诺奖大师谈“科学.人生”

诺奖大师谈“科学.人生”

伊瓦尔·贾埃佛

1929年出生于挪威，1973年诺贝尔物理学奖获得者，奥斯陆大学教授。接受了机械工程师的教育，最初的工作经历包括在挪威政府担任了一年的专利审查员；1954年，移民到加拿大，进入了加拿大通用电气公司。1956年移民到美国，成为通用电气公司的一名应用数学家，1958年进入了研究与发展中心。同时，在伦瑟雷尔技术学院学习物理，并且于1964年获得了理论物理学博士学位。从1958年至1970年，从事薄膜、隧道和超导领域的研究工作；1971年，开始研究固体表面有机分子的行为，以及细胞与表面之间的相互作用。1988年成为伦瑟雷尔理工学院的学院教授。

我出生在挪威，挪威是个人口只有450万的小国，整个挪威的人口和北京市的人口相比都显得很稀少。

我小时候很多时候都要干重活，这对当时的小孩子是非常普通的事情：在地里拣土豆、从树林里面拣木材、在冬天除雪，而且到处都是农场，马是最常见的牲畜。

跟大多数诺贝尔奖获得者相比，这个经历可能比较与众不同。那就是我一年级到三年级一周只上两次课，四年级到七年级一周上三次课，到八年级的时候终于是一周上六次课了。

我最初的想法是想学工程学，那个时候在挪威，必须要有12个月的工厂实习经历，实习期间我学会了使用各种工具，包括干一些体力活儿。那段经历对我来说非常的宝贵。

从高中毕业之后，我很想学电气工程或者是化学工程，而最终我选择了机械工程这个专业。我上学时候，学校只有两栋教学楼，其他的都是1952年以后才建的。而就是这样简陋的学校却拥有一百位工程师，接下来第二年，又有100多人开始学这个专业，其中有一位还是女士。

作为一个挪威的机械工程师，我是怎么得到物理的诺贝尔奖的呢？幸运是一个很重要的因素。中国有很多人都说，什么时候中国才能出一个获诺贝尔奖的物理学家呢，我相信肯定会有那么一天的。我其实并不是个好学生，成绩也不是很理想，高中最快乐的就是“玩儿”：下象棋、打桌球、打扑克牌。大学毕业之后的一切都很顺利：结婚、生子、参军。因为在挪威找不到房子，买房子很难，于是全家决定移民到加拿大。

之后两年，我们又搬到了美国，请你们相信我，我从来没有后悔过，到美国之后，我最后在通用电器找到了工作，而且读了通用电器的电气工程师的课程。大家可以想像，从挪威一个成绩普通的学生，到美国通用电器遇到像PhilipAlger、汉斯（德国著名科学家）这些大人物，是一种什么样的心境。和他们共事对我来说是很受挫折的，我们经常要互相比对结果，但是我们在很多观点上都有不一致的意见。其中一位总是说他自己是对的，自己从来不会错，我要跟他竞争，中间就会有很多摩擦。

我的工作是在通用电器的研发中心，得到研发中心这个工作恰恰是因为我在挪威的时候成绩不好，我跟你们说过，幸运很重要的。因为在挪威，学生打分的系统，1.0是最高分，4.0是及格，6.0是不及格，但是在美国，打分的标准是反过来的，4.0是最高分，2.0及格，1.0不及格。我物理和数学得分都是4.0，通用电器招聘的人跟我说，我看你数学物理都得4.0，你肯定是个非常好的学生，我通常是很诚实的一个人，但是这一次，我没有跟他解释挪威的评分系统跟美国不一样。

很荣幸地在通用电器遇到了我的导师，他跟我讲述了隧道理论，但是我那时候对量子力学完全不了解，所以我完全不相信他说的，我跟你们说一下他跟我说的话，他跟我说“如果说把这个管子放在这儿，离子会来回翻转，来回弹，这个离子不是在管理另一侧，而且跟之前的状态不一样，就是在管子里呈现一个隧道效应。”其实乒乓球是不会这样子的，但是电子是会产生这样的现象，从这边再弹回去，但是有时候，电子是可以穿过去的，穿过去这个现象就叫做隧道效应。然后我的导师跟我说，电子会出现这种现象，这就是量子力学，就是电子从一边穿到另一边，我觉得中间肯定是有东西的，并且觉得这是很疯狂的想法，他跟我说，那你就做一下研究吧，我想既然他付我钱，那我就做吧。

问题就是必须得把这个金属片的薄度控制的很好，要少于五纳米，每次我做不同的尝试的时候，都失败了，因为很难控制，所以很难把这个实验完成。当时费什教授就把我的这些尝试看作是奇迹，但是奇迹真的只发生一次。因为科学家不能够发表奇迹，必须得有一个稳定的数据才行。

对我来说一个好事就是我做成了真空的蒸发仪器，原理就是我们怎么做镜子，让银蒸发到镜子上面的一个做法。然后把它放到空气当中，让它接触氧气后自己氧化，然后自己去分布，基本上就形成这样一个状况。如果说现在这个流动是通的话，那就证明我这个理论是对的，这就是整个实验的特点。

所以就这样我就在800多位科学家面前做演讲，他们可能都比我聪明的多，但是因为我得了诺贝尔奖，所以我成了发言的人，他们问了很多问题，说你是怎么知道隧道效应的呢？你怎么知道金属板子会这样？你怎么知道用这个的呢？作为一个科学家，我建议你要多去交流，因为即使你是科学家，你也不可能什么都知道，你肯定还会遇到一些回答不了的问题，所以说这对我来说是一个很好的经历，因为那个时候我认识到了，我本来是不相信隧道效应的，我日日夜夜都在想着怎么去证明它，后来我学了量子物理学，现在我理解了，确实这个现象是会发生的。

我上大学时的教授跟我讨论超导，还有全新的VCS理论，还有能系问题，在他的课上，我认为可以用隧道理论来测量这个能系，我想到了这样一个主意。可能你成天都去上课，但是你永远也不知道，你从这个课上真正能得到什么东西。最开始我甚至不知道有能系这个东西，但是上了他这个课之后，我一下就有了这样一个主意。

大学的时候，每个人都愿意帮忙，让你做几天的实验，大家都说，你可以用我的设备，所以我很幸运。我不会再讲太多的细节，但当时我得到诺贝尔奖，完全是因为在那边得到很多的帮助。我得了诺贝尔奖之后，我就问自己，我以后要怎样做呢？我的朋友马克给我写了一封信，他说这是我第一次得诺贝尔奖，他跟我说他第一次得诺贝尔奖的时候没有带他的家人，他感觉很遗憾，于是我决定我领奖的时候要带上自己的家人，我的妻子，我的女儿，还有我母亲，我的一个女儿现在已经是一位大学教授了。

我在挪威的专利局上过班，还做过一些编织机之类的设计工作，爱因斯坦也曾经在瑞士做过专利员，我很欣慰能和爱因斯坦相比，除了我们都是诺贝尔奖得主，除了我们都在专利局工作之外。

1973年，我是和两位同事共同分享了诺贝尔奖，一位是日本科学家，另一位是Josephson。

我跟大家算一下，得诺贝尔奖的概率有多大呢？在美国，大概有四万个物理学家，平均每年美国有一位物理学奖得主，有时候三个人一起得的就算一份了，算一下得不到诺贝尔奖一年的概率是多少，就是四万分之三千九百九十九，一生当中得不到奖的概率就是这个数的四十次方，大概是等于0.999，反过来得奖的概率就是1减去0.999，就是一千分之一，我不知道你们玩不玩儿乐透，这个概率要比中乐透好多了。

有位科学怪人叫卡里·莫利斯，他得到了化学诺贝尔奖，他也吸过毒，经常玩滑水。你可能不需要做一个特别神圣的人才能得诺贝尔奖，只要有一个好的理念，然后把它持之以恒地坚持下去。

我跟大家讲一下，有时候有一个好的想法，执行下去是多么难，比如说我们早上穿衣服，如果说穿衣服意味着你只戴一顶帽子就行了，那么穿衣服就是一种方法，把帽子戴上，穿衣服就完成了。假如说你要戴一副手套，那你是先戴右边还是先戴左边，这就是两种不同的方法了，不管怎么说，要做一个决定。假如说你又要戴帽子，又要戴手套呢？那早上穿衣服就有六种方法，你要做出六种不同的决定，但是，生活不是这样子的，通常在我生活的地方，总的来说早上穿衣服大概要穿十件左右，每天早上穿衣服要做3628800个决定，可能我们大家都没有想过，你是先穿袜子还是先穿裤子，先穿左脚还是先穿右脚，我们都被教了怎么穿衣服，但是你在做这件事情的时候不会去想，还有很多的其他事情我们平常不会去思考。又例如怎么泡茶，你知道怎么做是因为有人教你，有些不会做是因为没人教。所以教育很悲哀的一点就是教了你之后，你就不会创造性地想了。

我再跟大家说一些诺贝尔奖得主的事情，2009年的三位诺奖得主，都是工程师，他们不是物理学家，但是诺贝尔奖颁给的就是要为人类做出贡献的人，只要是造福于人类的好想法就足够了。

2010年两位俄罗斯的大师，他们发现了二维的材料，把它放在碳上面，就得到2D的效果，是个很简单的发明，不是那么难的，但是很难想到。工程师这个行业对中国来说是一个黄金机会，也许未来，像长城这么复杂的东西都建出来了，相信中国肯定会有诺贝尔奖得主的。

我再跟大家讲一下诺贝尔奖是由什么构成的，我们看到这个证书，得到这个证书，然后还有这个金牌，然后我把它放在保险箱里面，然后还有钱，还会把它换算成人民币。

我1974年来过中国，来了北京，就住在北京饭店，我都不记得大街上有什么车，但是现在却有数百万辆的小轿车满大街跑，只有短短三十年，看看中国发展变化有多快呀，到处都是高楼大厦，像北京今天的变化我觉得非常非常的印象深刻，所以说大家要记得自己已经是做了很多很了不起的事情了，所以说没有诺贝尔奖也没有什么。

紧接着我要给年轻人一些建议：首先，你想得诺贝尔奖的话，你要有好奇心，不好奇是不行的；第二就是要有竞争意识，科学界是一个高度竞争的领域，到处都是竞争意识很强的人，竞争很激烈，有些人觉得科学家是要互相合作，但是大家其实都是在争的，谁要第一个发表论文，谁要第一个得奖，如果谁成了第一个，那大家一下子就都知道你了。接下来你要有创造力，你不能说就复制一下别人已经做过的东西就拿奖。然后你要固执，我发现这条很难做到，因为可能你做一个什么东西，然后你的朋友说不是这样的，然后你就动摇了，你必须得固执下去，坚持自己的看法。但是你不能永远这样固执下去，因为也许朋友说对了你说错了呢？自从得了诺贝尔奖之后，有些科学家就开始变得特别固执己见，然后有些迷信了，这个也是很不好的，我可以很清楚地看出，他是走错方向了。但我觉得这是他生命的支柱，就是坚持他自己。

接下来要有自信，而且有怀疑精神，这一条也很难做，你总是怀疑东西就交不到朋友，我参加一些会，听一些高能物理学，我总是很怀疑，持一个怀疑的态度很重要，但是这同时可能让你交不到朋友，可能别人说了一些什么，然后你去怀疑他，没人喜欢被别人怀疑的。但是你自己要记得，不要轻易相信。

然后下一条，要有耐心，我就是一个很有耐心的人，除了所有这些以外，还有一点，就是我前面说的，要有运气。中国有十多亿人口，某些人肯定是会有好运的。

道格拉斯·奥谢罗夫

道格拉斯·奥谢罗夫，1945年生于美国，美国斯坦福大学教授。1996年诺贝尔物理学奖得主，表彰其对氦-3超流性的发现。

我认为传播科学的观念，对于年轻人来说是非常有意义的，也是非常重要的。我非常爱好摄影，拍了很多包括大自然的照片，有时会给图加上注释，这是我对大自然的一些思考，因为对大自然的思考，有时候会使我们感到非常惊讶。

我首先要讲一讲发现和发明之间的联系。昂内斯是一个我非常崇拜的人，他是上世纪非常著名科学家，他当时将氢气进行液化，在几年之后他得到了一些氦气，又希望将氦气进行液化。他有一个非常复杂的冷却系统，成功地将氦气进行了液化，然后希望能将这个液体进行固化。他之后从事了两年这方面的研究，当时冷却的温度是在零度以下的，但是氦气还是具有流动性的，并没有冷却起来，所以当时想放弃这个实验，因为氦气即使在零下几千度的情况下，还是具有流动性的。在两年之后，昂内斯决定改变研究方向，所以他当时通过自己设计的冷却系统进行了其他一些研究，开始研究金属的超导性，如果将温度降到零摄氏度的时候，能够将电子的超导性激发出来。但是另外一派认为，在一定的温度下，这个电子是能够自由流动的。所以，昂内斯认为需要自己进行测量温度，以及其他一些实验数据。当把这些液体进行冷却的时候，液体的氦气也会慢慢地下降，同时电子的阻挠性也是会受到一些影响，当时昂内斯认为这个实验是非常容易进行复制的，这是他对于超导性的第一次观测实验。这个实验在很多地方都进行过，是非常热门的一个话题。

下面讲讲研究的一些策略。首先，必须使用最先进的设备，当时昂内斯用的就是最先进的冷却的仪器，能够将仪器的温度降到其他人无法达到的地步；第二个，可以依赖于已有的技术进行研究；第三点，必须要探索一些未开发的领域，我认为这是非常重要的一点。昂内斯就是第一次真正做低温方面的研究。他在研究中受阻的时候，无法将液体进行固化之后，进行了两年的研究，得到了更低的温度，这使人类向绝对零度大大逼近了一步。所以说想要成功的话，有时候必须学会放弃一些研究，因为可能这些实验是没有结果的，有时候失败可能会让你去尝试其他的一些想法。所以这位教授就开始研究金属的超导性，并且在这个领域取得了非常卓越的成就。

有时候在研究中有一些无法解释的现象，我们不能回避。当时昂内斯将温度降低的时候，液态的氦停止了沸腾，在2.7度的时候，液态的氦的流动性是非常强的，液态氦的特性是非常的易变的。没有人能够在研究氦上得到诺贝尔物理学奖，但是这位教授是离得奖最近的一位了。对昂内斯的研究，人们也知道，氦3和氦4是非常独特的物质。

如果你能够研究一些非常卓越的领域，你也会得到诺贝尔奖。布莱克特在1948年得到了诺贝尔物理学奖，当时他与其他两位同事一起分享了这个奖，他们非常感兴趣做一些宇宙物理学的实验，他们的灵感来自于实验室所做的接收器，他们通过一个接收器，希望能够接受一些电话的信号。是通过卫星进行接收的，将这个信号发到卫星上，卫星就会接收到其他地区的一些信号，这是一个最为敏感，最为复杂的短波的接收器。在天空中我们有一些短波的信号，其实这个短波是从外太空来的。我们现在知道，通过卫星，接收到了短波信号。现在我们有了更好的卫星，这些卫星能够监测到这些波动。

科学的进步能够产生很多新的发明，希望能够造福人类，但是我们的进步在哪里呢？举个例子说，我在研究中经常使用这个技术，费利克斯·布洛赫是斯坦福大学的一名教授，珀塞尔在哈佛大学工作，这两位在1949年发明了一个设备，能够进行核子的研究。这是一个非常重要的发明，他们之后很快就得了诺贝尔的物理学奖，一般这种情况要等二三十年才会得到，如果没有足够的耐心是不行的，但是六年之后他们就得到了，他们两个分享了诺贝尔物理学奖，当时媒体希望让他们解释一下他们的研究，记者们可能不太了解物理学，所以对他们来说，解释这些理论是非常困难的，我经常也会遇到这种问题，核磁共振能够产生什么样的积极作用呢？核磁共振和核子是不太一样的。在斯坦福大学的同事说，他确实这么说了，能通过核磁共振来研究电磁方面的一些现象，最后人们又做了另外一种研究，这个研究也得了诺贝尔奖，研究发现如果我们通过核磁共振能够发现蛋白质的三维的结构，将蛋白质进行结晶化，如果你把蛋白质组的结晶化的话，那么就能够看到蛋白质内部的结构。在核磁共振领域已经有四项诺贝尔奖颁布了，因为在贝尔实验室工作的科学家们，他们通过将老鼠的大脑进行核磁共振，发现当那些老鼠用大脑在解读一些信息的时候，就可以知道大脑的哪个部分在进行信息的解读。如果你看到一些信号的话，大脑中也会显示出来。

我接着讲讲我的故事，我与我的一个研究生共同发现了氦3的流动性。我在高中加入了科学社，是当时科学社的一位化学老师，让我对这个领域产生了兴趣。他说每次做实验就是向大自然发问，大自然也会给你相应的答案。接下来你要做的就是通过大量的实验，来更好地解读大自然所给你的答案。所以，我认为研究就是要不断地探索自然，然后从大自然中得到答案。这是我对研究的看法，并且通过研究，我们可以发现很多新的东西。我在科耐尔大学进行了研究生的学习，与192名同学一起进行了学习，我们的教授都要求很严格，到二年级的时候，只剩下了120多名，他们中很多人都成为了物理学家，我也是其中的一名。在第一学期我们聆听了两位知名学者的演讲，我在当研究生的时候就涉及了氦3的研究，并将温度降到零下五千摄氏度，这个成就是非常了不起的。

另外一个仪器是俄罗斯的一名科学家所发明的，他当时在十九世纪进行了这个实验，氦3和氦4的区别是什么呢？氦4的这些离子都非常的团结，他们会凝聚在一起，然后会具有很强的流动性。氦3在大自然中是很少见的，当时美国和苏联开始研究氢弹，他们进行了大量的实验。在氢弹中很重要的一个元素，这个元素中间有两个中子，俄罗斯科学家发现氦3的元素是存在的，所以氦3在大自然中并不常见。氦3的离子就像电子一样，将这个氦3进行冷却的话，电子是可以上下颠倒的，同时在这个温度之下，当时的科学家就认为液态的氦比固态的氦更具有流动性，可以使用这个技术达到一个非常低的温度。我在研究生一年级的时候就想进行这个研究，当时必须每个人制造一个冷却器，我们可以将温度一直持续降低，可以降到零下一千度，这名俄罗斯科学家的成就非常了不起。当时我正在医院做了一个膝盖手术，就是在医院的时候，我有了这个想法，所以我设计了一个仪器。

我的研究必须在低温的情况下进行，我因此得出数据（1971年的数据）。他们跟我说这个系统其实温度在降低，通过曲线可以看到不断地在溶化的数据，下面遇到压力，然后往上返，很明显，是一个冷却的过程，我对这个结果很不满意，但其实最终我发现，不仅仅是有这一个点，还有两个，因为在科学当中，有时候你就会发现，它会有一个循环往复的东西，这里有个A，随后上面就会有个B，最终我们冷和热的状态都看到了。不管是液体还是固体，我们都想看到，所以我们就发明了这样一个仪器，如果把一个频率放进去，然后让它接收的话，因为中间是固定的，就会形成一个薄膜，然后我就可以通过它测量。这一层薄膜会一点点往下降，所以这样子的信号检测到，我们就知道信号接收到了。因为核磁共振得物理学奖的科学家，就是发现我们这个数据上下来回返的时候，达到一个最高点，然后紧接着又返回。所有这些最高点，都不是液体状态。

我在4月份的时候重新测数据，较低一点的温度，接到了信号，下降的非常快，于是我记录在我实验本子上，没有人凌晨两点四十会起来做这个事情。当时我很兴奋，我在整个物理学院里面来回跑，想告诉大家我发现这个了，但是凌晨两点四十分只有我一个人，我就打电话给我的物理学教授，你确定你说的是真的吗？早上六点他又给我打电话问了一些细节，我把我知道的都告诉了他，他也很高兴。

一天晚上我又接到电话，大概是凌晨两点半，对方带着奇怪的口音问我，说你是谁谁谁吗，我说是啊，我说你知道现在是凌晨两点多了吗，他说我知道，但是我是瑞典的诺贝尔奖委员会的，我通知你得奖了。有些人觉得是不可能，但其实是因为他们没用对地方，我其实被拒绝了两次，就是因为他们对我这个研究的情况不了解。

我们给大家一个建议就是，要用全新的技术，然后永远不要放弃，即使是有困境的时候，然后持续地找一些新的东西来尝试。有研究生跟教授说：我做了三个月，在做这个核磁方面的研究，最后就放弃了，因为没有得到解决。教授说：我不会放弃。这种情况下要做新的实验，你们还是像教授说的，要有好奇心，总归有一天会有回报的。

另外一条，有时候后退一步可能会更好地理解你当时没有看到的东西，有时候可能一个周末停下来，然后再重新换换脑子会更好。

我会说一点汉语，我妻子是中国人。我毕业的时候，我被邀请用汉语跟大家交流，这使我有一次机会能够做一点物理方面的工作，因为那个时候我中文说的实在不好，所以我就拒绝了。

我再说一点，很少有哪些科研成果是个人完成的，必须要不停地有合作，不停地问新问题，有新的科技，然后回答新的问题，想要有进步，必须要广泛地进行科研。然后彼此鼓励，彼此交流，从而满足自身的好奇心。