1996年诺奖得主：基础研究并不为了什么

1996年诺贝尔物理学奖获得者道格拉斯·奥谢罗夫

　　1996年诺贝尔物理学奖获得者道格拉斯·奥谢罗夫：基础研究并不为了什么

　　作者：祝魏玮

　　1996年诺贝尔物理学奖授予道格拉斯·奥谢罗夫(Douglas D.Sheriff)、戴维·李(David M.lee)和罗伯特·里查森(Robert C.Richardson)，以表彰他们对氦-3超流性的发现。该发现使科学家对量子物理有了更深理解。

　　无论演讲还是接受记者采访，道格拉斯在本届诺贝尔奖获得者北京论坛上都强调：“我要谈的是对中国的建议以及取得科学成绩的一些感受。”这使他的谈话瞬间“中国化”。

　　他说：“在作基础研究的时候，你的确不知道自己会发现什么。有目的的基础研究其实是应用型研究，所以我一直在考虑基础研究到底是为了什么。自然科学的发现改变了世界，但这些发现是不可预测的，科学家应该采用相应的研究方法增加发现的机会。”

　　“细心+先进仪器会让你受益匪浅”

　　道格拉斯认为，细心、不放过任何机会以及采用最先进的科研仪器是成功发现的关键之处。他同时用荷兰物理学家开默林·昂内斯的研究之路作了诠释。

　　1908年，开默林·昂内斯将最后一个被认为是永久气体的氦气液化，从而最后使气体、液体之间的绝对界线消失。之后，他把研究工作转向系统地测量电阻随温度的变化关系。1911年，他发现纯的水银样品在低温4.22K～4.27K时电阻消失，接着又发现其他一些金属也有这样的现象，他把这种现象称为超导电性。这一发现开辟了一个崭新的物理领域。

　　随后他又着手绕制强磁体，但出乎他的意料，超导体在通上不太大的电流后，超导电性就立即消失。经过细致的研究，他进一步发现超导体的临界电流和临界磁场。由于对低温物理所作出的杰出贡献，开默林·昂内斯获得1913年诺贝尔物理学奖。

　　但是，开默林·昂内斯却和液态氦的超流动性这一发现失之交臂，反而是前苏联物理学家卡皮查通过对液态氦的一系列实验，于1937年发现了液态氦的超流动性。他发现，温度低于2.17K时流过狭缝的液态氦的流速与压差无关，并得出结论：温度低于2.17K时，液态氦是超流动的，液体内部以及液体与器壁之间都没有摩擦力。1941年，卡皮查还发现，当热流经过固体与超流氦的界面时，温度在界面上有一个不连续的跃变，这一现象被称为卡皮查热阻。卡皮查与A.A.彭齐亚斯和R.W.威尔逊共获1978年的诺贝尔物理学奖。

　　道格拉斯说：“在开默林·昂内斯获得诺贝尔物理学奖之后，全球的人似乎都在研究超导性，但是15年后，如果要研究超导就必须去荷兰的莱顿大学，因为在那里有最新的仪器可把液态氦冷却到2.17K以下。‘2.17K’是研究超流体变化的一个巨大成就。遗憾的是，开默林·昂内斯错失了机会，而卡皮查发明了脉冲强磁场技术和活塞膨胀机型氦液化器，为在极端条件(强磁场和极低温)下研究物性开辟了道路。可以看到，发现超导性，首先要尽可能地使用最好的仪器，而失败可能是邀请你尝试了新事物。”

　　“基础研究其实没有目的”

　　道格拉斯说：“科学的进步通常都直接受益于人类的发明及技术的出现，但即使在科学上取得进展之后，基础研究也不可能预测人类将要面临的问题。”

　　道格拉斯举例说，“核磁共振技术是由布洛赫和珀塞尔在1946年发明的，他们之所以研究这项技术，是为了弄清磁场中赫兹运动频率的问题。6年后，他们因从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法，获得了诺贝尔物理学奖。当时人们问他们：‘核磁共振有什么用处？’布洛赫却说：‘这是基础研究，应用范围非常小。’几年后，这个发现很快就成为全球化学实验室中重要的工具之一。”

　　2003年，保罗·劳特布尔(Paul C. Lauterbur)和彼得·曼斯菲尔德(Sir Peter Mansfield)关于核磁共振成像的研究获得了诺贝尔生理学或医学奖，这是核磁共振方面的第四个诺贝尔奖。道格拉斯说：“我觉得‘核磁共振’可能还会再获诺奖，贝尔实验室的一位科学家认识到‘核磁共振’的功能性开发是有潜力的，能够在一秒钟之内对人脑进行成像，这改变了我们对心理学的了解，同时使心理学变成了一门科学。但我们也看到，核磁共振发明的初衷并非因为大脑成像。”

　　“没有他们我作不出这项研究”

　　道格拉斯说：“公平地说，诺贝尔奖应该被看作对科学的一种庆祝，而不是对发现者的奖励。我们和其他获奖者一样当然是聪明人，但是有很多的聪明人也同样应该获奖。科学的发现往往不是孤立作研究的个人所发现的，应该是科学界的共同成就。”

　　道格拉斯介绍说：“在发现固体氦的时候，我并不知道它是液态的还是固态的，所以就和同事讨论，并参考了他们的意见，做了一个静态的磁场，其中同样使用了核磁共振技术。在1976年的一天晚上，我发现这种液态氦的研究非常有意思，于是就记下来，并发表了论文。但我知道，很多人都在技术和观点上为此作出了贡献，没有他们中的任何一个，我都不可能作出这项研究。一个人要想快速进步，必须作广泛的研究，科学家之间也要相互交流，同时也应该花一些时间满足自己的好奇心。科学的进步就是这样获得的。”