书城童书科学知识大课堂——科学的楷模
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第27章 不朽丰碑(3)

比他高两个年级的学生张昭鼎有自己的看法,他认为:要成为优秀的物理化学家,一定要在热力学、量子力学、电磁学、统计力学上打好基础;要成为实验科学家,也应该学好电子学。张昭鼎的看法对李远哲产生了深远的影响,解答了他心中的疑问,他认识到要想有所成就,必须博采众家之长。

台大的生活是相当艰苦的,许多学生都穿着打补丁的衣服。住宿条件也相当差:10个人合住一间房子,共用一张桌子,两人合睡一张床,要做作业时,就把桌上的东西放到床上,晚上睡觉时再把东西搬回桌子上。

一日三餐也很简单,早晨是一碗稀饭和一点儿花生米,中午和晚上是在铝盘里盛上饭,然后加一点菜站着吃完了事。

在这种环境下,李远哲既不逃避,也不抱怨,他尽自己的能力,积极地适应和改造它,体现了一种自立自强的精神。

台大有一个最好的读书地方——图书馆,这里经常人满为患。

每逢星期天,李远哲就同大家一样,早早地在图书馆外等候,待8点钟门一开,便进去占位置,一直到晚上12点才离去。

在台大,李远哲把整个身心都投入到学习上,第一个暑假就没有回家,在学校里自学高深的热力学。

台大经常开办舞会,可李远哲从来也不参加,他不是不喜欢轻松愉快的舞会,但他是一个有理想的人,他把自己的感情牢牢地控制住,为理想而平心静气地去读书。

1959年6月,李远哲获得台湾大学理学士学位,接着又考入了台湾清华大学原子科学研究所。清华大学的设备比较先进,有原子反应堆和加速器等贵重的仪器。

李远哲利用这些先进的设备,做了不少现代物理的实验,充实了在台大所学的有关知识。

早在台湾大学,李远哲就摸索出一套主动的自学学习方法,在清华大学,这种方法又帮了他的大忙。

有两件事,李远哲一直记忆犹新。

1960年,清华大学从日本聘了一位教授,名叫滨口博,他是李远哲硕士论文的指导教授。

在跟滨口博作硕士论文时,有一次李远哲发现滨口博对一个实验分析得不对,后来自己又严格地做了这个实验,纠正了错误的数据。

滨口博回日本后,李远哲把自己的数据写进了论文,寄给了教授,然而,滨口博还是给他改成了错误的数据。

两个人书信往来,争执了好久,最后还是用错误的数据发表了。

这件事,李远哲多年后还一直觉得很遗憾:为了维护老师的绝对权威,就将科学的正确性置于一边,这实在是不应该的。

还有一件事,则是李远哲独立进行的第一个成功的实验。

李远哲在获得硕士学位后,跟王企祥教授做了一段结晶构造的研究。

有一次,王教授要他合成一种化合物晶体,这种晶体是一种很不稳定的物质,一遇到空气就燃烧掉了,所以必须在真空里面合成。

王教授对李远哲和几位助手说:

“人家都做出来了,你们做不出来,就是笨蛋!”

李远哲是刚刚从事这项研究工作的,所以缺乏经验,但他的自尊心不允许自己在困难面前退缩,为了完成任务,他和助手们每天都是实验、研究,研究、实验、生活单调枯燥。

经历了多次失败,克服了重重困难,他们终于合成了这种晶体。

李远哲后来才知道,他们在当时简劣的条件下能合成那种晶体是个了不起的成就,因为首次合成这种晶体的人在10年后因此获得了诺贝尔奖学金。

这个成果证明,李远哲是一个聪明、具有吃苦耐劳精神的人。

美国深造

1962年,在一位教授的推荐下,李远哲考取了加利福尼亚大学伯克利分校,即加州大学。

加州大学以其原子物理、化学、生命科学而闻名于世,能进入这样一所名牌大学,李远哲激动不已,他暗下决心:一定要努力拼搏一番,为人类社会作出贡献。

加州大学有两个著名的教授、马汉和赫希巴赫。李远哲选定马汉做他的指导教授。

在马汉这里,李远哲发现他很少指导学生,在指定一个研究课题之后,他就不闻不问了。

有一次,李远哲向他请教一个实验应该如何做,马汉教授的回答是:

“正是因为我不知道怎样做,才要你去研究的,你应该自己去研究,然后将方法告诉我。”

李远哲只好自力更生,独立工作,去思考实验的方法。

后来李远哲才感到马汉教授指导方法的优点,就像中国一句俗语说的那样:“师傅领进门,学艺靠个人。”

这个优点在李远哲和一个博士生讨论问题时就更加明显了。这个博士生在赫希巴赫那里进行研究工作,李远哲惊讶地发现:这位博士生几乎不懂得如何独立进行科学研究,好像只是充当了赫希巴赫的两只手而已。

物理化学中的莫扎特1967年,李远哲来到哈佛大学。这时,赫希巴赫已经在哈佛大学任教了。李远哲就在他领导的实验室从事研究工作。

一到哈佛大学,李远哲就向赫希巴赫提出了开展交叉分子束研究的新构想。

赫西巴赫同意了他的建议,李远哲就此开始了他奋斗史上的一次大战役。

他在哈佛大学工作的时间只有1年半,在这么短的时间里,他要完成“交叉分子束碰撞仪”的设计、加工、安装、调试乃至正式使用等一系列的工作,难度之大可想而知。

李远哲可以说是夜以继日了。他白天领导加工、制作,晚上设计、修改图纸,经常彻夜不眠。

张昭鼎教授后来曾形容李远哲一工作起来就是“昏天黑地”,什么事都不管。

这个比喻很恰当,因为在美国的几十年,李远哲的实验室在哪儿都是四面无窗,做起实验来就不知昼夜,有时三天三夜都不知道日出日落。

在哈佛大学,李远哲这股拼搏的劲头又充分表现了出来,终于在不到1年的时间里,从新建的“交叉分子束碰撞仪”上取得了令人鼓舞的数据,第一次看到了氯原子和溴分子反应的过程。从此,分子反应动力学蓬勃发展起来,人类对化学反应过程了解得更广泛、更深入了。

赫希巴赫对李远哲的才能和成就极为赞赏,称他为“物理化学中的莫扎特”。

莫扎特是世界乐坛上一颗不朽的明星,将李远哲比做这位“乐圣”,可见他在科学界举足轻重的地位了。

1986年10月15日,瑞典斯德哥尔摩传出喜讯:本年度诺贝尔化学奖授予赫希巴赫教授、李远哲教授和加拿大多伦多大学的波拉尼教授。

李远哲的获奖原因是:改进并发展了交叉分子线束的方法,并把它应用于研究一般反应,特别是研究大分子的反应。

李远哲听到自己获奖的喜讯后,像平时一样,依然很平静,看不出一点狂喜的样子。

李远哲为人谦逊,对自己获得诺贝尔奖,甚至觉得有些不安,他在一次演讲上说:

“我常常因领奖或受到嘉奖感到不安,父母培养了我,我的太太一直支持我的工作,我的老师教导我,我才取得了今天的一点儿成就,在我的实验室里,还有10多位研究生与我一道工作,因此,荣誉应当属于大家。”

李远哲始终没有忘记自己的祖国,虽然他在1974年加入了美国籍,但祖国的发展状况时时牵挂着他的心。

1994年1月15日,李远哲教授为了不辜负家乡人民的厚望,回到台湾,上任中央研究院院长,为此,他准备毅然放弃加入了20年的美国国籍,放弃优越的研究条件。

我们可以预感到:李远哲教授会在这个新的环境里作出新的贡献,物理化学中的莫扎特将奔向又一个科学的高峰。

阿基米德用杠杆撬起地球

翻开世界地图,在南欧的亚平宁半岛,你会看到一只大皮靴,一脚伸进了地中海,这就是意大利。靴尖的前方,有一个三角形的岛屿,好比一个足球,那就是西西里岛。公元前287年,古希腊伟大的科学家阿基米德就诞生在岛上的一个繁华城市——叙拉古(现在称为锡拉库扎)。

阿基米德距离我们已经有两千多年了。说来也怪,虽然今天的科学技术有了飞速的发展,像火箭的发明,人造卫星上天,机器人问世,太空探险……等等,可是追根溯源,你仍然可以在阿基米德那儿找来最基本的原理。阿基米德的思想,如同一座声音嘹亮的洪钟,尽管岁月更迭,年代久远,你永远可以听见它那悠远的、震憾心灵的回声……那么,阿基米德究竟为人类留下了什么呢?

充满知识和思考的时代西西里真是一座宝岛。得天独厚的地理位置,使它成了海上要塞。它是地中海的咽喉,沟通欧、亚、非三洲,因此,也就成为古罗马和古希腊的必争之地。

二千多年前的叙拉古,是古希腊的殖民地,它的北面是古罗马城邦,离希腊本土却很远。在宜人的地中海海风的滋润下,它美丽、富饶。许多冒险家、航海家、商人都愿意到这里,看一看宝岛的绮丽风光;做些买进卖出的交易,各得其所。叙拉古的港口每天都很拥挤,云集着四面八方的船只,五花八门的货物堆满了码头。穿着各式服装、说着不同语言的人们凑在一起,比比划划,大声交谈。他们各显神通,开辟了一个个市场,进行贸易交流。

经济上空前繁荣的叙拉古,在观念上也不断翻新。贸易的往来和文化的交流,使古希腊成了人类文明的摇篮之一。

古希腊人知道哲学、几何学,他们计算出地球的周长,知道地球自转1周要24小时,甚至坚信万物是由原子构成的,原子是在空间里运动着的极微小的粒子,等等。

阿基米德就出生在这样一个充满知识和思考的时代。

父亲菲迪阿斯,是个天文学家兼数学家,一辈子研究地球、太阳、月亮的关系,他用极为简陋的仪器计算太阳和月球的距离,十分严谨、认真。

阿基米德的诞生,给这位天文学家带来无比的喜悦。他按照习俗,在婴儿身上抹上油,抱在手上沿着屋子跑了三圈,并将一支橄榄插在门楣,向全城宣告:菲迪阿斯有了儿子!

菲迪阿斯发誓,一定要把儿子培养成真正的希腊人。希腊人以聪明、智慧自豪,他要让阿基米德拥有人类最宝贵的财富——知识。

小时候的阿基米德爱听故事,奴隶们用最生动的语言,讲述伊索寓言,讲解荷马史诗。知识性和趣味性交织在一起,极大地增强了他的想像力。

他喜欢听别人讲,也喜欢听别人争,争论的问题大都听不懂,不过看到大人们像小孩子那样争个不休,是饶有趣味的。

叙拉古的人几乎人人爱争,争论问题,当然最主要的是“人类的少年时期”面临的问题太多了。开始是要急需解决问题,后来就把争论当做乐趣来享受。大人争论的时候,也让小孩子听,因为他们认为,不会思考就不会有问题争,而小孩子首先要学会思考。他们已经意识到脑袋瓜越用越灵。

小阿基米德常常站在大人堆里,听他们谈些希奇古怪的话,他把这种活动当做游戏。

菲迪阿斯也常常把儿子带到工作室去,把他抱在凳子上,让他通过仪器观察浩淼的星海。深邃的夜空,高深莫测的天穹,给阿基米德留下了深刻的印象。

到了上学的年龄,菲迪阿斯把儿子送到一位很有学问的老师那里。老师把孩子们集合在一起,在铺平的沙子上,用树枝写写画画,教他们认非常难认的希腊字母,或者作算术。有时老师发给他们每人一把刻刀,在涂有蜡的木板上学刻字,刻得七歪八斜之后,又在火上熔化,接下去又刻。要不就用芦苇笔,蘸上树脂和油烟做的墨水,在一种植物的叶子上写字。

天晴,阿基米德就和小朋友一起,在空地上练习;下雨就沿着墙根坐一圈。

希腊字母和数字都混在一起,分辨十分困难,孩子们学得相当吃力。阿基米德学得很卖劲,不久就掌握了字母和运算。

随着知识的加深,阿基米德长成了一个少年。他依然像小时候那样,喜欢到港口逛逛,听听别人争论。这时他就能听得懂一些问题,而且自己对问题也有了看法。当双方争得相持不下时,他也会参加进去,支持一方的观点,另一方失去平衡也就赞同对方了。有时阿基米德的观点和双方都不一样,他也敢大胆讲出来,因为他的看法都是经过深思熟虑后提出的,所以常常使别人折服。

他喜欢观察事物,重视一切现象,每天都有许多疑点在脑子里转悠。有时会迸发一两个新思想,他就迅速记下来,进行分析、演算、验证。

大船为什么会浮起来?船帆为什么要做成弧形?船头为什么是尖尖的?……有许多问题在叙拉古找不出答案,阿基米德感到焦灼。他经常听到远航的人说到亚历山大,说那儿有第一流的科学家、学者。

阿基米德朝思暮想,夜不能寐。亚历山大怎么具有这么大的吸引力呢?

原来,位于尼罗河河口的亚历山大,是埃及最大的海港,因亚历山大帝兴建而得名。它是地中海东部政治、经济、文化的中心,古埃及托勒密王国的首都。托勒密在这里兴建了当时世界上最大的图书馆,藏书量达70万卷以上。他还创办博物院,为从事科学研究的学者准备了良好的实验室;有关科研的一切费用由国家支付。这样,许多不同国度的科学家都来到这里,专心致志地从事他们的研究。

阿基米德一天也不能等待,他要远航,要去寻找解决问题的钥匙。

每天他都到码头上去,打听风向、风力,找海员聊天,央求船长带他出航。求知的欲望促使他锲而不舍。终于依靠与国王亥厄洛的亲戚关系,11岁的阿基米德登上了一条开往亚历山大的船。

白帆升上了船桅,水手们解开了缆绳。阿基米德的心在“砰砰”地跳动,叙拉古向后退去,阿基米德向着知识的海洋前行。

“一级数学家”

坐落在托勒密王宫花园里的亚历山大博物院,风景如画,花木繁茂,在姹紫嫣红的花坛和喷珠吐玉的喷水池之间,点缀着造型典雅的研究院、图书馆等建筑。这里,在宁静的林荫道,或者碧波涟涟的湖畔,时时可以看到三三两两的学者,他们或独自沉思,或热烈交谈,到处弥漫着浓郁的学术气氛。

这座当时世界著名的学术中心,荟萃了来自各地的著名学者。被称为“几何学之父”的伟大数学家欧几里得,曾经在这里开办自己的学校,讲述他的著作《几何学原理》,培养了一批通晓几何学的数学家。人们由衷地钦佩欧几里得的才华,说他像魔术师一样,能够把苍天和大地任意变成复杂的图案,令人不可思议。

阿基米德来到亚历山大,很幸运地成了欧几里得的弟子埃拉托色尼和卡诺恩的学生,向他们学习数学、天文学和力学。欧几里得大约是在公元前275年逝世的,他的学生和学生的学生一代代继续他的事业,并不断完善和发展。

很快,阿基米德在几何学的海洋中遨游自如了。他整天都在画各种各样的几何图形,研究它们之间的联系、区别,找出带有规律性的东西。有时睡觉醒来,就用手指头在肚皮上画,他入迷了。

学习很紧张,每天都要看很多书,做深奥的演算。阿基米德和埃拉托色尼疲倦时,偶尔也出去玩一玩。有时他们到大剧院去,听听音乐,欣赏一出喜剧;有时到健身房,活动一下四肢。天气晴朗,风和日丽,他们则兴致勃勃地去浏览尼罗河风光。乘着木船顺流而下,温柔的风吹开了他们的衣襟,清新的空气驱散了他们的疲劳,两岸茂密的树木、肥沃的农田尽收眼底。