中华文化撷英 - 科学家故事-卷五.docx

1、 中中 华华 文文 化化 撷撷 英英 科学家的故事(五) 黄兵明 主编 北京银冠电子出版有限公司 图 书 在 版 编 目 (CIP)数 据 中 华 文 化 撷 英 /黄 兵 明 主 编 北 京 ： 北 京 银 冠 电 子 出 版 有 限 公 司 ， 2003ISBN 7-900060-29-4中 黄 文化知识普及读物中国 Z228.527中国版本图书馆 CIP 数据核字(2003)第 007295 号北京银冠电子出版有限公司发行 (北 京 海 淀 区 增 光 路 45 号 100037) 全国各地新华书店经销 北京双青印刷厂印刷开 本 ： 7871092 1/32 印 张 ： 512 字 数

2、： 4 900 千字2003 年 12 月第 1 版 2003 年 12 月第 1 次印刷印数： 1 5 00 册 版 号 ： ISBN 7-900060-29-4/Z03定 价 ： 9998.00 元 (1CD,含 配 套 书 )I目 录 汤定元：偶然中的必然 .1诺贝尔化学奖后的中国学者 .4 最年轻的院士卢柯：在十亿分之一米的金属上舞蹈 .10天文学家 .14天文学家的故事 .76科学家的故事 1汤定元：偶然中的必然汤定元， 著名物理学家， 中 国 科 学 院 院 士 。 1942 年毕业于重庆中央大学物理系， 1950 年获美国芝加 哥 大 学 物 理 系 硕 士 学 位 ， 1951

3、 年 回 国 ， 长 期 从 事 半 导 体 物 理 和 器 件 、 红 外 物 理 和 器 件 的 研 究 ， 是 我 国 半 导 体 学 科 创 始 人 之 一 ， 也 是 我 国 红 外 物 理 和 技 术 奠 基 者 。 曾 任 上 海 技 术 物 理 研 究 所 所 长 、 中 国 光 学 学会副理事长。 汤定元先生在 1948 年 秋 进 入 芝 加 哥 大 学 物 理 系 ， 在 Lawson 教 授 的 指 导 下 工 作 。 他 进 入 高 压 实 验 室的第一项工作本来是一位博士后做的，由于这名 博 士 后 两 年 研 究 期 满 ， 不 得 不 离 开 ， 汤 定 元 接

4、 受 这 项 工 作 后 ， 在 对 设 备 做 了 一 些 小 改 动 ， 并 对 样 品 进 行 了 反 复 的 测 量 研 究 后 ， 发 现 金 属 铈 的 晶 体 结 构 在 高 压 下 仍 然 保 持 常 压 下 的 晶 体 结 构 ， 但 体 积 却 发 生 突 变 。 在 压 力 下 晶 体 结 构 的 变 化 导 致 体 积 变 化 ， 是 当 时 已 知 的 科 学 事 实 ， 然 而 ， 实 验 却 发 现 固 体 在 压 力 下 晶 体 结 构 没 有 发 生 变 化 ， 而 体 积 却 发 生 突 变 这 几 乎 是 不 可 相 信 的 。 这 是 实 验 事 实 向

5、 传 统 思 维 提 出 的 挑 战 ， 汤 定 元 经 过 认 真 的 推 理 ， 认 为 这 是 一 种 新 颖的相变! 文章发表后不久， 1954 年诺贝尔化学奖获得者科学家的故事 2L.PauUng 到 芝 加 哥 物 理 系 做 报 告 。 他 认 为 汤 定 元 在 高 压 下 得 到 的 这 个 相 终 于 验 证 了 他 的 理 论 ， 完 成 了 他没能成功完成的实验。 铍 金 属 高 压 容 器 是 当 时 的 一 个 创 新 技 术 。 但 铍 的 机 械 强 度 不 够 高 ， 上 述 实 验 已 经 接 近 它 的 耐 压 上 限 。 要 想 得 到 更 高 的 压

6、力 ， 必 须 采 用 机 械 强 度 更 高 的 材 料 。 汤 定 元 想 到 金 刚 石 是 最 佳 选 择 ， 并 想 出 了 一 个 巧 妙 的 方 法 ： 用 两 片 大 小 相 同 的 金 刚 石 做 成 了 一个高压容器。 1951 年汤定元回国离开高压实验室 时 ， 把 这 个 设 备 移 交 给 一 位 同 事 。 直 到 1959 年 ， 他 才 看 到 两 篇 金 刚 石 高 压 容 器 的 改 进 型 报 道 ， 其 中 一 篇就是 Lawson 实验室做出来的。 这个金刚石高压容 器 在 光 学 研 究 中 有 多 种 用 途 ， 体 积 小 巧 ， 易 于 掌 握

7、 ， 而 且 使 用 范 围 推 广 到 红 外 辐 射 和 可 见 光 ， 甚 至 到 紫 外辐射。 目前每两年召开一次的国际高压物理会议， 常有 30%以上文章所涉及的实验结果，都是用金刚 石 高 压 容 器 作 为 手 段 获 得 的 。 在 科 学 发 展 历 史 上 ， 实验手段的创新，常常会促进学科的发展。 作 为 研 究 生 ， 能 够 做 出 这 样 的 成 绩 是 很 不 容 易 的 。 因 而 汤 定 元 认 为 ： 初 入 研 究 领 域 的 工 作 者 能 够 碰 上 一 位 高 水 平 的 导 师 ， 在 一 个 创 新 团 队 里 从 事 前 沿的研究工作，是很幸运

8、的。 科学家的故事 3事 物 的 发 展 有 它 的 偶 然 性 ， 也 有 它 的 必 然 性 。 有 一 次 汤 定 元 去 金 相 实 验 室 冲 洗 底 片 等 待 底 片 晾 干 时，翻阅到一篇关于硅的电学性质的文章。他看了 几 段 ， 觉 得 内 容 很 清 晰 ， 引 人 入 胜 ， 最 后 决 定 把 那 本杂志带到高压实验室去。 在他专心阅读时， Lawson 进 来 了 。 他 看 了 看 文 章 的 题 目 后 问 汤 定 元 ： “你对这 个 问 题 有 兴 趣 吗 ”几 分 钟 后 ， 他 拿 来 一 瓶 高 纯 硅 ， 对汤定元说： “你有兴趣就做硅在高压下的电学性

9、质 的 研 究 ， 这 实 际 上 是 我 发 明 的 。 ”想 不 到 这 决 定 了 汤 定元以后 50 年的研究方向。 回 国 后 ， 汤 定 元 主 要 研 究 半 导 体 的 光 学 及 光 电 性 能 。 1958 年 ， 他 认 识 到 我 国 需 要 的 不 单 是 研 究 物 理 机 制 ， 还 需 要 研 制 有 用 的 器 件 ， 由 此 决 定 转 向 器 件 研 制 ， 准 备 研 制 红 外 探 测 器 。 当 时 国 内 对 红 外 技 术 有 所 了 解 的 人 很 少 ， 他 觉 得 有 责 任 提 请 有 关 领 导 注 意 。 1958 年 初 ， 国 家

10、 开 始 下 达 发 展 红 外 技 术 的 科 研 任 务 。 1962 年 ， 红 外 技 术 与 应 用 光 学 并 列 作 为 国 家的发展重点。 中国科学院于 1963 年底召开了红外工作会议， 这促成了 1964 年初院工作会议把上海技 术 物 理 研 究 所 和 昆 明 物 理 研 究 所 作 为 发 展 红 外 技 术 专业研究所的决定。 在 汤 定 元 先 生 的 组 织 领 导 下 ， 硅 太 阳 能 电 池 、科学家的故事 4温 差 制 冷 器 、 红 外 焦 平 面 列 阵 等 红 外 器 件 先 后 用 于 各 种 军 用 和 工 业 装 备 、 科 研 设 备 、

11、人 造 卫 星 以 及 用 作 航 空 航 天 遥 感 等 多 种 红 外 系 统 中 。 我 国 的 红 外 科 学 技 术 也 从 无 到 有 ， 到 今 天 已 经 有 了 一 支 不 小 的 队 伍和相当的规模。 汤 定 元 认 为 ： 在 科 学 比 较 落 后 的 国 家 ， 派 留 学 生 到 先 进 国 家 去 学 习 ， 是 一 件 很 重 要 而 且 很 有 必 要 的 事 。 在 那 里 可 以 较 快 地 学 到 科 学 研 究 方 法 ， 也 可 以 较 早 地 接 触 到 前 沿 课 题 ， 抓 住 机 遇 。 但 学 习 结 束 ， 最 好 的 选 择 是 回 祖

12、 国 工 作 。 因 为 那 里 是 生 你 育 你 的 土 地 ， 也 是 最 需 要 你 这 样 的 人 才 ， 做 出 的 成 果 也 容 易 显 示 出 来 。 特 别 是 我 们 现 在 的 中 国 ， 经 济 蒸 蒸 日 上 ， 正 在 实 施 科 教 兴 国 战 略 ， 急 需 各 类 人 才 。 从 事 科 教 工 作 本 身 就 会 受 到 人 们 的 尊 敬 。 做 出 的 成 果 容 易受到人们的重视，从而引发积极的影响。 诺贝尔化学奖后的中国学者中 国 科 学 家 离 诺 贝 尔 奖 的 差 距 是 “一 步 之 遥 ” 还是“非常遥远”？有两位中国青年科学家隋海心 和

13、 任 罡 在 美 国 所 做 的 水 通 道 膜 蛋 白 的 研 究 ， 对 今 年 获 诺 贝 尔 化 学 奖 的 工 作 给 予 了 有 力 支 持 。 由 此 可 以 看 出 ， 中 国 的 青 年 科 学 家 在 国 际 科 学 前 沿 的 竞 争 中 还 是 很 有 实 力 的 。 问 题 是 我 们 要 在 国 内 创 造 一 个 敢科学家的故事 5于 冒 风 险 、 勇 于 创 新 的 科 研 环 境 。 在 这 方 面 ， 我 们 与美国等发达国家还存在着巨大差距 没 有 被 湮 没 的 事 实2003 年 10 月 8 日 ， 瑞 典 皇 家 科 学 院 宣 布 ， 将200

14、3 年诺贝尔化学奖授予来自美国的两名科学家彼得 阿 格 雷 和 罗 德 里 克 麦 金 农 ， 以 表 彰 他 们 在 细 胞 膜 通 道 方 面 做 出 的 开 创 性 贡 献 。 在 同 一 天 发 布 的 Advancedinformation 中指出， 在 20002 001 年间，Murata、阿格雷等（2000 年） ，任罡（Reng.G.）等（2001 年 ） 和 隋 海 心 Sui.H.等 （2001 年） ， 首 先 报 道了 AQP1 水通道膜蛋白的高分辨率三维结构。 在此 基 础 上 ， 提 出 了 水 的 高 渗 透 率 、 选 择 性 过 滤 和 防 止 离子渗漏的机

15、理。2003 年 10 月 9 日，美国劳伦斯 伯克利国家实验室（LBNL）的每日新闻中，显著地 报 道 了 隋 海 心 的 研 究 工 作 ， 并 说 这 是 对 今 年 诺 贝 尔 化 学 奖 的 研 究 工 作 的 有 力 支 持 。 在 麦 金 农 的 实 验 室 中 ， 也 有 一 些 优 秀 的 中 国 青 年 科 学 家 （ 如 江 有 兴 ， 郭安玲等）参加钾离子通道 的 研 究 。 阿 格 雷 得 奖 是 由于发现和表征 characterize 细胞膜水通道， 而麦 金 农 的 贡 献 主 要 是 在 细 胞 膜 离 子 通 道 的 结 构 和 机 理 研 究 方 面 。

16、他 们 的 发 现 分 别 阐 明 了 水 和 钾 离 子 如 何科学家的故事 6进 出 组 成 活 体 的 细 胞 。 各 种 生 物 的 细 胞 仿 佛 一 个 个 由 城 墙 围 起 来 的 城 镇 ， 不 断 与 外 界 发 生 物 质 交 换 。 100 多年前，人们就猜测细胞存在着很多“城门” ，它们只允许特定的分子或离子出入。20 世纪 50 年 代 中 期 ， 科 学 家 发 现 ， 细 胞 膜 中 存 在 着 某 种 通 道 只 允 许 水 分 子 出 入 ， 人 们 称 之 为 水 通 道 。 因 为 水 对 于 生 命 至 关 重 要 ， 可 以 说 水 通 道 是 最

17、重 要 的 一 种 细 胞 膜通道。尽管 AQP1 水通道蛋白在 1988 年就被发现 了，但是它的结构与功能是怎样的，一直是个谜。 阿 格 雷 和 他 的 合 作 者 用 冷 冻 电 子 显 微 术 研 究 AQP1 水通道膜蛋白，并在 2000 年公布了世界第一 张分辨率为 0.38 纳米的高清晰度的立体结构图， 揭 示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过。 比如， 肾脏怎么从原尿中重新吸收水分。 2001 年任罡等用 同样方法获得分辨率为 0.37 纳米的 AQP1 的立体结 构。 隋海心等比较幸运， 他们生长出 AQP1 的三维晶 体， 用精确的 X 射线衍射得到分辨率为 0.22 纳

18、米的 三维精细结构，细节比分辨率为 0.37/0.38 纳米的 立 体 结 构 清 晰 和 丰 富 得 多 ， 并 进 一 步 阐 明 其 功 能 机 制。 隋海心 1985 年 进 入 大 连 理 工 大 学 的 材 料 工 程科学家的故事 7系 。 1992 年 在 该 校 获 硕 士 学 位 ， 所 学 专 业 是 材 料 物 理 与 化 学 。 后 来 ， 继 续 在 大 连 理 工 大 学 深 造 ， 1996 获 得 博 士 学 位 ， 博 士 论 文 内 容 与 电 子 晶 体 学 （ 用 电 子 衍 射 和 成 像 研 究 晶 体 结 构 ） 有 关 ， 导 师 是 中 国 科

19、 学 院 院 士 、 著 名 科 学 家 郭 可 信 教 授 。 毕 业 后 曾 在 中 国 科 学 院 北 京 电 子 显 微 镜 开 放 实 验 室 做 博 士 后 ， 在 郭 可 信 院 士 指 导 下 从 事 电 子 晶 体 学 图 像 处 理 的 研 究（为此隋海心申请到国家自然科学研究基金） 。 隋海 心 后 来 到 美 国 劳 伦 斯 伯 克 利 国 家 实 验 室 从 事 膜 蛋 白 的电子和 X 射线晶体结构研究。与许多在国外从事 研 究 工 作 的 我 国 青 年 科 学 家 一 样 ， 隋 海 心 也 非 常 重 视 与 国 内 的 学 术 交 流 ， 把 国 外 新 兴

20、 的 研 究 领 域 和 研 究方法引入国内。他专程回国参加了 2003 年 8 月 2123 日在北京举行的 “2003 年北京电子显微学研 讨会” ， 并 且 应 邀 做 了 大 会 报 告 。 这 次 会 议 主 要 介 绍 电 子 显 微 学 的 最 新 进 展 情 况 ， 展 望 原 子 尺 度 表 征 及 性能研究在新材料、生命科学方面的作用。 任 罡 在 兰 州 大 学 物 理 系 获 硕 士 学 位 后 ， 在 1993 年 入 北 京 科 技 大 学 材 料 物 理 与 化 学 系 攻 读 博 士 学 位 ， 在 郭 可 信 院 士 和 彭 练 矛 研 究 员 指 导 下 从

21、 事 电 子 显微学的博士学位论文工作。 1997 年去美国加州圣 地 亚 哥 的 Scripps 研 究 所 细 胞 生 物 学 研 究 室 从 事科学家的故事 8AQP1 水 通 道 膜 蛋 白 的 电 子 晶 体 学 研 究 。 他 也 曾 在 2001 年回国在清华大学和中国科学院生物物理研究 所进行学术交流。 诺 贝 尔 奖 之 后 的 思 考每 一 年 的 诺 贝 尔 奖 公 布 后 ， 国 内 媒 体 总 有 类 似 “中 国 和 诺 贝 尔 奖 擦 肩 而 过 ”的 声 音 。 介 绍 伯 克 利 劳 伦 斯 国 家 实 验 室 的 报 道 和 隋 海 心 及 任 罡 两 位

22、青 年 科 学 家 的 工 作 不 是 重 复 上 述 无 谓 的 讨 论 。 中 国 科 学 家 离 诺 贝 尔 奖 的 差 距 究 竟 是 仅 有 “一 步 之 遥 ”还 是 “非 常 遥 远 ”？ 我 想 ， 我 国 基 础 研 究 的 现 状 与 美 国 等 发 达 国 家 的 确 还 存 在 着 重 大 差 距 ， 国 内 科 学 家 的 创新环境和科研体制更是有着本质性的区别。 诺 贝 尔 奖 所 奖 励 的 是 原 始 性 创 新 科 技 ， 是 对 人 类 整 个 文 明 、 社 会 进 步 都 有 重 大 作 用 的 基 础 科 学 研 究 ， 但 这 又 是 难 度 大 而

23、 又 有 很 大 风 险 的 研 究 工 作 。 有 可 能 取 得 突 破 性 进 展 ， 但 也 有 可 能 失 败 。 后 者 会 在 晋 级 和 资 助 方 面 遭 到 不 少 困 难 和 挫 折 。 因 此 ， 只 鼓 励 创 新 是 不 够 的 ， 还 要 宽 容 勇 于 创 新 的 失 败 者 ， 这样才能创造一个万马奔腾的创新高潮。 另一方面， 在 前 沿 领 域 ， 总 有 许 多 一 流 科 学 家 同 时 在 做 同 样 的 研究，竞争非常激烈。如 AQP1 膜蛋白的结构研究，科学家的故事 9就 有 阿 格 雷 所 在 的 霍 浦 金 斯 大 学 医 学 院 ， 美 国

24、劳 伦 斯伯克利国家实验室，美国加州的 Scripps 研究院 三家的科学家们在竞争，工作进度相差不多，论文 发 表 时 间 相 差 也 仅 一 年 。 即 使 这 样 ， 劳 伦 斯 伯 克 利 国 家 实 验 室 的 报 道 还 是 启 示 我 们 ， 中 国 科 学 家 获 得 诺 贝 尔 自 然 科 学 奖 也 是 有 可 能 的 ， 但 这 也 是 有 条 件 的。 首 先 ， 今 年 诺 贝 尔 化 学 奖 及 生 理 学 或 医 学 奖 的 结 果 都 显 示 出 了 当 代 科 学 跨 领 域 研 究 的 趋 势 。 化 学 奖就是生命科学与电子和 X 射线晶体学、图像处理 等

25、 领 域 的 结 合 。 其 次 ， 获 奖 者 的 成 果 也 比 较 新 ： 阿 格雷的发现在 1988 年，2000 年才完成。对照历年 获奖者的年龄，获奖者很年轻，阿格雷今年 54 岁，而麦金农才 47 岁 。 这 说 明 ， 年 轻 的 科 学 家 在 新 的 领 域 是 会 做 出 突 出 成 果 的 。 隋 海 心 、 任 罡 在 国 外 工 作 时 间 不 是 很 长 ， 研 究 对 象 也 有 改 变 ， 从 合 金 结 构 转 到 生 物 大 分 子 结 构 ， 但 是 由 于 他 们 有 扎 实 的 电 子 晶 体学基础和娴熟的图像处理技术， 又能刻苦钻研 （每 天工作到

26、次日一两点） ， 百 折 不 挠 （ 生 长 膜 蛋 白 晶 体 的失败次数是以百次计算） ，才能做出突出的成果。 中 国 有 许 多 优 秀 的 青 年 科 学 家 ， 理 论 基 础 好 ， 又 非 常 刻 苦 ， 也 应 该 能 够 做 许 多 更 好 的 研 究 工 作 ， 何 况科学家的故事 10目前还有充足的研究经费支持和优良的实验条件。 关 于 中 国 科 学 家 获 得 诺 贝 尔 自 然 科 学 奖 的 条件 ， 我 想 从 浏 览 伯 克 利 劳 伦 斯 国 家 实 验 室 每 日 新 闻 主 页 的 感 受 谈 起 。 看 了 这 个 主 页 ， 我 感 到 非 常 震

27、惊 ， 它每天都会展示这个实验室科学家新的成果或者他 们 的 研 究 对 于 社 会 的 贡 献 ， 而 没 有 相 当 官 僚 化 的 内 容 ， 像 我 们 国 内 科 研 机 构 的 主 页 有 许 多 行 政 性 单 位 的 介 绍 、 领 导 的 介 绍 、 与 科 学 活 动 无 关 的 其 它 活 动 的报道。 每日新闻主页应该完全是围绕科研活动的， 科 研 院 所 的 管 理 成 果 应 体 现 在 这 里 从 事 的 科 学 家 取 得 了 怎 样 的 研 究 成 果 ， 而 不 是 体 现 在 管 理 规 章 的 频 繁 变 更 或 者 名 义 上 的 成 果 。 伯 克

28、利 国 家 实 验 室 的 每 日 新 闻 主 页 的 设 计 者 很 有 效 率 ， 对 自 己 单 位 的 科 学 家 的 成 果 非 常 熟 悉 也 非 常 重 视 。 在 这 里 ， 我 们 看 到 的 是 一 个 围 绕 着 科 学 家 的 科 研 机 构 ， 而 不 是 围 绕 着 领导、行政长官的科研机构。这样的科研环境，国 内 什 么 时 候 才 能 达 到 ， 或 许 是 我 们 要 扪 心 自 问 的 问 题。 最 年 轻 的 院 士 卢 柯 ： 在 十 亿 分 之 一 米 的 金 属上舞蹈“是 的 ， 我 们 刚 刚 得 到 这 个 消 息 ， 卢 柯 所 长 当 科学家

29、的故事 11选院士了。 ”中国科学院金属研究所办公室的范女士科学家的故事 12很 平 静 地 说 。 今 天 下 午 ， 2003 年中科院院士增选结 果揭晓， 37 岁的卢柯研究员成为中科院有史以来最 年 轻 的 院 士 之 一 。 一 个 这 么 年 轻 的 科 学 工 作 者 就 获 得 如 此 高 的 荣 誉 ， 在 一 般 人 看 来 多 少 有 点 儿 不 可 思 议 ， 而 在 卢 柯 工 作 的 金 属 所 ， 很 多 人 却 觉 得 这 是 顺 理成章的事情。 当然，金属所的科研人员自有他们的道理。 范女士告诉记者，早在 1999 年和 2001 年，卢柯 就 连 续 两 次

30、 被 推 荐 为 中 科 院 院 士 候 选 人 ， 而 且 每 次 都 通 过 了 几 轮 评 审 而 最 后 没 能 当 选 。 过 于 年 轻 可 能就是当时没当选的原因之一。 “如 果 那 时 当 选 ， 中 国就会有更年轻的院士了。 ”范女士这样说。 卢 柯 的 历 史 就 像 一 个 传 奇 。 常 人 关 于 年 龄 与 成 就 之 间 关 系 的 联 想 ， 在 他 身 上 都 失 效 了 。 今 天 公 布 的 2003 中科院新当选院士材料上， 关于卢柯成就的 介 绍 ， 最 重 要 的 一 条 就 是 ： “发展了一种制备无微孔 隙和界面污染金属纳米材料的新方法非晶完全

31、晶化法” 。 这 个 重 要 成 就 ， 使 我 国 在 纳 米 晶 体 研 究 领 域一跃进入国际前列。 而这一思路卢柯 1990 年读博士时就提出了，那时，他刚刚 25 岁。 从 卢 柯 的 履 历 可 以 清 晰 地 看 出 ， 一 位 最 年 轻 的科学家的故事 13中 科 院 院 士 是 如 何 诞 生 的 。 值 得 骄 傲 的 是 ， 卢 柯 完科学家的故事 14全是中国自己培养出来的。 卢 柯 出 生 于 甘 肃 华 池 ， 20 岁 时 ， 毕 业 于 南 京 理工 大 学 机 械 系 ， 同 年 到 中 科 院 金 属 研 究 所 攻 读 硕 士 学位； 25 岁， 在 金

32、 属 研 究 所 获 得 博 士 学 位 ； 1993 年， 中国科学院金属研究所聘他为研究员，他才 28 岁； 刚刚 30 岁 ， 卢 柯 成 为 博 士 生 导 师 ； 32 岁 ， 担 任 “快 速凝固非平衡合金国家重点实验室”主任。 从 读 研 究 生 开 始 ， 十 几 年 来 卢 柯 一 直 专 注 于 研 究 金 属 材 料 。 他 曾 经 说 ： “我 非 常 有 幸 ， 从 事 了 这 个 全世界都关注的研究领域。 ”这个热门领域就是纳米 材料。 自上世纪 80 年代初， 德国科学家首先提出 “纳 米”概念，一纳米等于一米的十亿分之一。 20 多年 来 ， 纳 米 材 料 科

33、 学 一 直 是 最 活 跃 的 研 究 领 域 之 一 ， 各 国 科 学 家 都 将 其 作 为 主 攻 目 标 进 行 研 究 。 人 们 都 相信，21 世纪将是纳米科技的时代。 卢 柯 在 攻 读 博 士 学 位 期 间 ， 对 非 晶 态 金 属 的 晶 化 动 力 学 及 其 微 观 机 制 进 行 了 深 入 研 究 ， 在 国 际 学 术刊物上发表论文 10 余篇， 被本领域一些知名专家称为“非晶态金属晶化方面近 10 年来的好文章” 。而 由 他 发 展 的 制 造 纳 米 材 料 的 新 方 法 解 决 了 多 年 来 一 直 困 扰 着 科 学 界 的 纳 米 材 料

34、孔 隙 大 、 密 度 小 、 易 断裂等问题，成为当今国际上纳米材料的 3 种主要科学家的故事 15制备方法之一。 虽 然 十 分 年 轻 ， 卢 柯 频 繁 地 被 邀 请 在 象 征 很 高科 学 荣 誉 的 国 际 学 术 会 议 上 做 报 告 。 就 在 今 年 10 月 ， 第 十 三 届 国 际 材 料 强 度 大 会 在 匈 牙 利 首 都 布 达 佩斯举行，卢柯博士作了大会特邀报告。 卢柯对纳米金属的研究也在一步步深入。2001 年 ， 由 他 领 导 的 研 究 小 组 发 现 了 纳 米 金 属 铜 在 室 温 下具有的神奇特性。纳米铜晶粒尺寸只有 30 纳米。 在 进

35、 一 步 冷 轧 实 验 中 观 察 到 一 种 奇 异 现 象 ： 发 丝 状 的纳米铜的长度竟能从 1 厘米左右延伸到近 1 米，而其厚度却能从 1 毫米逐渐减少到 20 微米 这一 研究成果被评为当年中国十大科技进展之一。 两 年 前 ， 卢 柯 出 任 金 属 研 究 所 所 长 。 他 一 方 面 继 续 带 科 研 队 伍 ， 另 一 方 面 抓 全 所 的 科 研 管 理 ， 组 建了以青年学术骨干为主的所领导集体。 “所里的科 研 工 作 搞 得 有 声 有 色 ， 基 本 上 以 青 年 为 主 。 ”金 属 所 办公室范女士说， “我们所的科研力量已经完成了代 际转移，上世

36、纪 70 年代和以前参加工作的很少了， 大多是 80 年代以后成长起来的研究生、博士生。 ” 卢 柯 有 一 次 回 母 校 做 报 告 ， 有 人 问 他 是 如 何 成 功 的 ， 能 否 给 一 些 建 议 。 卢 柯 对 他 的 师 弟 师 妹 们 说 ： “10 年 前 的 今 天 ， 我 在 读 书 ， 现 在 我 还 在 读 书 。 我科学家的故事 16建 议 大 家 利 用 现 在 大 学 良 好 的 环 境 ， 抓 紧 时 间 读 书。 ” 天文学家泰 勒 斯 ， 希 腊 哲 学 家 ， 出 生 于 小 亚 细 亚 （A siaMinor）的 米 利 都 （Miletus）

37、。 泰 勒 斯 被 誉 为 希 腊 哲 学 的 始 祖 ， 亦 是 “希 腊 七 贤 ”之 一 。 他 最 广 为 人 熟 悉 的 是 准 确 地 预 测 到 公 元 前 五 百 八 十 五 年 五 月 廿 八 日 发 生 的 日 蚀 。 他 又 把 几 何 学 引 入 希 腊 ， 并 认 为 一 切 万 物 皆 源 自 水 ， 最 后 也 归 于 水 。 在 泰 勒 斯 以 前 ， 人 们 对 于 宇 宙 的 理 解 是 神 话 式 的 ， 而 泰 勒 斯 专注在基本物质的概念则标志着科学思想的诞生。 哥 拉 斯 ， 希 腊 哲 学 家 及 数 学 家 ， 出 生 于 希 腊 的 萨 摩 斯

38、 。 毕 达 哥 拉 斯 深 受 早 期 哲 学 家 泰 勒 斯 、 安 约 西 曼 （ Anaximander） 及 Anaximenes 的 影 响 ， 对 Polycrates 的 专 横 感 到 不 满 ， 因 而 被 逐 出 萨 摩 斯 。 约 于 公 元 前 五 三 零 年 ， 他 逃 到 意 大 利 南 部 一 个 希 腊 殖 民 地 克 罗 多 尼 （Crotona） ， 在 那 里 他 创 立 了 “毕 达 哥 拉 斯 学 派 ”一 个 集 宗 教 、 政 治 和 哲 学 意 向 于 一 身 的 学 派 。 毕 达 哥 拉 斯 的 哲 学 思 想 只 能 从 他 学 生 的作

39、品内体验出来。 “毕 达 哥 拉 斯 学 派 ”崇 尚 神 秘 主义 ， 与 Orphism 相 似 ， 规 定 学 生 服 从 、 沉 默 、 戒 食 、 素 衣 和 经 常 自 我 检 讨 ， 同 时 他 们 亦 相 信 生 命 不 死 和 转世。毕达哥拉斯认为自己是 TrojanWar 里的战士 Euphorbus， 因 获 特 权 所 以 可 以 保 留 前 生 的 记 忆 。在众多数学概念中， “毕 达 哥 拉 斯 学 派 ”认 为 对科学家的故事 17基 数 和 偶 数 、 质 数 和 正 方 形 数 这 些 数 字 理 论 （NumberTheory）题 目 的 研 究 最 为

40、重 要 。 从 这 算 术 观 点 出 发 ， 他 们 认 定 数 字 是 所 有 分 数 、 秩 序 和 宇 宙 和 谐 的 本 源 。 他 们 把 数 学 当 作 科 学 的 基 本 ， 又 发 现 勾股定理，对几何学作出重大贡献。 亚 里 士 多 德 ， 希 腊 哲 学 家 及 科 学 家 ， 出 生 于Macedonia 的 Stagira。 亚 里 士 多 德 跟 柏 拉 图 （ Plato） 及苏格拉底（Socrates）同为古代最著名的哲学家。 他 的 父 亲 是 宫 廷 里 的 医 师 。 十 七 岁 那 年 ， 他 到 雅 典 的柏拉图学院 （P latosAcademy）

41、就 读 。 在 那 里 他 逗 留 了 二 十 年 ， 并 由 学 生 晋 升 为 老 师 。 公 元 前 三 四 七 年 ， 当 柏 拉 图 逝 世 后 ， 亚 里 士 多 德 移 居 到 他 朋 友 Hermias 管治的地方 小亚细亚（AsiaMinor）的 Assos， 充 当 Hermias 的顾问，并娶了 Hermias 的外甥女， 诞下女儿 Pythias。 公元前三四五年， 当 Hermias 被 波 斯 人 俘 虏 及 杀 害 后 ， 亚 里 士 多 德 移 居 到Macedonia 的 首 都 Pella 。 在 那 里 他 担 任 国 王 幼 子 将来的亚历山大大 帝 （

42、 AlexandertheGreat） 的老 师 。 公 元 前 三 三 五 年 ， 亚 历 山 大 登 基 ， 亚 里 士 多 德 便回到雅典并建立自己的学校 theLyceum。 由于 师 生 们 都 很 喜 欢 在 广 场 上 散 步 时 讨 论 学 术 问 题 ， Lyceum 又被称为“游方学校” （Peripateticschool ） 。 当 亚 历 山 大 大 帝 于 公 元 前 三 二 三 年 逝 世 后 ， 在 雅 典 出现强烈的反 Macedonia 人 情 绪 ， 故 此 亚 里 士 多 德 便退休回到祖国的 Euboea， 并 于 翌 年 逝 世 。科学家的故事 18

43、亚 里 士 多 德 是 位 多 产 的 作 家 ， 他 的 著 作 盖 涵 了 不 同 类 型 的 题 材 。 三 本 古 代 书 表 显 示 他 的 作 品 超 过 一 百 七 十 种 。 跟 柏 拉 图 一 样 ， 亚 里 士 多 德 也 出 版 对 话录（Dialogues） ， 不 过 除 了 被 后 期 作 家 所 节 录 的 部 分 外 ， 其 它 全 都 散 失 了 。 他 也 曾 经 综 合 总 结 其 它 哲学家的观点，并于不同范畴的著作 如音乐、光 学 和 谚 语 书 中 被 引 述 ， 但 当 中 亦 只 有 少 量 资 料 得 以 流 传 下 来 。 然 而 ， 在 L

44、yceum 学校内则保存有很多未 经 出 版 的 亚 里 士 多 德 手 稿 作 为 课 程 教 材 的 基 本 ， 这 些手稿后来经过收集和整理， 由曾任 Lyceum 校长的 Andronicus of Rhodes 给每篇文章一个命题，于亚 里 士 多 德 逝 世 后 二 百 年 编 辑 成 综 合 本 ， 致 使 亚 里 士 多德的学说成为后来西方哲学历史的基础。 亚 里 士 多 德 的 著 作 以 逻 辑 学 论 文 为 首 ， 称 为 “Organon”（意思是明白哲学理论基础的工具） 。 其 次 是 关 于 大 自 然 的 文 章 ， 其 中 在 物 理 学 （ “Physics

45、”）中，他指出了解释自然世界的原理。 亚 里 士 多 德 又 对 自 然 世 界 的 各 方 面 进 行 详 细 研 究 ， 包 括 动 物 解 剖 、 大 自 然 中 的 创 生 及 腐 化 过 程 以 至 天 文 及 气 象 学 等 。 还 有 ， 亚 里 士 多 德 曾 在 一 系 列 名 为 “TaMetataPhusika”（即现称 Metaphysics形而 上 学 ） 的 文 章 中 称 存 在 哲 学 为 第 一 哲 学 科学家的故事 19（ “Firstphilosophy”） 。 另 外 ， 亚 里 士 多 德 又 把 他 在道德学上的著作留给他的儿子 Nicomachus

46、， 故 又 称为“NicomacheanEthics” 。 亚 里 士 多 德 的 其 它 著 作 还 包 括 theRhetoric ， thePoetics 及 thePolitics 等， 但这些著作大都已残缺不全了。 在 天 文 学 方 面 ， 亚 里 士 多 德 认 为 宇 宙 是 一 个 有限 大 的 圆 球 体 ， 而 地 球 则 处 于 宇 宙 的 中 心 。 宇 宙 中 央 部 份 由 四 种 原 素 所 组 成 ， 它 们 分 别 是 泥 土 （Earth） 、 空 气 （Air） 、 火 （Fire） 和水 （Water） 。 在亚里士多德的物理学中， 四种原素都有各自的

47、 “恰 当位置” （ProperPlaces） ， 而 “恰 当 位 置 ”则 由 原 素 的 重 量 所 决 定 。 每 种 原 素 均 自 然 地 以 直 线 泥 土 向 下 而 火 向 上 移 向 自 己 的 “恰 当 位 置 ”， 然 后 停 下 来 。 故 此 地 球 上 的 运 动 都 是 直 线 进 行 和 终 会 停 止 的 。 相 反 ， 天 空 上 的 物 体 则 无 休 止 地 循 复 杂 的 圆 形 轨 道 运 动 ， 并 由 第 五 种 原 素 “以太” （ether） 所 构 成 。 由 于 “以 太 ”的 超 然 地 位 ， 除 了 在 运 动 中 的位置改变外，

48、 “以 太 ”是 永 恒 不 变 的 。 另 外 ， 亚 里 士 多 德 又 认 为 较 重 物 体 的 下 坠 速 度 会 比 较 轻 物 体 的 快 ， 这 个 错 误 观 点 要 俟 到 十 六 世 纪 ， 当 意 大 利 科 学 家伽利略 （Galileo） 从比塞塔上掷下两个不同重量 圆球的实验中才被推翻。 科学家的故事 20阿利斯塔克 （A ristarchusofSamos） ， 希 腊 天 文 学 家 ， 是 第 一 个 主 张 地 球 环 绕 太 阳 运 行 的 人 ， 但 他 的 主 张 只 记 载 于 亚 基 米 德 （ Archimedes） 的 著 作 中 。 在他唯

49、一留传后世的著作On the Dimension sand Distances of the Sun and Moon 里 ， 他 论 述 了 如 何 估 量 太 阳 和 月 亮 跟 地 球 间 的 相 对 距 离 ， 但 由 于 缺 乏 精 密的仪器而得不到正确的结果。埃拉托斯特尼 （E ratosthenes） ， 希 腊 数 学 家 、 天 文学家、地理学家及诗人，出生于 Cyrene（ 即 现 在 利比亚的 Shahhat） 。 希腊诗人 Callimachus 是他其中 一 位 老 师 。 约 在 公 元 前 二 四 零 年 ， 他 开 始 主 理 位 于 亚 历 山 大 的 图 书 馆 。 埃 拉 托 斯 特 尼 曾 透 过 量 度 夏 至 日正午于 S yene（ 现 在 埃 及 的 阿 斯 安 ） 及 亚 历 山 大 两地的日影偏差，再利用三角学来推算太阳跟地球 间的距离和地球的圆周。 他又尝试计算黄道的斜角， 误 差 不 过 七 角 分 。 另 外 ， 他 又 编 制 了 一 个 包 括 六 百 七十五颗星的