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ScienceScience第2讲科学的团队精神(2)梁昌洪2007.9.13ScienceScience(2)费米和他的团队－罗马学派和芝加哥学派16岁的费米ScienceScience意大利物理学家恩里科·费米（EnricoFermi，1901－1954）是一位少见，或者说现在再也未见到的理论、实验兼备的全能物理学天才。他17岁进比萨大学，受《Nature》一篇卢瑟福（Note，又是卢瑟福）原子核论文的影响而造成他对于原子及微观世界的一辈子的钟情。ScienceScience1920年在他19岁的时候，就与拉赛蒂和卡诺组成研究小组，1922年他第一次到德国格丁根大学，见到了玻恩，海森堡等人，他对自己有着过人的清醒认识。他认为“自己在意大利科学界备受推崇。可是，在盲人的王国里，有一只眼睛的人就是国王。作为一个物理学家我究竟是一只眼睛，还是两只眼睛呢？根据什么来衡量自己的能力呢？我是否能够与玻恩身边，例如博学、敏锐的海森堡相竞争呢？”——自知之明是天才的最大优势。ScienceScience费米在格丁根的七个月，他看到了世界研究中心的组织形式——团队，通过团队内频繁的互动与交流，激发出创新的思想火化。费米在心里暗暗较劲：“我也能！”1926年25岁的费米受聘于罗马大学物理研究所的理论物理教授.格丁根的熏陶，使费米第二步启动了，只花了三年就形成了以他为核心的“罗马学派”。1929年他当上了意大利科学院院士。正是一个杰出的带头人，使“物理荒漠”的意大利受到了世人的高度关注。ScienceScience罗马物理研究所ScienceScience罗马青年群体——不但学术好，身体还像运动员ScienceScience罗马研究所图书馆ScienceScience在他的带领下，罗马学派蓬勃发展，又过了6年，1935年费米已建立了中子的系统理论、费米统计、衰变理论。如果不是意大利法西斯墨索里尼的反动政策，费米的人生轨迹可能会是另一个样子。而正是墨索里尼给美国送去了一位天才领军人物。βScienceScience费米全家移民美国（1939）ScienceScience1938年12月10日费米获诺贝尔物理学奖，并全家移居到美国。“是尖子，在哪里都会冒出”——这可能是一句平凡的真理。杨振宁博士说：“我在芝加哥大学做研究生时，最重要的收获之一就是从费米那里懂得了物理学的真正价值。物理学不是形式化的东西，而是有血有肉的东西。费米的物理学：厚实。”费米的直觉和洞察力是世人罕见的。他所追求的总是思维的简洁。ScienceScience费米在美国ScienceScience到美国三年，他已在芝加哥大学组成了一个小组向世界上第一座原子核反应堆攻关——保密代号是“冶金实验室”。费米对于理论和实际的结合使所有人都目瞪口呆。伍兹记录了1942年12月2日激动人心的过程。ScienceScience约莫在上午过了一半的时候，费米才开始进行这次关键的实验。首先他命令把除了最后一根以外的所有镉棒都移开，并核查了中子强度，看是否符合安德森在前一天的测量。有了这第一次的核对，在台上工作的威尔逊小组就花了一点时间来调整各种操纵器。费米事先就计算好当韦尔每次分段地抽出最后一根13英尺长的镉棒时他所期望的堆能达到的强度。ScienceScience第一座核反应堆ScienceScience核反应堆内部ScienceScience威特伯格写道，当威尔逊小组就绪以后，“费米指示韦尔将那根镉棒抽到一半以外的位置。（这一调整使堆处于）仍低于临界条件很多。强度上升了，计数器增加了嘀嗒声的频率，然后就稳定下来，正如预料的那样。”费米用他的计算尺在忙着计算增殖速度，并且在计算尺背后记下一些数字。他向韦尔叫唤，要他把棒再抽出6英尺。“中子强度再一次增加，然后平稳下来，堆仍处于次临界状态。费米再一次忙于他的小计算尺并且看来对他计算出来的结果很满意。ScienceScience每当强度稳定以后，得到的数值正是他对那个控制棒在所处位置时预期到的数值。”这一缓慢而小心的核对过程在整个上午继续着。看台上开始聚集起一批人群。齐拉特来了，威格纳、艾里森来了。聚集了约25到30人在看台上看，大多数是躬亲其事的年轻物理学家。没有人把这个场景照下来，但大多数旁观者很可能都像战前物理学家所具有的绅士风度那样，穿上整套西服系上领带，但是那个网球场很冷，近于零度气温。他们为了暖和又回去穿上大衣，戴上帽子、围巾和手套。ScienceScience房间里又乱又脏，到处是石墨灰。但工作和观看的人们都很平静。堆在他们面前矗立着，四周是4×6英尺未刨光的松木，一直架到堆的赤道外，顶上是光秃的石墨圆顶，看起来像一只放在明亮匣子里的不吉祥的黑蜂窝。中子就是它的蜂，正在跳着而且是热的。费米下令再抽出6英寸。韦尔照办了。中子强度平稳到超出某些仪器的范围之外了。沃登堡说，随着时间的消逝，旁观者在寒冷中坚持着，而威尔逊小组则再一次调整了电子仪器。ScienceScience费米在工作ScienceScience仪器再次调整之后，费米告诉韦尔将棒再抽出六英寸。堆仍处于次临界状态。强度在缓慢的增加——忽然一声很强的碰撞声！安全棒（ZIP）自动落下来，它的继电器启动了，因为中子强度已超过它事先被拨好的某一个随意选定的水平。当时是上午11时30分。费米说：“我饿了，我们吃饭吧。”其他棒被放进堆里并且锁了起来。ScienceScience建造核反应堆的地方——TheWestStandsofStaggFieldinChicagoScienceScience芝加哥大学费米学院ScienceScience下午2时他们准备继续实验。康普顿也参加了，还带来了杜邦公司驻芝加哥的代表格林沃尔特工程师。格林沃尔特被告知，在铀的裂变过程中会产生一种新的元素钚，钚是制造原子弹的材料。康普顿带他来是为了与杜邦公司商谈相互合作进行钚的大规模生产。现在在场的共有42人，其中只有一位女性——伍兹。ScienceScience费米命令把除了一根以外的所有镉棒开了锁并抽出来。他要韦尔把留下的最后一根放在早晨放过的某个位置上，并且把强度同早晨的读数作了比较。当这些数值相符以后，他指示韦尔把棒抽到午饭前最后一个位置上，大约有七英尺在外面。K越接近于1.0，堆的强度的变化率越慢。费米做了另一个计算。堆已接近临界。他要求把安全棒滑进去。这一调整把中子强度降下来了。他告诉韦尔：“这一次把控制棒抽出12英寸。”韦尔就抽那根镉棒。ScienceScience费米点点头，加重的安全棒被拆掉放在堆外。费米告诉康普顿：“这就得了。”这位钚计划的主任在费米旁边为自己找到了一个位置。“现在它将称为能自行持续的了。（记录器上的）轨迹将往上升而且将继续升上去，它不会平下来。”ScienceScience1946年12月2日人类第一个受控自持链式核反应堆实验的部分参与者在四周年纪念集会上的合影。ScienceScience在场的人们开始听到中子计数器的声音：嘀嗒、嘀嗒。然后嘀哒声越来越快，过了一会儿它们就合起来变成一种怒吼声，计数器再也跟不上了，然后转接到图表记录器上。图表上的曲线不断上升，不再趋于水平。突然间费米举起了手，宣布“反应堆已经达到临界”。他的脸上露出了欣慰的微笑，灰色的眼睛闪耀着光芒。ScienceScience场内响起了一阵噼噼啪啪的掌声，人们又静静地观察了28分钟。历史上第一次人控自持链式反应正在产生的电流足以点燃一根火柴。下午3时56分，费米命令：“锁住反应吧！”咔嗒咔嗒的响声小了，滚筒上的曲线下降了。一切进行得都像所希望的那样。威格纳出人意料地拿出一杯费米喜欢喝的基安提酒。每个人都用纸杯干了一杯，而且在场的每个人都在这个瓶子硬纸护壳上签了名。这个瓶子在10年后的价值是1000美元。ScienceScienceScienceScience成功的一刹那ScienceScience当威尔逊开始关闭电子仪器的时候，康普顿和格林沃尔特两人告辞了。康普顿回到办公室与科学发展局的头头科南特(JamesB.Conant)接通了电话。他们使用的是临时的暗语。“那位意大利航海家登上了新大陆。”康普顿说。“是这样的吗，”这是科南特的激动的反应。“当地土人友好吗？”“每个人都安全登陆而且很快乐。”康普顿肯定地答道。（理查德.罗兹，1990年，490-550页）ScienceScience康普顿把费米称为“意大利航海家”是有道理的。1492年意大利航海家哥伦布（Columbus）发现了美洲新大陆，而1942年费米主持了世界上第一个原子反应堆的成功运转，他们都是意大利人。所不同的是，只是“1492”与“1942”当中两个数字彼此对换，但它象征发现的意义是相同的。前者使人类看到了一个新的地理世界，后者把人类带进了原子能时代。ScienceScience12月2日的试验是核能发展史上的里程碑。现在，在试验地点的西看台的墙上仍然挂着一块镂花金属匾，上面刻着：“1942年12月2日，人类在此实现了第一次自持链式反应，从而开始了受控的核能释放。”ScienceScienceOnDecember2,1942,manachievedherethefirstself-sustainingchainreactionandtherebyinitiatedthecontrolledreleaseofnuclearenergy.ScienceScience芝加哥大学内为纪念人类第一次实现自持链式反应设立的纪念雕塑ScienceScience一个“物理小国”意大利出的一位领军人物——费米，一生两度辉煌，分别建立了罗马学派和芝加哥学派，为人类在原子科学和统计物理中留下来极为宝贵的遗产，又在实践原子反应堆中作出了杰出的贡献。他53岁因癌症而早逝很可能与放射接触有关，他确实是一位一流的团队领袖。ScienceScience(3)普里高津（1917－）和他的团队——布鲁塞尔学派在名不经传的比利时出现了一位杰出的团队领军人物——普里高津。ScienceScience普里高津ScienceScience1948年夏的一个上午，比利时首都布鲁塞尔郊外的一个农庄里，生活平静的人们在迅速传递着一个消息：“放牛的小树林边来了一个陌生的人，一动不动地趴在那儿好几个小时了，模样怪怪的。谁去那儿放牛要当心！”最后一句话勾起了不少人的好奇心。他们赶到树林边，果然看到了那个怪人。正当他们走上前想盘问个仔细时，那个人却一跃而起，兴奋地叫着：“真是个自发形成的有序结构啊！”这时人们才看清楚地上那个特大的白蚂蚁窝。与那个人攀谈过后，终于明白，原来是城里来的普里高津教授在研究白蚁啊！ScienceScience伊利亚普里高津（HyaPrigogine）是比利时卓越的物理化学家、耗散理论的创始人。1917年1月25日，普里高津出生在俄国首都莫斯科一个工厂主的家庭里。他的父亲是个化学工程师，早年在大学里教书，后来经商。•ScienceScience1935年，普里高津考入布鲁塞尔自由大学理学院，开始系统学习化学和物理。在导师、理论热力学家唐道和蒂迈尔曼的引领下，他由一个对自然科学知之甚少的门外汉，逐渐成长为具备扎实理论功底和敏锐分析头脑的实力派，而尤其重要的是，他的研究方向也由原来一个宽泛的理论框架逐渐聚化成为一个明确的思维重心。这，就是非平衡态的不可逆过程热力学。从这一重要的思维角度出发，他发现了在科学史上影响深远的“从混沌到有序”现象，并提出了使他名载史册的“耗散结构理论”。ScienceScience1941年，普里高津在获得了博士学位后，留在了母校布鲁塞尔自由大学任教。上任伊始，他就利用自己多年取得的广泛而良好的人际关系，组建了一个远及美国，涵盖化学、物理、生物学和计算机科学等多种学科领域的跨学科科研组（后来成了著名的布鲁塞尔学派的雏形）。他不仅用心地协调着各科研组内部复杂的分工、合作计划，而且身先士卒地勤奋工作在各个看似互不相干的领域中，并最终取得了前无古人的发现——物理、化学领域中的自组织现象！ScienceScience他首先发现，在一般情况下，半导体激