陳梅
11.“百算神童”高斯(1777~1855)
和歐拉類似,德國(guó)科學(xué)家高斯也在許多科學(xué)領(lǐng)域都有重大貢獻(xiàn)。例如,在大地測(cè)量、電磁學(xué)與光學(xué)等領(lǐng)域的杰出成果。
高斯的綽號(hào)是“百算神童”,源于他年僅10歲時(shí),就以閃電般的速度算出了老師要全班同學(xué)求解的題目“1+2+3+…+100=?”。
年僅16歲的高斯,就“憑直覺(jué)”先于其他數(shù)學(xué)家猜測(cè)出了素?cái)?shù)定理;22歲就率先證明了代數(shù)基本定理。他24歲出版的傳世之作《算術(shù)研究》一書,為數(shù)論開辟了一個(gè)新紀(jì)元。因?yàn)樵趲缀跛袛?shù)學(xué)分支學(xué)科都有重大成果,所以高斯也被尊稱為“數(shù)學(xué)王子”。在他辭世后不久,德國(guó)漢諾威公國(guó)的最后一個(gè)國(guó)王喬治五世,就敕令鑄造了一枚直徑7厘米的紀(jì)念章贈(zèng)給高斯家族,上面寫著“君王喬治向數(shù)學(xué)家之王致敬”。
1989年至2001年在德國(guó)流通的10馬克紙幣上,印有高斯的肖像和他的部分成果。
12.“萬(wàn)磁之王”奧斯特(1777~1851)
古代發(fā)現(xiàn)的“頓牟綴芥”的電現(xiàn)象和“磁石引針”的磁現(xiàn)象,使人們長(zhǎng)期思考:電和磁究竟有沒(méi)有聯(lián)系?法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵稣J(rèn)為:“電就是電,磁就是磁,它們之間不可能有聯(lián)系。”
然而,在1731年的一次驚雷閃電之后,一名英國(guó)商人偶然發(fā)現(xiàn)他的一箱新刀叉竟然有了磁性。1751年,美國(guó)科學(xué)家富蘭克林發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電后,附近的縫紉針也被磁化了……
“是電生的磁嗎?”一直沒(méi)有人能得出滿意的答案。
1820年4月的一天晚上,丹麥物理學(xué)家奧斯特在哥本哈根給一些頗有教養(yǎng)的人講“伽伐尼電”。當(dāng)他在實(shí)驗(yàn)中無(wú)意識(shí)地扳動(dòng)電源開關(guān)時(shí),偶然發(fā)現(xiàn)一枚放在細(xì)長(zhǎng)鉑絲導(dǎo)線附近的小磁針輕微地晃動(dòng)了一下……
這就是著名的“電流的磁效應(yīng)”,簡(jiǎn)稱“電生磁”——后來(lái)稱為“電磁學(xué)第一定律”。
奧斯特在人類科學(xué)史上首次驗(yàn)證了電和磁有必然聯(lián)系,是他長(zhǎng)期尋找電和磁這兩類自然界力之間聯(lián)系的結(jié)果。這也是當(dāng)今人們尋找宇宙間幾種力統(tǒng)一的起點(diǎn),所以“電生磁”的意義并不限于這一事件本身——辯證唯物主義認(rèn)為,自然界的事物都是互相關(guān)聯(lián)的,所以“電生磁”的發(fā)現(xiàn)在哲學(xué)上也有重要意義。
奧斯特因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)“電生磁”而名聲大噪:英法兩國(guó)相繼聘他為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員或科學(xué)院院士……
1961~1970年,在丹麥發(fā)行的100克朗紙幣上,有奧斯特的肖像與他發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的裝置圖。
13.“火車之父”斯蒂芬森(1781~1848)
2017年6月26日,速度可達(dá)400千米/小時(shí)的“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”動(dòng)車組“復(fù)興”號(hào),分別從京滬首發(fā),上演了中國(guó)“高鐵版”的“雙城記”。
距今192年之前的1825年9月27日,載重90噸、速度為24千米/小時(shí)的機(jī)車(后人稱為火車)“運(yùn)動(dòng)”號(hào)——世界上正式啟用的第一列實(shí)用旅客列車,運(yùn)載著450名旅客,也演出了“雙城記”——從英國(guó)的達(dá)靈頓到斯托克頓。它的“導(dǎo)演”就是研制這臺(tái)蒸汽機(jī)車的英國(guó)發(fā)明家斯蒂芬森。他此前于1813年研制的第一臺(tái)火車頭“布呂歇爾”號(hào),在次年夏天成功地牽引了30噸的負(fù)載。
1829年,英國(guó)舉行過(guò)一次從曼徹斯特到利物浦(這條鐵路在1830年9月15日正式對(duì)外開放運(yùn)營(yíng))的機(jī)車競(jìng)速比賽,斯蒂芬森和他的兒子研制的新機(jī)車“火箭”號(hào)以56千米/小時(shí)的速度獲勝。在以后的10年中,他研制了12輛類似的火車頭。隨著鐵路建設(shè)在英國(guó)、歐洲大陸和北美洲迅速展開,斯蒂芬森繼續(xù)作為這種革命性的運(yùn)輸工具的主要指導(dǎo)者,解決許多鐵道線路選線、鐵路建設(shè)、橋梁設(shè)計(jì)、機(jī)車和車輛制造等問(wèn)題,并在國(guó)內(nèi)外許多鐵路工程中擔(dān)任顧問(wèn)。1847~1848年,他擔(dān)任了機(jī)械工程學(xué)會(huì)第一任主席。
雖然以電為動(dòng)力的“復(fù)興”號(hào)并不是蒸汽機(jī)車的翻版,但其肇始卻是蒸汽機(jī)車。
令人難以置信的是,出生在伙夫之家、8歲下礦井打工、31歲被任命為采礦工程師的斯蒂芬森,直到18歲進(jìn)夜校讀書之前還是一個(gè)文盲(19歲才會(huì)寫自己的名字)。斯蒂芬森從1810年著手研制蒸汽機(jī)車,1821年開始建造英國(guó)的第一條公用鐵路(從達(dá)靈頓到斯托克頓),兩年后建立了英國(guó)第一家機(jī)車廠,他也因此與前述對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)闹卮筘暙I(xiàn)被譽(yù)為“鐵路之父”。英國(guó)工程師、科學(xué)家布魯內(nèi)爾在18世紀(jì)30年代提出了當(dāng)今國(guó)際通用的4英尺8.5英寸(約合1435毫米)標(biāo)準(zhǔn)軌距。為什么要采用1435毫米?原因之一是為了紀(jì)念斯蒂芬森:前述“運(yùn)動(dòng)”號(hào),就行駛在1435毫米軌距的鐵路上。
在英國(guó)于1970年發(fā)行的E系列5英鎊紙幣背面,印有斯蒂芬森的肖像,以及“火箭”號(hào)的火車頭。
14.“經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)之父”法拉第
(1791~1867)
不管我們把當(dāng)今的時(shí)代稱為航天時(shí)代還是原子時(shí)代,但對(duì)日常生活來(lái)說(shuō),都沒(méi)有稱為電氣時(shí)代更具有廣泛性和概括性。
無(wú)論是對(duì)電磁學(xué)做出過(guò)巨大貢獻(xiàn)的庫(kù)侖、伏特、奧斯特,還是安培、楞次、歐姆等,在這個(gè)領(lǐng)域都無(wú)法與“英國(guó)電磁學(xué)雙子星”法拉第與麥克斯韋相提并論。
出生貧寒、主要靠自學(xué)成才的法拉第數(shù)學(xué)較差,但擅長(zhǎng)物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探索,所以被稱為實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、實(shí)驗(yàn)化學(xué)家——兩個(gè)電解定律以他的名字命名,諸如陽(yáng)極、陰極、電極、離子等使用至今的通俗名詞也是他首先提出來(lái)的。麥克斯韋則正好相反——多才多藝的“神童”,數(shù)學(xué)特好,擅長(zhǎng)理論概括。1860年,29歲的麥克斯韋到倫敦皇家學(xué)院任教,隨即特地拜訪比他大40歲的法拉第。在這次永載史冊(cè)的難忘會(huì)晤之后的1862、1864年,麥克斯韋分別發(fā)表了一篇論文,劃時(shí)代地將紛繁雜亂的電磁現(xiàn)象、電磁場(chǎng)理論用簡(jiǎn)潔、對(duì)稱、完美的數(shù)學(xué)形式統(tǒng)一為一種完整的學(xué)說(shuō),創(chuàng)建了經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)主要基礎(chǔ)的麥克斯韋方程組。
那么,麥克斯韋是如何創(chuàng)立包含此前所有電磁研究成果,并預(yù)言存在電磁波的電磁場(chǎng)理論的呢?這得益于上述那次難忘的會(huì)晤。
原來(lái),法拉第在完成了他的第一項(xiàng)重大發(fā)明——世界上第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)(雛形)之后的1831年8月29日,還發(fā)現(xiàn)了作為發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)的電磁感應(yīng)定律——他對(duì)人類做出的一項(xiàng)偉大的貢獻(xiàn)。法拉第這項(xiàng)“磁生電”的發(fā)明,得益于對(duì)奧斯特“電生磁”的逆向思維,是運(yùn)用這種科學(xué)方法的最精彩典范之一。為了解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象,法拉第提出了當(dāng)時(shí)所有物理學(xué)家都認(rèn)為是離經(jīng)叛道的妄想——“力線”與“場(chǎng)”的概念。他認(rèn)為空間是布滿磁力線的“場(chǎng)”,這是牛頓以后物理基本概念最重要的發(fā)展。直到1858年,這兩個(gè)“膽大包天”的概念,才被一個(gè)27歲的青年理論物理學(xué)家麥克斯韋首先接受。于是,麥克斯韋綜合此前的眾多電磁學(xué)成果,特別是利用法拉第的這兩個(gè)概念,在1864年創(chuàng)立了電磁理論。
麥克斯韋方程組的優(yōu)點(diǎn),或者說(shuō)它強(qiáng)大的威力,在于它的通用性:在經(jīng)典物理學(xué)的任何情況下都可以應(yīng)用,此前的所有電磁學(xué)定律都可以由它推導(dǎo)出來(lái)。
不但如此,麥克斯韋方程組還預(yù)言了電磁波的傳播速度就是光的傳播速度——光不過(guò)是波長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)的特殊電磁波。這樣,光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)就融合為一體了!
于是,法拉第與麥克斯韋被并稱為“經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)之父”,以及《100人》把他倆接踵排在第28、第29位的高位,也就順理成章了。
法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)定律,使人類第一次看到實(shí)現(xiàn)用電池以外的其他方式來(lái)獲得大功率電能的可能性。于是,人類進(jìn)入電氣時(shí)代就“只爭(zhēng)朝夕”了。
“自從牛頓奠定理論物理學(xué)的基礎(chǔ)以來(lái),物理學(xué)公理基礎(chǔ)的最偉大的變革,是由法拉第和麥克斯韋在電磁現(xiàn)象方面的工作所引起的?!痹诩o(jì)念麥克斯韋誕辰100周年的文集中,愛因斯坦寫道:“這樣一次偉大的變革是同法拉第、麥克斯韋和赫茲的名字永遠(yuǎn)聯(lián)系在一起的?!?/p>
在英國(guó)于1970年發(fā)行的E系列20英鎊紙幣背面,是法拉第的肖像與他在皇家學(xué)會(huì)進(jìn)行科學(xué)講座(《蠟燭的故事》是他深受大家喜愛的“保留節(jié)目”)時(shí)的盛況。
15.“腳踩怪物的‘大力士”阿貝爾
(1802~1829)
在挪威首都奧斯陸的皇家公園內(nèi),一座聳立著的雕像格外引人注目:一位赤身裸體的“大力士”,腳下踩著兩個(gè)怪物……
“一個(gè)一般的5次代數(shù)方程沒(méi)有統(tǒng)一的根式解。”這個(gè)數(shù)學(xué)家們花了300多年都沒(méi)有得到的成果,是一個(gè)不起眼的“小青年”——挪威數(shù)學(xué)家阿貝爾發(fā)現(xiàn)并發(fā)表相關(guān)論文的。從此,我們知道:5次以下的一般代數(shù)方程都有統(tǒng)一的根式解,而不小于5次的一般代數(shù)方程沒(méi)有統(tǒng)一的根式解。
當(dāng)然,阿貝爾的數(shù)學(xué)成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。例如,創(chuàng)立橢圓函數(shù)理論等。以他的名字命名的數(shù)學(xué)名詞達(dá)到20多個(gè)——阿貝爾積分、阿貝爾函數(shù)、阿貝爾群、阿貝爾級(jí)數(shù)……
于是,有人認(rèn)為,上述腳下踩著的兩個(gè)怪物,就是一元五次代數(shù)方程和橢圓函數(shù)理論;“大力士”就是阿貝爾。不過(guò),這位“大力士”的命運(yùn)極其悲慘——僅僅度過(guò)了27個(gè)“秋水長(zhǎng)天,眼底流年”,就因?yàn)樨毑。ǚ谓Y(jié)核)交加、屈辱困厄、心力交瘁,無(wú)奈地辭別女友肯普而撒手人寰。
阿貝爾死后,肯普和她的丈夫在悼念他時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著歲月的流逝,越來(lái)越多的人從世界各地趕到阿貝爾的墓地,而肯普夫婦倆只是這個(gè)隊(duì)伍中的一對(duì)普通“朝圣”者……
法國(guó)數(shù)學(xué)家埃爾米特說(shuō):“阿貝爾留下的(豐富數(shù)學(xué)思想)可以讓數(shù)學(xué)家們忙碌500年?!笔堑摹藗?cè)诎⒇悹査篮笠恢痹凇懊β怠?,例如研究“阿貝爾群”的?guó)際會(huì)議,至今依然定期召開。
還有一件必須“忙碌”的大事。2001年8月5日,挪威政府宣布從2003年起,每年6月3日前后在奧斯陸頒發(fā)阿貝爾獎(jiǎng)。設(shè)立獎(jiǎng)金為600萬(wàn)挪威克朗(約合100萬(wàn)美元)的阿貝爾獎(jiǎng),既紀(jì)念了阿貝爾誕生200周年,也彌補(bǔ)了菲爾茲獎(jiǎng)的獎(jiǎng)金少、獲獎(jiǎng)人數(shù)少與只限于純粹數(shù)學(xué)的不足,真正成了能和諾貝爾獎(jiǎng)媲美的科學(xué)界最高獎(jiǎng)。
從1978年起,挪威發(fā)行了第五套紙幣,其中1985年第三版的500挪威克朗那一枚的正面,就是阿貝爾的肖像。此外,挪威還在2002年8月5日發(fā)行了紀(jì)念阿貝爾誕辰200周年的銅幣。
16.“海王星之父”勒維耶(1811~1877)
1781年3月13日晚上,原籍德國(guó)的英國(guó)天文學(xué)家弗里德里希·威廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系由內(nèi)向外的第七顆大行星——天王星。之后,天文學(xué)家們掀起了在2.8天文單位(1天文單位=太陽(yáng)與地球之間的平均距離≈1.5億千米)附近搜索新行星的熱潮。
1821年,法國(guó)天文學(xué)家布瓦爾發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際位置與計(jì)算出來(lái)的星歷表中的位置相比,有很小的一點(diǎn)異常。到了1830年前后和1845年,這種異常分別增大到20角秒與120角秒以上。顯然,這種其他6顆大行星都沒(méi)有的“天王星亂跑”,是天文學(xué)家們不能容忍的。
那么,這120角秒以上的位置異常是什么原因引起的呢?
法國(guó)天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家勒維耶拿起了筆。經(jīng)過(guò)計(jì)算,他推測(cè)是在天王星之外有一顆未知行星的引力干擾了天王星的運(yùn)動(dòng)軌道(天文學(xué)上叫“攝動(dòng)”)。他還在1846年8月31日計(jì)算出這顆未知行星的軌道、位置與大小,然后在同年9月18日寫信請(qǐng)他的朋友——德國(guó)柏林天文臺(tái)的副臺(tái)長(zhǎng)(一說(shuō)臺(tái)長(zhǎng)助理)約翰·戈特弗里德·伽勒幫助尋找:“請(qǐng)你把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)寶瓶星座中、黃經(jīng)326度的那部分天空。你將看到,就在這附近1度的范圍內(nèi),有一顆亮度為9等的星,它就是我們大家都在找的新行星。”1846年9月23 日上午,伽勒收到了勒維耶的來(lái)信,就立即請(qǐng)從1835年起就擔(dān)任該臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)的約翰·弗朗茨·恩克組織搜尋。結(jié)果,伽勒與他的助手和學(xué)生海因里?!ぢ芬姿埂み_(dá)雷斯特在當(dāng)天晚上只花了1小時(shí),就在離勒維耶預(yù)言的位置52角分之處,發(fā)現(xiàn)了一顆新的行星,只不過(guò)亮度為更大的8等星。后來(lái),這個(gè)“誕生在筆尖上的行星”被命名為海王星。
1868年和1876年,勒維耶榮獲英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆K€因此成為埃菲爾鐵塔上所刻的“七十二賢”之一。
1846年9月下旬,勒維耶發(fā)現(xiàn)海王星的消息傳到了隔海相望的英國(guó),使格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)喬治·比德爾·艾里、劍橋天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)詹姆斯·查理士和27歲的“毛頭小伙”約翰·庫(kù)奇·亞當(dāng)斯都大吃一驚。這又是為什么呢?
原來(lái),亞當(dāng)斯于1843年在劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)系畢業(yè)之后,經(jīng)過(guò)兩年的計(jì)算,預(yù)言了一顆新星(即后來(lái)發(fā)現(xiàn)的海王星)的位置。1845年9月和10月21日,當(dāng)他先后把計(jì)算結(jié)果報(bào)告給艾里和查理士,請(qǐng)他倆用天文望遠(yuǎn)鏡尋找的時(shí)候,他倆卻置之不理?,F(xiàn)在好了,“煮熟的鴨子”讓勒維耶搶先“吃”了!這就是大吃一驚的原因。
當(dāng)勒維耶發(fā)現(xiàn)海王星的消息傳來(lái)之時(shí),艾里和查理士都追悔莫及,受到了深刻而慘痛的教訓(xùn)。艾里更是為自己的冷淡和傲慢交了“數(shù)目不菲的學(xué)費(fèi)”——英國(guó)人始終忿忿不平地譴責(zé)他把發(fā)現(xiàn)海王星的優(yōu)先權(quán)拱手讓給“法國(guó)佬”,把他看作“賣國(guó)賊”。這里的背景是,亞當(dāng)斯比勒維耶更早計(jì)算出海王星的位置。更具有諷刺意味的是,亞當(dāng)斯是在劍橋大學(xué)畢業(yè)之前的1841年讀到艾里關(guān)于天文學(xué)的最新進(jìn)展的報(bào)告之后,才開始這一計(jì)算的!
不過(guò),最終的結(jié)果還是大致圓滿的:天文學(xué)界大多承認(rèn)勒維耶和亞當(dāng)斯是海王星的共同發(fā)現(xiàn)者,曾在一次會(huì)議上見過(guò)面并成為好朋友的兩人,都被稱為“海王星之父”。
法國(guó)在1947年發(fā)行的50法郎紙幣正面,有勒維耶的肖像。
17.居里夫(1859~1906)婦(1867~1934)
居里夫人(瑪麗·居里)是大家熟悉的揚(yáng)名四海的科學(xué)明星——主要是基于她的美德和發(fā)現(xiàn)天然放射性元素鐳等。其實(shí),元素的天然放射性是由法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾最早(在1896年)在鈾(雙氧鈾硫酸鉀鹽里的鈾)中發(fā)現(xiàn)的,居里夫人是在看到他的報(bào)告之后,才和自己的丈夫皮埃爾·居里一起開始研究這個(gè)課題的。于是,《100人》把貝克勒爾排在第58位,而居里夫婦則“名落孫山”。
盡管如此,貝克勒爾與居里夫婦還是共享了1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
居里夫人偌大的名聲,還有另外三個(gè)原因:一個(gè)“巾幗”也可以“走出廚房”做出“須眉”那樣重要的科學(xué)貢獻(xiàn);因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)放射性元素釙和鐳,獨(dú)得1911年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)——世界上第一個(gè)兩獲諾貝爾獎(jiǎng)的人;因?yàn)檠芯坎⒑铣扇斯し派湫栽?,居里夫婦的大女兒伊雷娜與女婿約里奧夫婦倆共享1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。居里夫人自己兩獲諾獎(jiǎng),丈夫獲諾獎(jiǎng),女兒與女婿共享諾獎(jiǎng),這在諾獎(jiǎng)歷史上絕無(wú)僅有!
于是,“波蘭驕傲”與“法蘭西榮耀”交織在一起,就有了法國(guó)在1994、1998等年份發(fā)行的500法郎紙幣正面的居里夫婦肖像。
此外,波蘭也在1989年發(fā)行的20000茲羅提紙幣上印上了居里夫人的肖像。
18.“無(wú)線電之父”馬可尼(1874~1937)
對(duì)于國(guó)人來(lái)說(shuō),無(wú)線電一詞已經(jīng)不是“新鮮貨”——當(dāng)今中國(guó)手機(jī)持有總量已經(jīng)超過(guò)13億部。如果再加上因特網(wǎng)、無(wú)線電廣播與電視等,無(wú)線電比“大白菜”還常見。
然而,無(wú)線電的誕生卻來(lái)之不易。
麥克斯韋在1864年創(chuàng)立的電磁學(xué)理論中預(yù)言了電磁波的存在,但只有少數(shù)幾個(gè)猶豫不決的支持者,多數(shù)知名的物理學(xué)家并不贊同,甚至譏笑為“紙上的發(fā)現(xiàn)”,是一場(chǎng)數(shù)學(xué)游戲,沒(méi)有任何用途。
24年之后的1888年,德國(guó)物理學(xué)家赫茲在用萊頓瓶放電的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)了電磁波(包括電波和磁波),還證明它呈現(xiàn)出光所具備的所有性質(zhì)(包括反射、折射、干涉、衍射、偏振等,特別是速度與光速相等)。至此,麥克斯韋的電磁理論得到了全面證實(shí)。于是,不少人都在考慮電磁波的實(shí)用價(jià)值,以期為人類謀利。例如,赫茲的朋友——德國(guó)工程師胡布爾就設(shè)想用它來(lái)進(jìn)行無(wú)線電通訊,但對(duì)在技術(shù)上是否能夠?qū)崿F(xiàn)沒(méi)有把握,就在1889年12月向赫茲請(qǐng)教。
但聲名遠(yuǎn)播的“電波報(bào)春人”赫茲,卻在1889年底回信對(duì)胡布爾潑冷水說(shuō):“如果要用電磁波通訊,大概得有像歐洲大陸那樣大的巨型反射鏡才行。還要把它懸掛在天上?!?/p>
赫茲的冷水打消了胡布爾的念頭,無(wú)線電通訊的設(shè)想被赫茲扼殺在搖籃之中……
然而,“不依古法但橫行,自有風(fēng)雷繞膝生”。意大利物理學(xué)家、發(fā)明家馬可尼就是“不依古法”,贏得“風(fēng)雷繞膝生”中的一個(gè)。1895年,他成功地發(fā)明了一個(gè)能傳遞無(wú)線電信號(hào)的裝置,于次年在英國(guó)短距離試驗(yàn)成功之后,在世界上首次獲得這項(xiàng)發(fā)明的專利。又經(jīng)過(guò)不懈的努力,終于在1901年實(shí)現(xiàn)了從英格蘭到加拿大紐芬蘭省之間橫跨大西洋的無(wú)線電信息傳播。1909年,被稱作“無(wú)線電之父”的馬可尼與德國(guó)物理學(xué)家卡爾·費(fèi)迪南德·布勞恩共享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?!?00人》也把馬可尼(排第41位)列在比電話的發(fā)明者貝爾(排第44位)更靠前的位置上。馬可尼成功的秘訣有兩個(gè):廣開思路;善于吸收別人的長(zhǎng)處,并把這些成果結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。
俄國(guó)發(fā)明家波波夫也是“無(wú)線電之父”:他和馬可尼各自獨(dú)立幾乎同時(shí)完成了這項(xiàng)影響巨大的發(fā)明。
意大利1990年發(fā)行的2000里拉紙幣正面,印有馬可尼的肖像。
19.“相對(duì)論之父”愛因斯坦(1879~1955)
“20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家,永遠(yuǎn)屬于智慧超群行列中的天才,愛因斯坦以其相對(duì)論而最為世人所知?!惫卦凇?00人》中寫道,“實(shí)際上相對(duì)論包括兩種學(xué)說(shuō),即1905年提出的狹義相對(duì)論和1915年提出的廣義相對(duì)論”。
1905年——“愛因斯坦奇跡年”,愛因斯坦總共寫成了在三個(gè)重要領(lǐng)域(涉及4項(xiàng)歷史性貢獻(xiàn))都有開創(chuàng)性成果的6篇論文。6篇論文之一、當(dāng)年5月11日寫成(9月28日發(fā)表在德國(guó)的《物理年鑒》上)的《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》就提出了狹義相對(duì)論。
狹義相對(duì)論有兩個(gè)基本原理(或者說(shuō)兩個(gè)假設(shè)):一切物理定律(涉及引力的除外)乃至自然規(guī)律對(duì)所有慣性參考系都具有相同的形式——物理學(xué)相對(duì)性原理或狹義相對(duì)性原理;真空中的光速在各個(gè)方向上都相同,與光源和觀察者的運(yùn)動(dòng)狀況無(wú)關(guān)——光速不變?cè)怼?
1915年,愛因斯坦在德國(guó)做了幾次關(guān)于廣義相對(duì)論的報(bào)告;相關(guān)成果的總結(jié)性論文《廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)》,以單行本的形式于次年3月20日發(fā)表在《物理年鑒》上。
廣義相對(duì)論也有兩個(gè)基本原理:慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等——等效(價(jià))原理;所有的物理定律在任何參考系中都有相同的形式——廣義相對(duì)性原理。
對(duì)于我們普通人來(lái)說(shuō),這些理論是難懂的。難懂的還有一些由這些理論推出的匪夷所思的“直觀”結(jié)果:質(zhì)量增加、尺子縮短、時(shí)鐘變慢。例如,1千克的物體快跑起來(lái)之后會(huì)成1.2千克!于是,據(jù)說(shuō)在1905年時(shí)全世界懂得相對(duì)論的科學(xué)家也只有3個(gè),質(zhì)疑高深莫測(cè)的相對(duì)論是否正確的聲音也就不絕于耳。例如,許多人都把相對(duì)論看成沒(méi)有任何實(shí)用價(jià)值、無(wú)法驗(yàn)證的“象牙之塔”。
然而,隨著英國(guó)天文學(xué)家們對(duì)1919年日全食的觀測(cè)(得到的光線偏離的角度,與相對(duì)論預(yù)言的很接近),特別是1945年8月原子彈先后在長(zhǎng)崎、廣島上空爆炸(愛因斯坦質(zhì)能方程式顯示出的威力),人們終于對(duì)相對(duì)論刮目相看了!
2004年6月10日,聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過(guò)決議,把2005年定為“國(guó)際物理年”,以紀(jì)念愛因斯坦為現(xiàn)代物理學(xué)奠定基礎(chǔ)的開創(chuàng)性工作。這樣,《100人》把他排在第10位的高位,也就不難理解了。
不過(guò),愛因斯坦在1921年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),不是因?yàn)樗南鄬?duì)論,而主要是發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的規(guī)律——他在1905年研究的成果之一。
由于愛因斯坦曾先后擁有6個(gè)不同國(guó)家的國(guó)籍,甚至在1896~1901年“無(wú)國(guó)籍”,所以哪個(gè)國(guó)家愿意用錢幣的形式來(lái)紀(jì)念他就成了“問(wèn)題”。最終,以色列國(guó)家銀行在1968年發(fā)行的5 以色列鎊紙幣上,印上了他的肖像,以紀(jì)念這位猶太民族英雄。
20.“量子力學(xué)之父”薛定諤(1887~1961)
量子力學(xué)是研究電子、原子等微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論,許多物理學(xué)理論和學(xué)科(例如原子物理學(xué)、固體物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)等)都以它為基礎(chǔ)。量子力學(xué)與相對(duì)論力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。
量子力學(xué)的主要?jiǎng)?chuàng)立者(“量子力學(xué)之父”)是一群出類拔萃的年輕物理學(xué)家:普朗克(他的年齡稍大一些,提出舊量子概念)、德布羅意(提出物質(zhì)波即德布羅意波的概念)、泡利(提出泡利不相容原理)、玻爾(提出互補(bǔ)原理)、海森堡(創(chuàng)立測(cè)不準(zhǔn)原理)、狄拉克(提出狄拉克方程)和薛定諤。
奧地利物理學(xué)家薛定諤對(duì)量子力學(xué)的主要貢獻(xiàn)是兩個(gè)。在1926年,他接連發(fā)表了6篇論文,創(chuàng)立了波動(dòng)力學(xué),提出了波函數(shù)的數(shù)學(xué)形式——著名的薛定諤方程。1926年3月,他深入研究了海森堡的矩陣力學(xué)與自己的波動(dòng)力學(xué)這兩種量子力學(xué)體系之間的關(guān)系,證明了兩者在數(shù)學(xué)上的等價(jià)性:研究對(duì)象和得到的結(jié)果都一樣,只不過(guò)是著眼點(diǎn)與處理方法各不相同。因此,僅僅是描述不同的矩陣力學(xué)與波動(dòng)力學(xué)就通稱為量子力學(xué),而借助于希爾伯特空間中算子的第三種描述,就把矩陣力學(xué)與波動(dòng)力學(xué)這兩種描述更緊密地融合在一起了。于是,“矩陣力學(xué)與波動(dòng)力學(xué)究竟哪個(gè)對(duì)”之爭(zhēng),得到了“皆大歡喜”的圓滿結(jié)果。
因?yàn)椤鞍l(fā)現(xiàn)原子理論的新的有效形式”,薛定諤與狄拉克共享1933年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
雖然薛定諤有奧地利和愛爾蘭的雙重國(guó)籍,但是奧地利還是在1983年發(fā)行了印有他的肖像的1000先令紙幣。
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