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科学家的故事

2023-07-14 13:16:47 编辑:zane 浏览量:592

科学家的故事

居里夫人居里夫人即玛丽居里(Marie Curie),是一位原籍为波兰的法国科学家。她与她的丈夫皮埃尔居里(Pierre Curie)都是放射性的早期研究者,他们发现了放射性元素钋(Po)和镭(Ra),并因此与法国物理学家亨利慧竖。贝克勒尔(Henry Becquerel)分享了1903年诺贝尔物理学奖。之后,居里夫人继续研究了镭在在化学和医学上的应用,并且因分离出纯的金属镭而又获得1911年诺贝尔化学奖。居里夫人在婚前姓名为曼娅。斯卡洛多斯卡(波兰文为Manya Sklodowska),于1867年11月7日出生于波兰华沙市,当时波兰正在俄国统治之下。曼娅的父母都是教师,在她出生(她是他们的的第五个孩子)后不久他们就失去了教师职位。为了糊口,他们包下了一些学生的伙食。为此,年轻的曼娅也要协助做饭,每天要工作很长时间。然而她仍获得了中学生的优秀奖章。中学毕业后,她当了家庭教师。1891年她到巴黎进了巴黎大学,攻读物理学和数学,毕业时成绩名列全班第一。1894年她与法为物理学家皮埃尔。居里相识,第二年他们结了婚。从1896年开始,居里夫妇共同研究起了放射性。在此之前,德国物理学家伦琴(Wilhelm Roentgen 1845-1923)发现了X-射线(他因此获得1901年诺贝尔物理学奖),贝克勒尔发现了铀盐发射出类似的射线。居里夫人发现钍(Th)亦具有放射性,并且沥青铀矿的放射性比任何含量的铀和钍能够解释的要强。居里夫妇于是努力寻找,终于在锋穗1898年宣布发现了放射性元素镭。他们最终从8吨废沥青铀矿中制得1克纯净的氯化镭,还提出了-射线(现在已知它是由电子组成的)是带负电荷的微粒的观点。1906年皮埃尔。居里不幸被马车撞死,但居里夫人前未因此而倒下,她仍然 继续研究,于1910年与德比恩(Andre Debierne,1874-1949年,于1899年从沥青铀矿中发现放射性元素锕Ac)一起分离出纯净银碧卜的金属镭。1914年第一次世界大战爆发时,居里夫人用X-射线设备装备了救护车,并将其开到了前线。国际红十字会任命她为放射学救护部门的领导。在她女儿依伦(Irene Curie)和克莱因(Martha Klein)的协助下,居里夫人在镭研究所为部队医院的医生的护理员开了一门课,教他们如何使用X-射线这项新技术。20世纪20年代末期,居里夫人的健康状况开始走下坡路,长期受放射线的照射使她患上白血病,终于在1934年7月4日不治而亡。在此之前几个月,她的女儿依伦和女婿约里奥-居里(Joliot-Curie)宣布发现人工放射性(他们俩因此而荣获1935年诺贝尔化学奖)。居里夫人的大半生都是清贫的,提取镭的艰苦过程是在简陋的条件下完成的。居里夫妇拒绝为他们的任何发现申专利,为的是让每个人都能自由地利用他们的发现。他们把诺贝尔奖金和其奖金都用到了以后的研究中去了。他们地研究工作的杰出应用之一就是应用放射性治疗癌症。奥尔特曼(Sidney Altman)1939年5月7日生于加拿大的蒙特利尔(Montreal)。国籍:加拿大;后加入美国国籍。教育:1967年获美国加利福尼亚大学博士学位。双亲:父亲开一个小杂货商店,母亲在纺织厂工作,生活艰难。配偶:安·柯勒尔(Ann Korner),1972年结婚。后裔:一子一女,子丹尼尔(Daniel),女莉娅(Leah)。经历:1967-1971年在美国哈佛大学和英国剑桥大学做研究工作;1971年后,一直在美国耶鲁大学任教,1980年晋升为该校教授。奥尔特曼“因为发现核糖核酸(RNA)具有催化功能”,与切赫分享1989年度诺贝尔化学奖。奥尔特曼和切赫的研究成果,引起了科学界的强烈反响,促进了80年代RNA研究的迅速进展。由于他们的发现,改变了生物学的主要信条,对了解地球上的生命起源和发展具有深远的影响。1989年获诺贝尔化学奖,时年50岁。■奥尔特曼很像中国传统知识分子的形象动身去美国采访前,我对奥尔特曼的印象是相互矛盾的。据一位去年4月参加过英国剑桥大学TRNA国际会议的北大教师回忆,作为主要嘉宾的奥尔特曼除了作主题演讲外,其它场合下几乎一言不发,像个刚入道的实习生静静地倾听同行发表高论。而当面聆听奥尔特曼教诲的留学生则用“超级发烧友”形容他的导师,只要莫扎特的音乐声起,奥尔特曼必在无疑。他收藏了莫扎特的全部CD,遇到志同道合者更是慷慨解囊不光请吃饭,至少能聊上一个中午。真正见到奥尔特曼,我才知道他确实不是一个很容易沟通的人。在整整一个小时的采访中他甚至很少抬头,你几乎可以认为他与中国传统知识分子的形象如出一辙,严谨木讷,问一答一,略微的驼背使奥尔特曼比实际年龄显得大一些。在奥尔特曼的实验室,我见到了3位中国人。“您是怎样挑选助手和留学生的呢?”“很简单,两点:看毕业学校和靠熟人推荐。”(这时他转过头问翻译王多小姐和潘海东先生;“你们二位是哪里毕业的?”“北大”、“清华”。“噢!难怪记者请你们当专业翻译,我放心了。”)奥尔特曼解释说:“我相信毕业院校能反映学生的治学态度和学术水平。”“熟人介绍的学生没让您失望过吗?”“从来没有。我有一个好朋友,在上海做博士生导师,凡是向我发出申请的中国学生我都建议先让他面试,他总是能给我提出中肯的建议。他说‘OK’,我就接收。可惜,我的这位朋友前不久辞世了。”采访结束后,我们提出与奥尔特曼合影,他指着墙上一幅水彩画说:“站在这里吧!是我儿子画的。他在纽约一家报社当编辑,与你们是同行。”端详着儿子的杰作,奥尔特曼脸上写满了父爱。我赶紧端起相机抢镜头,但他羞涩地闪到一旁:“你们不是要合影吗?”■奥尔特曼还研究中国历史上的酷刑制度“他真的很棒,不论是学术还是为人。”封汇南是来自卫生部武汉研究所的访问学者,在奥尔特曼的实验室已呆了半年。奥尔特曼最新的研究成果是将耐药菌变为敏感菌,从而攻克病毒的抗药性;老封研究的是如何将这一成果导入体内。赴美之前,奥尔特曼亲自给老封发来E-mail,告诉他到机场后怎样打车、要多少钱,住在哪里,其实这些事完全可以让行政助手做。最让老封钦佩的是奥尔特曼的学术水平:“他的研究课题已相当尖端,但让人觉得不可思议的是他连相关学科都如数家珍。这才是大师。”奥尔特曼沿袭了剑桥大学分子生物实验室的作法,每周在咖啡厅与同事们像谈家常一样聊着试验结果。“能从他嘴里说出OK,在学术界就算有了‘绿卡’,当然这声OK太艰难。”“你能想像吗,他居然研究中国历史上的酷刑制度,甚至还读过《李鸿章传》。”老封分析道:“奥尔特曼主要对中国近代史感兴趣,实际上关注的是中国人的思维方式以及如何处理人际关系,这已经涉及哲学范畴。”这就是“矛盾”的奥尔特曼。记者:请您用通俗简约的语言介绍一下您的发现和它的实际用途。奥尔特曼:自从人们发现酶是一种蛋白质以来,大多数科学家都认为核酸并不具有生物催化作用,只有蛋白质才导致了生命的诞生。但我经过实验后发现核糖核酸具有像酶一样的生物催化作用,这意味着地球上最古老的生物高分子应是核糖核酸(RNA),而不是蛋白质。记者:您的发现推翻了传统理论,当时您是否感到很大压力?奥尔特曼:在70年代中期,我们证明了RNA的生物催化作用,这在当时具有争议,大部分人并不相信RNA除了转移遗传代码外还有其它功能。1983年,我们进一步证明了这一发现,迅速地在一个月之内发表了论文,因为非常需要外界认可我们的发现。压力肯定是有的。记者:您的发现现在被应用于临床治疗糖尿病和晚期艾滋病,您本人是否关心这些药的临床效果?在美国,科技成果如何转化成生产力?奥尔特曼:这恐怕有误。目前我还没有涉足治疗艾滋病,因为那需要高投入,还将涉及法律及道德范畴。但这并不意味着RNA酶在攻克艾滋病过程中不起作用,实际上我认为那是一个很好的思路。现在很多科学家与产业界关系密切。我的发现通过耶鲁大学专利机构走向市场,我和学校共同拥有研究的专利。曾经有两个公司对我的发现很感兴趣,但因专利障碍没有谈成。我个人与产业界没有直接联系。记者:资料上记载,您走上科研之路很大程度上是家庭的影响。奥尔特曼:我出生于一个欧洲移民家庭,到美国后父母一直辛勤工作谋生计,但他们一直鞭策我要成为像爱因斯坦一样有用的人。对我一生起决定作用的是两件事。一件是我6岁时,美国在日本投下了原子弹,这使我对物理学产生了兴趣,甚至还读了一本有关原子弹的科普小册子。但这本书毕竟太深奥了。另一件事是12岁时父母为我买了一本科普读物《原子的说明》,里面简明通俗地描述了元素周期表和原子的结构,这份礼物更加深了我对原子物理学的迷恋。我的父母虽然很贫困,但他们教会了我做人。记者:我听说您酷爱莫扎特的音乐,不知您如何将科学的严谨与音乐的浪漫相结合。奥尔特曼:众所周知,许多科学家都很喜爱音乐。我很小的时候就会弹钢琴,音乐的和谐与科学研究有相通的地方,同属艺术范畴,能让人进入陶醉的境界。虽然不能举出实例,但音乐对我的研究肯定有辅助作用。记者:您十分推崇剑桥大学的分子生物实验室(MRC)的研究模式,而且MRC已出了包括您在内的8位诺贝尔奖得主。您认为MRC的成功之处在哪里?其它科研机构应向其借鉴什么?奥尔特曼:首先我更正一下,我并不是在MRC完成的全部研究。我先在哈佛读了两年博士后,做了一年研究后才到MRC。当时主持MRC的是发现DNA结构的科里克先生,我进入MRC工作就像20世纪20年代青年物理研究者能厕身丹麦波尔实验室一样荣幸。那是全球最好的实验室,我在那里做了一年研究,宽松的人际关系给我留下了深刻印象,每个人都是平等的,你可以自由地与任何世界顶尖的科学家探讨。我们每天都喝上、下午茶,大家坐在咖啡厅里平等研讨学术问题。那时我学会了何时说话,何时闭口,因为我不想让别人记住我曾说出的一些愚蠢想法。这与美国实验室中每个人都埋头工作很少说话的氛围有很大不同。在MRC时,我整整一年都没做出有价值的结果,但实验室提供的经费就要用光了。就在这一年快要结束时,我做了一次很有趣的实验,预示着可能出现惊人的成果。于是我与科里克先生商量,我很希望继续留在MRC完成实验,哪怕让我自费都行。科里克对我的研究很感兴趣,慷慨地表示:你可以留下来,不光不用你掏钱,反而会付给你工资。于是我又留了一年。后来证明我的预感是正确的,正是在这一年中我发现了RNA的生物催化作用,从而获得了诺贝尔奖。记者:我知道您从小就特别崇拜爱因斯坦,您愿意后人们也崇拜您吗?奥尔特曼:与其说爱因斯坦是一个楷模,倒不如说他是一个英雄。他不光在物理学,在许多方面都作出了杰出的贡献。青少年在成长过程中有一个偶像有很好的示范作用,但我不能成为这样一个典范,因为爱因斯坦比我更杰出、更聪明得多。记者:您是一位分子生物学家,用科学分析生命是您的职责。您觉得生命或意识能否完全由科学的方法来解释?奥尔特曼:我不想对宗教或政治多说什么。我相信今后人类一定能用科学原理去解释意识,虽然我不知道能用多长时间来实现这一目标。记者:您个人是否支持克隆人类。奥尔特曼:如果你指的克隆是完整复制一个人的话,那我将是非常反对的。现在有些人对克隆人感兴趣,那是因为被克隆的人对他们有用。如果我们容许克隆人,那势必世界上会产生这样一种“人”,他们的存在就是供其他人驱使和使用,这违反人的本性和道德标准,因为人和人之间应该是平等的。记者:我发现包括您在内的许多科学家都经历过专业的转换。奥尔特曼:确实是这样。我认为每个人最好将他感兴趣的领域作为研究方向,对于半途换专业,要视情况而定,对此我既不提倡,也不反对。记者:您当过耶鲁大学本科院院长,主要工作是育人。《北京青年报》主要读者群也是青年,您想对他们说些什么吗?奥尔特曼:开拓视野,广泛涉猎专业以外的领域,尽量多读各专业的书籍,这样才能成为世界级的科学家。另外,我还要强调一点,青年科学工作者一定要学会质疑权威,这是从贵国已故毛泽东主席的著作中引用的。这对于一个科学家而言是至关重要的。韦曼 教书比获奖更重要2001-12-12 15:03:21--------------------------------------------------------------------------------档案卡尔·韦曼(Carl Wieman)1951年3月26日出生于康瓦利斯,1973年获麻省理工大学科学学士,1977年获斯坦福大学哲学博士,1997年获芝加哥大学名誉科学博士学位。曾先后任Michigan大学物理系助理研究员、物理学助理教授及科罗拉多大学物理学教授。1924年印度物理学家玻色做出光粒子的理论计算。他将计算结果交给爱因斯坦看,爱因斯坦将这一理论扩展成原子理论。他预测,如果原子在极低温度下冷却会突然降到最低的温度,这时原子聚在一起,能量达到最低。整个过程与气体形成液体的过程相似,由此形成的物质被叫做冷凝物。70年后,1995年韦曼教授和另外两位物理学家成功地获得了这种状态下的物质。2001年,他们因创造了一种像激光一样极其纯净的凝聚的物质状态BEC,即玻色-爱因斯坦冷凝物而获诺贝尔物理学奖,韦曼是这一研究领域的开拓者。■韦曼为本报特别题词努力学习,无论做什么都要尽你所能尽力而为!卡尔·韦曼手记■博多小镇已孕育了3位诺贝尔奖获得者2001年10月9日,瑞典皇家科学院对外宣布,将今年的诺贝尔物理学奖授予三位物理学家,他们是美国物理学家埃里克·康奈尔、卡尔·韦曼和德国的沃尔夫冈·凯特勒。韦曼在凌晨4点被弟弟叫醒,告诉他获奖的消息,他的弟弟是在网上看到的消息。当天韦曼在科罗拉多大学举行的记者招待会不得不提前 15分钟开始,这样韦曼才不会错过上午11点给大学一年级新生的一堂课。韦曼对课堂上约200名学生说:“你们今天要稍稍原谅我的没精打采,因为我早上起得非常非常早。”一名学生高喊“告诉我们为什么?”但韦曼没有回答,继续讲物理学将如何帮助一个人从荒岛上逃生。韦曼教授住在距科罗拉多州府丹佛大约2小时车程的博多小镇,这里是科罗拉多大学分校所在地。博多镇已有百多年的历史,它坐落在落基山下,是著名的滑雪胜地,人口与面积不足中国的一个小县。小镇虽小,却已孕育了三位诺贝尔奖获得者。除了今年的韦曼教授和康奈尔教授,还有1989年获得诺贝尔化学奖的托马斯·柴克。来到博多,已是深夜,旅途的疲劳使我倒头就睡。待我醒来,已是第二天上午,走出房间,第一感受就是清爽。深秋的小镇,空气格外清新,蓝天、枫叶、远山,疲劳顿消。走在街头,不时有松鼠蹿出,伸出手来招呼一下,以为它会“抱头鼠窜”,出乎意料,它却走近我抬起前脚索食,我手头空空,倒有些不好意思了,赶紧走路。■韦曼教授从小生活在几乎与世隔绝的林场中,几个年级的学生在同一间屋子里上课采访安排在下午2点至3点,我们中午便来到了学校。大学没有围墙,所有建筑物的外墙都采用了同一种红色石砖,也许这是科罗拉多特有的。这里没有高楼大厦,多数建筑只有二三层,透着古朴与洁净。我们很容易就找到了韦曼教授工作的物理实验室,因为楼下已立了一块极庄重的祝贺牌,祝贺韦曼和康奈尔教授荣获2001年诺贝尔物理奖。二楼的走廊里贴有许多照片,得知他们获奖,实验室为他们开了庆祝Party,香槟酒喷向空中,每个人都沉浸在兴奋与快乐中,韦曼教授和康奈尔教授高兴得仰头望着喷射而出的香槟酒。“听说韦曼教授从小生活在一个几乎与世隔绝的林场里,并且教育条件非常差?”在等待韦曼教授的过程中,我们与他的秘书聊着。“是的,韦曼教授现已50岁,四五十年前,美国的有些地方仍很落后,韦曼教授当时是几个年级的学生在同一间屋子里上课。”这使我想起了现在中国的有些山区,我想,也许这也正是韦曼教授特别重视教育的原因吧。韦曼一直很重视美国大学的科学教育,自1984年起,17年来他除搞研究外,一直在科罗拉多大学(博多分校)教授物理学课程,他认为那是他的职责,以后也还会继续教下去,他希望获奖将使自己有机会推动大学的科学教育,尤其是非理工科专业学生的科学教育。韦曼使我很惊讶,他不是我想像中的教授模样,普通的半袖灰衬衫,休闲的米色裤子,再配一双运动鞋,使他看起来非常年轻,完全看不出他50岁的年龄,更像是一个四十来岁的普通教师。对话问:您很重视大众普及教育,在这方面您有什么观点和想法?答:总的看法是科学很重要,技术越来越重要,但若懂科学技术的人很少就是件悲惨的事了。某些技术产品,科学性地使用和破坏性地使用,结果是相反的。比如说美国某州立法禁止在公立学校里教授达尔文进化论,如果我们的科学教育好一些,就不会有这类事情发生。现在美国所有的大学生都要上物理课,但很多学生不喜欢,觉得太难。我觉得这种现象不该发生,物理并不难,而且是一门很有趣的学科,它解释了我们周围所发生的事情,所以我一直想如何使物理变得更有趣,使学生更喜欢它,更容易理解它。问:您花费很多时间和精力来教普通物理课,不仅教非物理专业的学生,而且是非理科的学生,显然,这些学生将来不大会选择物理、甚至与物理相关的职业,您是否会觉得有些失望?答:我确实花了很多时间和精力,而我以为正是这些学生才更需要物理知识和科学。当然,研读物理方面的学生已经选择了这个方向,教他们感觉固然好,但让那些不甚了解科学的学生学到基本的科学知识,让他们知道科学知识可以解释周围很多神秘的现象,作为老师来讲,我觉得这样更有意义。但我并无意一定要把他们拉到自然科学领域来。问:在能量最基态,所有原子都一动不动,为了得到这种状态,需将环境温度降到纳度范围,您可否通俗地解释一下纳度(10的十亿分之一度)这一概念?答:纳度是原子所感受的温度。在原子尺度上,温度是以原子的运动幅度来衡量的。原子在1纳度时几乎不动了,就像10亿个原子中只有一个原子还能动,其它的都不能动了。问:您此次获奖,在实际上实现了这个1纳度,您是如何实现的?答:主要分两步做,首先,用激光来束缚原子,将激光调到一定频率,它就会束缚原子的运动。这个过程如同一个在运动中的保龄球,你用很轻的乒乓球迎面打过来,它会使保龄球速度变慢一点点,若用很多很多乒乓球以合适角度打过来,最终会使很大的保龄球停下来。利用这个原理同样可使原子停下来,达到几微度。然后,把激光关掉,打开一个特定的磁场,这个磁砀可以像盘子一样把这些原子拢住,然后把磁场轻轻一转,动得快的原子就会被逐渐分离出去(类似一杯开水变冷的过程,动得快的水分子变成气体蒸发了,剩在杯子里的水就越来越凉了),温度越来越低,最后实现“玻色-爱因斯坦凝聚”,即原子一动不动的能量最基态。问:一般来说,当激光打到某种物体上时,物体通常会被烧掉,怎么会使温度变冷呢?答:是的,多数情况下,当激光打在某物体上时,激光能量被物体原子吸收,使物体温度越来越高,从而使物体被烧掉。但是,对某些特定原子来说,如果照射的激光频率合适,激光能量就不会被吸收,而是发生弹性碰撞,这种碰撞会使原子逐渐停下来,从而实现降低温度的目的。问:您什么时候开始对物理感兴趣的?答:我从小就对周围事物感兴趣,想知道它们为什么会这样。记得我13岁时,有一个大学刚毕业的年轻老师,他使我对科学产生了极大兴趣,我现在还清楚地记得他当时如何向我们解释什么是原子、原子结构是怎么回事。在中学时,物理是我最喜欢的课程,同时,我对写作也很感兴趣。你看研究生入学考试成绩的话,从写作成绩及数学成绩就可以很准确地判断他们的水平。我觉得作为一个科学家,这两样都很重要,通过写作把意识形象化,并且用语言准确地表达出来,这与物理关系密切。问:您觉得老师对学生兴趣的选择及发展有很大影响吗?答:也许有点怪,这个老师我记得很清楚,其他老师我并不觉得他们教得很好。我成长在美国西部一个几乎与世隔绝的林场里,当时那里只有一个很小的学校,所有年级的学生都在一个屋子里上课。但我有很强的求知欲,喜欢读书, 我觉得我的知识主要来自自学。老师对学生确实有很大影响,但对我自己来说,我有很强的独立性,我认定的事情,我自己就会去做。问:冒昧问一下,您上学时成绩一直都很好吗?答:不算差,但也从没有很好过,我更愿意把精力放在我感兴趣的事物上,这使我以后受益匪浅。问:您现在也有学生,如果他不听您的,也独立性很强,您怎么办?答:这个不好说,不过我会尊重他们的个性。问:如果您的学生做某事自认为是对的,而作为有经验的老师发现他是错的,您会硬把他拉过来吗?答:嗯,这个不好说,不过我不会强迫学生做或不做什么事的,我可能会以各种讨论的方式,让他自己感到他是错的,从而改过来。问:您获奖后,说话的分量重了,您打算如何运用您更大的影响来推进科学教育?答:总的来讲,美国的科学教育并不令人满意,做法仍很传统,只是让学生记忆新名词,利用固有的程式计算或解决问题,这种做法对学生理解与掌握科学的本质于事无补,我在努力改变这种现状。实际上,获奖前,我也一直致力于改变这种状况,获奖后,我希望能有更好的效果。问:您还在教课吗?答:我还在教课,过去许多年我一直在教课,我以后还会教下去,这是我的职责。问:您还想进一步做些什么事情,再拿一个诺贝尔奖?答:从历史上看很难,我拿一个诺贝尔奖就已经很高兴了。问:你们实验室的设备很贵吗?答:不太贵,5万至10万就够了。这件事的成功关键是想法及如何合理、科学地实现这个想法,而不是什么贵重的设备。问:您得奖后生活有了什么变化?答:变得更忙了。问:教授,听说,获奖那天您去上课,并没有把这个消息告诉学生,您是怎么想的?答:我把教书看得更重要,他们是来向教授学知识的,并不是来听新闻的,我不想分散他们的精力,占用他们的时间。

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