影响世界的科学家

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泰勒斯(约前624~约546年)在数学上引入命题证明的思想是泰勒斯最大的成就。
电学定量研究的开拓者——库仑
查利·奥古斯丁·库仑是18世纪最伟大的物理学家之一,1736年6月14日生于法国昂古莱姆。1761年毕业于皇家军事工程学校后,作为军事工程师服役多年。1782年当选为法国科学院院士。
库仑兴趣广泛,在结构力学、梁的断裂、材料力学、扭力、摩擦理论等方面都做出过贡献,他发现的库仑定律是电学发展史上第一个定量规律,也是一座重要的里程碑,它使电学的研究从定性进入定量阶段。
1773年法国科学院悬赏征求改进船用指南针的方案,库仑在研究静磁力中,提出了改良的方法。他仔细研究了指南针中磁针支架在轴  里的状况:用细头发丝或丝线悬挂磁针,敏锐的观察力是他注意到温度对磁体性质的影响。接着他又发现了丝线扭转时的扭力和针转过的角度成比关系,从中受到了很大的启发,发明了扭秤。
扭秤的作用就是能以极高的精度测出非常小的力,这一发明为他下一步试验提供了必备的实验仪器。1785年,库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律,即:空间两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比,作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸。
在发现库仑定律之后的四年里,他在电荷间的作用力方面也作了深入的研究,并借助皇家科学院精密的仪器做了大量的实验,发表了很多相关的论文。1789年法国大革命爆发,库仑隐居在实验室里坚持着自己的研究。就在这一年,他的一部重要著作《电气与磁性》问世,在这部著作里,他把有关两种形式的电的理论发展到磁学方面,在此基础上他归纳出了类似于库仑定律的两个磁体相互作用的定律。
库仑一系列研究成果的问世大大缩短了电学与磁学的距离,并找到了电和磁的计量方法,将牛顿的力学原理扩展到电学与磁学中,为电磁学的发展、电磁场理论的建立开拓了道路。在他的这些发现过程中扭秤起着不可替代的作用。
库仑不仅在力学和电学方面作出了重大贡献,他还是一位著名的工程师,在工程方面也做出过重要的贡献,他曾设计了一种水下作业法。这种作业法与现代的沉箱类似,在当时的工程建设中得到了广泛应用。这些重大成果的发现,推动了物理学的发展,也使他足以成为十八世纪最伟大的物理学家之一。1806年8月23日,库仑因病在巴黎逝世,终年70岁。后人为了纪念他,把电量的单位以库仑的名字命名。
相对论的创立者——爱因斯坦
爱因斯坦对物理学的不同领域的影响是如此的广泛深远,以至于试图追溯物理学发展进程的科学家都不知该从何着手。这是美国科学史学家霍尔顿对爱因斯坦的评价。诚如所言,爱因斯坦所创立的科学理论成为了20世纪物理学的奠基石,他的狭义和广义相对论等理论为人类理解自然界的基本规律以及时间、空间、质量和能量等概念提供了新的依据。他的科研成果几乎辐射到20世纪之后物理界的所有领域,这种特殊的贡献在科学史上是绝无仅有的。
1879年的3月,爱因斯坦德国西南的乌尔姆城的一个犹太人的家庭。幼年的他不仅没有显露早慧的迹象,甚至还有些愚笨与怪癖。据说他3岁才学会说话,9岁时说话还不顺畅。爱因斯坦幼年非常憎恨学校,因为学校严苛死板的教育方式使他很不自在。因而他的功课与其他同学相比毫无突出之处。但在这时候,爱因斯坦喜欢上了拉小提琴,并成为他一生的爱好。
1894年,爱因斯坦全家迁至意大利。为了和家人团聚,他还没有拿到学历就离开了学校。两年后,他终于通过考试跨进了苏黎世工业大学学习数学和物理学。需要说的是这是他的第二次报考,这样的表现让人无法想象他日后的那种超凡智慧,这也许是大智若愚的最好例证吧。
大学毕业后,爱因斯坦希望继续深造。在接下的一年中,他辗转于各地的高校递交申请,但结果却是一场徒劳。后来,他在同学马塞尔?格罗斯曼的帮助下,找了一份专利局审核员的工作,在那相对轻松的工作环境中,他的大脑深深陷入了理论物理的世界中。不久,他的时间与空间相对论在旁人看似无所事事的日子里开始孕育了。
1905年是爱因斯坦在科学研究中史无前例的奇迹年。在这一年,他在《物理学年鉴》上发表了5篇至关重要的论文,这些论文在物理学多个领域做出了划时代的贡献。其中一篇利用光量子概念巧妙地解释了经典物理学无法解释的去电效应;第二篇是关于分子测定法的论文,凭此论文,爱因斯坦拿到了博士学位;在第三篇中,爱因斯坦应用数学工具,证明了液体分子无规则运动是分子的热力和分子间相互碰撞的结果,从而成功解释了布朗运动现象。
第四篇论文是最重要的一篇,在这篇论文中,他提出了狭义相对论。在此理论中,爱因斯坦明确指出世界上没有绝对的时空存在,时间和空间都取决于参考系的位置和相对速度,这对经典物理学是一个前所未有的挑战;在最后一篇文章中,爱因斯坦提出了著名的E=mc2质能方程式,解开了质量与能量转换的奥秘,同时也为核能研究提供了理论依据。
这些理论的提出拨散了笼罩在“物理学晴空上的乌云”,开创了物理学新的纪元。但爱因斯坦并不感到满足于此,他力图在理论中引入引力场的影响。10年后,广义相对论的问世实现了他的这一愿望。但广义相对论发表后,大多数科学家无法理解这项全新的理论,甚至有些科学家认为它是荒诞不经的谬论,并冒出嘲讽的言论。因而此时的爱因斯坦成了一个颇受“争议”的科学家。
但真理是经得起时间检验的,1919年,英国皇家学会在非洲和拉美两处观测日全食时,测得光线在太阳引力场中发生的弯曲度分别为1.61秒和1.98秒,这与爱因斯坦在广义相对论中的预言1.71秒基本相符。这个消息一经传出,全球为之震动。此后,广义相对论也被科学界广泛关注和接受。
爱因斯坦的相对论和量子力学的广泛传播,对整个科学领域产生了革命性的影响,被后人称为是继牛顿力学和电磁场理论之后的第三次革命。在这些功绩面前,任何奖项和荣誉都显得苍白无力,但诺贝尔评委会还是为自己找了个台阶,于1921年授予他物理学奖,以表彰他在光电效应方面做出的贡献,要知道这项成就是无法和相对论相比的。但这样也有一个好处,使得支持和反对相对论的人都在不同程度地得到了安慰。
空前的成就为爱因斯坦带来了崇高的声誉,虽然这并非虚荣,但他从不贪慕。对于人们投来的崇拜目光,总是展现出疑惑的表情;对于社会给他的特殊的照顾更是有些愤怒。在去世之前,爱因斯坦把他在普林斯顿默谢雨街的房子留给了他的秘书杜卡斯,并强调不许把这房子变成博物馆。可见,他不希望把自己生活的地方变成一个朝拜的圣地,更不希望后人把自己当做偶像来崇拜。
1933年,纳粹党的猖獗活动危及到了爱因斯坦的研究。因而他移居美国,被聘为普林斯顿大学高级研究院的终身教授。1950年,他的统一场论再次遭到同行的反对,但它依然毫不动摇的走着自己认定的路。
视科学为生命的爱因斯坦没有置身於社会之外,他说:“人只有献身于社会,才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义”。他是这样说的也是这样做的。在他的有生之年,人类的文明与进步是他最关心的事,也是他为之奋斗都的精神来源。
为科学而生的爱因斯坦从不把荣誉放在心上,据英费尔德说,他可能连诺贝尔奖是什么意义都不知道。1955年4月18日,爱因斯坦在普林斯顿医院停止了呼吸。他去世之后,亲人遵照他的遗愿,除了把自己的脑供给医学研究外,没有发讣告,也没有举行葬礼,就这样爱因斯坦悄悄地离开了人间,连一块墓碑也没有留下。
现代计算机之父————冯·诺伊曼
德国天才大师莱布尼茨说:“1与0,是一切数字的神奇渊源,这是造物的秘密美妙的典范。”但时间过去了二百多年,他所提出的二进制计算法一直没有引起人们的重视。直到二十世纪40年代,美籍匈牙利科学家冯·诺依曼大胆的提出抛弃十进制,采用二进制作为数字计算机的数制基础,从此电子计算机的时代到来了。
冯·诺依曼于1903年12月3日生于匈牙利布达佩斯。从小就有神童美名,据说他六岁时就能用古希腊语自由闲谈,八岁就掌握了微积分,十二岁就理解了波莱尔《函数论》的要义。这些事暂且不论,他在卢瑟伦中学读书时,就和老师费克特合作完成并发表了第一篇数学论文 。
1926年,年仅22岁的冯·诺依曼获得了布达佩斯大学数学博士学位,1930年他西渡美国,翌年被普林斯顿大学聘为终身教授,1933年,他转到该校的高级研究所,并在那里工作了一生。
冯·诺依曼前期的研究主要集中在纯粹数学上。在此期间他提出序数理论,将集合论进行新的公理化,将集合与类的概念进行了明确的区分。此外,他还研究了格论,测度论和连续几何学,并取得了开创性的贡献。1936年他开始和默里合作研究,六年后创造了算子环理论,也称为“冯·诺依曼代数”。
1940年以后冯·诺依曼的研究开始倾向于应用数学。在这一时期,因战事的需要他涉足了可压缩气体运动的研究,并建立了冲击波理论和湍流理论,推动和发展了流体力学。
1942年以后,冯·诺依曼又把数学引到了经济学上并与美籍德裔经济学家莫根施特恩合作,出版了《博弈论和经济行为》一书,书中对他的博弈论(对策论)进行了精辟而详尽的论述,这也是数学与经济学结合的典范,他也因此被称为数理经济学的奠基人。
1944年,美国进入了“曼哈顿计划”的关键环节。冯·诺依曼也参加了原子弹的研制工作。工作中涉及到极为困难的计算让他充满了对高速计算工具的渴望。一次偶然的机会接触到了ENIAC计算机的研制计划,立刻意思到它的深远意义,从此他把研究转向了计算机演算领域。
1945年,冯·诺依曼起草了长达101页的总结报告。在报告中,他明确提出新计算机由运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备五个部分组成,并描述了这五部分的职能和相互关系。更重要的是他建议采用“二进制”和“程序内存式”的计算机设计思想,这样大大简化了计算机的逻辑线路加快了运算的进程。这一报告在计算机发展史上是一个划时代的文献,他向世界宣告:电子计算机的时代开始了。
实践证明冯·诺依曼的设想是正确的,他的设计思想也一直沿用至今,只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进,因而他是当之无愧的“计算机之父”。此外,冯·诺依曼还积极参与了计算机的应用推广工作,并在计算机编制程序以及数值计算等方面都作出了杰出的贡献。
冯·诺依曼的成就在20世纪的科学界是有目共睹的,作为附属品的荣誉也是不计其数的,如:美国数学会的波策奖、美国总统的功勋奖章以及费米奖等等。1954年他任美国原子能委员会委员,正当他想在此领域大展身手的时候却不幸患了癌症,3年后,年仅54岁的冯·诺依曼在华盛顿逝世。
宇宙之父————霍金
1642年1月8日,伟大的科学家伽利略逝世,300年后的同一天,霍金在英国牛津诞生。这也许带有某种暗示抑或是巧合。与被誉为“近代科学之父”的伽利略相比,有“宇宙之父”美誉的霍金毫不逊色。他提出的宇宙大爆炸自起点起,时间由此刻开始,黑洞最终会蒸发等观点,在统一20世纪物理学的两大基础理论————相对论和量子论方面迈出了重要一步。
和牛顿、爱因斯坦这两位伟大的物理学家一样,童年时代的霍金成绩平平,没什么过人之处。也许是因为出生在第二次世界大战的时代,他从小对模型特别着迷,和学友们制作了很多不同种类的战争游戏玩具,尤其喜欢制作飞机以及其他复杂的模型,据说他们还曾做出过一台简单的电脑。17岁时,霍金进入牛津大学攻读自然科学,用很短时间获得一等荣誉学位后,转读到剑桥大学学习宇宙学。1963年,22岁的霍金被诊断出患有运动神经疾病,不久全身瘫痪,不能行走,也不能说写,只能坐在轮椅上,靠三个手指操作电脑。但是他凭借着非凡的智慧和超人的毅力,完成了学业,两年后获得博士学位。霍金的魅力不仅在于它是一个充满传奇色彩的物理天才,也因为他是一位令人折服的生活强者。
因患“渐冻症”,他不得已而禁锢在一把轮椅上长达40年之久。但他身残志不残,并使之成为优势。虽然他不能写字,口齿不清,但是他的思维却超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论,创造了宇宙的“几何之舞”。
尽管霍金是那么无助的坐在了轮椅上,但是他的思想却已经遨游在了广袤的时空,参悟着宇宙之谜。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一位知道他的人。
霍金将他的毕生精力都来研究“黑洞”和宇宙大爆炸原理,为此他与彭罗斯共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他也因此被誉为继爱因斯坦之后世界上著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。
世俗的偏见和神学的权威,都不能阻挡科学的投射力。在他的学说中,上帝失去了最后的栖身之所。但梵蒂冈教廷仍对这位杰出的科学家表示了敬意,并且教廷科学院特选举霍金为该院院士。今天,他提出的黑洞能发射辐射的预言已是一个公认的学说。
1985年,霍金在一次穿气管手术之后,从此完全失去了说话的能力。就是在这样的情况下,他极其艰难地写出了著名的《时间简史》。这本书是霍金的代表作,他在时间箭头的指引下,对遥远的星系、黑洞、夸克、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质等进行了深入浅出的介绍,并对宇宙是什么样的、空间和时间以及相对论等古老问题作了阐述,使读者初步了解狭义相对论以及时间、宇宙的起源等宇宙学的奥妙。
这本书出版后大获成功,还被拍成电影搬上了银幕。至今被译成近40种语言,累计发行量已达2500万册,被称为畅销书之王,他所创下的销售记录无人能破。
此外,他的著作还有很多,如《超时空和超引力》、《“黑洞与婴儿宇宙”及其他论文》、《果壳中的宇宙》等。2007年9月6日,霍金写的第一本儿童读物儿童科幻小说《乔治通往宇宙的秘密钥匙》率先在法国出版发行,受到了普遍的欢迎。
霍金的一生获得了几十项科学奖,此外还得到了英国最高级的荣誉勋衔,这都在告诉着我们他的一生硕果累累。同时,他以不幸的身世和出色的工作向我们诠释了他一生所坚持的信念:活着就是希望。