牛人辈出的时代

相对论、量子力学、遗传物质DNA双螺旋结构,是二十世纪最伟大的三个科学发现。它们让人类科技进入了一个前所未有的高度发展时期,而“非专业性”的爱因斯坦、德布罗意、沃森和克里克在这之中做出了巨大的贡献。

相对论的发现者爱因斯坦

相对论提出了时间空间的相对性,揭示了物质运动的质能关系本质,颠覆了牛顿力学的经典观念,对物理学、天文学和哲学等领域产生了深远的影响。而它的发现者却是伯尔尼专利局的一名技术员。

爱因斯坦1900年(21岁)毕业于瑞士苏黎世联邦理工学院,1902年6月受雇于伯尔尼专利局,1904年9月晋升为三级技术员,1906年、1907年分别晋升为二级技术员、一级技术员,1908年10月兼任伯尔尼大学编外讲师,1909年10月任理论物理学副教授,并离开专利局。

而爱因斯坦在专利局期间,1905年(26岁)是他的业务“丰收年”。3月份他发表了量子论,提出了光量子假说,解决了光电效应问题(由此获得1921年诺贝尔物理学奖);4月他向苏黎世大学提出论文《分子大小的新测定法》,获得博士学位;5月完成论文《论动体的电动力学》,独立而完整地提出了狭义相对论原理,开创了物理学的新纪元。

大学毕业后九年的这段时间,他基本上就是一个“业余的”科学探索者和开拓者。

图片[1]-牛人辈出的时代-乐学小窝
牛人辈出的时代

伯尔尼专利局的三级技术员爱因斯坦1905年提出了狭义相对论

物质之波粒二象性的发现者德布罗意

量子力学是二十世纪最重大的科学发现之一,它的建立和发展可谓是“集体智慧结晶”的典范,著名物理学家普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、爱因斯坦等都为此做出了贡献。它揭示了微观粒子的不确定性、纠缠效应和波粒二象性特征。而波粒二象性的提出者正是物理学“爱好者”德布罗意。

德布罗意出身于法国的一个贵族家庭,但早年双亲过世,由大他17岁的兄长抚养,他本来是在巴黎索邦大学大学学历史的,并在18岁时获得文学学士学位,但因为他哥是一位实验物理学家,在与这些科学家的交往中他喜欢上了物理学,因此便转学物理,并于21岁时(1913年)又获得理学学士学位。但是时运不济,1914年一战爆发了,德布罗意又去当了6年的通讯兵。

战后他返回索邦大学随著名物理学家郎之万教授攻读博士,并于1923年发表了三篇有关物质波的论文,在此基础上提交了一篇名为《量子理论研究》的博士论文。然而,他阐释的微观物质既是粒子、又是波,具有波粒二象性的理论,与当时的科学认识完全不同,他的推导方程德布罗意方程式也没几个人懂,甚至都不信,因此几乎连博士学位都差点拿不到,所幸爱因斯坦慧眼识珠,指出其思想的伟大性。而德布罗意也有这篇只有70页的博士论文所阐释的波粒二象性理论而于1929年获得诺贝尔物理学奖。

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德布罗意以32岁写的博士论文中的理论而获得诺贝尔物理学奖

沃森和克里克:提出DNA双螺旋结构

在沃森和克里克之前,遗传物质究竟是核糖核酸还是蛋白质?基因是怎么遗传的?这些问题都尚不确定。而正是一个动物学博士沃森和一个物理学博士克里克,揭示了遗传物质的脱氧核糖核酸(DNA)双螺旋结构,从而开创了生物学的新纪元。

沃森(Wotson)是美国人,本身是学动物学的,喜欢的是鸟类的研究,只是攻读博士学位时没有选择热门的果蝇而选择了噬菌体做遗传学研究,博士毕业后去剑桥大学进修。而克里克(Crick)本身是学物理学的,只是他也是时运不济,二战中断了他的博士学业,去英国海军部当了一名研制水雷的技术兵,二战后才得以继续继续攻读博士学位。

1951年5月,刚满23岁的沃森与35岁的克里克在剑桥大学相识,沃森“忽悠”搞“蛋白质的X衍射技术研究”课题的克里克一起研究遗传基因。原因在于沃森懂生物的遗传规律,但他对物理学、化学和数学的理论知识和方法几乎就是一片茫然,而克里克恰恰懂这些,但克里克不懂生物学、遗传学。所以,沃森有总体的思路,而克里克有切实的技术方法,他们的合作堪称是“各有优势,强强联合”的典范。

1953年春,25岁的沃森和37岁的克里克终于在借鉴他人研究成果的基础上,“鼓捣”出了一个能说明遗传特性,也能说明化学结构的模型——DNA的双螺旋结构。并于1953年4月25日在《自然》杂志上发表了一篇特别简短的学术论文,这篇论文只有一页,有一千来个词。然而,正是这篇论文提出的理论,使他们获得了1962年的诺贝尔奖生理学/医学奖,并开创了生命科学的新纪元。

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25岁的沃森(左)和37岁的克里克(右)建立了DNA双螺旋结构

小结

纵观提出相对论、波粒二象性、DNA双螺旋结构的科学家爱因斯坦、德布罗意、沃森和克里克,他们在提出这些理论时,都不是这些领域的专家和教授,甚至都还谈不上是研究人员,但是,他们热爱科学,能敏锐地抓住科学前沿的瓶颈问题,并无视权威和已有的科学知识,而勇于另辟蹊径去探索研究。这是他们成功的关键所在,是值得我们借鉴的。

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THE END
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