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他是问鼎1996年诺贝尔物理奖桂冠的台湾女婿,他是行走在世界低温物理学前沿的睿智长者,他是一年乐意飞行15万千米,到处演讲的青年学子的偶像,他就是美国斯坦福大学教授道格拉斯·奥谢罗夫先生。本刊记者在丹桂飘香的时节,独家专访了做客第19期“科学会客厅”的奥谢罗夫先生,走近了他的科技人生。
以下是具体的访谈内容:
科学24小时:因发现了氦-3的超流态现象,您与其他两位科学家共同分享了1996年诺贝尔物理学奖。发现的过程有何值得回味的?
奥谢罗夫:1972年4月20日应该是我铭记一生的日子。我一如往常地将液态氦放在仪器中做实验。当温度降到很低的时候,我查看了液态氦的信号,我突然发现液态氦的信号变得非常微弱。这时正是早上的2时40分,于是我在实验室的记录本上写到:“凌晨2点40分,我发现了氦-3的超流态现象。”这是我最先观察到的。这可以说是我人生中最激动人心的时刻,这对当时年仅26岁,还是研究生的我来说是非常勇敢、大胆的宣告。后来,在诺贝尔奖评选委员会的评语中也提及,正因为我的警觉在这一发现中起到了关键作用,因为上述现象很容易被视为一种正常的“微小的偏差”。
当时的我兴奋得在物理实验室里走来走去,想找同事们一起分享我的好消息。但是此时物理实验室里唯有我一人。终于,我忍不住打电话给我的导师戴维·李教授,听得出来他非常高兴。之后,我和戴维以及其他的教授谈了谈,他们都赞同这一现象就是液态氦的变相。我们针对这个现象写成一篇论文提交给一个学术杂志社,但编辑退回了我们的文章,因为他们觉得氦-3的超流态现象绝对是不可能发生的。
科学24小时:您认为您的发现最大的价值是什么?对于现代科技的发展有何重大的贡献?
奥谢罗夫:其实接近绝对零度温度这种状态,对于普通人的生活而言并无多大的意义。我们借助科学仪器第一次发现了氦-3在低温状态下的表述——超流动性。我们知道,在寒冷的冬季,蒸气会变成水,水会变成冰,这种现象称作“相变”。但当温度继续下降到极低状态,接近绝对零度时,液体氦的样品会具备所谓超流动性。在这种情况下,液体会在失去所有的内摩擦力的情况下从杯中溢出。通过对这种现象的研究,可以获得从微观上描述这种物质的极有价值的理论。
氦-3的超流动性的发现不仅对凝聚态物理的研究起了推动作用,而且在此发现过程中所使用的核磁共振的方法,开创了用核磁共振技术进行断层检验的先河,今天核磁共振断层检验已发展成为医疗诊断的普遍手段。
科学24小时:是否有什么成功的秘诀与立志于科学研究的青少年朋友分享的?
奥谢罗夫:我认为成功的秘诀主要在于保持一颗像年轻学生一样不断探求的心。从6岁开始,我便热衷于把我的玩具拆开来查看里面的构造。我还喜欢在我父亲搭建于我家地下室的实验室里进行一些科学的实验。我甚至因为做了一些大胆出格的实验而差点要被学校开除。我想对于未知领域的这种好奇心是成就今日这番事业的重要原因之一。
此外,中学时期的化学老师威廉姆对于我日后的成功也提供了很大的帮助。如果有这么一位老师对你非常了解,并鼓励你进行科学研究,你一定要和他保持密切的联系。因为老师的这种激赏对你一生来说都是极大的催化剂。我记得威廉姆老师有一天带了一只牛奶盒到教室,说科学研究就像牛奶盒中的未知世界一样,你每天做实验就像是在问自然一个问题,自然会回答你这个问题。但自然并不会直接告诉你牛奶盒当中有什么东西,因而你要做更多的实验,可能会经历失败,然后才能了解自然之前给出的答案,这就是基础研究主要的内容,也就是我们为何要研究自然,让自然来给出答案的原因。
科学24小时:关于这次报告的主题“科学进展如何获得成功”,您有什么感想?
奥谢罗夫:科学进展是怎样取得的,又如何造福人类,这是个很复杂的问题。其实科技的进步绝不可能是一个人独自完成的,它来源于整个科技界共同的努力和进步。通过不断提出问题,然后发明新技术来解决问题,并与他人分享其成果和创意。大家可以看到,前人的技术成果会对于继承者的科研发挥巨大的作用。在此非常感谢那些低温物理学领域的前辈们,他们都为我的成功做出了巨大的贡献。
当今世界,一个人如果想在科学研究上有所进步,就必须获得全社会广泛的支持,并且科学家应善于和他们的同行进行沟通,大家每天都花一点时间做些研究以满足自己的好奇心,这样才能促进科技界的真正进步。
科学24小时:中国科学家在国际科学界日益崭露头角,但迄今还未有中国大陆的科学家获得诺贝尔奖科学奖项,您对此有何见解?
奥谢罗夫:我认为中国科学家获诺贝尔奖科学奖项是早晚的事情,而且我希望他们可以获得不止一项诺贝尔奖!中国的人口这么多,如果没有人能获奖,那一定是疯了!诺贝尔奖历来重视表彰在自然科学,或在基础研究方面的发现。首先,尽管有些基础性的研究可能不会在短期内带来经济效益,甚至看起来根本没有实际的应用前景,但是我认为中国政府应该在基础研究方面加大投入,更加重视理论科学;其次,中国科学家应更为频繁地到国外的高校访问,去美国、欧洲的实验室进行学术交流,让同行更多地了解你,了解你的研究方向和成果。
科学24小时:那么,您认为中国大陆的科学家,在不久的将来,在哪个自然科学领域最有可能率先获得诺贝尔奖?
奥谢罗夫:这个问题太难回答了!不过我愿意猜一猜:也许固态物质学是一个很好的领域,因为现在这个领域的新成果层出不穷,而且它有很大的附加值,其成果可以直接应用于人类的生产生活。我虽然不愿意这么说,但是像我研究的领域,如氦-3的超流态现象,必须把它冷却到近似绝对零度,这只能应用于实验室,没有办法应用于实际生活。但是在固态物质学研究领域,可以说有更多的可能性,可以让这些研究成果应用于人类社会的实际生活。比如石墨就是一个很好的物质,它的属性和导电性都是我们之前难以想象的,可以应用到我们的生活中,这是一个研究的方向。
很抱歉,我谈我的技术很在行,你让我谈天文学或者其他的领域就不是很擅长了。我认为应该鼓励孩子们对科学本身产生兴趣,并不仅仅是理论研究。其实实验研究也是很重要的。我猜想,未来获得诺贝尔奖的实验科学家会比理论科学家更多。
采访手记:与中国颇有渊源的奥谢罗夫教授并非是想象中那么严肃的科学巨匠,他的谈吐举止倒酷似平和且风趣的圣诞老人。上个世纪七十年代初,他作为美国康奈尔大学康奈尔低温小组的一员,和同伴们一起研究有关同位素氦-3的超流动性。当一次次的重复实验没有得到相应成果,组员们相继放弃时,只有他一人还待在实验室里。他的不懈努力终于换来了最终的实验成果——他的发现成为低温物理学领域中的重大突破。他的人生经历告诉我们,失败是正常的,关键是要以平常心对待,从失败中学到更多的东西。无论周围环境如何变化,都不要放弃自己的道路。
以下是具体的访谈内容:
科学24小时:因发现了氦-3的超流态现象,您与其他两位科学家共同分享了1996年诺贝尔物理学奖。发现的过程有何值得回味的?
奥谢罗夫:1972年4月20日应该是我铭记一生的日子。我一如往常地将液态氦放在仪器中做实验。当温度降到很低的时候,我查看了液态氦的信号,我突然发现液态氦的信号变得非常微弱。这时正是早上的2时40分,于是我在实验室的记录本上写到:“凌晨2点40分,我发现了氦-3的超流态现象。”这是我最先观察到的。这可以说是我人生中最激动人心的时刻,这对当时年仅26岁,还是研究生的我来说是非常勇敢、大胆的宣告。后来,在诺贝尔奖评选委员会的评语中也提及,正因为我的警觉在这一发现中起到了关键作用,因为上述现象很容易被视为一种正常的“微小的偏差”。
当时的我兴奋得在物理实验室里走来走去,想找同事们一起分享我的好消息。但是此时物理实验室里唯有我一人。终于,我忍不住打电话给我的导师戴维·李教授,听得出来他非常高兴。之后,我和戴维以及其他的教授谈了谈,他们都赞同这一现象就是液态氦的变相。我们针对这个现象写成一篇论文提交给一个学术杂志社,但编辑退回了我们的文章,因为他们觉得氦-3的超流态现象绝对是不可能发生的。
科学24小时:您认为您的发现最大的价值是什么?对于现代科技的发展有何重大的贡献?
奥谢罗夫:其实接近绝对零度温度这种状态,对于普通人的生活而言并无多大的意义。我们借助科学仪器第一次发现了氦-3在低温状态下的表述——超流动性。我们知道,在寒冷的冬季,蒸气会变成水,水会变成冰,这种现象称作“相变”。但当温度继续下降到极低状态,接近绝对零度时,液体氦的样品会具备所谓超流动性。在这种情况下,液体会在失去所有的内摩擦力的情况下从杯中溢出。通过对这种现象的研究,可以获得从微观上描述这种物质的极有价值的理论。
氦-3的超流动性的发现不仅对凝聚态物理的研究起了推动作用,而且在此发现过程中所使用的核磁共振的方法,开创了用核磁共振技术进行断层检验的先河,今天核磁共振断层检验已发展成为医疗诊断的普遍手段。
科学24小时:是否有什么成功的秘诀与立志于科学研究的青少年朋友分享的?
奥谢罗夫:我认为成功的秘诀主要在于保持一颗像年轻学生一样不断探求的心。从6岁开始,我便热衷于把我的玩具拆开来查看里面的构造。我还喜欢在我父亲搭建于我家地下室的实验室里进行一些科学的实验。我甚至因为做了一些大胆出格的实验而差点要被学校开除。我想对于未知领域的这种好奇心是成就今日这番事业的重要原因之一。
此外,中学时期的化学老师威廉姆对于我日后的成功也提供了很大的帮助。如果有这么一位老师对你非常了解,并鼓励你进行科学研究,你一定要和他保持密切的联系。因为老师的这种激赏对你一生来说都是极大的催化剂。我记得威廉姆老师有一天带了一只牛奶盒到教室,说科学研究就像牛奶盒中的未知世界一样,你每天做实验就像是在问自然一个问题,自然会回答你这个问题。但自然并不会直接告诉你牛奶盒当中有什么东西,因而你要做更多的实验,可能会经历失败,然后才能了解自然之前给出的答案,这就是基础研究主要的内容,也就是我们为何要研究自然,让自然来给出答案的原因。
科学24小时:关于这次报告的主题“科学进展如何获得成功”,您有什么感想?
奥谢罗夫:科学进展是怎样取得的,又如何造福人类,这是个很复杂的问题。其实科技的进步绝不可能是一个人独自完成的,它来源于整个科技界共同的努力和进步。通过不断提出问题,然后发明新技术来解决问题,并与他人分享其成果和创意。大家可以看到,前人的技术成果会对于继承者的科研发挥巨大的作用。在此非常感谢那些低温物理学领域的前辈们,他们都为我的成功做出了巨大的贡献。
当今世界,一个人如果想在科学研究上有所进步,就必须获得全社会广泛的支持,并且科学家应善于和他们的同行进行沟通,大家每天都花一点时间做些研究以满足自己的好奇心,这样才能促进科技界的真正进步。
科学24小时:中国科学家在国际科学界日益崭露头角,但迄今还未有中国大陆的科学家获得诺贝尔奖科学奖项,您对此有何见解?
奥谢罗夫:我认为中国科学家获诺贝尔奖科学奖项是早晚的事情,而且我希望他们可以获得不止一项诺贝尔奖!中国的人口这么多,如果没有人能获奖,那一定是疯了!诺贝尔奖历来重视表彰在自然科学,或在基础研究方面的发现。首先,尽管有些基础性的研究可能不会在短期内带来经济效益,甚至看起来根本没有实际的应用前景,但是我认为中国政府应该在基础研究方面加大投入,更加重视理论科学;其次,中国科学家应更为频繁地到国外的高校访问,去美国、欧洲的实验室进行学术交流,让同行更多地了解你,了解你的研究方向和成果。
科学24小时:那么,您认为中国大陆的科学家,在不久的将来,在哪个自然科学领域最有可能率先获得诺贝尔奖?
奥谢罗夫:这个问题太难回答了!不过我愿意猜一猜:也许固态物质学是一个很好的领域,因为现在这个领域的新成果层出不穷,而且它有很大的附加值,其成果可以直接应用于人类的生产生活。我虽然不愿意这么说,但是像我研究的领域,如氦-3的超流态现象,必须把它冷却到近似绝对零度,这只能应用于实验室,没有办法应用于实际生活。但是在固态物质学研究领域,可以说有更多的可能性,可以让这些研究成果应用于人类社会的实际生活。比如石墨就是一个很好的物质,它的属性和导电性都是我们之前难以想象的,可以应用到我们的生活中,这是一个研究的方向。
很抱歉,我谈我的技术很在行,你让我谈天文学或者其他的领域就不是很擅长了。我认为应该鼓励孩子们对科学本身产生兴趣,并不仅仅是理论研究。其实实验研究也是很重要的。我猜想,未来获得诺贝尔奖的实验科学家会比理论科学家更多。
采访手记:与中国颇有渊源的奥谢罗夫教授并非是想象中那么严肃的科学巨匠,他的谈吐举止倒酷似平和且风趣的圣诞老人。上个世纪七十年代初,他作为美国康奈尔大学康奈尔低温小组的一员,和同伴们一起研究有关同位素氦-3的超流动性。当一次次的重复实验没有得到相应成果,组员们相继放弃时,只有他一人还待在实验室里。他的不懈努力终于换来了最终的实验成果——他的发现成为低温物理学领域中的重大突破。他的人生经历告诉我们,失败是正常的,关键是要以平常心对待,从失败中学到更多的东西。无论周围环境如何变化,都不要放弃自己的道路。