawrence,1901-1958)、塞格雷和阿尔瓦雷斯(L.W.Alvares,1911-)等先后获取诺贝尔物理学奖者在内的众多精英，而奥本海默之所以被遴选出委此重任，除了他广博的知识外，显然更被看重的“功夫”，是在物理学之外的、承担这项巨大的科技工程所必须的素质。

　　这首先体现在他的独具慧眼和“挖人”艺术，事必躬亲的细致作风，以及据理力争的胆识，从而成功地邀请来一大批战时十分抢手的科技英才。奥本海默善于洞察交谈者的观点，是他能恰当地回答对方所流露出的疑虑。对于某些物理学家，他用“德国人可能制造原子弹”的说法来激励他们，对另外一些科学家他则夸耀墨西哥州的绝妙景色。他还妥善地安排好爱好特异而需求悬殊的各个家庭的生活起居，并破除了不合科研实际的保密条例，确保了实验室共同体内的科学自主和自由的交流探讨，籍此充分调动起全体研究人员的积极性；其次，就是他敏锐的理解力和洞察力，卓越的协调和管理能力，以及忘我投入的工作热情。奥本海默作为一个好的实验室主任，头脑十分灵活，能够成功地了解实验室里几乎第一件重要的发明，也因为他对于别人的心理有很不寻常的洞察，他能理解实验室里进行的一切事情，不管是化学的，理论物理的，或机械车间方面的；能够把所有这些事情统统装在脑子里并进行协调，会把这件事纳入总的情况，得出正确的结论。正是凭着这种难得的才能，奥本海默在短短3年里，把数千人的聪明才智，凝聚在这个几乎是白手起家、耗费巨大而又空前复杂的科技工程中。

　　1947年奥本海默就任普林斯顿高等研究院院长，把他的教学风格和管理才能在这儿发扬光大，并组织了一系列重要的国际学术活动，促进了其间量子场论的发展。爱因斯坦、泡利和玻尔、狄拉克等都曾安居于此或多次造访，众多后起之秀（包括刚刚崭露头角的李政道和杨振宁）也都以来此进修访问为荣，使普林斯顿成为战后世界物理学的研究中心之一。

5、布什：科学――无尽的前沿

　　万尼瓦尔?布什是一位对美国科学技术政策产生过重要影响的科学家。他出生并在波士顿地区长大，在麻萨诸塞州图夫特大学学习工程学，获得学士和硕士学位。1913年到1917年在大学教数学和电子工程学，并在期间获得哈佛大学和麻省理工学院工程联合颁发的博士学位。在一家私人公司做过短时间的咨询工程后于191 9年回到麻省理工学院担任电子工程学教授。布什对电子工程学最有意义的贡献是微分分析器的发展。微分分析器是一种具有相当运算能力的模拟计算器，可以说是数字计算机的前身。在1945年数字计算机出现之前，这种微分分析器被广泛应用于解决不同的数学和物理问题，二次世界大战中被军事部门用于导弹制表。布什也曾相其它电子工程是一样，致力于电子设备和电力运输设备的工业化生产之中，1922年他参与创立了一家电子元件生产公司。布什一生在电子学领域拥有49个专利。

　　但是布什的真正长处在科学和技术组织的操纵和行政管理上。1932年他成了MIT的副校长和工程院第一任院长，直到1938年他出任很有声望的华盛顿卡内基研究所（美国几个重要的私人赞助的科学研究中心之一）所长。与此同时，他被任命为国家航空顾问委员会（NACA）成员，一年后成为这个委员会的主席。国会建立于20世纪之初的NACA主要是对国家飞行问题的研究起到监视和协调作用。1939年，认识到越来越近的不可避免的战争冲突的来临，罗斯福总统命令在国家紧急时期，NACA作为一个参谋和研究部门并入到了陆军和海军的航空部门。第一次世界大战期间，布什已经在潜艇探测问题上有过工作经验。当他发现当时在这些执行研究中管理的混乱和缺乏协调时十分惊讶，感到有必要对军事研究做出调整。1940年春天，布什已经十分精通进出华盛顿政治圈之道。布什和国家的其他几位院校和科研机构的领导人如康普顿（Karl T. Compton，物理学家、MIT和校长）、康南特（James B. Conant，化学家、哈佛大学校长）、托尔曼（Richard C. Tolman，物理学家、加州理工学院研究生院院长）、杰维特（Frank Jewett，贝尔实验室退休总裁、国家科学院院长）和两位罗斯福的顾问科克斯（Arthur C. Cox）和霍普金斯（Harry Hopkins）等一起，商议应该成立国家国防研究委员会（NDRC），来专门协调政府、私人研究机构和大学研究的组织，用国家需要研制新的武器。霍普金斯安排了布什和罗斯福总统的私人会晤。罗斯福同意了这个计划，并设立了总统紧急基金，任命布什为委员会主席。1年后即1941年6月，根据布什的要求，罗斯福建立了一个权力和范围更大的机构-国家科学研究与发展办公室（NSRD）取代并合并了NDRC 。除了NDRC 外，这个办公室还合并了其他几个领域的办公室，罗斯福任命布什为办公室的负责人。

　　布什开始了他一生最著名的工作―组织美国科学家和工程师应对二次世界大战的复杂局面。通过合同体系建立起与大学、企业和政府科研机构的广泛的关系，布什扮演了政府基金和科学研究结合的媒婆角色。布什的这套合同体系，充分利用了大学和私人研究机构的设备和专家，委派这些机构以技术决定的责任，不但发挥了科学家的积极作用，而且NDRC也能够实现对所有这些研究的紧密控制。因此现代大规模的、费用高昂的科学研究从企业转移到政府，过去不可能实现的大科学研究如曼哈顿工程，现在变得可能。利用军事赞助和指导科学研究的体系就是现在闻名的五角大楼体系或者称为军事―工业系统。

　　通过NSRD发展的众多武器中，雷达系统和原子弹工程充分展示了布什第一流的管理和政治技巧。通过在MIT建立微波委员会和辐射实验室，布什创造了管理以微波为基础的雷达系统的建制，对30年代以来美国海军发展的长波雷达系统是个很大的促进。布什以前的学生和同事不仅带来了他们的专业技术，也带来了一个研究员的大网络，这个网络包括了对微波研究有基础的大学（如斯坦福大学）和企业(如斯培里回转仪公司)。布什在战前建立的学院―军事―产业联系变成了战争中他的研究组织集成系统的一部分，使得MIT成为与OSRD签订合同金额最大的院校。

　　原子弹则展示了他另一方面的领导艺术。NDRC和后来的NSRD吸收了罗斯福已经在1939年建立起的铀委员会。不满意这个委员会的步伐，布什增加了新的成员。当委员会产生了一个宣称原子弹不可能成功的报告，他迅速召集了另外一个委员会，提供了不同的信息，得到了他想要的报告结果―制造原子弹是可能的而且德国有可能赶在美国之前研究成功。所有这些努力，加上美国被日本偷袭珍珠港事件以及爱因斯坦等著名科学家的呼吁，使美国下决心进行了曼哈顿工程，原子弹于1945年成功地在日本广岛和长崎成功爆炸。

　　1945年，布什把本来写给罗斯福总统的报告―《科学―无尽的前沿》，由于罗斯福的离任，最后送给杜鲁门总统。该报告制定了政府支持大学基础研究的蓝图。布什先见地提出建立国家研究基金，独立资助物理、生物以及国防研究。布什像其他科学家一样，担心军事对研究的新热情必然会改变科学研究的特征而最终损害国家的经济增长。布什认为这个基金的主席应该与不管是来自白宫还是国会的政治压力绝缘，避免资助那些政治上急需的而技术上有问题的研究。杜鲁门没有接受这个建议，标志着布什对科学发展政策的直接影响开始结束。不过，美国于1956年建立了国家科学基金，专门无偿资助基础研究，也算是对布什建议的一个响应。

6、温伯格：科学评选准则

　　艾尔文?温伯格（Alvin Weinberg）是土生土长的芝加哥人，在芝加哥大学完成了大学、硕士和博士学历。1941年，温伯格参加了芝加哥大学的冶金实验室，从事链式核反应堆研究。作为成员之一，他参与了最终投放到长崎的原子弹用的材料钚的制造。1945年冶金实验室的一个分室搬到橡树岭，成为橡树岭国家实验室，温伯格也随迁橡树岭。1955年成为实验室主任，并在这个位置上工作了18年。1958年到1961年他是总统科学顾问委员会成员，1974年是白宫能源发展与研究负责人。

　　1975年到1985年，温伯格担任橡树岭联合大学能源分析研究所所长，在这里他对温室效应、可替代能源资源、能源资源最大化与经济和环境成本最小化等问题作了开拓性的研究。

　　整个职业生涯中，温伯格是发展核能的先驱者之一。他在科学上的突出贡献是首先了压水堆的概念，后来这种堆型成为核潜艇的动力核心。他领导研究了多种类型的反应堆，尽管大部分没有发展到商业应用。温伯格得到了除诺贝尔奖之外的很多荣誉，如他是美国科学院院士、美国工程院院士、美国艺术与科学院院士、美国哲学学会会员，获得过原子能和平利用奖、费米奖等。

　　其实，温伯格的贡献已经超出了能源领域，他在大规模科学管理、超科学问题、科学信息管理、技术与民主，以及科学技术与政治、经济及社会的关系等很多领域都有独特的贡献。例如，他首先提出了“大科学（big science）”、“超科学(tran-science)”、“技术幕后交易(technological fix)”、“浮士德式的交易（faustian bargain）”等词汇。

　　温伯格在科学管理方面最重要的贡献是提出了大科学的评选准则。他认为科学管理不是决定哪一个科研课题成立，而是决定哪一个科研课题更具有价值。现代科学活动分为两个部分：科学实践和科学管理。科学实践是指科学研究的行为，提出理论、观察、测量、解释结果。管理关心的是作什么，而实践关心的是怎么做的问题。当科学处于小科学状态时，科学管理者和科学实践者是同一个人，他自己决定下一步做什么并自己去完成。而在大科学时期，战略选择就特别复杂。科研管理的首要任务是保持高的科研水准，其次是关心人的成长。一个大的实验室主任要把很多的时间化在处理科研预算僧多粥少的问题。在国家层次则是整个科技资源的配置上。因此他提出了科学问题的优先次序问题和科学评选的准则问题（被称为温伯格准则）。

　　温伯格准则指出，科学评选有内部准则和外部准则。内部准则是效率准则，也就是说，所提出的科研项目达到目标的可能性多大与需要花多少时间？内部准则关心的是这些向政府申请资助的项目是否有可能与有力量完成其所提出的目标。由于它完全取决于执行者以项目的科学人员本身，因此成为内部准则。外部准则则是广义的用途准则，包括技术价值、社会价值则和科学价值。技术价值是指科学活动的技术相关性或者技术用途，如高温等离子体研究的高技术价值在于通过它能产生对熔化能的控制。社会价值是指科学活动对社会的直接影响，如高能物理引导国际合作事业，在国际事务中扮演重要角色。纯科学研究的科学价值是指它对其他的学科的贡献和在阐释其他学科内涵的作用。通俗地讲，外部准则就是除了从事这一领域的一小批科学家外，还有多少人对它感兴趣。感兴趣的人越多，科学问题就越具有价值。按照这些准则，温伯格把生物学排在第一，核能排在第二，高能物理第三，宇航排在第四。

　　70年代以来，温伯格准则对以美国为主的工业化国家的科学政策制定产生了很大的影响。许多美国科研管理机构，如总统科技政策办公室、国家科学基金会、国立卫生研究院都运用它，并结合本部门的科技管理要求提出了类似的科学选择标准。

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，p44-46

第25章 哲学社会科学家型科学家

　　科学思维以两种表面上不同的形式呈现出来：作为哲学和作为专家研究。哲学家力图尽可能完备、尽可能综合地使自己定位于与事实总和的关系，这必然使他卷入在从特殊的科学借用的材料上建筑。专门科学家起初只关心就事实的较小领域发现他的道路。然而，由于事实在某种程度上是针对暂时的理智目的任意地和强有力地定义的，这些边界线随科学思想的进展而不断地漂移。科学家最后也终于看到，为了他自己的领域定向的缘故，必须考虑所有其他专门探究的结果。……于是，所有研究的终极目的是相同的。　　――马赫《认识与谬误》

　　自然科学、社会科学和人文科学相对应而构成当代人类三大类型科学。由于社会科学与人文科学都研究的是自然之外的人的现象，所以人文科学往往也被归入社会科学范畴。在这三大学科群中，分别汇集了人类在自然物质世界、社会结构组织和人之精神世界三个既有联系又相区别的领域进行科学探索和认识活动的总体成就。

1、自然科学与社会科学、哲学的简单比较

　　自然科学的研究对象主要是客观的物质自然世界，物理学、化学、数学、生物学等自然科学学科，是对自然界里的各种物理的、化学的、生物的现象进行观察、实验、分析，用实证的、逻辑的方法探索自然运行变化的原因和规律，使人类积累起关于自然物质世界的知识和理论，以有效地适应和改造自然。社会科学关注的中心是人类社会，经济学、政治学、法律学、社会学等社会科学，从各自不同的角度对人类社会的各个方面，包括经济的、政治的、法律的、社会的进行分门别类或整体的考察研究，对人类社会的组织结构、功能作用、稳定机制、变迁动因等进行调查分析，获得关于人类社会发展和运行的系统知识和理论，使人类得以更有效率地来管理它的社会生活。人文科学关注的中心或其研究的对象主要是人自身，是关于人的精神、文化、价值、观念的问题。人文科学的学科包括文学、历史、哲学、艺术、宗教、美学、伦理学等，它们不仅提供了关于人的精神领域、心灵世界的有用知识，它还以人文科学的特有精神理想赋予经济技术行为以真实的意义。

　　在科学方法论方面，自然科学、社会科学和人文科学有时是通用的，也各自有一些自己特殊的研究方法与工具。一般来说，自然科学是人类理性思维的产物，主要使用事实、原因、规律、必然性等概念，运用实验观察、推理分析和逻辑归纳的方法来构建具有普遍性和一般性的科学体系，形成抽象的逻辑体系和概念网络，再用这些抽象的概念、原理去解释分析具体的自然现象，以力求从纷繁复杂的自然现象中把握事物本质或普遍性规律。社会科学以社会事实为研究对象，经济结构、政治体制、社会关系等等虽然都是人的主体活动的产物，具有人的属性，但它们的形成和演变都具有内在的规定性和相对的稳定性。因而可以把社会视作为一个具有自身客观实在性和规律性的客体来进行研究认识，可以借助于自然科学的某些方法来对社会的结构、功能和机制进行实证性的研究，总结归纳出社会运行发展的一般模式或规律。人文科学研究的是人的精神世界和观念领域，在人文科学那里，研究对象与研究者自身都具有强烈的主体性、个体性、多变性和丰富性。人文科学也可以借用社会科学的一些研究方法，如统计的、实证的、逻辑推导的方法，但人文科学也有自己特殊的研究方法，比如解释学方法、接受学方法、发生学方法、精神分析学方法、哲学反思与顿悟直觉的方法等。

　　因为追求事物的本质和联系是自然科学和社会科学共同的使命，因此从事自然科学和社会科学研究的科学家也往往遵从相应的行为规范：独立的思考精神、理论必须经过检验、对科学真理的捍卫、对学术道德的坚守，等等。

　　虽然哲学也被归入社会科学之中，但它有着特殊性。科学与哲学都研究不以人的意志为转移的客观世界，每一门自然科学都有自己的专门对象，研究自然界某一领域特有的运动形式和特殊的规律；哲学则以整个世界为自己的研究对象，揭示事物的共性，研究世界的最一般的规律。哲学不研究具体的自然科学理论，是自然知识和社会知识的概括合作总结。

　　历史上科学与哲学是不分家的。在中世纪之前，人们往往并不区分自然科学与哲学，自然知识以哲学的形式出现，各种知识包含在哲学之中。古希腊的亚里斯多德是一个典型的科学家，也是一个典型的哲学家。到18世纪后，自然科学和哲学开始逐渐分化，一些基础科学如力学、天文学、物理学、化学、地质学、生物学等相继独立，取得真正的科学形式。从此，科学成为以专门考察自然活动为主要任务的科学活动，哲学则从事世界最一般规律的研究。哲学和科学是相互作用的。自然科学发展产生的理论问题和在认识论、方法论方面的需要，是哲学研究的重要力量。哲学需要一定的自然科学的材料和科学证据。自然科学知识为哲学提供了丰富的素材和事实依据。哲学促进科学发展。哲学自身的变革和发展唤起整个社会的思想解放，为自然科学扫清前进障碍。哲学给科学家以世界观、方法论的指导，提供普遍的规范、认识论和方法论的原则，可以帮助科学家形成正确的科学思想，建立合理的科学体系。

　　当已经成名的自然科学家把自己的研究方向和研究方法转向社会和人文科学后并在这些领域取得了成就时，我们就称他为社学科学家型科学家。特别地，科学家在从事科学研究之余，也思考认识论和方法论问题。那些既在自己的专业科学领域做出过巨大贡献、又在认识论和方法论方面有所建树的科学家可以被称为哲学家型科学家，简称哲人型科学家。

2、哲人科学家的特点

　　马赫(E.Mach,1838-1916)在《认识与谬误》一书的序言中写道：“科学家一点也不是哲学家，甚或不想被人称为哲学家，但是他强烈地需要揣测他藉以获得和扩展他的知识的过程。这样作的最明显的方式是仔细地审查在人们自己的领域和比较容易达到的邻近领域里知识的成长，尤其是察觉引导探究者的特殊动机。对已经接近这些问题的科学家来说，由于常常经历进行解答的紧张和此后达到的放松，这些动机应该比其他人更为显而易见。因为几乎在每一个新的重大的问题解答中，他将继续看见新的特征，所以他将发现系统化和图式化更为困难，显然总是不成熟的：因此他乐于把这样的方面留给在这个领域具有更多实践的哲学家。”

　　近现代科学史的有很多科学家都可以列在哲人科学家的名单之中：哥白尼、牛顿、达尔文、玻尔兹曼、马赫、彭加勒、奥斯特瓦尔德、迪昂(P.Duhem)、皮尔逊(K.Pearson，1857-1936)、布里奇曼、爱因斯坦、玻尔、海森堡、普利高津（I.Progogine,1917-）等等。有意思的是，大多数科学哲学家来自于物理学家、数学家，而属于例外的普利高津、波兰尼等是化学家，不过领域也与物理学密切相关，都研究的是物理化学。

　　一般来说，科学家的哲学思想是不定型的，摇摆不定的，正如爱因斯坦所言：“从一个有体系的认识者看来，他必定是一个肆无忌惮的机会主义者：就他力求描述一个独立于知觉作用以外的世界而论，他向一个实在论者；就他把概念和理论看成是人的精神的自由发明（不能从经验所给的东西中逻辑第推导出来）而论，他象一个唯心论者；就他认为他的概念和理论只有在它们对感觉经验之间的关系提出逻辑便是的限度内才能站得住脚而论，他象一个实证论者。就他认为逻辑简单性的观点是他的研究工作所不可缺少的一个有效工具而论，他甚至还可以象一个柏拉图或者毕达哥拉斯主义者。”[1]

　　哲人科学家区别于纯粹的科学家，因为大多数科学家沉醉在自己的专业领域里，而对专业领域以外的东西或者不感兴趣，或者没有建树。哲人科学家也区别于纯粹的哲学家，甚至还区别于科学哲学家，因为哲人科学家首先是自然科学家，科学研究是他的主业，科学家是他一生的主要角色；其次才是哲学家，哲学是他的副业，哲学家只是他一生的配角。李醒民给出了哲人科学家区别于其他哲学家的主要特征[2]。

　　①哲人科学家从小就对科学和哲学怀有浓厚的兴趣，一生喜欢沉思一些带有根本性的科学问题和哲学问题。科学家的哲学思想的形成主要受到哲学家的影响，如爱因斯坦的哲学思想主要来自于斯宾诺莎的自然神学、休谟和马赫的经验论和他们的独立批判精神。②哲人科学家不过分拘泥于一种认识论体系，善于在对立的两极保持必要的张力。哲人科学家的哲学思想往往表现为多样性和变动性，除了朴素的唯物主义是其基本信念外，他们也可能表现为唯心论者。③哲人科学家主要对面临的现实提出问题和寻求答案，而不是不切实际地提出问题和背着沉重的哲学偏见寻求答案。哲人科学家的哲学思想来自于科学实践，具有明显的针对性。④哲人科学家不自诩为哲学家，不企图构造庞大的哲学体系，但他们对问题的理解却迸发出闪光的思想火花，可以当之无愧地列入人类的思想宝库。如爱因斯坦一生中没有发表过系统地阐述他的哲学思想的专门性哲学论文，他的哲学思想散见于他的许多评论和书心中，看起来庞杂混乱，甚至自相矛盾。⑤哲人科学家大都是人文主义者，他们不仅漫游在人文科学和社会科学的广阔领域，而且具有自觉的人文主义的精神和实践。

3、马赫：一元论与经济思维

　　提起马赫的名字，不论学科学的还是学哲学的，对这位奥地利的智者恐怕都不会感到陌生。作为物理学家，他关于冲击波的实验研究使他闻名于世，“马赫数”等术语就是以他的名字命名的；尤其是，他对经典力学的敏锐洞察和中肯批判，是物理学革命行将到来的先声也使他成为相对论的先驱。在生理学和心理学领域，他的研究是围绕感觉的分析进行的。其具体贡献有：关于运动引起的音调和颜色的变化，即多普勒效应；肉耳迷路的功能和运动感觉；视网膜各点的相互依赖及其对亮度知觉的影响；关于空间和时间的心理学研究；探究心理学分析；格式塔心理学、精神分析和发生认识论的先见之明

　　马赫的主导哲学思想是要素一元论和感觉经验论。他的目的是为了以此消除心物二元论――自我与世界、精神与物质、主体与客体、属性与实体――的人为的绝对对立，把物理学、生理学和心理学统一起来。马赫给予感觉在认识论中以很高的地位，把感觉置于科学认识的起点（唯一源泉）和终点（最后检验），而且把科学认识的对象也限于感觉世界――马赫所谓的感觉仿佛是“经验原子”。因此，马赫的经验论可以称之为感觉论的经验论或感觉经验论，它带有实证论、现象论、操作论、工具论、描述论、呈现论和实用主义的色彩。　　思维经济原理是马赫哲学的重要原则，内涵非常丰富。经济原理大体包含以下诸多涵义：思维的经济，精力的经济，功和时间的经济，方法论的经济，作为数学简单性的经济，作为缩略的经济，作为抽象的经济，作为不完备的经济的逻辑，本体论的经济，自然界中没有经济，语言的经济。思维经济原理是科学的目的，方法论的原则，评价科学理论的理智标准，反形而上学的武器，关于知识（认识）的生物经济学。

　　在科学方法论和探究心理学方面，马赫提出了实在原理、连续性原理、充足分化原理、恒久性原理、概念嬗变原理等方法论原则，讨论了类比（类似）、假设、思想实验、直觉、幻想、审美等科学发现方法，还就探索动机、感觉、记忆、联想、观念、概念、抽象、意识、意志和意图、思想、语言、问题、洞察、判断预设等科学探索的心理元素或智力元素探幽入微，留下了一个个的智慧小岛。 　　马赫还是一位具有人文主义精神的科学家和具有科学理性精神的思想家，他坚信科学技术对文明的促进作用，他对社会进步和人的自我完善充满信心，他关心人类的前途和命运，他热爱真理主持正义，他拥护和平反对战争。马赫终生坚持不懈地反对强权和暴力，拥护公理与和平，是一位虔诚的和平主义者。　　马赫是批判学派的首领（这个思想学派的成员还有彭加勒、迪昂、奥斯瓦特德、皮尔逊）。批判学派的科学思想和哲学思想对19和20世纪之交的物理学革命、对本世纪初维也纳小组的形成和二十年代兴盛的逻辑经验论起了举足轻重的作用，马赫在其中扮演了主要角色。马赫是爱因斯坦的思想启蒙者和先师，是维也纳学派的始祖和逻辑经验论的教父。

4、布里奇曼：操作主义

　　与马赫比起来，布里奇曼的名声在科学界之外要小一些，尽管他是诺贝尔奖获得者。布里奇曼不但是一位杰出的高压物理专家，他还热衷于探讨科学哲学问题，学过一系列讨论科学哲学的著作，如《现代物理学的逻辑》、《物理理论的本质》、《一个科学家的沉思》等。通过这些著作，布里奇曼创立了操作主义。操作主义的基本哲学观点是“科学概念必须最终实验操作上来寻找其意义”。他认为，发现科学知识和科学概念的基础，既不在于决定或限制新经验的可能性先验原则，也不在于不可靠的常识意义下的客观存在，而在于实验室的测量操作，只有实验操作才是物理学理论更为稳固的基础。

　　布里奇曼的操作思想在科学与科学哲学上有重要的意义。首先，他把概念的分析引向操作分析，强调科学概念与实验室使得紧密联系，这有助于纯化科学语言，保持科学语言的精确性和严密性，也是符合当代科学思想走向求实、严密、精确及其清晰化的总趋势的。其次，他把科学认识的基点移到实际操作及其结果的分析上，揭示了概念的内容和意义对操作实践的依赖性，从一个新角度丰富和深化了我们对概念本质的认识。第三，他主张对实验操作进行分析，强调概念的严格操作意义，对某些概念混淆、有待于形成严格定义的术语的学科的发展期到了某种推动作用，例如受其影响最大的心理学，在摆脱对私人心理的神秘揣摩变为公开的客观研究的学科的过程中，就曾得益于他的思想。

　　布里奇曼的操作思想具有很大的片面性，这主要在于他的狭隘的经验论。例如，他赞成狭义相对论，因为它有实验上的依据；而他反对广义相对论，认为它的基本假说具有完全的人为的特征。

5、玻尔：互补原理

　　玻尔是丹麦伟大的物理学家。玻尔在1913年初提出了著名的原子理论，这个理论的基本假设有两个：原子系统只能处在一系列能量分立的稳态上；原子系统可以从一个稳态跃迁到另外一个稳态上，这时伴随着光辐射量子的发射或吸收。并因此获得1922年的诺贝尔物理奖。

　　玻尔在1927年的一次演讲中，通过举例的形式提出了互补原理。波动与粒子描述是两个理想的经典概念，每一个概念都有一个有限的适用范围。在特定物理现象的实验探讨中，辐射于物质都可以表现出波动性或者粒子性。但在这两种理想的描述中，任何单独一个都不能对所涉及的现象给出完整的说明。海森伯的测不准关系给出了调和关于波动性和粒子性某种矛盾的简单的数学关系，而玻尔则在更广泛的逻辑关系上提出了解决彼此不相容但又互为完整描述的一些现象的互补原理。

　　“互补一词的意义是：一些经典概念的任何确定应用，将排除另一些经典概念的同时应用，而这另一些经典概念在另一种条件下却是阐明现象所同样不可缺少的。”

　　戈革对玻尔的互补性给出了一种条文式的普遍表述3。设用AB代表两个概念、图像、现象、单词的含义、人类文化等等。说A和B是互补的就是意味着A和B满足下列条件：①A和B具有某些互相反对的性质和行为（例如分别满足铁甲原理和守恒原理，分别表示具有连续的和分离的性质，分别具有点状性和广延性，等等）；②A和B不能按照人们习惯了的逻辑法则来结合成唯一的、统一的、无矛盾的图像或体系；③但是，为了得到所研究对象的完备描述，A和B却是同样地不可缺少的；我们只能按照当时的或所选的条件来分别地应用A或者应用B，不能一劳永逸地抛掉A或者抛掉B。条件①和②反映了A和B之间的关系的互相排斥的一面；条件③放映了A和B之间的关系的互相补充的一面。关系是唯一的，只是两个不同的方面而已。

　　后来，玻尔把互补原理推广到其他科学，甚至人类文化、艺术和社会关系中，这就使玻尔的互补原理具有了普遍的哲学意义。例如，生命机体的不可分割性和有意识的个人以及人类文化的特征，都蕴涵着一种典型的互补描述方式。心理学中的“思想”和“感觉”，生物行为的“本能”和“理性”，人类社会中的公正与仁慈，艺术特点中的严肃性与幽默感等。

6、普利高津：耗散结构

　　普利高津1917年生于莫斯科，1945年在比利时布鲁塞尔自由大学获得博士后留校工作，两年后被聘为教授。他主要研究非平衡态的不可逆过程热力学，提出了“耗散结构”理论，并因此于1977年获得诺贝尔化学奖。

　　普利高津认为，只有在非平衡系统中，在与外界有着物质与能量的交换的情况下，系统内各要素存在复杂的非线性相干效应时才可能产生自组织现象，并且把这种条件下生成的自组织有序态称之为耗散结构。

　　从热力学的观点看，耗散结构是指在远离平衡态的非平衡态下，热力学系统可能出现的一种稳定化的有序结构。所谓耗散，指系统与外界有能量的交换；而结构则说明并非混沌一片，而是在时间与空间上相对有序。事实上，耗散结构理论就是研究系统怎样从混沌无序的初始状态向稳定有序的组织结构进行演化的过程和规律，并且试图描述系统在变化的临界点附近的相变条件和行为。

　　耗散结构是在远离平衡区的非线性系统中所产生的一种稳定化的自组织结构。在一个非平衡系统内有许多变化着的因素，它们相互联系、相互制约，并决定着系统的可能状态和可能的演变方向。一个典型的耗散结构的形成与维持至少需要具备三个基本条件：一是系统必须是开放系统，孤立系统和封闭系统都不可能产生耗散结构；二是系统必须处于远离平衡的非线性区，在平衡区或近平衡区都不可能从一种有序走向另一更为高级的有序；三是系统中必须有某些非线性动力学过程，如正负反馈机制等，正是这种非线性相互作用使得系统内各要素之间产生协同动作和相干效应，从而使得系统从杂乱无章变为井然有序。也就是说，系统的发展过程完全可以经过突变，通过能量的耗散与系统内非线性动力学机制来形成和维持与平衡结构完全不同的时空有序结构。这就是耗散结构理论的精髓之所在。一个对象要想在实践中获得存在与发展，必须不断地从外界引入负熵，以抵消对象体内正熵的增加，从而确保对象不断地走向更高层次的稳定有序结构。

　　普利高津在他的《确定性的终结》中，通过考察西方的时间观，向我们显示，只要遵循现实世界的概率过程，我们就将远离僵化的决定论力学。他指出，量子力学可以推广到用来证明时间的天然不可逆性；时间先于大爆炸。普利高津解构了确定性世界观，认为人类生活在一个可确定的概率世界，生命和物质在这个世界里沿时间方向不断演化，确定性本身是一个错觉。

7、贝尔纳：科学社会学

　　JD贝尔纳1901年出生于爱尔兰，早年毕业于剑桥大学物理专业，然后到伦敦的皇家学院在WH布拉格指导下研究X射线晶体学，研究的课题包括石墨、金属、维生素D以及一些无机络合物。1927年以讲师的身份又转到剑桥大学卡文迪什实验室，在那里首次获得了单晶蛋白质的X射线照片，这是蛋白质分子结构上的先驱性发现。贝尔纳是一个想法很多但缺乏耐心实验的人，这与卢瑟福注重实干轻视夸夸其谈的研究风格产生了冲突，1938年贝尔纳到伦敦大学担任物理学教授。

　　尽管贝尔纳开辟了一条崭新的有机物蛋白结构研究的道路，但他没有深入下去（他的同事皮鲁兹、他的学生霍奇金夫人都因为对这个领域的研究后来获得了诺贝尔化学奖），而是逐渐转向了科学史和科学本身发展的科学学研究。由于他善于思考和想象，他在现在成为科学学的领域起了开创性的学科奠基作用，在这方面的名声甚至比物理学上要大得多。

　　贝尔纳接受了共产主义的思想，用辩证唯物主义的观点为指导来研究科学史、科学技术与社会的互动关系，提出了很多有价值的观点。1935年，他出版了《恩格斯与科学》一书，高度评价了恩格斯在科学上的伟大作用。1939年他出版了《科学的社会功能》一书，在历史和现实的结合上，系统地、全面地论述了科学的社会作用，为科学学理论的诞生奠定了理论基础。1954年他出版了《历史上的科学》一书，从历史的角度研究了科学对社会发展的作用。

　　贝尔纳还是一位有名的社会活动家，1959～1965年担任世界和平委员会主席团执行主席，1963～1966年担任国际晶体学家协会主席，还担任过世界科学工作者协会副主席等职。

8、波兰尼：意会认知

　　波兰尼1891年出生于匈牙利布达佩斯的一个犹太家庭，1913年取得医学博士学位。第一次世界大战期间，波兰尼参加了奥匈帝国的军队，成了一名军医。这个时候他已经把研究方向转移到物理化学上，从事把量子力学理论应用到热力学第三定律和吸附作用的热力学研究。1920年，波兰尼得到柏林威廉皇家学院的聘请，到它的一个新成立的化学纤维所工作。波兰尼在诺贝尔获奖者哈伯的帮助下，增强了自己的实验室工作技能，并于1923年和哈伯一起进行物理化学方面的工作。1933年因为法西斯分子对犹太人的迫害，波兰尼离开德国到英国曼彻斯特大学担任物理化学教授大概也就是在这个时候，波兰尼逐渐把自己的精力转移到了社会、经济和哲学上来。曾跟随波兰尼做博士后工作、1961年获得诺贝尔化学奖的卡尔文（M.Calvin,1911-）曾说：“到我在曼彻斯特的后期，即1937年，我要和他交谈已经困难了，因为他正思考有关经济学和哲学问题，我无法理解他的语言。”到1948年，波兰尼完全把兴趣转向了社会学，并被曼彻斯特大学聘为社会研究教授。

　　波兰尼关心科学共同体与政治文化之间的关系。他对斯大林主义对科学家的迫害提出批评，反对苏联的经济体系和集权主义政权，1940年发表了《自由的耻辱》。他对英国政府组织科学促进战争的策略提出质疑，发表了自己的科学自由观，即科学应有科学家个人自由地发展，而不应受宗教或教条式的干预。波兰尼的这些观点体现在1945年出版的《科学、信仰与社会》一书上。

　　1949年后，波兰尼经常往来于美国和英国之间。由于关注国际政治斗争，波兰尼在英国的多种报刊发表过很多有一定影响的评论，曾被西方国家认为是重要的时事评论家。

　　1958年，波兰尼把自己的思想集成为一本鸿篇巨著《个人知识》。波兰尼第一个提出了“意会知识”的概念，认为知识具有个人性和意会性，它在一定程度上是不可言传的。波兰你认为，知识的获得即认知是对被知事物的能动领会，是一种要求技能的行为。知识是一种求知寄托，是一种信念，信念是知识的唯一源泉。

9、李约瑟：中国科技史研究

　　李约瑟是英国著名科学家，早年以生物化学研究而著称，20世纪30～40年代出版了《化学胚胎学》(三卷本)及《生物化学与形态发生》，在国际生化界享有盛誉。

　　1937年，在鲁桂珍等三名中国留学生的影响下，皈依于中国古代文明，转而研究中国古代科学、技术与医学，从此一发而不可收。1942年秋，受英国皇家学会之命，前来中国援助战时科学与教育机构，在陪都重庆建立中英科学合作馆，结识大批的中国科学家与学者，并结下深厚的友谊。在华的4年，李约瑟广泛考察和研究中国历代的文化遗迹与典籍，为他日后撰写《中国科学技术史》作了准备。1946年春，李约瑟离任，赴巴黎任联合国教科文组织自然科学部主任。两年之后，返回剑桥，先后在中国助手王铃博 士和鲁桂珍博士的协助下，开始编写系列巨著《中国科学技术史》。

　　李约瑟先后8次到中国考察旅行，大规模地搜集中国科技史资料，实地了解新中国的政治、经济、科学和文化的发展情况。1954年，李约瑟出版了《中国科学技术史》第一卷，轰动西方汉学界。他在这部计有34分册的系列巨著中，以浩瀚的史料、确凿的证据向世界表明：中国文明在科学技术史上曾起过从来没有被认识到的巨大作用，在现代科学技术登场前10多个世纪，中国在科技和知识方面的积累远胜于西方。

　　李约瑟提出了科学史上著名的“李约瑟难题”：为什么近代科学只在欧洲文明中发展，而未在中国文明中成长？而且为什么在公元前1世纪到公元15世纪期间，中国文明在获取自然知识并将其应用于人的实际需要方面要比西方文明有效很多？

注：

　　1、许良英等编译，爱因斯坦文集第一卷，商务印书馆，1983。p480。

　　2、李醒民，理性的光华：哲人科学家－奥斯特瓦尔德，pp154-163,福建教育出版社，1993年（1996年第二次印刷）。

　　3、钱临照、许良英主编，世界著名科学家传记：物理学家Ⅰ，p47，科学出版社，1990年。

第26章 文艺家型科学家

　　爱因斯坦显然是一位艺术家，甚至在外表上也如此，见过他的人常注意到这一点……爱因斯坦并不只是在闲暇和游戏时才是一位艺术家，就如同一位伟大的政治家可能打高尔夫球，或者一位伟大的军人可能种兰花一样。他在全部工作中都保持同样的态度。他追寻科学的感情之根，而感情也正是艺术之根的所在。　　――霭理斯

　　尽管科学和人文在某些方面格格不入，科学文化和人文文化也存在着巨大的冲突。如斯诺所说，“一方是文学知识分子――另一方是科学家，并尤以物理科学家最为代表性。双方之间存在着一个相互不理解的鸿沟―有时（尤其在年轻人中间）还存有敌意和反感，但大多数是缺乏理解。他们对对方都有一种荒谬的、歪曲了的印象。他们处理问题的态度是如此不同，以至于在情感的层次上，也难于找到很多共同的基础。”[1]但是，科学家队伍中，爱好文学和艺术的人为数不少。爱因斯坦、普朗克、哈恩3人在一起的时候，可以组成一支水平很高的室内乐演奏小组：爱因斯坦拉小提琴，普朗克弹钢琴，哈恩则进行伴唱。伽利略是天文学家、诗人与文学批评家，开普勒是天文学家、音乐家、诗人，巴斯德是生物学家和画家，诺贝尔是化学家、诗人、小说家，达?芬奇是文艺复兴时期著名的科学家和画家，罗蒙诺索夫(M.V.Lomnosov,1711-1765)是科学家、诗人。发明莫尔斯电报码的莫尔斯(S.E.B.Morse,1791-1872)原来是一个职业风景画家。法国生理学家、1913年诺贝尔生理医学奖获得者里谢(C.R.R.Richet,1850-1935)写过诗歌、剧本、小说，他写的情诗艳丽动人，写的剧本经常在欧洲各地上演，写的小说由于借用了自己对心理学的研究也无不扣人心弦。美国科学家罗斯(R.Ross,1857-1932)因揭示了疟疾的奥秘而荣获1902年诺贝尔医学奖，他的爱情小说《奥莎雷的狂欢》是当时美国十大畅销小说之一。美国科学家、口服避孕药发明人杰拉西(C.Djerass,1923-)写过诗歌、小说和戏剧，他的小说曾在BBC向世界广播。1981年诺贝尔化学奖获得者霍夫曼出版过3本诗集，与杰拉西合作写过剧本。

　　不过，这里所说的文学家型或者艺术家性科学家，不是指具有一般的文学艺术素质和爱好的科学家，而是在文学艺术领域的建树不亚于那些职业的文学艺术家的科学家，甚至他们本人的科学技术成就常常因为文学艺术的成就而被掩盖了（如文艺复兴时期的达?芬奇、德国诗人歌德）。

1、科学与艺术的关系

　　很多科学家认为，科学与人文科学只是在表现形式上不同，在创造性方面是相似的。杰拉西认为“不论你从事的是艺术还是科学，你所要做的都是前人未曾做过的，你自认为是某一领域的开先河者，或以新的方式看待问题。”霍夫曼认为“诗歌与许多科学―理论构建、分子合成等―都是创造。要完成这些创造活动，需要技艺精湛、思想活跃、专心致志、超然物外和简洁的陈述。” 诺贝尔生理医学奖获得者埃德尔曼(G.Edelman,1929)学习过15年音乐，但他最终放弃音乐是因为“我并没有音乐天赋，我有这方面的常识和经验，但没有天赋和灵感。”

　　关于科学与艺术的关系，可以引用华裔科学家、1957年诺贝尔物理奖获得者李政道的一段简洁而精辟的描述[2]：

　　“科学和艺术是不可分割的，就像一枚硬币的两面。它们共同的基础是人类的创造力，他们追求的目标都是真理的普遍性。

　　艺术，例如诗歌、绘画、音乐等等，用创新的手法去唤起每个人的意识或潜意识中深藏着的、已经存在的情感。情感越珍贵，唤起越强烈，反响越普遍，艺术就越优秀。

　　科学，例如天文学、物理、化学、生物等，对自然界的现象进行新的准确的抽象。科学家抽象的阐述越简单，应用越广泛，科学创造就越深刻。尽管自然现象本身不以来科学家而存在，但对自然现象的抽象和总结属于人类智慧的结晶，这和艺术家的创造是一样的。

　　科学家追求的普遍性是一类特定的抽象和总结，适用于所有的自然想象，它的真理性根植于科学家以外的外部世界。艺术家追求的普遍真理夜市外在的，它根植于整个人类，没有时间和空间的限制。因此，科学和艺术都在追求真理的普遍性。”

2、罗蒙诺索夫：赞诗颂彼得

　　罗蒙诺索夫是俄罗斯的第一位杰出科学家。他是一个全能型科学家，精通多门学科，包括化学、物理学、采矿技术、金属学和光学。1960年以前的苏联文献，往往对他的成就大肆夸张，说他比拉瓦锡更早发现质量守恒定律，比本杰明?伦福德(B.T.Rumford,1753-1814)更早发现热的运动论，比托马斯?杨(T.Young,1773-1829)更早发现光的波动理论。虽然在整个科学史上的地位还有待评价，但他在俄罗斯科学史的突出地位是不容置疑的。

　　在科学领域之外，罗蒙诺索夫对俄国教育、语言学、历史和文学作了同样重要的贡献。他创办了俄罗斯最古老的大学―莫斯科大学。他写了第一本语法书，从而使俄语系统化。他写的《俄国古代史》在1766年去世后出版，这是第一部俄国史。在文学方面，罗蒙诺索夫写有长诗、赠诗、悲剧及讽刺文章，创造富有哲理和崇尚激情的颂诗，主要作品为《伊丽莎白女皇登基日颂》和《晨思上苍之伟大》，长篇叙事诗《彼得大帝》未能完成。

　　《伊丽莎白女皇登基日颂》从表面上看是颂扬彼得大帝的女儿伊丽莎白的，但实质上是颂扬彼得大帝、颂扬科学的，因为女皇批准了科学院的新章程，为科学院增加了拨款。提到彼得大帝促进科学的引进和发展，诗人这样写到：

　　“于是各种神奇的科学

　　越过高山、大海和江河，

　　把手伸向俄罗斯，

　　对伟大的君主说：

　　我们愿意竭尽全力/把纯粹智慧的新成果

　　交给俄罗斯人民。/君主它们前来作客，

　　于是俄罗斯已经期望/看到它们的辛勤劳作。”

3、伊拉司马斯?达尔文：诗歌与论文合一[2]

　　伊拉司马斯?达尔文是提出现代进化论的查尔斯?达尔文的祖父。伊拉司马斯?达尔文在当时也是一个非常著名的生物学和生理学家，查尔斯?达尔文的进化论思想从其祖父吸收了丰富的营养。

　　与那些把艺术生活和科学生活截然分开的科学家不同的是，伊拉司马斯?达尔文则把诗人的角色和科学家的角色完美地结合在了一起。他的所有关于生物学和生理学的作品都是用叙事诗的形式写作的。伊拉司马斯?达尔文广学博览，知识渊深。他曾在剑桥的圣约翰学院攻读古典作品、数学和医学，对诗歌颇感兴趣。他在爱丁堡大学学完了医学教育课程。爱丁堡大学毕业后，他就在诺丁汉开业行医，由于一开始就受到挫折，遂迁居利奇菲尔德。1777年，伊拉司马斯对植物学特别感兴趣，并且建立了专门的利奇菲尔德植物学协会。该协会专门翻译林纳的著作《植物的系统》和《植物的分科》。在这个时期，伊拉司马斯在利奇菲尔德郊区买下一小块土地辟作植物园。由于这种兴致，他开始写他的第一部叙事诗。直到晚年他才开始发表这些诗。

　　最初发表的是叙事诗《植物园》的第二集，标题是《植物之爱》，后来发表第一集《植物经济》。两部集诗都博得了读者的好评。这完全是一种独特的诗种――它把古典的、很有特色的古希腊罗马的形象（爱罗斯神、赫刺克勒斯神、山林水泽女神、缪斯神、古希腊罗马女神），以及后来的英国民间文学中诸如地精等的形象同一些崭新的科学概念，同含有唯物主义哲学味道的思想，同反映当代技术进步的成果结合起来。而诗的注释，则可以看成是一篇篇科学论文或者科学评论。在叙事诗第一集里，诗人描写在原始之火女神参与下创造宇宙的情况。叙事诗第二集描述植物之爱，与诗文并列的也有自然历史性质的注释。叙事诗《植物园》及其知识性很丰富的注释和对植物的酷爱符合当时时代的胃口的，因此该书一版再版，共出了4版。

　　他的作品中最成功的要算《动物生物学，即生命的规律》一书。这是一部医学著作，它谈的是疾病的理论。《动物生物学》在7年内出了3版，并翻译成法文、德文和意大利文出版。

　　在《动物生物学》里，伊拉司马斯?达尔文列举了5条使他承认物种进化的理由。一是生物在个体发展历史的过程中发生的那种变态，二是人类使家畜发生的那些变化，三是畸形的出现和后代对畸形的继承。四是所有温血动物――四足动物、鸟、两栖动物以及人类在构造上惊人的相同之处。五是一切生物从它生命的开始到结束都在变化着，并把已具有的特征遗传下去。他还认为性感、饥饿和追求安全是导致动物的变异的3种原因。

　　伊拉司马斯?达尔文的最后一部叙事诗是《大自然的神殿》，这是在他去世之后，查而斯?达尔文诞生之前6年，即1803年出版的。在这部诗作里，他又一次研究了生命的起源，即生物有机体的起源及其发展，研究有机体的性生活，性生活使它们自己得以繁殖，以不断恢复因它们的死亡造成的减员，研究心理方面和智力方面的发展状况，在叙事诗的结尾部分，研究世界上存在着的善与恶的问题。

　　以下是伊拉司马斯?达尔文在《大自然的神殿》中一段谈语言的产生的诗，他用诗的语言描述了动物的感觉的表现。

　　“每当感情迸发或思绪激荡的时候，/智慧为爱情或仇恨所包围，/满腔热血沸腾，整个身心激动百感纷呈，/双颊绯红，目光晶莹，笑中春风生，/而模仿，在亲属的意识之中，/很快就创造一模一样的思想过程，/外露的面部表情引起许多想法相同，/语言也就从此产生。/ 好斗的雄鸡或者好妒的鹌鹑，/竖起羽毛把敌方死盯；/盛怒的双方气势汹汹，尽管一声不吭， 样子已是最明确的威胁行动。/饥饿的狼群深夜哀鸣，/蛇声咝咝，凶残鬣狗鸣鸣抖威风。/雄狮一声怒吼，抖起长鬃，/用尾巴拍打自己的前胸。/野人斗士双眉紧锁怒目圆睁，/攥紧拳头，威胁敌人似骤雨狂风，/抖擞精神目光炯炯，抡起拳头伺机行动，/看打击敌人哪里才能致命。/就是这样，联想力把全部激情 流露在表现于外的特征。/就是这样，兽、人、鸟的哑语 首先从手势交换中产生，/今日舞台上的哑剧也全由这种交换构成。/热情满怀的雄辩家，/要用手势弥补他太无分量的谈话内容。/就是这样，由模仿产生的语言，/与我们的幸福和苦难一同发生。/就是这样，为表达事物本质的每一概念，/相应的单词随之形成；/口中舌与唇逐渐配合发出响声，/语句按成分断开，喉头产生振动，/在那里，声音带有如下色彩：爱情、威吓、惋惜、赞许和恳请，/这一切，全是气浪发生的振动。”

4、诺贝尔：文学的理想主义

　　诺贝尔的主要兴趣是科学和文学。他认为，对自然科学的征服，是为子孙后代创造幸福的材料；而文学的理想主义使命，也能在这方面起着它的作用。由此可以理解，为什么诺贝尔在遗嘱中把文学作为奖项之一。

　　诺贝尔写有一些小说草稿，但从未没有发表过。例如1861年写的《在最明亮的非洲》和1862年写的《姊妹们》这两部抒发他对社会改革观点的作品，或者在相当后期的1895年写的喜剧草稿《杆菌发明专利权》，尽管它们的确包含着对于人物性格的敏锐观察，但却有点天真和造作。他对一般生活越来越多的批评态度，使得这些作品充满了挖苦和奇妙的内容。

　　尽管诺贝尔肩负巨大的工作负担，但他保持了自己对诗的喜爱。他注意跟踪包括斯堪的纳维亚在内的文学潮流，并且从中看到了它在他所梦想的人类向更好的生活发展中，能够成为一种使人振奋精神的源泉。

　　在诺贝尔的信件里，他经常引用莎士比亚和其他英国作家的话，并使之变得滑稽风趣；这些信件还流露出他曾仔细读过并且珍惜与他同时代的一些哲学著作，例如赫伯特?斯潘塞，他的思想在很多方面与诺贝尔自己的思想相吻合。

　　诺贝尔在诗歌方面的尝试，是模仿拜伦和雪莱的。他对古今著名和无名作家的基本思想倾向相当熟悉，喜欢那些带有理想主义倾向的作品，而不喜欢当时的自然主义作品。诺贝尔曾把托尔斯泰的作品翻译成瑞典文，也曾在晚年写过一部悲剧《复仇的女神》。

　　在1890年写的题为《拟论述的哲学反映》这份目录中，诺贝尔用12个标题涉猎天下万物非常深远的思想。例如，互相作用的原子、大脑思维和记忆的功能、以太和可衡量的物质、各种宗教的渗透、经济和税收研究、化学新的简化体系、以新思想为基础的政府组织、爆炸学科的工作；细胞与宇宙的哲学。

　　另外一份目录的题目是《已经写完的文学与诗歌》，共14部（首）：三姊妹、背负死亡、疾病与医疗、她、一则谜语、我是否曾经爱过......、给与的梦想......、森西、精神抚育、训诫、相信与不相信、双上鞍、惊奇、我看到两朵玫瑰蓓蕾。

　　在这些诗作中，现在保存下来的有第一、第五、第六、第七、第八首　从这几首诗中，可以看出阿尔弗里德?诺贝尔具有相当多诗的灵敏，虽然在晚年由于他所遭受的沉重打击，这种灵感变得迟钝，但它却伴随了他的整个一生。下面是迄今尚不为人们所知的第六首诗《我是否爱过？》的从瑞典文翻译出来的一段摘录：

　　“啊，你的质问，/多我记忆的旋涡/唤醒了一幅甜蜜的轮廓，/那梦寐以求的幸福呵，/ 生活不肯将它赐给我；/那满腔热忱的爱情呵，/不待成长就已经凋落。/你不会懂得，/一个年轻心灵的理想世界，/是怎样遭到现实的折磨，/挫折、幻灭与忧思，/是怎样捉弄那欢乐的生活，/使一切都丧失灿烂的光泽。/你那年轻的灵魂，/在如意宝鉴中/只看到世界纯洁无浊，/ 呵，但愿你永远不要/看到它的面目赤裸。”

5、歌德：科学思想被遗忘

　　众所周知，歌德(Johann Wolfgang Von Goethe l749～1832)是德国著名诗人，欧洲启蒙运动后期最伟大的作家。他1749年生于法兰克福镇的一个富裕市民家庭，曾先后在莱比锡大学和斯特拉斯堡大学学法律，也曾短时期当过律师，但主要志趣在文学创作方面。歌德的文学创作囊括抒情诗、无韵体自由诗、组诗、长篇叙事诗、牧童诗、历史诗、历史剧、悲剧、诗剧、长篇小说、短篇小说、教育小说、书信体小说和自传体诗歌、散文等各种体裁的文学作品。他最著名的是书信体小说《少年维特之烦恼》、诗体哲理悲剧《浮士德》和长篇小说《威廉?迈斯特》。《少年维持之烦恼》写一个反对封建习俗，憎恶官僚贵族，跟鄙俗的社会现实格格不入，在爱情上更遭封建势力摧残打击的少年维特愤而自杀的浪漫故事。因反映了一代青年反封建的心声，受到群众热烈的欢迎，使歌德从此享有世界声誉。《浮土德》取材于德国16世纪关于浮士德博士的传说，给以加工改造。把浮士德写成一个不断追求、进取的理想人物；把他的知识、爱情、政治、艺术、副业等五大发展阶段，都写成以封建政体腐败、感悟古典美追求的幻灭和“理性王国”蓝图之虚妄为主体内容的悲剧阶段；成为欧洲资产阶级上升时期资产阶级先进人士不断探索、追求的艺术概括。这部著作不但结构宏伟，色彩斑斓，融现实主义、浪漫主义和象征手法为一体，且让主要人物浮士德和魔鬼靡菲斯特的整个思想言行都形成善与恶、行与情、成与败的辩证发展关系，作品也因而跟荷马史诗、但丁的《神曲》和莎士比亚的《哈姆雷特》并列为欧洲文学的四大古典名著。《威廉?迈斯特》分《学习时代》和《漫游时代》两部，内容写主人公走出家门寻求人生意义的故事，肯定实践的重要意义，认定人生的最高理想是以专业技能力社会造福。

　　歌德的这些文学成就明显地掩盖了他在科学研究方面的贡献。歌德大概是在1780年左右进行科学研究的。1790年他出版了《植物变态学》一书。有人比喻这本书对18世纪以前的生物学犹如化学对炼金术。1810年歌德出版了长达1400多页的两卷本著作《颜色论》。颜色论曾长期受到物理学家的非议。但在20世纪，不少著名物理学家如海森伯、玻尔等人对此做出了高度的评价。

6、莫尔斯：半路弃画从文

　　莫尔斯生于1791年，是一位著名的地理学家的长子。莫尔斯从小就喜欢画画，14岁进入耶鲁大学学习美术，开始在象牙上画纤细画，1810年毕业后去英国伦敦学习具有英国艺术风格的历史画，1815年学成回国后以画肖像画为生，并开始在新英格兰、纽约、南卡罗来纳州当巡回画家。

　　莫尔斯以技法见长，结合英国的浪漫主义，对所画人物的性格加以鲜明的描绘。莫尔斯最著名的两幅绘画作品是拉菲德（Lafayette）和W.C.布莱恩特（Bryant）的肖像，还有雕塑《垂死的赫丘力士》。

　　莫尔斯对美国绘画的最大贡献是他发起倡议，在1826年建立了美国国力艺术设计院，成为第一任院长，主持院的常务工作一直到1845年。他曾举办过美国首次的系列艺术讲座。1829年莫尔斯开始漫游欧洲，1832年在由法国返回美国的游船上，一位年轻医生对电磁铁的讲解使莫尔斯的兴趣发生了根本的转变。

　　莫尔斯回到美国后，41岁的他开始致力于研究实现电报通信的装置，历经3年夜以继日的研制改进，并耗尽了一生的积蓄，1835年得到初型。为了解决生计和研究费用，1936年他又回到纽约大学担任绘画雕塑教授职务。1837年后他只画过一幅肖像画，这时他已经把全部兴趣都转移到了发报机的发明上，。

　　莫尔斯在1837年完成了自己的电报装置，并在大学进行演示。1938年莫尔斯申请了专利。1938年他还发明了莫尔斯电码，这种电码通过点、短线和间隔的不同排列来表示字母、数字和标点符号。1844年莫尔斯建成了实验性电报线路，并完成了电报通信的重大实验，他发出的第一封电报的信息是“这是上帝的杰作”。

　　12年的艰辛换来了成功，但有人使用莫尔斯的系统缺不肯付费，因此他又不得不为维护自己的专利进行数件诉讼。1854年美国最高法院的判决确认了莫尔斯作为电报发明家的法律地位，从此他的声誉和财富大增。晚年的莫尔斯从事慈善事业。

7、萨根：肩负科普使命

　　萨根（C.E.Sagan,1934-1996）于1934年11月9日生于纽约布鲁克林市，于1955年在芝加哥大学获得物理学学士学位，1956年获得物理学硕士学位，1960年获得天文学和天文物理学博士学位。从60年代早期他就在哈佛大学执教，1971年任康奈尔大学教授。1996年12月20日萨根去世，年仅62岁。

　　卡尔?萨根一生研究成果惊人。他的研究重点为金星上的温室效应、火星上的季节变化、原子战争所造成的长期环境影响、地球上的生命起源、外星智能生命探索等。他是宇宙生物学的创始人和开拓者之一。他直接领导了美国行星探索计划“水手号”、“海盗号”和“旅行者号”宇宙飞船的发射。他还担任过美国天文学会行星分会会长，美国科学促进协会天文学分会会长，美国地球物理联合会行星分会主席。

　　萨根是一个著名的科学家，也是一个著名的科普作家。萨根认为科学家普及科学是科学家的一项神圣使命。科学家从事科普的原因不只是为了向资金提供者如纳税人解释自己所做的工作，而主要是因为科学是知识的本体，是一种思维方法，在试图解决人类的每一个深奥的问题方面科学都提供了近似的答案。因此科学不只是专业人员所理解和接受的科学，而是整个人类社会所理解和接受的科学。

　　萨根以满腔的热情，流利的文笔，写出了10多本受人赞赏的畅销书，包括《宇宙中的智慧生命》、《伊甸园的飞龙》、《地球的嗡嗡声》、《布鲁卡的脑――对科学传奇的反思》、《魔鬼出没的世界》。1980年他的一部长达16集的电视连续剧《宇宙》，已在美国公共广播社播放并传遍世界各地。其中，《伊甸园的飞龙》获得1987年美国普利策奖。

8、杰拉西：用文学注解科学活动

　　卡尔?杰拉西出生在奥地利的维也纳，1945年在美国的威斯康星大学获得博士学位。他在科学方面的最大的贡献是第一个人工合成了类固醇避孕药，为此他获得了除诺贝尔奖之外的大多数科学奖，如美国国家科学奖、沃尔夫化学奖、美国国家技术奖，是美国科学院、美国艺术与科学院院士，有近20所大学的荣誉博士学位。

　　进入60岁以后，杰拉西真正地开始了诗歌、散文、小说等的艺术创作。他不需要以写作来谋生，因为他在科学研究中已经有足够的收入。杰拉西认为自己从事文学创作的原始动机之一是来自于他对遭受一段感情创伤后的情绪表达的需要；动机之二是对未曾涉足的领域的尝试，因为文学是区别于科学的完全不同的智力活动。

　　杰拉西在文学杂志上发表了大量诗歌和短篇小说，结集为《未来主义者及其他故事》；他出版过多部自己称为“幻想中的科学”（science-in-fiction）的小说，如《坎特的困境》、《布尔巴基的赌局》等5部小说，1部诗歌《时钟回转》，1部散文集《从实验室进入世界：一颗为人民、宠物和臭虫的药片》。他用小说来表达自己对科学家、科学界的思考。

　　杰拉西独创了一种自己称为“戏剧中的科学”（science-in-theatre）的多部剧，如“完美的误解”、“氧”（与霍夫曼合写），已在剧院上演。剧作“氧”描述了诺贝尔评奖委员会准备给百年前的科学发现颁发诺贝尔奖，在对都宣称发现了氧的法国科学家拉瓦锡、英国科学家普利斯特利和瑞典科学家谢利进行选择的过程中遇到的紧张与冲突，讨论了科学上的多重独立发现的优先权问题。

　　杰拉西还建立了一个艺术庄园，每年为近70名艺术家提供工作场所和住宿，已经有超过千名从事视觉艺术、文学、舞蹈术、音乐的艺术家接受了赞助。

9、薛定谔：抒情诗人

　　薛定谔不仅是奥地利杰出的理论物理学家，诺贝尔奖获得者，分子生物学的奠基人，而且还作为一个抒情诗人在语言的艺术中展露锋芒。

　　薛定谔生于维也纳，1910年取得维也纳大学博士学位。先后在维也纳，苏黎世等地任教。1926年将法国人德布罗意的物质波观念用数学表示，得到量子力学中最基本的薛定谔方程式即著名的波动方程，因而获1933年诺贝尔物理学奖。

　　1944年，薛定谔以广博的知识作基础和敏锐的洞察力，将物理学新理论应用到生物学中，出版了通俗读物《生命是什么》。书中用新观点解释复杂的生命现象，开创了物理学和生命科学相结合的新天地。由于薛定谔在物理学界的巨大影响，这本书受到广泛的关注，被誉为“唤起生物学革命的小册子”。沃森、克里克正是在这本书的影响下开始进行DNA结构研究的。

　　薛定谔1949年曾出版过一本诗集，在这本诗集种，除了他自己用德文和英文写的诗之外，还编入了英国抒情诗的译文。从下面一首诗可以看出薛定谔的风格和才华[4]。

　　“葡萄饱含着汁液鲜美而香甜，

　　在那山前，它现出目光深沉的容颜。

　　太阳在八月蔚蓝色的天空里，

　　发热、燃烧着，让冷飕飕的山风消散。

　　紫色的野果把红日引到身边：

　　请尝一尝串串的果儿馈赠的香甜。

　　汁液沿太阳的血管缓缓流动，

　　它蕴藏着给你和他人的欢乐无限。

　　啊！已临近岁暮，那成熟之年，

　　夜晚降临了，带来的是凛冽严寒。

　　云儿在高空飘浮，在那日出之前，

　　寒霜覆盖网一般的别致的藤蔓。”

注：

　　1、斯诺，陈恒一、刘兵译，对科学的傲慢与偏见，四川人民出版社，1987年。P9。

　　2、李政道主编，科学与艺术，上海科学技术出版社，2000年。P138.

　　3、本段关于伊拉司马斯?达尔文的叙述主要参考了《达尔文传》第十七章（［俄］Ａ?涅克拉索夫著、韦清豪等译）。

　　4、转引自弗里德里希?赫尔内克《原子时代的先驱者》，科学技术文献出版社，1981年，P292。

第27章 企业家型科学家

　　一项发明的美与一个科学发现的是不同的，这两者的原创性都受人欣赏，但在科学中，原创性在于比别人跟深入地看到实物的本质的能力，而在技术中，原创性则在于发明家把已知的事实转化为惊人的利益的创造力。　　――波兰尼《个人知识》

　　如果把爱迪生(T.A.Edison,1847-1931)、诺贝尔、西门子、贝尔(A.G.Bell,1847-1922)等人的名字摆在一起，人们会发现他们有某些共同点。他们集科学家―发明家―商人于一身，可以称为“企业家型科学家”。

　　科学家与企业家存在着文化和行为的不同，这些不同通过他们对时间和计划的不同感觉、对于金钱的不同的观念系统，对管理与控制、技术发展、商业化以及由此产生的对组织宗旨的感觉所证实。例如，科学家倾向于更加客观和表现出怀疑性，而企业家倾向于更为实用，目的性更强；科学家追求较长期的目标而企业家追求短期目标；科学家表现出创造性的、怪异的、组织纪律的松散，而企业家则注重管理和控制。科学家对过分强调技术的重要性，需要对技术进行控制。科学家倾向于在实验室开始和结束的技术；企业家只认为实验室技术只是商业化过程中很多输入的一个输入。

　　当科学家在追求商业化机会过程中愿意用自己的资源冒险建立企业时，科学家就开始向企业家转化。在这里简单地按照个人的创造性和管理才能来对四类典型人员进行分类：发明家的创造性高而管理才能低，职业经理人有较好的管理才能但创造性低，官僚机构的官员既没有管理才能也没有创造性，一个成功的企业家既有很高的创造性，有具有很高的管理才能。一个科学家要完成向企业家的转化，管理才能的提高是必备的。

分类 管理才能

低 高

创造性 高 发明家 企业家

低 官僚机构官员 职业经理人

　　图一、 4类典型人员的管理才能与创造性

1、企业家的特征

　　典型的企业家是指那些经过自己努力尔建立公司的人，而不是继承式（通过财产继承，或者直接通过法定程序、交易等手段达到企业领导人位置）或者聘任式的企业管理者，尽管通常意义上的企业家也包括后两者，比如被政府任命的国有企业的经理、家族企业中接替父亲位置的儿子、股份制企业中被董事会推举的总经理。

　　有人总结了一个成功的企业家具有以下10项特征：①倾向于按思想意识或按照自己的想象力去追求。②通过成功地组织和联合不同的物力、财力取得成果，从事多种社会活动。③具有创造力和首创精神，经常具有一些别人不是显而易见的见解。④相信自己的形象，几乎到了着迷的程度。⑤敢作敢为，有时是无情的。这种敢作敢为的大部分行为是着重于活动。⑥冒险是企业家所面临和对待的事情。他们不把所冒的风险，真正看作是危险。⑦能把许多事情进行简化。他们有一个把阻碍了行动的问题简化为一个或两个关键性要点的诀窍。⑧办事急躁而不能冷静。他们通常对官僚主义繁杂和拖拉的办事程序以及耗费大量时间的现象忍受是有限的。他们不能受正规教育所要求的按部就班的工作方式约束。这就说明了为什么极出名的创业者常常得不到学业成绩优良的硕士学位。⑨确信自己的领导能力和全面的潜在才能。但他们却不能这样去相信别人。因此，他们亲自尽力去做一切事情而不善于授权他人去做。⑩倾向于独立和独断专行。他们不囿于制度，并很少屈从权威或是愿意用权力去工作。企业家经常以叛逆和不善协作而闻名。

2、科学家创业的动机与特点

　　关于科学家为什么愿意从科学研究转向企业经营，扮演企业家角色，其动机可能是多变的。但一般来说，可能有以下几个方面的原因。

　　一是促进科学的发展与它的应用。有的科学家认为企业家不能认可科研成果的价值，致使这些成果只能作为样品、展品而不能转化为商品；有的科学家认为企业家没有发挥最大的作用，使得科学成果的巨大潜在价值不能完全开发出来。他们认为，只有自己才能实现科研成果价值的最大化，创办企业是唯一的办法。

　　二是创办企业、变成企业家的个人机会。当科学家在科研取得成就之后，他们发现创立一个成功的企业也是实现一个人的成就的途径。他们便进行自我挑战，丰富人生角色，追求在多种领域成功的乐趣。

　　三是谋求公平。科学家发现，有时企业家应用科学家辛辛苦苦研究出来的科研成果比较轻松地获得巨额利润时，而科学家只能得到很少回报，认为这是一种不公平现象。因此，他便试图通过自己创办企业获取公平。

　　四是为了挣钱。从人的本性出发，纯粹的利益趋势也是科学家创业的重要原因。

　　科学家创业资本的来源一般有个人存款、私人赞助、风险投资、商业贷款、大企业投资、高校或者研究机构集体投资，因此科学家创业也有多种类型。

　　以创业形式从科学家转变为企业家。由于创业初期存在技术、市场、管理等方面的不确定性，科学家以一项专利技术或者研究成果起家，难以获得外界资金，科学家只能自筹资金。这类科学家的资金来源是个人存款以及亲戚朋友的资金，所有投入和风险由科学家本人承担，所有收益也由科学家获得。

　　与企业家以股份形式合作。从风险投资家那里获取风险投资或者从私人企业家那里获得投资成立公司，科学家的成果或者专利以一定价格折合成股份并以此股份获得企业收益。这时企业的资金风险由投资者承担，科学家承担的是时间流失和精力消耗的风险。

　　在企业研究机构的科学家最后变成企业家。这类科学家的角色实际上是由研究者变成管理者。严格意义上这类科学家不能成为创业型企业家，只能称为管理型科学家。

　　科学家要以科技成果、专利技术变成商业机会，成功地实现创业，必须注意5个要点。

　　1）开拓创业思路，考虑技术转移的实现途径。如果涉及到知识产权问题时要解决好与所在研究机构的关系，并随时保持和原研究机构、大学其他研究机构的关系。

　　2）建立特殊的创业文化。科学家与其他创业成员就创业目的、价值、计划等要达成一致的看法，减少科学家的创业理念和团队成员的创业态度之间距离。

　　3）把企业变成学习型组织。科学家的科学研究的智力并不能直接转化为企业管理的智力。科学家创办的企业要保持科学家开放心态的特点，要善于学习各种管理技巧、融资办法、生产工艺、商业手法。

　　4）明确企业任务。企业的任务是创造利润，创业的科学家必须尽快从纯粹的科学家、发明家转变为兼顾商业利益的企业家，必须在与技术相关的和技术无关的资源利用开发、人员使用等方面之间达成平衡，避免过分技术化倾向。过分强调技术的先进性是科学家创业失败的重要原因。

　　5）机会评估与把握。科学家变成企业家后，不能用完全客观的态度对待技术，强调技术的可行性、市场的适应性，培养对商业机会的直觉和洞察力，学会在风险与目标之间取舍，并积极果断地做出决策。

3、爱迪生：从个人发明到集体研究

　　爱迪生是位举世闻名的美国电学家和发明家，他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外，在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有约2000项创造发明，为人类的文明和进步作出了巨大的贡献。

　　1869年10月爱迪生与波普一起成立一个“波普－爱迪生公司”，专门经营电气工程的科学仪器。在这里，他发明了“爱迪生普用印刷机”。他把这台印刷机献给华尔街一家大公司的经理，第一次获得大笔收入。爱迪生用这笔钱在新泽西州纽瓦克市的沃德街建了一座工厂，专门制造各种电气机械。在纽瓦克，他做出了诸如蜡纸、油印机等的发明，从1872至1875年，爱迪生先后发明了二重、四重电报机，还协助别人搞成了世界上第一架英文打字机。

　　1876年春天，爱迪生又一次迁居，这次他迁到了新泽西州的“门罗公园”。他在这里建造了第一所“发明工厂”，它“标志着集体研究的开端”。1877年，爱迪生改进了早期由贝尔发明的电话，并使之投入了实际使用。他还发明了他心爱的一个项目－－留声机。电话和电报“是扩展人类感官功能的一次革命”；留声机是改变人们生活的三大发明之一，“从发明的想象力来看，这是他极为重大的发明成就”。到这个时候，人们都称他为“门罗公园的魔术师”。　

　　爱迪生在发明留声机的同时，经历无数次失败后终于对电灯的研究取得了突破，1879年10月22日，爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯。为了延长灯丝的寿命，他又重新试验，大约试用了6000多种纤维材料，才找到了新的发光体－－日本竹丝，可持续1000多小时，达到了耐用的目的。从某一方面来说，这一发明是爱迪生一生中达到的登峰造极的成就。接着，他又创造一种供电系统，使远处的灯具能从中心发电站配电，这是一项重大的工艺成就。　

　　他在纯科学上第一个发现出现于1883年。试验电灯时，他观察到他称之为爱迪生效应的现象：在点亮的灯泡内有电荷从热灯丝经过空间到达冷板。爱迪生在1884年申请了这项发现的专利，但并未进一步研究。而旁的科学家利用爱迪生效应发展了电子工业，尤其是无线电和电视。　

　　爱迪生又企图为眼睛做出留声机为耳朵做出的事，电影摄影机即产生于此。使用一条乔治伊斯曼新发明的赛璐珞胶片，他拍下一系列照片，将它们迅速地、连续地放映到幕布上，产生出运动的幻觉。他第一次在实验室里试验电影是在1889年，1891年申请了专利。1903年，他的公司摄制了第一部故事片“列车抢劫”。爱迪生为电影业的组建和标准化做了大量工作。　

　　1887年爱迪生把他的实验室迁往西奥兰治以后，为了他的多种发明制成产品和推销，他创办了许多商业性公司；这些公司后来合并为爱迪生通用电气公司，后又称为通用电气公司。此后，他的兴趣又转到荧光学、矿石捣碎机、铁的磁离法、蓄电池和铁路信号装置上。第一次世界大战期间，他研制出鱼雷机械装置、喷火器和水底潜望镜。　

4、诺贝尔：发明创造财富

　　作为一个化学家，诺贝尔的主要兴趣似乎在应用化学方面。他的许多发明创造实际上都是将前人或别人的研究成果，进一步转化为实用产品或技术。翻阅诺贝尔的专利发明目录，可以看到他的发明绝大部分都是直接应用于生产、生活的实用化工技术。因为他深刻地认识到，只有把科学上的成果变成生产、生活的实际需要，科学才能造福于人类，科学研究才是有意义的。

　　诺贝尔多年跟随父亲研究炸药、鱼雷，使诺贝尔的兴趣很快从机械方面转到应用化学。过去，化学家发现了一种无色油状液体硝化甘油具有猛烈的爆炸性能，由于它受到震动就会发生爆炸，故不易控制，无法应用。诺贝尔首先仔细研究了硝化甘油的性质和制法，还参考了别人的研究成果，明确地认识到要硝化甘油变为实用炸药，一是要寻找一种相宜的方法，点燃炸药。二是在不减弱其爆炸力的前提下，将硝化甘油变成一种尽可能安全的形式。经过50多次试验，终于在1862年完成第一项重要的发明，即诺贝尔专利雷管。后来他取得了一些列的成绩：如发明了装有雷酸汞的雷管终于解决了炸药的引爆难题，成为爆炸科学中一次重大突破；得到被称为黄色炸药的安全炸药，使诺贝尔重新获得信誉，生产黄色炸药的工厂获得了很快的发展；研制出新型的胶质炸药，一种兼有安全可靠、爆炸力强的新式炸药；研制出无烟火药等。

　　诺贝尔的发明兴趣不限于炸药，他有丰富的想象力。更有千方百计把这些想象付诸于现实的不屈不挠的毅力。为此他还研究过合成橡胶、人造丝，、做过改进唱片、电话、电池、电灯零件的实验，还试图合成宝石。

　　任何创造发明付诸于现实，使它更好地服务于人类，都必须有设计和组织生产的企业家。诺贝尔除了将相当多的精力用于发明创造外，兴建自己的企业也花费了他不少的心血。当硝化甘油炸药研制成功后，他立即组织了几场大胆的示范表演，以取得企业对硝化甘油炸药的信任。与此同时，他联系了有远见的实业家共同办起了世界第一个生产硝化甘油的公司，他亲自出任公司的经理，还负责工程技术、公关、广告和财务工作。

　　为了发展他的企业，他不知疲倦地四处奔走，表演爆炸程序，邮寄散发详细的使用说明书，从而使硝化甘油等新型炸药在许多企业大显身手。例如美国修建中太平洋铁路中，硝化甘油炸药的使用为铁路公司节省了几百万美元的费用。在诺贝尔的努力下，生产诺贝尔炸药的公司从瑞典发展到德国，随后到美国。黄色炸药的销量从1367年的11吨，发展1870年的424吨，到1874年已达3120吨。诺贝尔公司发展到19世纪80年代，已成为世界性的企业，它的几百座工厂或公司分布在瑞典、德国、挪威、苏格兰、英格兰及其殖民地、法国、美国、芬兰、西班牙、瑞士、意大利、奥地利等20多个国家。仅从这一点，就可以看出诺贝尔不仅是一位杰出的科学发明家，还是一个熟练的、有很强组织能力的企业家。诺贝尔的上述特色使他不同于一般的科学家，使他比许多单纯的科学家高出一筹。

5、西门子：优秀的企业家

　　维尔纳?冯?西门子(W.Von Siemens,1816-1892)是当今知名企业西门子的创始人。维尔纳具有将他的梦想变为现实的智慧和能力。他不单是一个能够将他的科学发现应用于实际的优秀的科学家和工程师，而且还是一个有远见的企业家。他的这些特点在他的一生中互相配合，使他在电气工程时代成为一个成功的探索者，并将他在柏林舍内贝尔格尔大街的小作坊变成了一个跨国公司。

　　1816年12月13日维尔纳.冯.西门子出生于汉诺威附近的伦特。他很早就对科学和工程发生了兴趣，但是由于家庭经济拮据，他只好在普鲁士军队里当炮兵军官，以接受技术培训。因为他在工程和科学方面丰富的知识和突出的创造力，在技术领域表现极为出色。在军队期间，维尔纳首次开始从事商业活动。他的兄弟威尔海姆在英国申请了一项电镀金银方法的专利，这项专利的出售使西门子兄弟在此后几年的时间里有充足的收入，保证了维尔纳在服役的同时，能够进行自己的科学研究。那时，维尔纳的兴趣主要集中在电报技术上。他制作了一个指针式电报机，这个装置是到那时为止同类设计中最先进的。维尔纳确信他的电报机会获得成功，于是他决定从商：他与一个高水平的机械工程师－－哈尔斯克一起，于1847年10月在柏林成立了西门子－哈尔斯克电报机制造公司。由于公司的成功，维尔纳不得不在1849年退役，以全力倾注于公司的发展。在商业上取得几年成功后，维尔纳所具有的科学家和工程师的天赋又开始活跃起来。1866年，他完成了一生中最大的成就：发现了发电机的原理，发明了发电机，这是发电机领域的第一例实际应用。带着企业家天生的活力，维尔纳和他的公司开始投身于与发电相关的领域―驱动、 照明和电力工程，这个发明是最终促使西门子－哈尔斯克公司发展成为一个大型企业的催化剂。到1890年，维尔纳从公司管理位置上退休的时候，公司的员工人数已经达到了 5500 人。

　　维尔纳在企业中引进了许多超前的社会福利制度，例如实施养老抚恤基金方案、每天9小时工作制以及“股权分红”的利润分享方案。

6、贝尔：与电报竞争中成长

　　发明电话的贝尔可以称作是高技术企业家的先驱。

　　贝尔出生在英国一个声学世家，后移居美国。在波士顿曾开办过培养聋哑人教师的学校。由于职业上的原因，他研究过听他说的生理功能。后受聘为波士顿大学声音生理学教授。1873年，他辞去教授，开始专心研制电话。1875年，贝尔在工作中看到电报机中实用了能够把电信号和机械运动互相转换的电磁铁，这使他受到了启发。贝尔开始设计电磁式电话。他最初把音叉放在带铁芯的线圈前，音叉振动引起铁芯相应运动，产生感应电流，电流信号传到导线另一头经过转换，变成声信号。随后，贝尔又把音叉换成能够随着声音振动的金属片，把铁芯改作磁棒，经过反复实验，制成了实用的电话装置。

　　1876年，贝尔获得了美国的电话专利。贝尔不仅发明了电话，还成功地建立了自己的公司推广电话。贝尔在营销上下了很大功夫，贝尔对电话最初的考虑是将其用作一种大众媒体。电话作为发送中心，将传播音乐、牧师的布道、重要的讲话等，而接收者则是一群付费的订户。后来贝尔和投资者们发现，只有把作为个人化的交流工具，实时传输人类对话，电话才能作为产业发展。贝尔公司在意识上的这种转变异乎寻常地关键，但是他们不得不与电报业进行竞争。因为当电话在19世纪的美国新英格兰地区推广时，美国已有了一个强大的电子通讯网，即电报网。当时的电报业巨头西部联合电报公司（Western Union）认为贝尔的发明不过是一种“电子玩具”，拒绝购买其使用专利。

　　第一个电话网是在波士顿周围建立起来的，由于当时大众对电话充满了怀疑。大部分用户是有产阶级和对技术充满兴趣的人。但1878年的一场灾难改变了人们对电话的看法。一列火车在康涅狄格州的特里夫维尔出了事，邻近的哈特福德城的富有远见的医生们恰好安装了电话。当地的所有医生都通过电活动员起来，赶赴现场救护伤员。偶然的事件证明并宣传了电话在现实世界中的功用。此后，电话网迅速发展。1890年，整个新英格兰地区都通了电话。到1904年，电话线已布满美国全境。电话彻底站稳了脚跟，贝尔也由此奠定了他在世界技术史上不朽的地位。但在他的专利权到期后，竞争性的电话公司开始在各地涌现，贝尔电话公司1907年落入美国电话电报公司（AT＆T）之手。

7、肖克莱：硅谷的失败者

　　肖克莱是一个失败的企业家，但他的创业经历对今天的硅谷有着重要的意义。

　　肖克莱1910年生于伦敦，在麻省理工学院（MIT）获固体物理学博士学位后留校任教，不久到了贝尔实验室。二战结束后，贝尔实验室开始研制新一代的电子管，具体由肖克莱负责。1947年，肖克莱的两位同事沃尔特?布拉顿和约翰? 巴丁，用几条金箔片，一片半导体材料和一个弯纸架制成一个小模型，可以传导、放大和开关电流。他们把这一发明称为“点接晶体管放大器”。这就是后来引发一场电子革命的“晶体管”。肖克莱和另两位同事荣获1956年度的诺贝尔物理学奖。这是一种用以代替真空管的电子信号放大元件，是电子专业的强大引擎，被媒体和科学界称为“20世纪最重要的发明”。

　　1948年，肖克莱等人申请了发明晶体管的专利。1949年，肖克莱提出一种性能更好的结型晶体管的设想，通过控制中间一层很薄的基极上的电流，实现放大作用。1950年，结型晶体管研制成功。1955年，高纯硅的工业提炼技术已成熟，用硅晶片生产的晶体管收音机也问世。

　　肖克莱不满足于眼下的发明，他更想将这项发明商品化，推向市场。肖克莱讨厌贝尔实验室拿他的发明来赚钱，而且生产的晶体管性能极不稳定，有损发明人的声誉。加上肖克莱有着天生的组织能力和咄咄逼人的进取心，又极想成为百万富翁。他便于1955年回到老家圣克拉拉谷，肖克莱在硅谷了望山建立了肖克莱实验室股份有限公司。肖克莱从前在加州理工学院读书时的化学教授阿诺德.贝克曼，在斯坦福研究区开办了一家制造科学测量设备的公司――贝克曼仪器公司。贝克曼为肖克莱创办公司提供了财力上的支持。

　　肖克莱作为一名慧眼识英才的伯乐，聘用了8位优秀人才。这是从未有过的伟大天才的集合，所有的人都在30岁以下，正处于他们才能喷涌的顶峰，极具战斗力。琼.赫尔尼，来自加州理工学院，拥有剑桥和日内瓦大学两个博士头衔；维克多.格里尼克，是斯坦福研究所的研究员；8人中年龄最大年仅29岁的尤金.克莱顿是通用电气的制造工程师；戈登.摩尔来自约翰斯.霍普金斯大学应用物理试验室 ；一心要成为最著名科学家的罗伯特.诺伊斯来自菲尔科－福特公司；此外还有朱利叶斯、布兰克、杰伊.拉斯特和谢尔顿. 罗伯茨，都是不凡之辈。

　　肖克莱的市场学问十分零碎，而雄心又太大。对管理技巧一窍不通，甚至跟其他人打交道的能力也没有，却十分自以为是。肖克莱本来的目标是生产5分钱一只的晶体管。这个价格到1980年还无法达到，更何况是1955年。产品计划失败后，他又让公司集中力量搞基础研究，希望发明一种具有里程碑式的产品，并将它投入商品化生产中。这个努力失败后，他仍想把每个人的时间和精力花在新东西的创造上，而不想再改善晶体管技术。这种漫无目标的做法，使肖克莱实验室没有产品问世。在其后的两年中，也只推出了一种二极管，是一种相对简单的装置，而不是晶体管。

　　作为经理，肖克莱逐渐把自己孤立起来。他不相信任何人，总象对待小孩子一样与别人说话，态度日趋傲慢。因此到了1957年，8人中有7人产生跳槽的想法。肖克莱唯我独尊的作风很快受到了报应。他的门徒们提议研究集成电路，用扩散方法将数个硅晶体管的电路放在一个晶体管大小的位置上。但肖克莱拒绝了他们的建议。

　　肖克莱在才华横溢的年轻人眼里是个非常有吸引力的人物，但是他们又很难跟他共事合作。他还在野心勃勃构建企业梦想时，他精心挑选的千里马已在底下密谋策反。8个人很快向肖克莱递上辞职书。肖克莱大为震惊，继而大发雷霆，把他们称作叛徒，时称“叛逆八人帮”。很多年来，肖克莱也没有跟8人中的任何人说过话。这8人中的诺伊斯与摩尔于1957年一起离开肖克莱创办了仙童，后两人又合作于1968年创办了英特尔。

　　1958年，肖克莱应特曼之邀，开始在斯坦福大学兼课。1960年，肖克莱实验室卖给了克莱维特实验室（1965年又转卖给了AT&T，1963年肖克莱正式离开自己创办的半导体公司，到斯坦福大学做了一位教授。

8、路易?奈耳：实验室的产学结合

　　法国物理学家奈耳（Louis.Neel,1904-）因为在铁磁学方面对反铁磁性和亚铁磁性得多项研究与瑞典物理学家阿尔文分享了1970年诺贝尔物理学奖。奈耳不仅是一个从事基础研究的科学家，还成功地创立和领导了一个富有成绩的科研团体，同时也是一个出色的科技开发实业家[1]。

　　1946年初，法国科研中心与格勒诺布尔大学签署了一项协议，在奈耳的实验室的基础上，创立了金属物理与静电学实验室，奈耳任实验室主任。静电机械是当时的重要研究项目，奈耳的助手费利西（N.Félici）研制成功了一种农用喷粉机，但一直找不到愿意投资开发生产的工业企业。经过调研，奈耳与费利西决定从事工业投资冒险，大胆创立了静电机械股份有限公司。初期，公司设在研究所内，资金有一些工业企业和教育界的人士以认购股票的形式筹集，金属物理和静电学实验室负责解决技术问题，奈耳参与了公司的全面管理。后来这个公司有很大的发展，在60年代经营额曾达到数十亿法郎。公司生产中技术问题的解决促进了实验室的科研工作，经营效益使实验室有能力配置新设备和获得许多新型材料，这在40年代后期对实验是基础研究工作起了重要的推动和保障作用。到1970年，这个实验室的实际人数已经达到500人，成为了一个具有科研、开发、生产、应用多项功能的大型机构。

注：

　　1、参见李艳平“路易?奈耳：科学家和科学实业家”，自然辩证法通讯，1995（6）。

第28章 纳粹时期的德国科学家

　　科学是权力的奴仆，是现代社会支配力量和精神文化固有的部分，并在上层结构与基础二者之中结合于生产设备内，如同它也存在于认知与工具二者之中一样。科学既然是权力的一个方面，也必须要受到权力的判定。当权力中人需要科学时，他们就会提倡科学；当他们需要一部分真理时，他们就会提倡不完备的科学；需要自我欺骗，就提倡伪科学；需要欺骗别人，就提倡操作社会心理科学的半真理。当科学结构为不同的利害和阶级所分裂，科学探究也会大不一样。　　――T.库恩

　　18世纪末、19世纪初，科学开始在德国形成以高等教育为主的科学研究体系，科学研究逐渐变成一种职业，一大批科学家开始涌现，世界科学中心从法国转移到德国。此时的德国，现代科研组织结构基本定型：大学建立起了自己由教授、研究生和辅助人员组成的研究队伍和具有专门化的设备仪器的现代实验室；科学家和工程师在工业实验室里从事科学应用于生产的工作；政府科研机构和非营利机构也已经出现。

　　但是，纳粹政府的上台对德国的科学产生了极大的破坏作用，使德国科学的繁荣进入了一段低潮时期。

1、纳粹统治下科学的遭遇与后果

　　纳粹对科学的干预是从反对爱因斯坦的相对论开始的。1933年，希特勒登上德国总理宝座，政治势力开始公开介人反相对论运动。爱因斯坦被纳粹分子看成是“世界观非常之恶劣”的“共产主义分子”、“犹大国际主义”分子，不仅如此，纳粹冲锋队还闯进爱因斯坦在柏林的住宅，并洗劫一空，以后又乘机查封了他在卡普特的别墅.1933年4月l日，纳粹头目宣传部长戈培尔在他的宣传讲话中，破口大骂爱因斯坦。1933年5月10日午夜，纳粹右派学生将几万册图书付之一炬，其中包括大量爱因斯坦的著作。

　　在这一时期的德国，对本国科学最直接的有害影响来自于纳粹政府的政治极权主义。借助于这种反动的社会政治势力，纳粹党徒打着反对伪科学的旗号，破坏、歪曲科学的基本原则，践踏科学的基本精神，把相对论物理学和现代原子物理学贬斥为“犹太科学”，使这些代表物理学最新进展的学科很快人去楼空、濒临崩溃的边缘；把德国的大学很快就置于纳粹党徒的政治控制之下，使曾经让德国引以自豪、让世界称慕的德国大学声名扫地。他们对理论科学家似乎有一种特别的不信任感，大学中不仅有许多“非雅利安”的教授被开除，而且其余的人也是根据他们对纳粹党的忠诚程度而不是根据他们的科学成就和学术能力来任用选择。结果使得学术骗子们竟能与有才能的科学家竞争并占有研究资金和设备，政治权威可以随意践踏通过科学研究获得的并且经由科学同行确认的知识成果。

　　从1935年开始，科学家们参加国内外的任何科学会议，都要经过设在德国宣传部的一个名为科学会议中心的专门机构的批准。当要派遣一个代表团到德国以外的国家或地区参加会议时，宣传部就来指定一位“领导”，对这样的领导的选择标准同样是根据他作为纳粹党之成员的忠诚和可靠性；自1939年起，所有的博士学位科学论文都必须提交给官方的纳粹审查官去审定。

　　1933～1940年间离开德国的并先后荣获过诺贝尔奖的科学家

姓名 领域 获奖年 离开年 出生国

爱因斯坦 物理学 1921 1933 德国

弗兰克 1925 1933 德国

薛定谔 1933 1935 奥地利

赫斯※ 1936 1938 德国

斯特恩 1943 1938 瑞典

布洛赫 1952 1933 德国

玻恩 1954 1933 匈牙利

迈耶 1963 1933 德国

贝特 1967 1933 匈牙利

加博尔 1971 1933 德国

哈伯 化学 1918 1933 荷兰

德拜※ 1936 1940 匈牙利

海韦希 1943 1934 德国

赫兹伯格※ 1971 1935 德国

迈尔霍夫 医学 1922 1938 德国

勒韦 1936 1938 德国

钱恩 1945 1933 德国

克雷布斯 1953 1933 德国

德尔布吕克※ 1969 1937 德国

　　※不是犹太人，赫斯和赫兹伯格的妻子是犹太人。

　　资料来源：Alan D.Beyerchen, Scientists under Hitler, Yale University Press 1977

　　在残酷的政治斗争和迫害运动面前，科学家的行为也表现出一些差异。有的科学家公开地或者私下地抗议，有的科学家辞职或者移居国外，有的科学家留下来巧妙地应对政府，有的科学家与纳粹同流合污，不同的科学家选择了不同的道路[1]。

2、弗兰克与玻恩：哥廷根的辞职者

　　弗兰克作为一个科学家，因他的友善、正直、颇具深刻的原则感的天才性科学家而倍受称赞。战争开始时，他曾放下研究工作，充当志愿者到前线战斗。1933年春，纳粹在柏林加紧了行动，当爱因斯坦从普鲁士研究院辞职后研究院的答复不是挽留而是粗暴无理，弗兰克感到自己应该有所行动，德国学生的“反对非德国精神”游行强化了他的义愤，使他走出了勇敢的、孤独的一步：他决定用辞职来抗议政府的纳粹行为。

　　他起草了两份抗议文件。一份是给普鲁士教育部部长的信，信中简单地写道：“我请求辞去哥廷根大学教授和第二物理研究所所长职务。考虑到政府对德国犹太人的态度，这一决定是发自我内心的需要。”

　　另一份是给教区负责人的，送到了哥廷根日报去公开发表。报纸刊登了部分内容：“我已经请求我的上级主管辞去我的职务，我将会在德国继续我的科研工作。在自己的国家我们犹太后裔被认为是外来者或者敌人，这就要求我们的孩子生活在他们不允许证明自己是德国人的意识之中。任何一个入伍参战的人被允许不被驱逐，但我拒绝这种特权。……”

　　很多朋友劝说弗兰克最好不要辞职，毕竟心急吃不了热豆腐。他们认为事情可能不会像他想象的那样坏。

　　这个时候他还没有打算离开德国。柏林物理学领导人普朗克、冯劳厄鼓励他留下来。因为能斯特即将退休，他可以接任能斯特的柏林物理教授职位；哈伯也告诉他可以接任凯撒?威廉物理研究所所长的职位。1932年末，他是柏林教授职位的主要候选人，并和教育部有过一次初步的面谈，只不过因为政治剧变暂时中断了。这一切都表明弗兰克至少可以继续留在德国从事他的科学事业。

　　可是随着他的抗议信公开，谣言便紧接着在哥廷根流传：弗兰克和他的同党密谋阻止国家的革命，他的抗议实际上是煽动反对德国的宣传。大学里42个教员签名谴责弗兰克。他们控告弗兰克的辞职声明的目的是吸引外国和国内政治势力以形成新的政权，并呼吁政府促进认识清洗措施的必要性。

　　与弗兰克不同的是，玻恩基本上没有犹豫就决定离开德国。其原因可以追溯到他的个性、健康和魏玛时期的一些事件。尽管玻恩力图远离一些时代节拍，但他仍是敏感的。玻恩表明在他的政治观点和人类关系的态度上，他与爱因斯坦是一致的。在个性上，玻恩是高尚的、矜持的和负责的，相信“知识是冷静的殿堂”。在早些时候，玻恩也一直站在爱因斯坦一边，公开支持爱因斯坦反对那些反对相对论的反犹分子。另外，玻恩的健康状况也极其糟糕，头疼和哮喘一直在折磨他。1928年到1929年，他因为神经衰弱被迫中断了科学活动。他曾住进一家疗养院，刚开始他还能强迫自己呆在床上，可是别的病人除了希特勒和反犹活动之外几乎不谈别的话题，使得他只好离开医院回家。

　　尽管玻恩也曾有过留在他的职位上简单考虑，但一旦决定辞职，就没有动摇过。他从未打算回到纳粹德国，也没有为留在哥廷根而战斗。玻恩开始设法在国外寻找一个他能继续从事科学工作的职位。对一个如此知名的科学家来说，即使是在不景气的学校也能找到自己的位置。1933年7月，玻恩到了剑桥。而对那些没什么知名度的科学家来言，移居国外的前途是暗淡的。爱因斯坦曾在给玻恩的信中写到：“一想起那些年轻人，我就心疼。”

3、普朗克与冯?劳厄：德国科学的坚守者

　　当纳粹对犹太科学家和德国科学进行摧残时，作为德高望重的德国科学家普朗克和冯?劳厄没有选择离开，而是借助于合作斗争尽力作工作，通过官方渠道去阻止、延迟或者取消对重要的科学家的解雇命令，以便让他们尽可能多地居留在的国际性正常的科学活动。

　　普朗克是政治与科学之间的斡旋者。在纳粹最初掌权的日子，普朗克也曾想离开自己的职位，毕竟自己年事已高，但强烈的责任感使他留下来。1933年希特勒成为国家元首时，普朗克在德国的科学机构里担任两个重要职务：科学院秘书和威廉物理学会主席。这两个组织都是需要政府赞助的，所以他对新的政权有所妥协。他曾和希特勒有过一个会面，力图使希特勒相信强迫犹太人移民会扼杀德国的科学，而希特勒给了他一个糟糕的回答：“我们一点也不反对犹太人，相反我们保护他们。”感到无力直接对抗政府，他要求自己并尽量说服别的科学家特别是年轻科学家尽量不要和政府发生冲突。

　　作为普鲁士科学院的秘书，普朗克要考虑的是科学院的命运，科学院作为一个研究机构能否存在要比某一个人的命运重要的多。作为威廉皇家学会的主席，普朗克通过与政权表面结盟的方式保护了学会。学会接纳纳粹分自己呢理事会，悬挂纳粹党徽，在正式场合向希特勒敬礼。他学会了在演讲台说“嗨，希特勒”，尽管非常不情愿。

　　通过一系列幕后的努力，普朗克不仅帮助了和保护了一些犹太科学家继续留在德国工作（如迈特纳），使一些德国年轻的优秀科学家留在德国和他一起与纳粹政府周旋（如海森堡）；也阻止了更多的纳粹分子进入科学院和学会（与一些大学和其他组织不一样，威廉皇家学会一直没有被政府控制），使学会的大多数研究机构在纳粹掌权的早期没有受到大的干扰；而且还在1938年建立起了威廉皇家物理研究所。

　　与普朗克不同，冯?劳厄（M.T.F.Von Laue,1979-1960）是一个典型的不合作者。1933年9月的德国物理年会上，他把德国纳粹政府对待爱因斯坦和相对论的行为比喻为中世纪宗教裁判所对伽利略的审判，发言结尾时他用意大利语说除了伽利略临终时的话：“地球仍在转动。”1934年哈伯（1918年诺贝尔化学奖获得者、1933年离开德国去了瑞士）因心脏病去世，劳厄公开发表了悼词，颂扬了哈伯的品质和对国家的忠诚，哀悼哈伯的去世是德国物理的损失。劳厄的这些言辞实际上是对普鲁士教育部的公开谴责。

　　迫于政治上的压力，普朗克等人曾谨慎地提议施塔克为普鲁士科学院院士。这个提议遭到了劳厄的强烈反对，认为斯塔克的加入将使科学院在国内变成没有价值的机构，在国外成为被耻笑的对象。劳厄的反对使得施塔克没有如愿以偿。作为报复，施塔克解除了劳厄担任了10多年的帝国研究所的顾问职务。

　　表明公开的态度后，他私下采取的是与普朗克不同的行动。他常写信向国外同行求援，希望给自己的同事寻找职位，或者通过别的渠道获得者方面的信息。1937年他把儿子送到美国求学以免受纳粹的影响。

　　劳厄认为自己留在德国有几个原因。一是他不希望占据那些比他境遇差的人急需的国外职位；更重要的是“留下来等到第三帝国垮台后可以很快地重建德国文化”；还有一个原因是“憎恨纳粹所以必须靠近他们”。

　　作为独立精神象征的劳厄战后参加了审判纳粹的作证，帮助了德国科研组织的新生，负责了帝国物理技术研究院的重建。

4、勒纳德与斯塔克：希特勒的跟随者

　　菲利普?勒纳德（P.E.A.Lenard,1862-1947）出生在捷克的普雷斯布格，曾先后在布达佩斯大学和维也纳大学学习，获得了哲学博士和工程学博士学位。勒纳德发现了阴极射线透射到极前的管外空间中，使放在那里的荧光屏产生了光效应。勒纳德也因此而获得了1905年的诺贝尔物理奖，阴极射线也被称为“勒纳德光”。

　　约翰内斯?斯塔克(J.Stark,1847-1957)出生在德国的西克肯豪夫。斯塔克在物理学的多方面都有贡献。首先他在放电管的研究中取得了重大成果。1908年，他提出了原子的电子模型，认为化学键是由于电子共享引起的。1913年，斯塔克把极隧现象置入一个强电场中，从而在电场中找到了人们长期以来试图寻找的复杂效应：氢原子光谱线的分裂。后来该效应被命名为斯塔克效应。斯塔克由于发现了极隧射线中的多普勒效应和谱线在电场中的分裂，获得了1919年的诺贝尔物理学奖。

　　勒纳德和斯塔克的政治生涯是从反对爱因斯坦开始的。最初他们对爱因斯坦还是抱有好感。1909年，勒纳德在给爱因斯坦的信中称爱因斯坦是一个有深刻头脑的思想家。斯塔克在1907年曾邀请爱因斯坦在他主持的《电子与辐射年鉴》中写了介绍狭义相对论的文章。斯塔克还曾邀请比他小5岁的爱因斯坦去作他的助教。

　　但是随着第一次世界大战的爆发的进行，政治立场在科学家之间迅速建立了一道难以逾越的鸿沟。在大战期间勒纳德变成了一个狂热的沙文主义者，他在93名知识分子的《文明世界的宣言》中签了名，并且对宣言中的愚蠢准则身体力行。有一次，俄国著名物理学家约飞路过海德堡想要拜访他，竟被他傲慢无理地拒之门外。此外勒纳德还认为，不少英国、法国的科学成果都是剽窃他们德国人的，因此他要把电流强度的单位由安培（法国人）改成韦伯（德国人）。另外，勒纳德还利用自己的实验室研制军事设备。战争失败又使他迁怒于和平主义者和犹太人，这种情绪燃起了他对爱因斯坦的怒火。他认为爱因斯坦的相对论是英国人吹捧起来的。这种沙文主义的狂热在勒纳德心中不断扩展开来，恶性膨胀，竟致把爱因斯坦的成就视为是自己科学事业的障碍。勒纳德从1919年开始权力鼓吹建立一种德国物理学，一种没有犹太理论污染的德国物理学，并试图通过新的政治力量达到改写德国物理学的目的。

　　1929年，勒纳德出版了《伟大的自然探索者》一书，书中以奥地利物理学家哈森内尔（Hasenohri）发现的关于光能的公式代替爱因斯坦的质能关系式E＝mc2，全然不顾科学界最起码的准则，挖空心思地极力贬损爱因斯坦的科学成就。1936年到1937年，勒纳德发表了四卷本著作《德意志物理学》，把民族主义、沙文主义注入到物理学中，和“犹太人物理学”对抗。

　　斯塔克在由他主办的《电子与辐射年鉴》中，拒绝刊登谈论科学国际性的文章。1922年6月，斯塔克出版《德国物理学的危机》一书，书中攻击相对论和“玻尔一索未菲量子理论”有害于德国的实验工作。

　　施塔克与勒纳德有所不同，勒纳德仅满足于按照雅利安模式重写物理史，而施塔克则力图实际控制整个德国物理界。施塔克曾一度放弃科学研究，在德国北部创办了一个瓷器工厂，但没有成功。他试图重返学术生活，也没有成功。因为他变得比较极端，把量子理论和爱因斯坦的相对论斥为犹太科学的产物，普遍不得人心。到1928年先后他先后遭到6所德国大学的拒绝。这一切使得施塔克的权力欲望更加强烈。1933年，他虽然被普鲁士科学院拒绝，但却成功地当上了帝国物理技术研究所所长，并试图以这个研究所为权力基地，控制德国物理学。

　　但是他们在政治上是幼稚的，选择错了支持者。当希特勒上台后，其国家社会主义的意识形态和政治主张都发生变化，而他们的早期支持者在政治权利斗争中固守原来的政治信念，结果输给了海默尔和戈培尔，因此尽管他们仍然效忠希特勒，但仍然被政治无情地抛弃了。施塔克想控制德国物理学的企图导致了他与教育部官僚政客的冲突，他们看到他过于刚愎自用和管理上的无能，对他们没有多大用处，因此强迫他1939年辞职。

　　第二次世界大战最后以德国的彻底失败而告终。德国战败两年后，勒纳德死去，斯塔克被德国军事法庭判处4年苦狱。

5、民族主义与政治对科学的影响

　　德国科学家的民族主义情绪有其特定的文化历史原因，主要是源于德国在第一次世界大战中的失败。当时，相当多的一部分德国人特别是德国统治阶级自认为由于战败而受到了不公正的待遇。蒙受民族屈辱，从而滋长了民族主义情绪，其中反英情绪尤为强烈，这种情绪也波及到科学界，许多德国科学家因为受政治因素的影响而主张在科学活动中以民族主义代替科学固有的标准，这样的作法受到了本国政治势力的赞赏和社会公众的支持。在第一次世界大战爆发不久的1914年4月，德国的93个著名科学家、艺术家、牧师就联合签名发表了所谓《文明世界的宣言》。他们谴责英国和法国科学家的剽窃行为，声称许多科学发现是德国科学家首先发现的，只是没有在国外得到承认而已。这个宣言为德国皇帝歌功颂德，为德国的侵略战争进行辩解，宣称全世界人都应该接受“真正德国精神”，是一份不折不扣的沙文主义宣言。在这个宣言上签名的人几乎包括了当时德国科学文化界的所有名流，甚至连普朗克、伦琴、奥斯特瓦尔德等著名科学家也在其列。不过，不久普朗克等多数科学家对自己的这些过激行为表示了后悔。

　　纳粹期间大多数科学家不再有那么狂热的民族情绪，他们关心的是如何防止政治的对科学的侵入而保持科学的自治，因此他们很多人既不是反对纳粹的，也不是赞成纳粹的，他们只是谋求在专业领域里的独立。

　　尽管科学已成为一种高度社会性的活动，个人也许可以暂时与远离政治，但科学家共同体的研究环境、基金资助、论文发表以及对理论接受与否的价值判断等不能不受社会思潮和意识形态的影响。科学在受到政治干扰后，不同的德国科学家用不同的形式表现与政治的牵连。不管是沉默、离开还是抗议，都是科学家谋求独立的一种可行的方式。人们在赞扬爱因斯坦、弗兰克等科学家毅然决然地离开德国与纳粹统治决裂的态度，也赞扬冯?劳厄、哈恩等科学家强烈的反叛的精神，还为普朗克和海森伯等科学家在不断斗争与大量妥协中表现出的责任感表示钦佩。1934年1月著名的化学家、反法西斯主义者、逃亡到瑞士的哈伯逝世在瑞士去世。1935年普朗克决定在柏林召开哈伯逝世1周年的纪念大会。尽管政府正式禁止德国各大学的教授们和德国化学学会的会员组织和参加这样的纪念会，但普朗克坚持举行了这个纪念会，很多科学家也参加了会议。这种公开的活动实际上表明了普朗克的反法西斯的精神以及德国科学家的人道主义精神并没有丧失。1934年1月著名的化学家、反法西斯主义者、逃亡到瑞士的哈伯逝世在瑞士去世。1935年普朗克决定在柏林召开哈伯逝世1周年的纪念大会。尽管政府正式禁止德国各大学的教授们和德国化学学会的会员组织和参加这样的纪念会，但普朗克坚持举行了这个纪念会，很多的科学家也参了会。这种公开的活动实际上表明了普朗克的反法西斯的精神以及德国科学家的人道主义精神并没有丧失。

　　还有一个人们关心的问题是，为什么两个著名的实验物理学家在纳粹期间扮演了极不光彩的角色？

　　作为一个科学家，斯塔克为自己的反犹精神寻找了科学研究方法的理由。他认为物理领域的科学家存在着分为两种完全对立的心理类型：实用主义精神和教条主义精神。他认为物理学需要的是实用主义精神，即“把目光投向现象的，目的在于判明主宰着已知现象的规律并且发现还没有发现的新现象和物体。”他特别反对教条主义精神。他认为“教条主义的出发点主要是他们对从自己头脑产生出来的观念或者对符号之间的关系所下的专断定义，赋予这些符号以概括的和物理学上的意义。”爱因斯坦的相对论、薛定谔的波动力学都是教条主义精神的产物，因为相对论是以时空坐标或者微分的专断定义为根据的，而薛定谔则通过物理数学奇巧的手法得出一个微分方程作为物理学的结果，然后薛定谔和他的支持者（玻恩、约尔丹、海森堡、索末菲）一起去寻找方程式中出现的函数的教条主义的物理学意义。斯塔克认为从伽利略和牛顿算起的当代物理学先驱几乎都是雅利安人尤其是日耳曼人，实用主义精神最常见于日耳曼人，而教条主义学说的创始者都是犹太人的后裔。在这种思想指导下，施塔克拒不接受现代物理学，与主流科学背道而驰，结果也被当代科学共同体所抛弃，导致德国6所大学都不给他研究职位。他把方法论的差异与狭隘的民族主义结合起来，把报复心理与政治手段结合起来，一步一步走向了反对科学的极端。

　　勒纳德是一个深受德国战败影响的狭隘的民族主义者，他的儿子也在战场上死亡，战后通货膨胀使他的全部积蓄丧失殆尽，这可能是勒纳德从一个天才的实验物理学家转变成一个偏执的怪人的外因，而对英国的敌视和对爱因斯坦的嫉妒则是这种转变的内因。勒纳德在设备方面帮助过X射线的发现者伦琴，他认为这种设备上的帮助没有得到应有的承认；他还认为J.J.汤姆逊应用过他的一些研究成果也没有得到应有的承认。这些猜疑使他对英国科学家充满敌视。勒纳德在研究光电效应时提出过“触发假说”，后来被爱因斯坦的量子假说所取代，爱因斯坦因此获得1921年的诺贝尔物理学奖。爱因斯坦的成名对于他自己在科学界的声望构成了沉重的打击，使勒纳德产生了病态的嫉妒心。

6、几点启示

　　科学不可能完全独立于政治，科学与政治有着密切的关系。科学和政治都是社会大系统中发生的社会现象。科学与政治有着本质的区别：科学属生产力范畴，是人、社会和政治的一种工具；政治属于生产关系范畴，是通过社会制度、国家政权、政策法令、政党和政府的各种活动，处理民族关系、国际关系和进行军事斗争等体现出来的一种无形力量。现代社会科学与政治的关系变得十分密切：政治需要科学，科学也要依靠政治。在政治上关心科学的原因是多种多样的，有的出自实践需要，有的由于意识形态的理由，也有的出于威望上的考虑。科学发展朝大科学方向发展，需要的经费与人力越来越多，也离不开政治力量的支持。科学是国家重要的战略性资源，影响其综合国力和竞争力，使得科学必须服从国家目标（特别是军事的与经济的），必然要受到政治的干预。

　　科学与政治的过密结合会出现一些令人担心的情况。例如，科学本身具有相对独立的自主性，政治对科学的干预往往会危及科学的这种自主性；科学与政治的结合可能使科学建制官僚科层化，从而破坏科学体系特有的运行机制；科学与政治的结合有可能使科学家成为权力的附属品。社会政治势力轻视科学或把科学置于过多的政治控制之下，把科学变成了政治运动，剥夺科学应有的自主性，破坏科学运行的道德秩序，肯定要付出科学停滞和退步的沉重代价。

　　科学上的民族主义也不能与科学的普遍主义相背离。民族主义作为一种特殊的情感，是凝聚个人为本民族统一和强盛共同奋斗的精神动力，因此它也能够加快一个国家的科学进步过程。但是民族主义走道极端，就会造成思想的狭隘和盲目的自尊。科学上的普遍主义要求科学家尊重客观的科学规律，不以民族、宗教信仰、政治面貌等作为科学真理的判断标准。在德国，科学与民族主义的结盟也加快了科学体制化的进程，促进了德国科学的发展。但是，一次世界大战的失败加剧了民族主义情感，希特勒上台后把民族主义推向了高潮，试图以所谓的“雅利安科学”作为科学标准，民族主义成了德国科学进步的严重障碍。

　　纳粹德国由于改变了那些对于科学进步最为基本的社会条件而大大地削弱了他们自己，这不仅是造成纳粹在军事科学竞争中的失败和整个战争中的失败的一个重要原因，而且也导致了科学中心由德国转移到了美国。

注：

　　1、本文关于德国科学家行为的基本事实主要参考了Alan D.Beyerchen著《Scientists under Hitler》（ Yale University Press 1977）一书。