3475d14c347356b49fb9c821eda81cbc.pdf第四講 諾貝爾獎得主的成長與發展環境像其他創造性人才一樣，科學家的成長過程大致可分為啟蒙時期、培養期和結實期三個階段。啟蒙期是培養科學家創新意識的基礎階段，對象是一般是3至9歲的兒童。這個階段的教育應著重激發兒童對自然現象和社會現象的好奇心，學習和培養發現問題的方法。培養期就是創造力能否得以開發的關鍵時期，一般指9至22歲的青少年。這個時期的教育要提倡師生共同探究，共同思考問題，使學生養成勤于思考的習慣，鼓勵學生多發問及敢于表達不同的學術見解。結實期是培養科學家創造能力的黃金時期，一般指22至28歲的碩士和博士生，學生要突破專業領域的局限，開闊知識面，尤其是相鄰學科和邊緣學科，掌握成熟的科學規范即專業知識，研究問題的各種方法。與科學家的這幾個成長過程相關的環境大致可以分為家庭環境、教育環境、集體環境和社會環境。科學家能力的培養需要一個長期的過程，科學家的發展尤其需要一個良好的教育環境。 第一節 諾貝爾獎得主成長的家庭環境一、家庭環境對人才成長的影響家庭環境可以給兒童提供一定的信息量，而足夠的信息量是創造力形成和開發的前提。良好的家庭環境大人通過各種途徑培養兒童的思維習慣和豐富的想象力。不同的家庭對兒童有不同的影響。專制型家庭以自己的興趣左右孩子，容易造成孩子的刻板、呆滯，缺乏活力；溺愛型家庭會造成孩子任性、依賴性和神經質；民主型家庭則會造成孩子的獨立性和創造性。家庭是社會的“細胞”，是建立有婚姻和血緣關系基礎上的社會生活的基層單位。每一個人才都有其生活的特定家庭壞境，都以活力最強的“細胞”身份而存在于家庭機體之中。因此，家庭環境對人才成長發展起著直接的影響。 居里夫人從整個科學生涯和人生道路上體會出一個道理：人之智力的成就，在很大程度上依賴于品格之高尚。居里夫人用神圣的母愛滋潤著孩子的心田，創造了家庭教育成功的典范。居里夫人28歲與彼埃爾居里結婚。30歲生下第一個女伊倫娜，37歲生下第二個女兒艾芙。當時正是居里夫人發現新的放射性元素釙和鐳的階段。無休無止的實驗，忙碌不堪的家務，簡直壓得居里夫人喘不過氣來，但這并沒有影響她作為一個媽媽的神圣母愛。雖然她把女兒交給保姆照看，但是她每天去工作之前，一定要證實孩子是吃得好、睡得香、梳洗得干凈，沒有患病時，才放心地離開。而且，居里夫人也并不是把一切工作都交給保姆去做。她認為，母女之間感情的貫通，心靈的交融，必須靠自己的努力才能做到。居里夫人說：“我不愿意為了世界上任何事情而阻礙我的孩子發育。”所以，即使在最苦最累的日子里，也要留出一定的時間去照料孩子，親自給孩子洗澡換衣，抽空在孩子的新圍裙邊上縫上幾針，她不給孩子買現成衣服，這樣太奢侈也不合宜。居里夫人從整個科學生涯和人生道路上體會出一個道理：人之智力的成就，在很大程度上依賴于品格之高尚。因此，她把自己一生追求事業和高尚品德的精神，影響和延伸到自己的子女和學生身上，利用各種機會培養孩子形成良好的道德品格。居里夫人有著兩個筆記本，上面每天都記載著兩個女兒的體重、食物、乳齒和思維的情況。這些日記，就象她每天所做的工作日記一樣詳細入微，一絲不茍。1906年，她的丈夫彼埃爾居里不幸死于車禍，給她留下了一個失去兒子的79歲的老公公，兩個女兒，最小的才一歲半。當居里夫人從悲痛中解脫出來，她所掛念的第一件事情，就是要孩子和公公能夠過上健康愉快的生活。 老人還有個大兒子，他提出跟長子同住，但居里夫人留下了老人。為了利于老人和孩子的生活，居里夫人又重新租了一套房子，房子雖然陳舊但附近有一座花園，環境宜人。居里夫人為她的這種安排付出了額外疲勞的代價，由住所到她的實驗室必須坐上半小時的火車。隨著孩子年齡的增長，她精心安排孩子的教育計劃。教她們做智力工具或手工，功課做完后她總要帶孩子們步行很長的一段路，并且做一些體育活動。她還抽出時間指導孩子學習園藝、烹調和縫紉，培養她們獨立生活的能力，注意保護孩子的個性，用自己的言談舉止滋潤孩子的心田。 出身貧寒的居里夫人教育女兒們將來必須自謀生路。居里夫人有幾次可以給兩個女兒謀到一大筆財產，但她從來沒有這樣做。她把經過幾年辛苦分離出來的價值超過一百萬金法郎的鐳，毫不猶豫地贈給了實驗室。 居里夫人，作為一位杰出的女科學家，曾在僅隔8年的時間內就分別摘取了兩次不同學科的最高科學桂冠諾貝爾物理學獎與諾貝爾化學獎，并且一生中獲得了難以計數的其他科學殊榮，可謂是智慧超群、碩果累累。她的長女伊倫娜，核物理學家，與丈夫約里奧因發現人工放射性物質共同獲得諾貝爾化學獎，不僅繼承了居里夫婦的科學事業，也繼承了他們的崇高品德。1940年他們把建造原子反應堆的專利權捐贈給了國家科學研究中心。次女艾芙，音樂家、傳記作家，其丈夫曾以聯合國兒童基金組織總干事的身份接受瑞典國王于1965年授予該組織的諾貝爾和平獎。由此可見，居里夫人不僅僅是一位偉大的科學家，而且她還是一位偉大而成功的教育家。居里夫人對孩子的品德教育包括四個方面：（1）培養她們節儉樸實、輕財的品德。她對女兒的愛，表現為一種有節制的愛，一種有理智的愛，她對女兒生活上嚴加管束，要求她們“儉以養志”，她教育女兒說：“貧困固然不方便，但過富也不一定是好事。必須依靠自己的力量，謀求生活。”（2）培養她們不空想、重實際的作風。 她告誡兩個女兒：“我們應該不虛度一生”。（3）培養她們勇敢、堅強、樂觀、克服困難的品格。她常與子女共勉道：“我們必須有恒心，尤其要有自信心。”（4）教育她們必須熱愛祖國。除了教她們波蘭語，居里夫人還以自己致力于幫助祖國科學發展和波蘭留學生的行動感染伊倫娜和艾芙。尤使她們念念不忘的是：母親以祖國波蘭來命名首次發現的新元素“釙”所表現出的赤子之情。 家庭經活生活狀況對青年成長發展的影響作用是明顯的。一般而論，充裕的、優越的家庭經濟生活，有利于青年成之才，不良的家庭經濟條件，會限制青年人才的成長發展。據有人對美國19011972年培養的諾貝爾獎金獲得者統計分析，其中81.7%是出身于專業人員、經理和企業主等擁有優越的經濟條件的泳庭。另有人對40個國家440名藝術人才作過調查，家庭經濟條件好的，作曲家占73.8%；演奏家占82.8，歌唱家占55.2，在這里，家庭經濟條件優越有利于成才是顯而易見的。與此相反，如果家庭經濟生活條件過差，食不果腹，衣不蔽體，連人生存的第一需要即衣、食、住的需要就得不到保證，哪里還談得上成才這種高級需要呢！當然，我們說經濟生活條件優越，不等于是奢侈，說經濟條件差會限制青年人才成長，也不是絕對不能成才。事實上，成才的大門是對勤奮刻苦鉆研、努力發奮圖強的青年開放的，而不管其是否家境貧富或是否出自名門。其決定的因素是在青年自身，自主權掌握在自己手里，能否較好的成長發展，在于自己主觀能動性的發揮。 二、諾貝爾獎得主成長的家庭環境朱克曼研究了1901年至1972年美國培養出來的71名諾貝爾獎獲得者的社會經濟出身（見表），得出結論：不管是遺傳的還是社會的原因，諾貝爾獎金獲得者的社會出身仍然高度集中于那些能夠給子女提供良好的開端以便獲得為制度所承認的機會的家庭里。專業人員的家庭提供了教育和社會的聯合優勢。表1 美國培養出來的諾貝爾獲獎人(1901-1972)和具有博士學位的科學家（1935-1940）的父親的職業情況父親的職業專業人員經理和企業主農民零售、服務和事務工作人員熟練和非熟練工人情況不詳總人數諾貝爾獲獎者比例,%53.528.22.87.08.5-71科學家比例,%29.118.719.513.118.01.52695專業人員是指大學教授、教師、醫生、工程師、律師、法官、牧師和藝術家等。不管是來自什么背景的家庭，科學家從小的好奇心、興趣和后來的職業選擇通常都得到了家庭成員的鼓勵和支持，這些家庭成員有的是父親，有的是母親，有的是叔父，有的甚至是祖父母。英國物理學家開爾文勛爵的父親是數學教授，父親的影響是從小培養了兒子對數學與物理學的濃厚興趣，并引導兒子把研究數學同解決物理學的新問題結合起來。俄國化學家、化學周期表的發現者門捷列夫（P.I.Mendeleev,1834-1909）出生后不久，父親就雙目失明了，不僅沒有經濟收入還要花銷醫療費，但他的母親仍然堅持送孩子上學。當門捷列夫展現出才能后，由于當地沒有好的大學，母親把家從西伯利亞先遷到莫斯科后又遷到彼得堡，在門捷列夫遭到莫斯科大學和彼得堡大學拒絕后，最終母親把門捷列夫送進了師范學院。因發現氬氣獲得1904年物理獎的瑞利勛爵（Rayleigh,1842-1909）出生在英格蘭一個教育非常落后的地方，小瑞利和別的孩子一樣打鬧貪玩。為了改善孩子的學習環境，父母決定遷居首都倫敦。由于初來乍到不適應倫敦的氣候，小瑞利臥病在床，父親又給他請來家庭教師，在家庭教師的幫助下，瑞利的成績迅速趕上。超導現象的發現者昂內斯(H.KamerlinghOnnes，1853-1926)的父母為了培養他的興趣，特意騰出閣樓作為他專用的“天文臺” 和“實驗室”。一次，昂內斯做實驗時不小心是實驗室著火，燒點了半座樓房，但他的父母并沒有責怪他，反而鼓勵和支持他繼續自己感興趣的實驗。比埃爾居里(P.Curie,1859-1906)的父親是一個醫生，但常常研究科學。他認識到孩子喜歡獨立思考，擔心學校的常規教育和訓練會束縛孩子的思維，決定不送兩個孩子上小學和中學。他們的父母先是在家里親自進行啟蒙教育，后來又為他們請了一位學識淵博的家庭教師。1903年比埃爾居里與妻子居里夫人(Marie Sklodowsk-Curie,1867-1934)獲得1903年的諾貝爾物理學獎。德國著名化學家、1927年化學獎獲得者魏蘭德(H.O.Wieland,1877-1957)的父親因為出生銀器首飾制作世家，也需要兒子們學習繼承父業，不許他們上學讀書。魏蘭德的母親出身于書香門第，堅決要求兒子上學，為此和丈夫發生了分歧，最后母親只好把魏蘭德送到娘家上學。瑞士著名外科醫生科歇爾(E.T.Kocher,1841-1917)在24歲獲得醫學博士學位后，打算自己掛牌行醫。正在這時，科歇爾的外祖父認為科歇爾是一位高材生，具有進一步深造爭取成大器的條件，就勸他繼續學習。后來科歇爾接受了外祖父的建議，回到母校從事教學與研究工作。1909年，68歲的科科歇爾獲得諾貝爾生理醫學獎獲得者。古斯塔夫赫茲(G.Hertz,1887-1975)（小赫茲）的叔父亨利希赫茲（老赫茲）是用實驗證明了電磁波發生和接受的德國著名的物理學家。小赫茲的母親經常帶他叔父家去玩，有意識地讓小赫茲接受叔父的影響和教育。盡管老赫茲研究工作十分繁忙，當他發現小赫茲也像自己一樣喜歡數學核物理時，就特地抽出時間對小赫茲進行基礎啟蒙教育。小赫茲在自己26歲時就與弗蘭克（J.Frank,1882-1964）分享了1925年的諾貝爾物理學獎。德國化學家畢希納(E.Buchner,1860-1917)是農民家庭出生，父親從兩個兒子懂事時就給他們講述祖輩缺少文化的艱難。為了讓兩人有較多的時間安心學習，父母和姐姐承擔了全部農活和較家務，只要看見他們在讀書，就不讓他們干活。后來，兄弟倆人先后考上慕尼黑大學。因對發酵過程的深入研究，比希納于1907年獲得諾貝爾化學獎。第二節 諾貝爾獎得主成長的教育環境科學家需要良好的知識準備和具備獨創性的科學研究能力。學校不僅提供了系統的教育，而且提供了豐富多彩的進行多次選擇的機會。在大學階段，學生以累積教科書上的基礎知識，掌握學習方法，提高理解能力和培養自學能力為主。一個好的老式不是照本宣科地簡單灌輸，而是引導學生動腦筋，在思考問題的同時掌握基礎知識。在碩士研究生階段，學生的重要任務是掌握學科前沿的狀況和學習研究方法。因為教科書所描述的是較為成熟的理論和觀點，而大量新的知識是以科學論文、會議集等文獻形式新近發表的。研究生需要通過查閱論文對自己感興趣的科學領域的最新成就和最新的問題有一個基本的了解。同時，他們通過跟隨導師從事一些研究課題的工作，培養獨立進行科學研究的能力。這些能力包括資料查閱、課題選擇的基本原則、開題報告的撰寫與答辯、研究方案的制定和實施、實驗數據的獲取與處理、研究論文的撰寫和答辯等形成一篇完整的科學論文的成熟的科學規范。博士生階段往往才是一個科學家的職業生涯的真正起點。這個時候，博士生需要自己通過對科學文獻的閱讀思考，獨立地提出研究課題，或者獨立地解決研究課題中存在的問題，而指導教師的任務不過是根據學生的能力幫助對問題的確立或者解決。在博士生階段，學生獲得了作為一個科學家最基本的和最重要的本領：完全學會和接受了一整套科學研究的方法和手段，學習了科學的行為規范和基本的道德準則，尤其是具備了脫離導師指導的不斷地發現問題、不斷地解決問題的能力。一、名校出名師據對諾貝爾自然科學獎獲獎機構獲獎次數（19011999）的統計，獲獎單位總數為185，獲獎人次為460。獲獎10人次以上的單位共7個，占獲獎單位總數的4%；獲獎102人次，占獲獎人數的22%，獲獎人數在5人以上的單位共23個，占獲獎單位總數的12.4%，獲獎211人次，占獲獎總數的46%。獲獎3人次以上的單位共37個，占獲獎單位總數的20%；獲獎318人次，占獲獎總人數的69%，獲獎單位相當集中。這37個單位及獲獎人次為：美國哈佛大學23人次，德國馬普學會17人次，美國哥倫比亞大學15人次，美國斯坦福大學14人次，英國劍橋大學13人次，美國加州理工學院10人次，英國倫敦大學10人次，美國加州伯克利分校8人次，英國牛津大學8人次，美國康奈爾大學8人次，美國麻省理工大學8人次，美國洛克菲勒大學8人次，美國加州大學7人次，德國海德堡大學7人次，美國貝爾實驗室7人次，美國普林斯頓大學7人次，法國路易斯巴斯德學院7人次，美國芝加哥大學6人次，德國慕尼黑大學6人次，美國洛克菲勒醫學研究院6人次，前蘇聯科學院5人次，IBM實驗室5人次；德國哥廷根大學4人次，歐洲核子中心4人次，美國國立衛生研究院4人次，瑞典卡羅琳研究院4人次，瑞典烏普薩拉大學4人次，美國威斯康星大學3人次，瑞典斯德哥爾摩大學3人次，瑞士蘇黎世大學3人次，丹麥哥本哈根大學3人次，美國華盛頓大學（西雅圖）3人次，美國華盛頓大學（圣路易斯）3人次，美國舊金山醫學院3人次，美國耶魯大學3人次，美國通用電氣公司3人次。可以看出，這些獲獎機構絕大部分是大學。也就是說，大學貢獻了絕大部分的基礎科學知識，而獲獎的大學又相當集中。美國的哈佛大學、哥倫比亞大學、斯坦福大學、英國的牛津大學、劍橋大學、德國的慕尼黑大學等就是世界著名的大學。二、名師出高徒投奔名師門下是科學家成長的一個重要的選擇。教師主要通過多個途徑影響學生。例如，一是教學方法、思維方法、研究方法、科學態度；二是教師的言傳身教、以身作則，為人師表，為學生樹立楷模；三是實驗的基礎條件比較成熟，有足夠的研究經費；四是在科學共同體中的聲譽，對學生的提升有一定的幫助。20世紀科學史幾個著名的教師是J.J.湯姆森(J.J.Thomson,1856-1940)、盧瑟福（E.Rutherford,1871-1947）、玻爾、玻恩和費米等。J.J.湯姆森是因為發現電子成為1906年諾貝爾物理學獎獲得者，是卡文迪什實驗室第三任主任。經湯姆森先后培養過的諾貝爾獲獎者有盧瑟福（1908年化學）、巴爾克拉(C.G.Barkla,1877-1944)（1917年物理）、阿斯頓(F.W.Aston,1871-1945)（1922年化學）、理查森(Richason)（1928年物理）、W.L.布拉格(W.L.Bragg,1890-1971)（1915年物理）、威爾遜(C.T.R.Wilson,1869-1959)（1927年物理）、阿普爾頓(E.V.Appleton,1892-1965)（1947年物理）、玻恩（1954年物理）、戴維森(C.J.Davison,1881-1958)（1937年物理）和J.J. 湯姆森的兒子G.P.湯姆森(G.P.Thomson,1892-1975)（1937年物理）。據湯姆森本人統計，他的學生中，當選為英國皇家學會會員的有27人，在各國任物理教授的有82人，被國王封為爵士的有8人。J.J.湯姆森最得意的學生是盧瑟福，他繼任湯姆森成為卡文迪什第四任主任。經盧瑟福先后培養過的諾貝爾獲獎者有阿普爾頓、瓦爾頓(E.T.S.Walton,1903-1995)（1951年物理）、考克饒夫(J.D.Crockroft,1897-1967)（1951年物理）、卡皮察(P.L.Kapitsa)（1978年化學）、布萊克特(P.M.S.Blackett,1897-1974)（1948年物理）、查德威克(J.Chadwick,1891-1974)（1935年物理）、鮑威爾(C.F.Bowell,1903-1969)（1950年物理）、阿斯頓、狄拉克（1933年物理）、玻爾（1922年物理）、哈恩（1944年化學）、索迪(F.Soddy,1877-1956)（1921年化學）、考克饒夫）、海韋希斯（G.Heresy,1885-1966）（1943年化學）和貝特(H.A.Bethe,1906-)（1967年物理）。曾在早期跟隨玻爾工作過的諾貝爾獲獎者是布洛赫(F.Bloch,1903-1983)（1952年物理）、德爾布呂克(M.Delbuck,1906-1981)（1969年生理醫學）、海森堡（1932年物理）、朗道(L.D.Laudau,1908-1968)（1962年化學）、泡利(W.Pauli,1900-1958)（1945年物理）、鮑林(L.C.Pauling,1901-1994)（1954年化學）、尤里(H.C.Urey,1893-1981)（1934年化學）。玻恩曾做過諾貝爾獲獎者海森堡、泡利、邁耶夫人(M.Goeppert-Mayer,1906-1972)（1963年物理）和斯特恩(O.Stern,1888-1969)（1943年物理）的老師。費米曾當過諾貝爾獲獎者布洛赫、塞格雷(E.G.Segrey,1905-1989)（1959年物理）、錢恩(E.B.Chain,1906-1979)（1945年生理醫學）、李政道（1957年物理）和楊振寧（1957年物理）的老師。中國的楊振寧萬里求學追逐名師是一個廣為流傳的例子。楊振寧23歲從西南聯大畢業后決心跟隨費米和威格納從事研究。他于1945年底到達紐約，到哥倫比亞大學找費米，沒有找到，又前往普林斯頓大學找威格納，也沒有找到，因為他們都在從事秘密的原子彈研究。繼續追求的結果，楊振寧終于在1946年坐在了費米的班上聽課，他多次設法與費米會面，但費米說他不能指導他寫學位論文，因為自己正在從事高度秘密的研究。然后費米把楊振寧介紹給了另一位物理學家特勒。特勒幫助楊振寧把注意力從不是他擅長的實驗物理學轉到他比較擅長的理論物理學。楊振寧后來因為對宇稱不守恒的研究而獲得諾貝爾物理學獎。另一個膾炙人口的故事來自蘇聯的卡皮察。1921年卡皮察在約飛的幫助下得到了一次出國留學的機會。此時在著名物理學家盧瑟福領導下的卡文迪什實驗室已是世界上物理學研究中心之一，卡皮察很希望能到那里深造。當卡皮察訪問劍橋時，他向盧瑟福吐露了自己的心愿。當時盧瑟福告訴他實驗室已經過分擁擠，不能再接受新人了。卡皮察機智地問盧瑟福：在您的實驗中誤差通常是多少，盧瑟福回答說：在5%之內。卡皮察馬上就講，卡文迪什實驗室大學有30個研究人員，再多一個人也不會被注意到，因為在誤差范圍之內。就這樣，卡皮察終于說服盧瑟福將自己留下來。卡皮察因為在低溫物理學領域中的貢獻而獲得1978年的諾貝爾物理學獎。第三節 諾貝爾獎得主成長的集體環境和社會環境一、集體環境與人才成長我們正在進人一個大科學和交叉科學的時代，要想在尖端科技或高新科技領域取得成就，單憑個人奮斗、孤軍奮戰越來越難，而科學共同體的作用越來越突出。科學共同體就是科學家集體，即指為了達到科學認識的客觀性和邏輯的一致性，而從事科學研究這一特殊活動的社會群體。集體研究必然存在合作與競爭，協調與爭論，利益的平衡與占有等問題，因此，其活動就必須相應地遵循一套特殊的文化價值和規范。這種價值與規范也稱科學家的精神氣質。也就是說，大科學時代，科學精神是維系科學家群體活動的基礎和前提。最初由美國科學社會學家默頓提出，并經過成千上萬的科學工作者不斷的實踐總結，科學界普遍認可的可以作為科學工作者基本的精神氣質組成的有如下四條：( l ）普遍性原則。即深信科學真理具有普遍性，是放之四海而皆準的。在對科學的成果進行評價時，一切階級、種族、國籍、宗教、個人品質等社會屬性均不在考慮之列，即科學成果與這些特征沒有關系。科學是向一切有能力進人科學之門的人開放，對一個科學假說的真偽的接受或排斥，取決于嚴密的實驗和邏輯分析，而不取決于該學說倡導者的個人屬性和社會屬性。( 2 ）公有性原則。即承認科學發現本質上是社會合作的產物，它屬于整個科學共同體乃至整個社會，科學家無權獨占（或收回）他的科學發現。要求科學活動中任何一項新的科學成果都必須公開發表，要求這一成果的創造者個人或其組織、國家不得宣稱占有這一新思想、新信息或新理論。科學家應當公開科學成果，并分配給全體社會成員。器物和技術的發明者擁有相應的知識產權，但用人名命名的定律或理論只表明其發現者的發現權，而不表明發現者及其繼承人獨享使用權。 20 世紀初，物理學出現了幾項重大發現，這些發現一旦應用于社會，都會對經濟帶來巨大影響，但當時的科學家們都表現出高尚的無私精神。倫琴發現 X 射線后，德國國王給他貴族封號他也沒有接受，他將自己獲得的第一屆諾貝爾物理學獎的獎金無償贈送給了大學。居里夫婦歷盡千辛萬苦提煉出的鐳，他們卻毫無保留地、無償地獻給了巴黎的一個治癌研究所，同時也將鐳的提純技術公開，無償獻給了社會。要知道，如果出售的話，當時 1 克鐳的價是 10 萬美元，這對清貧的居里夫婦可說是天價！ ( 3 ）無私利性原則。要求科學家為科學的目的從事科學研究而不是為了自己的私利而從事研究。科學家應具有求知熱情、廣泛的好奇心和造福人類的利他主義。在科學領域的競爭，也會出現崇拜、派系、欺詐、詭辯、自我吹噓等現象，以滿足個人或小團體的私利。但這些現象在科學論文發表前后經受科學界的批判過程中會受到相當程度的遏制。這一原則還要求，科學必須經受嚴格的學術批判，在成果發表之前不在新聞媒體上宣傳。( 4 ）懷疑原則。提倡一種理性的懷疑精神。科學的成果不是靠信仰，而是靠理性和科學實驗建立起來的，因此真正科學的東西是不怕被懷疑的。通過懷疑，可以使人們的認識越來越深入，科學的真理性越來越得到人們的承認。當然，這里的懷疑不是胡亂懷疑，而必須借助于實驗的和邏輯的手段進行。沒有了批判和懷疑精神，科學可能就難以發展。二、優秀科研團隊遵循的原則要形成良好的環境氣氛，科研小組應該堅持以下原則。首先，一個集體要堅持目標相容原則，即需要把集體目標和個體動機有機地結合與協調起來。其次，一個集體要堅持成員互補原則，即組成的科研小組的成員之間要在年齡上、知識結構、能力和個性等各方面能夠互相補充，而不能過度集中某一類型的人員，造成彼此沖突。第三，一個集體要堅持和諧交流原則，即在共同的目標下集體成員之間需要一個和諧的交流的空間。第四，一個集體要堅持無歧視原則，即不同年齡、性別和民族、不同家庭和受教育程度的科學家之間需要彼此承認和接受。相互尊重，科學家不把個人的意見或看法作為衡量一切的標準，權威科學家能夠與其他研究人員友好相處，地位低的科學家也有膽量對權威科學家提出質疑。第五，一個集體要堅持群體規范原則，即每一個科學家要認可這個組織的行為規范和學術作風，這些行為規范包括激勵原則、獎懲制度等具體內容。第六，一個集體要堅持角色尊重原則。第七，一個集體要堅持合理流動原則，即集體成員需要和其他集體的成員之間進行交流。三、社會環境與科技發展日本的學者湯淺光朝發現了科學活動中心轉移的現象，即進入近代以來的400多年的時間里，曾先后有5個國家充當世界科學活動中心。這5個國家依次是意大利、英國、法國、德國和美國。這些國家成為世界科學活動中心和當時的社會制度、經濟環境、政治發展、教育和文化的繁榮等密切相關。意大利在1540年1610年70年間充當了近代世界第一個科學活動中心，因為意大利是當時的商業中心和工業中心，更為重要的是，文藝復興首先在意大利興起。文藝復興運動為科學的自由發展提供了合適的人文環境。也通過對人本身和自然的關注直接對科學的發展產生了影響。在文藝復興運動中，產生了一大批像達芬奇、布魯諾、伽利略等科學家，他們使科學從神學中解放出來，開創了實驗科學，在物理學、天文學等方面奠定了自然科學發展的基礎。但是，后來由于教會對科學的迫害，意大利的科學技術的輝煌不復存在。英國在17世紀由于資產階級革命的勝利及其新教運動的興起，為科學的發展鋪展了道路。新教的一個重要倫理觀是，善行是使人釋罪和轉世的手段。這種倫理價值觀與當時的英國科學發展中的經驗論傳統相契合，同當時的科學家的精神氣質相契合，因而構成了特別適合科學技術的成長和傳播的肥沃的土壤。英國皇家學會成立于1662年，聚集了一大批著名的科學家，如牛頓、哈雷（E.Halley,1656-1742）、波義耳、胡克等著名的物理學家、化學家、天文學家。但是后來皇家學會成為貴族們的掛名之地，科學活動逐漸減少，科學發展水平和速度每況愈下。18世紀法國興起的啟蒙運動和百科全書運動，崇尚理性，反對封建王權、神權和特權，提倡經濟自由、政治平等，為后來的法國大革命作了充分的思想準備，也為科學技術的發展提供了良好的環境。法國大革命成功，把法國的科學推向了鼎盛時期，由于時代的需要，法國創辦了一批歐洲最早的技術專科學校。數學家拉格朗日(J.L.Lagrange,1736-1813)、物理學家庫侖(C.A.Coulomb,1736-1806)、化學家拉瓦錫、生物學家居維葉(Curier,1769-1832)等一些著名科學家是其代表人物。后來，拿破侖一世失敗，一些技術專科學校解體，法國的科學逐漸失去了優勢。18世紀末、19世紀初，德國古典哲學興起，康德、費希特、黑格爾等德國古典哲學大師為科學的發展提供了思想基礎，科學開始在德國形成體制化。政府設立的專門研究機構和德國大學里聚集了一大批訓練有素的科學家，德國在很多科學領域特別是應用化學方面取得了世界領先地位。一大批德國科學家的名字如李比希、凱庫勒、倫琴、普朗克等讓人耳目能詳。但是一次世界大戰的失利，使得德國的經濟陷入低谷，政府減少了對科學的投入，使得德國無法繼續保持科學霸主地位。納粹政府掌權后，又使得一大批猶太科學家逃離了德國，加劇了德國科學水平的下滑。到了20世紀20年代后，世界科學活動中心逐漸向美國轉移。美國成為世界科學活動中心，有很多的原因：美國本身是一個移民國家，沒有封建專制，崇尚冒險、創業和開拓精神；美國的社會較為穩定，在一次世界大戰和二次世界大戰中不但沒有受到損失，經濟反而得到了發展；美國政府重視科學，實施了有利于科學技術發展的國家政策；歐洲移民的知識分子，繼承了歐洲的科學傳統和進取精神，創辦了一些鼓勵自由科學研究的著名大學；美國采取開放的人才政策，受到納粹迫害的許多著名科學家先后成為美國公民；美國采取多元化的科研組織結構，大學、產業組織、政府和非營利組織的研究機構各自承擔了不同科學研究階段的研究任務。典型案例1921-1930年的玻爾研究所玻爾研究所的真正名字是哥本哈根大學理論物理研究所，創立于1921年3月3日。玻爾研究所不但是一個培養著名物理學家的基地，也是一個培育世界各國物理實驗室和研究所未來指揮員的一個苗圃，例如其中的5位物理學家30年代在不同的地方建立起了自己的學派，伽莫夫在圣路易斯，海森堡在萊比錫，克萊因在斯德哥爾摩，莫特在（N.F.Mott,1905-）布里斯托爾，羅瑟蘭在奧斯陸。它首先是因為玻爾的存在而建立和繁榮的。1913年，玻爾就提出了闡明原子結構的著名的“玻爾理論”，1916年被任命為哥本哈根大學理論物理教授。玻爾的學術風格獨特，他總是憑借神奇的直覺理解物理現象，而不是從數學上去推導出同樣的結果，而實驗示范和模型建立能夠幫助從抽象的、數學上比較復雜的物理理論中形成清晰的圖像。玻爾的工作方法是提倡合作精神，他不是一個人孤獨的工作，而是注重集體的天才與智慧。玻爾希望建立能夠一個把科學國際主義信念付諸實踐并促進物理學發展的研究機構。其次，玻爾研究所的建立和繁榮還因為私人的慷慨資助。在官方同意建立研究所之前，玻爾的朋友組織了一個募捐委員會，首先募集了8萬克朗，這樣政府只需要補足預算為20萬克朗的其余部分。可以說，玻爾研究所是政府和非營利組織聯合資助的產物。在成立以后，玻爾研究所還得到了國際慈善事業基金的大量贊助用以擴建和從事研究，如1924年國際教育署提供了24萬克朗，20年代玻爾研究所共有15名物理學家得到了國際教育署的資助。最后，玻爾研究所的繁榮還具有天時地利。在地理上，丹麥是一個自然的焦點，一個接待從各方位來的物理學家的中樞。還有一個原因是，一次世界大戰對英國物理學家和德國物理學家的影響都比較大，物理學家已經卷入了戰爭，資金和材料的短缺，使得實驗物理無法開展新的項目。與其他一些歐洲國家相比，丹麥受的損失比較少。相對悠久的政治上的中立的傳統，使丹麥成為各國物理學家聚會的一個合適的場所，雖然這些國家之間的關系可能并不友好。除了地理上和政治上這些有利條件外，丹麥人民總是以他們享有殷勤好客和善于吸收外國文化的聲譽而感到自豪。玻爾研究所特別重視科學交流，包括內部的和外部的交流。在第一個10年，共有17個國家的63位物理學家（包括我國的周培源）來研究所做過長期（超過1個月）逗留。盡管這些物理學家國籍、語言、文化和性格有差異，但有幾方面是共同的。（1）年齡上的相似性。幾乎2/3的人都小于30歲。（2）他們都有相似的社會背景。這些物理學家大都來自書香門第或者職業家庭，很多人的父親是大學教授。（3）對物理學的共同興趣，促進了這一群人的團結意識，也促使他們相對容易地建立起一種超越一般職業交往的友誼，并能在一起過社交生活。對科學問題的隨時隨地的討論則是內部交流的特征。在游泳的間隙，在樹林中散步，或者砍伐時，更多的是在大教室舉行的討論會，這種討論會大約每周一次，大多數物理學家和研究生都參加，討論的內容是一篇最近的文章或者一個人的最新研究進展。討論會沒有時間限制，不拘形式，人人可以自由提問和發表評論。玻爾研究所獨特的研究精神被稱為哥本哈根精神。關于根本哈格精神，有多種描述，如“完全自由的判斷與討論的美德”；“高度的智力追求，大膽的涉險精神，深奧的研究內容與快樂的樂天主義的混合物”；“玻爾給人的鼓舞和指導，與他周圍年輕物理學家的天才和個人才干的協同一致，一種領導與群眾之間的互補性”；“由于他的洞察力和鼓舞力量，玻爾點燃了想象的火炬，并讓他周圍人們的聰明才智充分地發揮出來”。貝爾實驗室和卡文迪什實驗室 卡文迪什 貝 爾劍橋大學的卡文迪什實驗室是大學科學研究的典型，貝爾電話實驗室是產業科學研究的典型。以下通過對布拉格任實驗室主任時期（19381953年）的卡文迪什實驗室與巴克萊（O.E.Buckley）任總裁時期（19401951年）的貝爾實驗室做一個簡單的比較，來具體說明學術型科學家與產業型科學家的不同。1）人數和人員構成。卡文迪什實驗室1948年研究人員160人，研究生123人，教授3人，高級講師4人，講師10人，因此構成人員包括教師性質的研究人員、學生性質的研究人員和普通研究人員。貝爾實驗室1950年為5700人，其中約30的專業人員從事基礎研究和基礎發展研究（有80名物理學家），60的專業人員為電氣、機械、冶金和其他技術人員。 2）研究領域和成就。在卡文迪什實驗室，皮魯茲（M.F.Perutz，1914）和肯德魯（J.C.Kendrew，1917）分別對血紅和肌紅蛋白晶體結構進行了研究，兩人于1962年獲得諾貝爾化學獎（大概只有一半的功勞可以記在這個時期）；克里克（F.H.C.Crick，1916）和沃森發現DNA的雙螺旋結構，兩人于1962年獲得諾貝爾生理醫學獎；賴爾（M.Ryle,19181984）和休伊什（A.Hewish，1924）對無線電物理和射電天文學開始進行研究，兩人于1974年獲得諾貝爾物理學獎。卡文迪什實驗室進行的都是基礎科學的研究。在貝爾實驗室，菲斯克（James Brown Fisk）、哈格斯特拉姆（H.D.Hagstrum）等人研究磁控管，皮爾斯（J.R.Pierce）和舍弗爾德（W.G.Shepherd）發明了反射速調管，皮爾斯和康普夫納（Rudolf Kompfner）對行波管進行了改進，皮爾森（G.L.Pearson）及其同事發明了熱敏電阻，泡脫（R.K.Potter）等發明了聲譜儀，在雷達技術方面做出重大貢獻，布拉頓、巴丁、肖克萊發明晶體管并因此獲得諾貝爾物理學獎，香農（C.E.Shannon，19162001）提出了信息論，發展了微波技術，發明了臺式電話機。貝爾實驗室進行的都是專利產品的發明研究，獲得諾貝爾獎的發明也具有實用價值。 3）科學家流出。卡文迪什實驗室培養出的幾位獲諾貝爾獎的科學家都繼續在不同的大學里工作，沒有一個流向產業科研組織。而貝爾實驗室獲得諾貝爾獎的3位科學家后來都去了大學當教授：布拉頓1962年開始任惠特曼大學訪問教授，1967年任該校的物理教授；巴丁1951年去了伊利諾伊大學擔任物理和電器工程兩個系的教授；肖克萊1956年在硅谷創辦了一家公司，公司失敗后，1963年到了斯坦福大學任電器工程教授。 4）領導人對實驗室的看法。布拉格認為，實驗室應該把教學和研究有機地結合起來。巴克萊認為，企業研發機構必須進行基礎科學研究，但是這種研究無論對于和平時期還是戰爭時期來說都是按實用的目的定位，貝爾實驗室是以科學適于實用目的為職業的人員的最大組織。從卡文迪什實驗室出身的諾貝爾獎獲得者姓名獲獎年代主要貢獻瑞利第三1904研究氣體密度，發現氮J.J.湯姆遜1906氣體導電的理論和實驗研究盧瑟福1908因放射性研究獲諾貝爾化學獎W.H.布拉格、W.L.布拉格1915用x射線研究晶體結構巴克拉1917發現作為元素特征的二次X射線阿斯頓1922因發明質譜儀而獲諾貝爾化學獎C.T.R.威爾遜1927發現用蒸汽凝結的方法顯示帶電粒子的軌跡理查森1928研究熱電子現象，發現理查森定律查德威克1935發現中子G.P.湯拇遜1937電子衍射阿普列頓1947上層大氣的物理特性布萊開特1948改進威爾遜云室，由此在核物理和宇宙線領域中有新發現鮑威爾1950照相乳膠探測技術科克拉夫特、瓦爾頓1951用人工加速原子粒子實現原子核嬗變泡魯茲、肯德紐1962用X射線分析大分子蛋白質的結構，獲諾貝爾化學獎克利克、瓦森、維爾京斯1962發現去氧核糖核酸的雙螺旋結構，獲生理學或醫學獎約瑟夫遜1973發現約瑟夫森效應賴爾1974射電天文學赫維賽1974發現脈沖星莫特1977磁性與無規系統的電子結構與卡文迪什實驗室有密切關系的諾貝爾物理學獎獲得者姓名獲獎年代主要貢獻玻爾1922研究原子結構和輻射康普頓1927發現康普頓效應狄拉克1933建立新的原子理論P.W.安德遜1977磁性與無規系統的電子結構卡皮查1978低溫物理學 卡文迪什實驗室作為現代科學革命的圣地，培養了26個諾貝爾獎獲得者，上100個皇家學會會員，4個皇家學會主席，6個大英科學促進協會主席，3個勛爵，23個爵士，為英國和世界各國培養了數以千百計的著名物理學教授。近百年來，主持過卡文迪什實驗室的教授有學界泰斗麥克斯韋 、瑞利、J.J湯姆遜、盧瑟福等。這個世界第一流的精英學校或英才開發實驗室，最初只是劍橋大學物理系的教學實驗室，1871年建成，后來逐步發展成科研與教育一體化的中心，成為英國劍橋大學和各國科學家們人力資源自我開發的精品。 世界上辦得最好的實驗室自然成為科學教育的典型或樣板。這種做法跟課堂講授式的科學教育模式是完全不同的，它意味著：最好的科學研究者和最好的科學實驗家甚至最好的科學產業家實業家同時成為最好的科學教育家。親自動手搞科學研究做科學實驗并使之產業化實業化，既是科學發明發現的來源，同時也成為科學教育的最佳途徑，最終將極大地造福于人類。 人們始終對科研和教育的關系持有各種看法，很多人也體會到一個好的科學研究者實驗家未必就是一個好的科學教育家。但是，卡文迪什實驗室還是給人們的這種擔心以一個極好的回答，因為這個最好的實驗室的確培養了最多最好的科學家。也許這個回答可以這樣陳述：具體到某一個科學家實驗家，他可能不是一個好的科學教育家，但是作為一個科學家團隊，比如貝爾實驗室和卡文迪什實驗室，就可以做到使整個團隊既是最好的研究者實驗家隊伍，又是最好的教師隊伍。卡文迪什實驗室同時也是劍橋大學物理系，就是一個明證。 卡文迪什實驗室以偉大的原創性著稱。Dennis Moralee說：在此之前，也就是知道19世紀上半葉卡文迪什實驗室誕生之前，人們并不知道世上還有用于教學的實驗室和正規的指導課程。現在，人們早已習慣于龐大的、周密組織和精心裝備的大學實驗室了。這都要歸之于劍橋大學物理系和卡文迪什實驗室。 在這個革命發生之前，大量的物理學知識都是個別人在自己的個人實驗室中單打獨斗的結果。富有的物理學家譬如Joule 或者卡文迪什 Cavendish，都在自己家中建立實驗室，其他理論物理學家則在大學公寓里做實驗。劍橋大學三一學院的牛頓，以及其他人，都是在自己的房間中完成偉大科學業績的，絕大部分都是個人行為，即使有助手也非常不熟練。然而令人驚奇的是，作為物理學學生，幫助一位公認的物理實驗大師工作，以使自己利用無論什么儀器接受物理教育，卻是唯一的學習方式，成為助手的學生屈指可數。但是當時許多著名學者認為實驗毫無必要，學生只要聽老師講課就行了。 后來實驗課程的要求日益迫切，卡文迪什實驗室就是在這種氣氛中誕生的。初建時候，大部分學員都是數學畢業生，因為當時數學在劍橋居于壟斷地位。慢慢地，物理學的獨立性開始確立，關鍵因素乃是尋找實驗室的專業主管，于是，默默無聞卻又埋頭苦干、碩果累累的麥克斯韋被選中了。那時候，他偉大的著作論電學和分子運動學（on Electricity and Kinetic Theory）還沒有發表，但是他入主卡文迪什實驗室卻首先給物理教學和研究帶來了學習的革命（the revolution in learning that the new laboratory was about to initiate.）。他發表了熱忱洋溢的就職演說：“鋼筆、墨水和紙對我們不夠了。我們需要的空間比桌椅板凳要寬，比黑板要大。我們應當在課堂上講授物理學分支，加上一些插圖實驗，還需要在實驗室中開研究型實驗課。”這是一個重大突破。原創性