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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 诺贝尔百年是年轻人的创业史
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Feb 18 15:55:24 2004), 站内信件


　　诺贝尔百年是年轻人的创业史

—————————杨福家教授在上海图书馆的讲演（节选）—————————

很高兴与大家一起探讨诺贝尔奖一百周年给我们的启示。
众所周知，诺贝尔奖源于诺贝尔（1833年10月21日—1896年12月10日）生前遗留下的一笔


巨大的资金，真正颁发是在1901年12月10日。诺贝尔奖有五项，物理、化学、生理与医学


、文学、和平。今天重点讲的是诺贝尔物理学奖。
第一个拿诺贝尔物理学奖的是伦琴，他的贡献是发现了穿透力很强，当时未知的一种射线


，称为x射线，后来人们用他的名字命名为伦琴射线。其实，x射线已经存在了几十年了，


它存在于所谓的阴极射线管里，阴极射线管是由克鲁克斯首创，所以又被称为克鲁克斯管


。
法国科学家巴斯德讲过一句话，在观测领域里面，机会只给那些有准备头脑的人（chanc


e favors the one with a prepared mind）。对年轻人来讲，要成长，除了自己努力之


外，必须要有机遇。但是在大量的机遇面前，你能不能抓住机遇，关键在于看你的头脑是


不是准备好了。x射线发现的历史，充分向我们展示了这个理论，而伦琴正是抓住机遇的


人。他在一个很简单的，曾经被很多人用过很多次的装置里，在1895年11月8日这一天，


发现放在这些管子外面很远的一些荧光物质在发光，而当仪器关掉，过一会荧光就消失了


，因此很显然，他发现了一种新的射线。
x射线的发现有一个特点：一发现，人们就知道它有用。1895年伦琴发表论文的题目就是


《新的射线》，给出的照片是他妻子的手的照片，是历史上第一张x光照片，连结婚戒指


都照得清清楚楚。这与很多拿诺贝尔奖的论文不一样，伦琴的论文一出来就震惊了世界，


第一年就有1000多篇相关文章问世，马上在医学中得到了广泛的应用。所以在1901年诺贝


尔奖第一次颁发的时候，就一致公认将物理学奖授予伦琴。
1902年获诺贝尔奖是劳仑斯和塞曼，他们的贡献是发现磁场对电磁辐射的影响。
1903年获得诺贝尔奖的是法国科学家贝克勒尔和居里夫妇。居里夫妇一生与矿石打交道，


发现了很多新的元素。居里夫人两次获得诺贝尔奖，第一次是她31岁的时候发现了镭，第


二次是她44岁时获得了化学奖，她的贡献是对放射性元素有一系列新的发现。
接下来就不一年一年说了。1906年的物理学奖给了英国剑桥大学的J·J·汤姆逊，因为他


在1897年发现了电子。电子是一个基本粒子，发现到现在100多年了，还没有任何人发现


它有任何结构，到现在为止还是基本粒子，与中子、质子很不一样。1932年发现中子，现


在知道它不是基本粒子，而是由3个夸克组成。J·J·汤姆逊用的也是克鲁克斯阴极射线


管，发现了电子。理论上有解释，实验上也有贡献。他把真空抽得比较高，而且放了电场


和磁场，发现了电子偏转。
1913年，荷兰学者卡末林·昂内斯获得了诺贝尔奖。他在1911年发现了某些导电金属的电


阻在低温条件下变成了零，两年以后就获得了诺贝尔奖。在摄氏零下270度时，这些金属


显出特有的性质，没有电阻，称之超导体。但为什么会这样一直没有搞清楚。直到1956年


，巴丁、库珀和巴丁的研究生施里弗三个人解决了这个问题，其中有一个非常有趣的过程


。巴丁因为在50年代初发明了晶体管（半导体）获得过1956年的诺贝尔奖。库珀是博士后


。我1965年就认识了施里弗，他夫人是丹麦人。他亲口告诉我发现超导理论的过程。他去


拜巴丁为师，巴丁就从抽屉里拿出一张单子，10个题目，说你考虑一下吧。结果他回去琢


磨来琢磨去，选择了超导。他开始了研究，有一天下午他的朋友请他吃饭，讲好6点半，


路不熟悉，5点就找到了。便在旁边的小花园的草地上一边思考一边休息。想来想去觉得


这个问题很简单就可以解决，但自己也不确信究竟解决了没有。过了几天，他去找巴丁，


巴丁一看，说他抓住了要害，这就是问题所在。年轻人是突破问题的先锋，但是需要年长


人的指导。找来了库珀一起算，两个人拼命算了一个月，彻底解决。超导理论就这样被解


决。到1972年这三个人获得了诺贝尔奖。
1918年的诺贝尔奖给了德国的普朗克。他是个很有经验的经典物理学家，1900年出现了一


些难题，有个问题就是很热的物体放出的光谱和它的强度之间的关系。按照经典物理的理


论应该是温度越高，强度越大，乃至无穷大，但事实上怎么可能？普朗克在1900年10月1


9日凑出了一个公式，发现与实验事实符合得非常完美。但经验公式必须要有理论的解释


。两个月后他发现，这个理论可行的条件是加热物体的辐射只能是以量子形式出现，也就


是一份一份的，不能连续，这完全与经典物理冲突。过了5年，爱因斯坦把普朗克的理论


进一步深化，解释了多年来一直悬而未决的光电效应。爱因斯坦认为光就是一粒一粒的。


为此，爱因斯坦以光电效应获得1921年的诺贝尔奖。
接下来介绍的一位获奖者是丹麦的科学家玻尔，1913年，28岁的他发表了三篇文章，解释


了氢原子的光谱为什么是不连续的，而且提出了电子不是在任何状态都能使原子发光，电


子的状态也是量子化的。他的论文为他的老师卢瑟福提出的原子有核模型提供了理论基础


。当初玻尔到英国去留学，去拜卢瑟福为老师。卢瑟福很开明，在他的影响下，玻尔成为


20世纪最有影响力的物理学家之一。玻尔的贡献不仅在于此，他最重要的是培养了一批年


轻科学家创建了20世纪最伟大的物理学理论——量子物理学。玻尔荣获1922年诺贝尔奖。


1922年，德国科学家为了庆祝玻尔获得诺贝尔奖，特地举行“玻尔节”，邀请玻尔演讲。


在听众中有一位21岁的大二学生，海森堡，海森堡有备而来，准备了一些尖锐的问题。玻


尔一听就知道打中了要害。玻尔的理论有很多缺陷，比如，我举个例子，玻尔说电子要么


在这个状态，要么在那个状态，中间状态是没有的。那么人家就问了，相对论说速度是有


限的，最大的速度是光速，电子从这个状态跳到那个状态，不管距离多么短，一定是需要


时间的。那么在这段时间内电子处于什么状态啊？玻尔回答不了。会后，玻尔邀请海森堡


去散步。玻尔不“捣糨糊”，他既然回答不了就向年轻人请教。1964年我在哥本哈根听海


森堡领取“玻尔奖”时的演讲，他说这次散步是决定他一生命运的散步。他大学毕业后就


到玻尔所去工作，夜以继日的奋斗终于提出了量子力学中著名的不确定关系，也是波粒二


相性的理论基础。海森堡在10年后（1932年）获诺贝尔奖，时年31岁。
卢瑟福，英国的物理学家，原来是新西兰人，在1908年获得过诺贝尔化学奖。他把整个的


物质分成中间很小的原子核和外面的电子的运动。那么原子核是什么组成的呢？查德威克


，卢瑟福的学生，在1932年发现了中子。然后知道了原子核是由中子和质子组成的，他因


此获得了1935年的诺贝尔奖。
2500年来，人类试图了解世界是什么构成的，夸克，是到现在为止人类了解的最小单位。


原子核物理的对象是非常小的，大约是100万亿分之一米这样一个大小的原子核，在原子


核内中子和质子紧密地结合在一起。从1939年起，原子核物理从抽象的学科变成了有巨大


应用的学科，因为正是在这一年，科学家发现了铀核的裂变。德国科学家哈恩在1939年发


现铀核的裂变，在1944年获诺贝尔化学奖。铀核在中子作用下，发生链式反应，依此，在


意大利科学家费米带领下，第一个原子反应堆于1942年在美国芝加哥大学建成，从而在实


验上证明大规模获取原子能的可行性。费米是1938年诺贝尔奖得主，以表彰他在“中子引


起原子核反应产生人造放射核素方面”的贡献。原子反应堆的建成，表明原子能发电是可


能的。30年代，谁发现放射性元素就能拿诺贝尔奖，现在谁能消灭放射性元素，也能拿诺


贝尔奖。这是世界一大难题。
2500年，人类思想上有了一个革命性的进展，就是提出了世界由什么构成的，这个问题导


致了自然科学的诞生。现在知道了细胞、分子、原子、原子核、中子和质子、夸克。对我


们国民经济发生关系的是到原子核为止，夸克有没有用，现在不知道，1940年以前人们不


知道原子核有没有用。对物质结构的探索，源于对自然界的好奇，这正是科学发展的动力


，也是诺贝尔奖获得者获奖的重要原因。爱因斯坦曾经说过，世界上最美的东西就是“奥


秘”。
夸克分为上、下、奇、美、底、顶6种。1995年发现了顶夸克存在的证据，夸克家族算是


团聚了。丁肇中的贡献就是在1974年找到了美夸克存在的证据，1976年获诺贝尔奖。199


5年找到顶夸克存在的证据时，涉及两个实验组，一组是300多人，另一组是400多人，共


800余人！谁拿诺贝尔奖还不知道。科学越来越成为集体的创造。
诺贝尔奖100年的历史是年轻人的创业史。依据博士论文获诺贝尔奖的事例屡见不鲜，除


了已经提到过的施里弗、德布罗意和克里克外，还有1915年布拉格父子因用x射线研究晶


体结构而获诺贝尔奖。小布拉格纠正了老父的错误而作出了重大贡献，开创了父子同获诺


贝尔奖先例，获奖时年仅25岁，至今保持获奖最年轻的纪录。1961年德国穆斯保尔获诺贝


尔奖，他在做博士生期间发现了后来称之为“穆斯保尔效应”，其博士论文内容正是获奖


依据。1973年诺贝尔奖得主之一是约瑟夫森、1975年尼尔斯·玻尔之子，奥格·玻尔获得


诺贝尔奖……等等，他们的获奖依据都是博士论文。
我记得，在1998年6月1日江泽民主席在院士大会上，列举了20几位科学家、发明家，包括


22岁发明微积分的牛顿，32岁提出日心说的哥白尼，22岁开始环球航行的达尔文等等……


依此，江泽民主席作了概括性的结语：“综观世界科学技术发展史，许多科学家的重要发


现和发明都是产生于风华正茂、思维最敏捷的青年时期。这是一条普遍性规律。”
诺贝尔奖100年的历史正证明了这条规律的普遍性。



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讲演者小传

杨福家 1936年6月生，宁波镇海人。1958年毕业于复旦大学物理系，留校任助教，讲师、


副教授、教授、博士生导师。1991年，当选为第三世界科学院院士；中国科学院院士（数


理学部常委），中国科学技术协会副主席。1993年由国务院任命为复旦大学校长。1995年


为国务院学位委员会委员。历任原子核科学系系主任、现代物理研究所所长、研究生院院


长、复旦大学校长。2001年起至今任英国诺丁汉大学校长。目前兼任国务院学位委员会委


员、中国物理学会常务理事，中国核学会理事。60年代，曾在丹麦玻尔研究所作访问学者


，访问教授。他在原子核反应能谱学方面，实验上发现一些新的核能级，至今仍为国际同





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