【東漢天文學家張衡】
在東漢時期,中國出現(xiàn)了一位創(chuàng)制天球儀、候風儀、地震儀的天文學家張衡。
張衡于公元78年出生在河南南陽,家境貧苦。但他自幼喜歡讀書,成年后曾在南陽郡做了幾年文官,后來辭職回鄉(xiāng),潛心天文研究。中國漢朝先后出現(xiàn)了三種關于天體運動和宇宙結(jié)構的學說,這就是“蓋天說”、“渾天說”和“宣夜說”。“蓋天說”認為天在上,地在下,天像一個半圓形的罩子,大地像一個倒著的盤子。”“渾天說”主張?zhí)焓菧唸A的,日月星辰會轉(zhuǎn)入地下,早期的渾天說認為大地是平的,改進的渾天說認為大地是球形的。“宣夜說”認為天沒有一定形狀,而是無邊無際的充滿氣體的空間,日、月、星辰都飄浮在氣體中。張衡根據(jù)自己對天體運行的認識和實際觀察,認為“渾天說”比較符合觀測實際。他還制作了一個能夠精確演示渾天思想的“渾天儀”。
張衡的另一發(fā)明是制作了水運渾象,它是世界上第一架用水力發(fā)動的天文儀器。水運渾象實際上是個天文鐘,通過它的等速旋轉(zhuǎn),可以報告時刻。世界上第一個可以測定地震方位的地動儀,也是這位古代科學家發(fā)明的。張衡還在《靈憲》等天文著作中,闡述了無限宇宙的思想,解釋了月亮反射陽光和月食發(fā)生的原因。他對2500顆恒星的觀測記錄和“周天三百六十五度又四分之一度”的計算結(jié)果,和近代天文學非常接近。
中國古代科學家張衡發(fā)明的地動儀。
【雅各布·巴內(nèi)特12歲開始研究相對論】
雅各布·巴內(nèi)特(JacobBarnett)喜歡坐在起居室的一角,在一塊白板和落地窗前涂涂畫畫,那些涂畫并不是一個12歲男孩的幻想,而是圍繞現(xiàn)代物理學中許多難題的演算。記者、物理學教授蜂擁而至,人們沉浸在發(fā)現(xiàn)天才的狂喜中,但雅各布從不理會這些用復雜眼神盯著他的陌生人——爸媽會應付他們,他只需考慮是去玩會兒電子游戲,還是繼續(xù)玩眼前的方程。
雅各布剛出生時,父母就隱隱覺得他與眾不同。他一直不說話,甚至不看人,直到兩歲時被查出患有阿斯伯格綜合癥(自閉癥的一種溫和的表現(xiàn)形式);加羞@種病的人會訥于表達自己的情感。一開始,父母擔心他在學校會跟不上,結(jié)果恰恰相反,3歲時他就可以拼出5000塊拼圖,或者翻出全國公路路線圖,背誦出每一條高速公路的名字。如果手邊有一張紙,他會用各種幾何圖形和方程填補它的空白。有一天,父母發(fā)現(xiàn)他坐在門廊邊,一兩個星期后他們得知,雅各布已經(jīng)自學了所有高中的微積分、物理和幾何課程。
智商測試后,父母被告知:雅各布的IQ為170,比愛因斯坦更高。而高智商帶來的副作用是,他很難入睡:“一閉上眼睛,我就能看到很多數(shù)字在頭頂上打轉(zhuǎn)。它們讓我保持清醒,很嚇人!蹦赣H知道,高智商并不來自于遺傳:“我們?nèi)业臄?shù)學都很爛!本瓦B雅各布也發(fā)現(xiàn)了這一點:“每次我試圖在飯桌上討論數(shù)學,全家人就會一臉呆滯地望來望去!
驚慌的母親給普林斯頓大學的高級研究所寫了封電子郵件,錄制了一段兒子闡釋物理學的視頻。天體物理學家司科特·特里梅安(ScottTremaine)敏銳地發(fā)現(xiàn)了這個男孩,他回復了一封郵件,寫道:“我對他在物理學方面的興趣以及他迄今為止所掌握的物理學知識留下了深刻的印象。他目前所進行的研究已經(jīng)涉及了天體物理學與理論物理學中多個為棘手的問題,任何能夠解決這些問題的人都會獲得諾貝爾獎!
8歲時,他高中畢業(yè),進入了印第安納大學天體物理學系。和他一起上課的人幾乎都比他大10歲以上!暗覀冞是得經(jīng)常向他走去,向他請教!彼耐瑢W說。而教授則說:“他的問題永遠我的課堂內(nèi)容兩步,教室里的每個人,都只有瞠目結(jié)舌看著他的份!
12歲時,他開始攻讀博士。印第安納大學為他提供了一個研究員的職位,現(xiàn)在,他的研究主要集中在相對論和宇宙大爆炸學說上。印第安納大學雄心勃勃地表示,已經(jīng)為他的研究找來了一些項目基金,希望能夠有所突破。愛因斯坦提出相對論時26歲,兩倍于如今的雅各布。
他常常面無表情,攝影師讓他笑一下,他擠出來的笑容既羞怯又不自然。他的媽媽在旁邊看著,眼淚突然開始在眼眶里打轉(zhuǎn):“我的天哪!他兩歲時,我擔心的是他也許永遠都不會屬于我們這個世界,現(xiàn)在我擔心的,是他永遠失去了說‘我愛你’的能力!
【科學家張民覺軼事】
原籍山西嵐縣的美籍華人張民覺博士(1908—1991),英文名Min-ChuehChang,是世界聞名的生殖生理學家、美國科學院院士。在半個多世紀的研究生涯中,他發(fā)表了350多篇科學論文,榮獲許多高級別獎項,3次榮獲諾貝爾獎提名。
張民覺從不承認自己聰明過人。他說:“假如我這一生在生殖生理學做出了一點貢獻的話,那主要是我有幸在恰當?shù)臅r間、地點,與佳人選在佳的課題上努力所致。”但作為科學家,張民覺確有許多不同于常人的特質(zhì):他思路寬闊,思維敏銳,治學嚴謹,進取心極強。他鉆研的科研課題一般都是關乎人類生活和社會進步的大課題。他堅信“科學研究沒有捷徑”,一旦確定自己的研究方向,即心無旁騖,全力以赴。他常常以實驗室為家,爭分奪秒,不分晝夜,埋頭工作。
在張民覺生前,作者與他有書信來往;同時與他的國內(nèi)親屬——元配夫人李民淑、長女張燕林有比較多的交往;與他的美國朋友朱迪絲·瑪坎和長子張板橋也有過接觸。因此了解到張民覺一些鮮為人知的軼事,現(xiàn)披露如下,以表達對這位科學家的敬意。
成果卓著卻未曾申請一項專利
張民覺在數(shù)十年的研究生涯中,直接承擔、參與和指導了多項重要研究,取得了具有廣闊應用前景的重大成果。例如在20世紀50年代,張民覺通過大量而巧妙的實驗證實:大多數(shù)哺乳類動物的受精過程,實際上是精子在輸卵管里等候卵子,而不是人們想象的卵子等候精子;精子在雌性生殖道里是經(jīng)過了一定的生理變化,才能與卵子結(jié)合受精的。這就是“精子獲能”現(xiàn)象。同年澳大利亞學者澳斯汀博士,也在實驗中發(fā)現(xiàn)相同的現(xiàn)象。國際生理學界將他們倆的研究成果命名為“張氏—澳斯汀原理”。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),不僅有助于解開精卵受精之謎,而且對實現(xiàn)精子體外獲能和試管受精有明顯的指導意義。
張民覺的科研小組在哺乳動物進行體外授精方面的開創(chuàng)性實踐和成功經(jīng)驗,為日后實現(xiàn)人的體外授精和試管嬰兒問世,奠定了良好基礎。1978年7月25日,世界上首例“試管嬰兒”——女嬰路易斯·布朗在英國曼徹斯特一家醫(yī)院誕生。新聞界在報道此項重大消息時,還以醒目的標題稱她是“張民覺的女兒”。完成世界首例試管嬰兒實驗的英國醫(yī)生斯蒂伯托和愛德華,在回憶完成這一醫(yī)學奇跡的過程時,數(shù)次提到張民覺的名字。張民覺從此有了“試管嬰兒之父”的美譽。
又如1961年美國FDA(食品藥品管理局)正式批準廠商以Enovid的商品名上市的首批口服避孕藥,就是張民覺和美國科學家品克斯在“二戰(zhàn)”結(jié)束之后,在世界人口爆增的形勢下合作研究、發(fā)明的。這在20世紀60年代,是個了不起的成就。它標志著生理學原理直接應用于人口控制,它的廣泛應用使“性”與“生育”分離,易為人們控制,深受廣大婦女歡迎。幾十年來,數(shù)以億計的婦女服用過這類口服避孕藥。即使是當今市面銷售的口服避孕新藥,也大都是在當年開發(fā)的藥物基礎上不斷改進的成果。張民覺因此獲得“口服避孕藥之父”的稱譽。
但是,淡泊名利的張民覺沒有申請過一項專利,而是廣施愛心,無條件地將自己的科研成果奉獻給全社會,造福于全人類。他甚至把自己尚未發(fā)表的研究資料,拿出來供別人使用。面對眾多的榮譽和頭銜,他一直保持平常心態(tài),不止地宣稱:作為科學家,我只看中在學術上要有所建樹,用自己的專長服務于人類社會。
身在異邦心系中華
張民覺是1938年9月,通過中英庚子賠款留學考試赴英國留學的。1941年獲劍橋大學博士學位。1946年,他應邀從英國到美國,在麻省伍斯特基金會實驗生物學研究所擔任研究員。原計劃只做一年研究就要回國。但由于研究的深入和不可中斷,加上同行科學家的挽留,而未能成行。1956年摯友張香桐離美回國,他也表示:“我也真想回去,我的根在中國!1972年,他參加了以任之恭為團長的“美籍中國學者參觀團”來華訪問,親自向周恩來總理提出回國工作的請求。周總理語重心長地勸解他:“你是搞科學研究的,在美國環(huán)境、條件挺合適的嘛。你有心幫助中國搞四化建設,渠道和方式有很多很多!
張民覺因為自己學成后未能回國服務,一直抱有負罪感。經(jīng)常在各種場合公開自責:“幾十年來,流落海外,未能回國出力,該打*!該打*!”
1988年,張民覺的長女張燕林赴美國夏威夷大學解剖系做訪問學者。張民覺惟恐她滯留美國,催促她說:“時間到了你就趕快回國,報效祖國。”就這樣,張燕林按時回到國內(nèi)?梢姡瑥埫裼X是把對中華的“大愛”,置于對家人的“小愛”之上的。
其實,張民覺通過其他方式報效中華,還做了許許多多的事情。例如多次回國講學,奔走于各研究機構之間,把自己的研究經(jīng)驗和生殖生理學的新發(fā)展動向介紹給國內(nèi)學者;把國內(nèi)的科技人員邀請到美國他的實驗室工作,或介紹到其他科研機構工作;向上海計劃生育研究所和山西計劃生育研究所捐贈自己珍藏的期刊資料和圖書。另外,他還多次捐款給清華大學、山西大學,資助故鄉(xiāng)嵐縣設立“張民覺獎學金”、創(chuàng)辦“民覺小學”;給山西雁北地震災區(qū)和山西三晉文化研究會捐款;等等。
張民覺在美國的親屬一開始對他的捐獻行為不知情也不理解。兒子張板橋在《父親留給我們的財富》一文中這樣說:“過去,父親對家鄉(xiāng)予以多次熱情的幫助,我們都不甚清楚。在美國,父親的積蓄都到哪里去了?給我們的為什么會越來越少?我們感到非常疑惑。當我們長大成人,了解到中國當時的政治背景,并且得知家鄉(xiāng)的父老鄉(xiāng)親連吃飯都有困難,才理解了父親寄錢給家鄉(xiāng)是多么的重要!我們還了解到,他的部分寄款是用于資助家鄉(xiāng)嵐縣教育事業(yè)和創(chuàng)辦艾蒿溝小學時,我們才真正感悟到:父親的舉動是那樣的雪中送炭,那樣的難能可貴,那樣的讓人欽佩!父親是想讓家鄉(xiāng)的人民和美國人民一樣受到同等的教育,過上同等富裕的生活。父親還要我們以他為榜樣,日后更多地熱愛祖國,關懷親友!
【首先提出“上帝粒子”的科學家】
48年前,當彼得·希格斯提出,宇宙間有一種粒子是萬物質(zhì)量之源時,學界一片驚疑;2012年7月4日,當歐洲核研究組織宣布發(fā)現(xiàn)一種與“上帝粒子”“一致”的亞原子粒子時,希格斯說,“難以置信”。
英國科學家希格斯今年已83歲,4日應邀出現(xiàn)在歐洲核研究組織位于日內(nèi)瓦的總部。
低調(diào)與亮相
1964年,彼得·希格斯發(fā)表了一篇學術理論文章,提出一種粒子場的存在,預言一種能吸引其他粒子進而產(chǎn)生質(zhì)量的玻色子的存在。他認為,這種玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源,是電子和夸克等形成質(zhì)量的基礎,其他粒子在這種粒子形成的場中游弋并產(chǎn)生慣性,進而形成質(zhì)量,構筑成大千世界。
這種理論中的粒子后來被別人以“希格斯”的名稱命名,外號“上帝粒子”。
當其他粒子相繼被發(fā)現(xiàn)時,48年來,“上帝粒子”始終遁形。
這一理論剛剛問世時,沒有獲得太多支持,直至后來,越來越多科學家認同這一理論,并在這一假設基礎上構建“標準模型”的概念,并不斷完善成今天的粒子物理學理論。
希格斯是位靦腆而謙恭的學者,提出希格斯玻色子理論后,他低調(diào)地在蘇格蘭首府愛丁堡生活了數(shù)十年。直至4日,他突然造訪歐洲核研究組織總部,與其他科學家一同出現(xiàn)在新聞發(fā)布會上。
謙遜與固執(zhí)
灰色西裝,白色開領襯衫。當希格斯走入發(fā)布會現(xiàn)場時,全場起立,喝彩歡迎。
媒體記者一擁而上,老人顯然有些驚慌。
“難以置信,”老人說,“居然在我的有生之年發(fā)現(xiàn)了它。”
當年與希格斯共事的一些科學家開始回憶希格斯玻色子理論問世之初所遭受的磨難和挫折。在學術上跟隨希格斯多年的物理學家阿蘭·沃克說,希格斯第一篇有關玻色子的論文,原本打算在權威雜志《物理快報》上發(fā)表,但投稿遭拒。
“他(希格斯)當時說,‘好吧,他們不懂’。”沃克說。
后來,幾經(jīng)修改,希格斯的第二篇論文發(fā)表在美國期刊《物理學評論》上,那是希格斯有關玻色子的設想第公開發(fā)表。
談到希格斯這個人,沃克說:“他脾氣相當溫和,非常紳士,但在物理學上他有些固執(zhí)!
有意思的是,當別人提到“希格斯玻色子”時,希格斯總是誠惶誠恐,因為他覺得“不配用自己的名字”命名這種粒子。而且,他對“上帝粒子”的外號更加反感,因為他堅稱自己是無神論者。
榮譽與分享
希格斯出生在英格蘭,他的父親是英國廣播公司的音效工程師。受第二次世界大戰(zhàn)影響,希格斯童年教育并不連貫,有相當長的時間在家學習。后來,他在倫敦大學國王學院物理學系獲得學士、碩士和博士學位。
希格斯在學術生涯中獲得多個重要榮譽稱號,獲獎無數(shù)。英國皇家學會、英國物理研究所、歐洲物理學會、美國物理學會都曾授予他重要獎項。
許多年來,雖然他不曾獲得諾貝爾物理獎,但始終是評選委員會考慮的備選人物。
希格斯從來不忘記當年與他一同創(chuàng)立理論的同伴。4日這天,他邀請比利時科學家弗朗西斯科·恩格勒與他一同出席發(fā)布會,同席而坐。恩格勒今年79歲,在發(fā)布會現(xiàn)場老淚縱橫。
恩格勒說,歐洲核研究組織的這一發(fā)現(xiàn)“極其重要”,因為他們的理論“終于找到了位置”。
希格斯、恩格勒和另一名比利時科學家羅伯特·布魯特,是當年提出希格斯玻色子理論的核心三人,2004年曾一同獲得物理學高榮譽沃爾夫獎。布魯特去年去世,享年82歲。