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获诺贝尔化学奖的物理学家——沃尔特科恩

(2007-11-14 15:38:12)
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知识/探索

瓦尔特科恩于1923年3月9日出生于奥地利名城维也纳的一个犹太家庭,1945年获数学和物理学学士学位,1946年再次于多伦多大学获应用数学硕士学位,1948年在哈佛大学获博士学位。科恩创立并领导了设立在圣巴巴拉的加利福尼亚大学的理论物理国家科学基金研究所,该研究所集中了来自全世界的一流科学家,在科恩的领导下,这个机构很快成为理论物理及相关学科中诸多领域的先驱者,开创了很多新的研究方向。
 
 获诺贝尔化学奖的物理学家——沃尔特科恩
 

    1998年的诺贝尔化学奖由沃尔特科恩和约翰波普尔共同分享,由于他们在量子化学领域所作的基础性的贡献,使得今天的化学家们和生物化学家们有了一个新的工具,可以在分子层面上进行化学反应的研究。他们的成果被认为引起了整个化学的革命。

    爱因斯坦说:“我从不看未来,未来,来的太快。”而这一年的诺贝尔获奖者带给我们的礼物让我们看见了未来的一缕阳光。 

曾:得知获得了诺贝尔奖的这一刻是不是也是一个意外的惊喜呢?

科恩:是,也不是,当然了在你听到要得到这个奖之前你也不知道是不是能得到,在我获奖的那一年我后来发现我被提名两次,物理和化学都被提名,这是我后来知道的,那么在这两个领域都有250名提名人,每个人都不知道,当每个人获奖的时候都感到很吃惊,但是对于我来说是百分之百的惊喜,因为我多次听说,我的同事总是告诉我他们已经提名我了,所以在过去我就知道我被提名了。

    我感到吃惊,并不是完全的吃惊,我竟然得到了一个化学奖的诺贝尔奖,因为我在高中之后从来没上过一节化学课,另外我也知道化学对于我的工作又非常的重要,有用,斯德哥尔摩给我打电话的那个人他觉得可能是弄错了,他说我是一个物理学家,怎么能够拿到化学奖的奖项呢,然后他就找到了化学委员会,正式的告诉我你拿到的是化学奖,而不是物理奖,他说是这样的,你理解吗,你理解你为什么能获化学奖吗,他说我确实知道,你对此如何考虑,你是怎么想的,我说我很荣幸能够在一个我没有怎么介入的领域获得这个诺贝尔奖,确实是非常非常令我吃惊,同时也很有意思。

曾:在您获得诺贝尔奖的第二天上街,忽然发现有更多的人认识你了。

科恩:是的,他们也不是特别确定就是我,事实上是在大学的校园里面,我们是朝着相反的方向走,然后错过之后有一个人就返回来问我你是不是那个得奖的人,我说是,我是那个人,然后他就拥抱了我,说太棒了,然后我们就继续走,朝着不同的方向走。然后另外一个人又回来,说你知道吗我马上就要参加一个考试,有一个化学问题我们不太理解,能不能给我们解释一下,我也不太确定,因为我从来没有参加过这样的初级的化学课,我就很紧张,如果我不能够回答这个问题就非常的尴尬,对于我都非常尴尬,对我的大学来说也很尴尬,甚至对诺贝尔奖金来说都非常的尴尬,因为这么一个简单的化学问题我都回答不了,但是我没法避免这样的情况,所以我说好吧,你问吧,什么问题,可能我可以回答,然后就开始问我一个问题,然后我非常仔细的去听,几分钟之后我意识到它是一个物理的问题,但是他们很年轻,没有经验,他没有办法区分物理和化学之间的区别,所以我又非常幸运的回答了这样的一个我恰巧知道的物理问题,情况就是这样的,所以说就很安全了。

 

    沃尔特科恩出生在奥地利的维也纳,在他儿时的记忆中,充斥着一个犹太小孩在纳粹体制下一段逼真的记忆,充斥着在大屠杀中被杀害的父母、亲戚、朋友和老师的逼真的记忆。

曾:您是在1939年,也就是二战爆发之前的几周刚刚逃离了纳粹德国占领之下的维也纳,那么这段经历是不是你的人生中非常不愿意再想起的一段往事?

科恩:确实非常非常的惨,而且非常痛苦,想起来就很痛苦,当然了我经常会回忆到它们,但是我尝试着要往前看,要看未来,要做一些工作,从而能够避免类似的事情再次发生。

曾:整个社会是非常的混乱的,你怎么有机会接受到这个好的教育,甚至于说还可以激发对于科学的兴趣呢?

科恩:我生活当中就有很多的惊喜或者说是惊奇,你是意料不到的,当奥地利我的祖国被纳粹占领之前,我在学校的兴趣不是科学,而是古典语言,就是读希腊文和拉丁文,被占领几周之后学校就被关闭了,要进行然后有一个转型期,了重组,所有的犹太学生大概都是我这么大的岁数,把我们放在一个专门的犹太学校,这个学校我们这个学校没有物理学的老师,所以这个主任就兼物理课,他教的非常好,我当时只有15岁,在他的教导之下我突然意识到物理非常非常的不一样,然后我就开始对物理感兴趣了。

    10年之后我读了一本书,是关于爱因斯坦的,这本书的作者说爱因斯坦在布拉格是一个教授,他有一个很好的学生,他(爱因斯坦的学生)后来又成了我在高中的的物理学的教师,事实上爱因斯坦教过我们这个物理老师,然后给了他很多很多的影响,而且使他对于科学有极大的兴趣,更多的了解了这个物理,而且对于物理的热情也极大的爆发,而且能够把这种热情传递给他的学生,我就是他的学生之一,所以我就完全改变了对于物理的态度,开始像科学家一样去思考问题,并希望最终成为一个科学家,如果没有他的话我不可能成为一个科学家。

 

    不幸的是,这所学校的优秀老师后来都成为了纳粹暴行的牺牲品……1939年,16岁的沃尔特科恩逃离奥地利,来到英国。1940年,不列颠战役开始(画面:德国军队横扫欧洲战场),大部分持有敌国护照的侨民,在英国军队的护送下穿越潜水艇分布的水域被送到了加拿大,正是在加拿大的拘留营,他旁听了许多被俘的科学家的精彩演讲。

曾:二战结束之后您在加拿大和美国进行学习的时间,我猜对于您来讲可能这样的安静的学习机会实在是太难得了,也太享受了。

科恩:是的,的确是这样,非常棒,而且我们也意,我当时特别想要进入到战争当中,不是要逃离它,而是要进入它,那时人们说你还是个德国人,你是不能参军的,最后我到加拿大两年之后,我确实成功的参军了,被加拿大的军队接受了,这应该是二战的最后一年,我的朋友和我就参军了。

曾:会给你的人生带来什么样的影响呢?

科恩:在我直接回答这个问题之前我想要说,我的父亲总是致力于和平主义,作为儿子我受到了影响,但是在那样一个特殊的历史环境下,我更急于参军,而不是推崇和平主义。我关于战争危险的态度和这种担心在整个生命当中都一直贯穿着,而且我也一直非常积极,今后也会继续这么做,在美国我也一直是这么积极的鼓励政治家们要更多的强调和平,避免战争。另外要反对那些可能会造成战争危险的政策,因为我是一个物理学家,我在研究核物理,事实上我攻读博士的专业就是核物理,所以我非常反对持续的制造化学核武器,反对美国继续制造核武器,也反对使用核武器,在出现危机的时候使用核武器也是我所反对的。

曾:那么在上个世纪的50年代,您博士毕业之后来到了晶体管之父威廉肖克利贝尔实验室里面做他的助手,这段经历对您后来的研究带来了什么样的启示呢?

科恩:这是一个非常棒的机会,也是非常偶然的一个机会,很遗憾,在此之前我已经结婚了,我的妻子突然生病的,急症,(英文)是一种类似中风的东西,也就是一夜之间就不行了,那个时候我在我不知道怎么样能够支付这么庞大的医疗费用,因为我妻子得病了,我就找到了我以前的一个老师,他也是我的一个好朋友,我跟他解释说我现在缺钱,急缺,他能不能帮我找到一个工作,他有一些朋友是在贝尔实验室工作,所以他们就推荐了我,给我了一个面试,然后决定可以,他们愿意在夏那是一个非常棒的实验室,很多人都认为贝尔实验室是世界上最棒的实验室,很自然的我学了很多的东西,我还学到了怎么样能够安排我个人的人际关系,比如说和(英文)之间的个人关系,因为他要求非常严,要求很高,而且不是那么容易就满足,但是后来我们变成了朋友。实验室对于我的工作很满意,然后又重新的雇佣我,持续的延续我们的合同,所以12个夏天我都是在那里工作的。

    这十二年当中的另一个夏天我又在大学里面任教,它极大的扩大了我的科学视觉或者说我的经历,使我最后朝着从核物理走向了诺贝尔奖,生活就是充满了惊奇的,有些时候是音乐结束了然后你再重复它。

                                                        

    科恩在自述中这样写道:这个实验室见证了我的成长,让我从一个业余爱好者变成了专家。50年代以后,他专注于物理领域的研究,获得了玻尔联合国教科文组织国际金质奖章和美国国家科学奖章等等许多的荣誉。

    1979年,科恩创立并领导了理论物理国家科学基金研究所,研究所集中了来自全世界的一流科学家,在科恩的领导下,这个机构很快成为理论物理及相关学科中诸多领域的先驱者,开创了很多新的研究方向。

曾:很多的专业的研究介绍当中人们都提到您所创立和发展的分布密度理论,认为这个理论引起了整个化学的革命,您能不能用通俗简明的方式给我们大家解读一下,为什么说这是一场革命?

科恩:好吧,我可以,但是从表层上讲一下我的一些工作,我是怎么样来制定这样一个密度分布法理论的,大概需要几分钟的时间给大家讲解。首先我们现在想一下我们的星球,大家可以看太阳和星球,为了大家能够理解地球绕着太阳转这样一个行动,我们先不要去想其他的星球,因为太阳这么大,它有很多的力量,它对于地球有很大的吸引力,所以其他的星球现在暂时可以忽略。几百年来大家知道星球会在比它们重得多的太阳的引力下沿着一个轨道,围着太阳运动,而且轨道非常的简单,而且是不断循环的运动,如果你想一下不是一个星球,而是有两个星球绕着太阳转的话就造成了问题,完全不可能从数学角度解决这个问题。我们知道可以适用电脑计算,而不是用等式计算,所以现在是出现了三个物体,那么这个问题没法解决,从经典物理学的角度无法解决。

    那么现在我们来看分子原子物理学,也就是量子力学的领域,用量子力学来解释有两个物体的问题,比如说氢原子核,核很重,和核外电子,这两者之间互相的运动,这样的话这个问题就会被很好地解决。如果简单地说,电子沿着一定的轨道围绕原子核运动。从量子力学的角度看事实可能并不完全是这样,但是从我自己的角度这样解释已经够好了。但是到了三个物体的问题——原子核和两个核外电子,问题就不可能解决了。四个,五个,六个物体的问题,就更加不可能了。

    化学必须要理解分子是怎么工作的,分子总是包含有两个或者是更多的东西,而且超过两个就很难精确地解决问题,比如通过方程的方式来解决它,化学方程式,化学总的来说40年来必须要求助于计算,通过计算的方式来理解这个分子,但是对计算的要求很快就变得越来越高了,在我们的工作之前理论化学家没有办法准确的解决含有20个原子以上的分子,那么我们的工作就是重建了量子化学理论。电子不是沿着轨道运行,而是有密度,也就是说电子就像云似的非常浓密,我说过电子沿着一个轨道运动,但我也说了事实也不完全是这样的,它们的运动轨迹像一团云。所以说云的密度越厚天就越暗,电子也是这样,电子越密的话我们就要考虑它会产生什么样的影响。

    我们重建了原子,分子理论,所以不仅是10个,20个原子的小分子,因为我们重建了密度理论,目前量子化学可以处理含有上千个原子的分子,比如说电子材料或者建筑材料,或者医疗。一般来说,大家想要了解的都是大的分子,生物分子,比如说我们身体当中的分子,非常大的分子,没有办法进行准确的研究这些分子,但是我们重建了这一理论,我们就可以去研究它了,分子再大我们都可以研究了,这就是我对于我们工作的描述。

   

    除了在化学和物理领域的杰出贡献,科恩还是一位积极的和平主义者。他曾于80年代初冷战高峰时,几次写信给当时的美国总统里根,敦促他停止军备竞赛。他还经常举办讲座,呼吁核科学家应具有社会和道德责任感,这一举动赢得了全世界科学工作者的尊重和敬仰。

    2005年,在科恩的主持下,完成了一部关于太阳能的纪录片《太阳的力量》。他希望通过这部纪录片让大家来关注世界能源的问题,特别是向各国的政治领导人传达这个信息。

 

[主持人采访手记]:

    在采访结束的时候,科恩先生非常信任地把这部片子交到我手里《太阳的力量,他把这个节目赠送给中国科协,希望这部片子能够在中国公益性地广泛传播。如果大家有兴趣,可以跟我联系。

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