科学创新的典范——诺贝尔物理学奖获得者拉比述评 52页

首都师范大学硕士学位论文科学创新的典范——诺贝尔物理学奖获得者拉比述评姓名：陈岗申请学位级别：硕士专业：科学技术史指导教师：刘战存20070516 摘要拉比作为20世纪最杰出的科学家之一，不仅在科学研究上作出巨大贡献，而且还在人文与教育等多方面都作出巨大的贡献。本文主要是从历史的角度出发，广泛收集有关拉比的各方面资料，通过汇总与分析，对拉比创新的典型事例进行评述，以及拉比学派和拉比的文化与教育思想，再次重温大师的成长经历和创新过程，感受大师的时代风范。全文分为四大部分。第一部分关于拉比的早期生活和求学活动。·包括他贫苦的青少年时期，宗教的影响，求学过程中的创造火花。第二部分关于分子束实验在拉比实验室不断改进的历程。包括理论的创新，实验方法的创新，以及逐步发展到分子束共振实验。第三部分关于拉比学派。包括对拉比学派的界定，拉比的教学特点，拉比作为学术领导人的吸弓}力与他领导下的实验室内部团结、协作的环境，拉比学派的成就。第四部分关于拉比的人文思想与社会活动。包括拉比的科学与文化的观点，科学与教育的观点，拉比参与创建CEP,N和IAEA，拉比在科教政策领域的理论探索和实践。关键词拉比创新分子束拉比树拉比学派科学文化观政府政策 AbstractAsoneofthemostoutstandingscientistsin20thcentury，Rabimadegreatcontributionsinmanyfieldssuchasscience、humanitiesandeducation．ThisthesisreviewsRabi’Screativeexamplehistorically，includingRabischool，Rabi’Sthoughtsofcultareandeducation，bycollecting，gatheringandanalyzingallkindsofdatutn．Also。thisthesisreviewsmaster’sexperienceofgrowingupandcreativeprocess，andletsUSbeabletolistentothevoiceofthetimesthatmaster1ivedinrespectfully．ThethesiSiSdividedintofourparts．ThefirstpartdescribesRabi’Searly1ifeandstudyactivities．includinghispovertyyoungtime，religionfamily’Sinfluence，studyandcreativeabilitywhichspurtedinthisprocess．ThesecondpartisabouteverlastingprocessofcreatingofmolecularbeamexperimentinRahi’Slab，includingtheoreticinnovation，continuousinnovationofexperimentmethod，andthengraduallyruntomolecularbeamexperiment．ThethirdpartisaboutRabischool，includingthedefinitionofRabischool，Rabi’Steachingcbaracteristjcs，theattractionofpersonalityofRabiandthecomityinhislab．achievementsofRabisch001．ThefourthpartdescribesRabi’Shumanitiesthoughtandsocialactivities，includingRabi’SthoughtsOnscienceandculture，Rabi’Sviewpointsonscienceandeducation，takingpartinbuildingupCERNandIAEAbuiItbyRabi，andRabi’Stheoreticexplorationandpracticeineducation．KeywordsRabi：innovation：molecularbeam：Rabitree：RabiSchool：thoughtsonscienceandculture：thepolicyofgovernmentll 首都师范大学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：像精日期≯诉洲日首都师范大学位论文授权使用声明本人完全了解首都师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名：}每为日期摊明舶 首都师范大学硕L论文引言近期，我国政府提出自主创新的国策，并作为一个较长时期内发展战略来执行。关于创新环境的形成和创新型国家的建立是一个长期、持续的过程，我们的科学技术与发达国家相比，还有很大的差距，为了尽快缩小这一差距，我们应当向其他国家借鉴经验，从历史中寻找启示。拉比作为20世纪最杰出科学家之一，1944年诺贝尔物理学奖获得者，作出了许多创新性的工作，可以称之为创新的典范，为科学的进步与发展作出了巨大贡献。目前，国内对拉比的研究大多数局限于他的分子束共振这个实验上，不能够对分子束实验方法的发展和改进历程有个清楚地了解。本文对拉比的青少年贫苦的生活作深入具体的描述，再现大科学家成长的艰辛。在求学过程及其科学研究活动中，拉比进行了一系列的创新举动，其中体现了科学创新的多种素养，这也是本文研究的一个重点。国内学术界对学派的研究文献很多，像李比希学派在有机化学领域、哥本哈根学派在量子力学领域，这些学派在各自的领域都起到了很大的作用。而拉比的分子束实验室对此领域的科学发展作了巨大贡献，但很少对此作个学派来研究，本文对拉比学派进行了界定，提出拉比学派的概念，并对拉比学派的特点与成就都做了一定的研究，对拉比学派在科研活动过程中所体现出集体智慧的耦合放大进行评述，彰显学派在促进国家科技进步中的重要作用。拉比一生经历了复杂的环境变化，两次可怕的世界大战以及20世纪科学技术的飞速发展，这些形成了拉比关于科学、文化、教育、原子能、国际合作以及科学家参与政府决策等诸多独具特色的观点。对于这些，我们至今回忆起来也觉得并未过时，值得研究。总的看来，本文主要着墨于拉比创新的事例的研究，展示拉比在科学研究过程中所体现出的创新才能以及素养，因此本文题为《科学创新的典范——诺贝尔物理学奖获得者拉比述评》。 首都师范大学顽t论文第一章早期生活和求学活动1．1启蒙：对‘圣经》的怀疑1898年7月29日，拉比(IsidorIsaacRabi，1898—1988)生于现今位于波兰境内靠近捷克边界的莱曼诺夫(Rymanow)的小镇。他的父亲大卫·罗伯特·拉比(DavidRobertRabi)出生于一个家境贫寒的犹太人家庭，几乎没受过教育，并且也没有一技之长。小拉比出生后不久，迫于生活压力，21岁的大卫就和同伴千里迢迢到了美国纽约谋生。几个月后，在能够养活妻子(珍妮·泰格，JennieTeigRabi)和年幼的儿子小拉比的情况下，大卫便让妻子带着不满周岁的儿子离开了生活多年的家乡，前往美国。在美国，拉比一家开始住在位于纽约曼哈顿区(Manhattan)最东南的犹太移民聚居贫民区，邻居们说的都是意第绪语(Yiddish，犹太国际语)。在那里，拉比的父亲只能去做那些低工薪的体力活。家里收入本来就不多，小拉比还经常生病，据拉比回忆：“我小时候体弱多病，医生的账单上始终记着父亲的名字。”“1而比拉比小五岁的妹妹也在这个时期来到了世界，他们六个人(还有两个为其他人)居住在两间小平房⋯⋯拉比的童年就是在这样一个贫穷家庭和嘈杂环境中度过的。3岁时，拉比开始上学，父母把他送入一所犹太启蒙学校。在学校学习意第绪语和《圣经》，据拉比自己后来回忆：“我能把这第一次学习的语言说得像母语一样好。”。1拉比一家都是犹太人，基本信仰是犹太教。在犹太教中，上帝被认为是无时不与他们同在的。拉比曾说：“在平时的交谈中，神在每句话中都会被提及。”嘲许多故事中的角色——幽灵、鬼怪、恶魔和吸血蝙蝠，都给拉比幼小的心灵留下了深刻而持久的印象Ⅲ。在九岁那年(1907年)，拉比一家搬到纽约布鲁克林(Brooklyn)的布朗斯维尔(Brownsville)。拉比的父亲借钱开了一家杂货店，日子也过得稍好了一些，用拉比自己的话说：“那时我并不感觉到贫穷，而且感觉到挺富有的，因为住在我们周围的全部是穷人”嘲。不久，拉比进了一所公立学校。[1lJa"cmyB,mmin．出pvriengingSvienve．Nc,wYo,t,BasicBooks，Inc．2ub．1978,38—129竭同上嘲JohnS．Rig&，a．Rabi,CitizenandScientist．NewYofk,BasicBDoks。lnc．。Pub．1987219f．J吴彤．拉比：平民、科学家和政治括动家．自然辩ilE法通讯，4(1994)，67—78删JohnS．Rigdm．Rabi,Citizenand＆ientist．NewYork,BasicBooks。Inc．，Pub．1987,P222 首都师范大学硕士论文在十岁那年，一个偶然的机会拉比接触到卡内基(Carnegie)图书馆的图书。在那里，拉比兴趣盎然，他回忆说：“我那时一天就能阅读一本厚厚的书。”嘲他阅读了哥白尼的“天文学”(Astronomy)，并被哥白尼体系深深吸引着。拉比后来回忆起来感慨万分地说：“比起任何其它别的什么，这本书更决定了我后来的生活””。有一次拉比对父亲说：“我想成为一名天文学家，父亲回答，那你怎么依此生存呢?我也不知道。”01通过读书思考，拉比对‘圣经》中的上帝创世说产生了怀疑，比如，有一次，他有意违反犹太戒律，在安息日(Sabbath)乘坐有轨电车，并没有什么上帝惩罚降落在他头上。另一次，他故意违反教规，在布道者祝福会众时睁开一只眼睛去看了看，——按教规说法看了眼会瞎。嘲这不仅显示了拉比顽皮的一面，也表现了聪明的一面，而且似乎也蕴含着他对未知的怀疑与探究精神。在此期间，通过阅读大量书籍，使拉比对科学技术产生了浓厚的兴趣。十一岁时，他就设计了孩童玩耍的电报系统；后来，他在一本流行的科学杂志《现代电学》(ModernElectrics)上还发表过关于制作电容器的文章““。1．2求学：渐显对物理学的兴趣即将上中学时，拉比的父母希望自己的儿子未来从事犹太教职业，但拉比却选择了布鲁克林的一所职业培训的高级中学。据拉比自己回忆：“我选择这所培训学校也是受到哥白尼的影响。”“”1916年，拉比以优异的成绩考入纽约的康奈尔(Cornell)大学电工系。他每年可以获得一百美元的奖学金，但对支付学费和生活费一百美元是不够的。在能够选择课外打工的情况下，拉比并没有选择打工挣钱，而是选择在图书馆中继续饱览群书，做自己想做的事。拉比只能在生活上省吃俭用，以至于因为营养不良而过早地掉了几颗牙齿。他自己说：“我那时不知道什么叫做营养，花钱去买蔬菜吃对我而言，简直是一种奢侈，因为我非常需要固体食物去填饱肚子。”“。在电气工程类课程之外，拉比还研修实验化学课程，对化学产生了很大兴趣，后来：=：JeremyBm刚n．ExperiencingScience．NewYork,BasicBooks,Inc．,Pub．1978,38·1291：MagillFrankNorthen．TheNobelPrizeWinnersPasadena：SalemPr．1989,507-516⋯JeremyBernstein．ExperiencingScience．NewYork,BasicBooks，Inc，Pub．1978,38-129一l吴彤．拉比：平民、科学家和政治活动家．自然辩证法通讯，4(1994)，67—78【101JeremyBemstein．ExperiencingScience．NewYork,BasicBooks，Inc．,Pub．1978，38．129[hi同上o“4JeremyB∞lstcin．ExperiencingScience．NewYork,BasicBooks，Inc．,Pub．1978，38-1293 首都师范大学硕}论文就改修了化学专业，1919年他取得了化学学士学位。毕业后，拉比返回了布鲁克林。他想从事科学研究，但是由于当时反犹太情绪，很难找到与他学术背景相称的工作。迫于生计，拉比在纽约勒德尔(Lederle)实验室找到一份从事分析各种物质材料的工资很低的差事，但很快辞职不干了。在家待业的将近三年里，拉比大部分时间是在纽约公共图书馆里和朋友们讨论科学中度过的。在1922年，拉比申请到一笔奖学金又回到康奈尔大学，成为攻读化学学科的研究生。在那时，他的兴趣在物理化学上，但康奈尔大学还没有这门课程；他想学些物理，那时的物理系没有理论物理教师，也没有开设现代物理学课程。他后来说。“我知道我想成为一名科学家，但没人指点迷滓，我不知道怎样达到目的，⋯⋯我的兴趣在物质结构上”113]。不久，拉比感兴趣的原子结构已经成为物理学最活跃的前沿，不过它还没有出现在美国教科书上。再说，那时一流的物理学家差不多都在欧洲。拉比在康奈尔大学上一年级的时候，在电工课上才首次接触到电子的理论，而早在1906年，英国物理学家J．J，汤姆孙就因为1897年发现电子被授予诺贝尔物理学奖，而拉比在电子发现二十年后开始学习电子理论。拉比说：“我们国家应该做的是创造性的物理学⋯⋯，而不是卑躬屈膝地伏在富人的餐桌下面拣他们吃剩下的面包渣，⋯⋯我很快发现我所喜爱的那部分化学原来叫物理学。如果有人早点告诉我，那就不知道我要早入门多少年“””。为了弥补失掉的时间，拉比很快制定了一个非常紧凑的学习计划，他按这个计划用了大约6个月，去补物理学的有关知识。通过这一段艰苦的努力，拉比感觉到物理学是如此简捷，它的少数几个概念经过有效的扩展就能覆盖从极小原子到庞大银河的整个自然界。““。就此看来，有些事错过了不要紧，就像拉比经过学电工学和化学的一段曲折之后，才找到自己所喜欢的物理学，虽然迟了一些，但为时不晚，他采取了亡羊补牢的方法，不像～些人就此潦倒一生。在科学研究的道路上，有不少学者家境富裕，衣食无忧，有的甚至可以用家里提供的经费从事科学研究(如瑞利勋爵)，他们在经济上面临的困难就少一些；而拉比家境贫寒，在上学期间还要分担家里的经济负担，但是他通过自己的努力，改变了这种困难处境，不但完成了学业，而且为科学发展做出了卓越的贡献，人州JohnS．Ri剐∞．RabLCitizenandScientiat．NewYork,BasicBooks，lnc．Pub．1媚7．”l1141JohnS．Rigdm．RabLCitizenandScientist．NewYork,BasicBooks，lnc．Pub．1987’P36ttsl吴彤．拉比；平民，科学家和政治活动家．自然辩证法通讯，4(1994)，67—784 首都师范大学硕}论文生道路上绽放出一朵又一朵灿烂的花朵。1．3初出茅庐：创造性地测量磁化率最初，拉比想继续在康奈尔大学攻读物理，但他没有申请到物理学奖学金，于是他去了哥伦比亚大学。在哥伦比亚大学作博士论文时，他的导师A．P．威尔斯(Wills)教授是一位磁学专家，威尔斯建议拉比设计一个实验，测量钠蒸汽在磁场中的反应，以此作为他的博士论文题目。将任何物质放在磁铁的两极之间时，就会被磁化。但不同物质受到磁化情况大不相同。可以用磁化率(susceptibility)来反映物质被磁化的性质。拉比感到这是一个非常困难的实验，钠在高温下是气体，具有腐蚀性，很难控制。经过考虑，决定不做这个实验。他在回忆中说道：“我对导师说我不太适合这个实验，而不能对他说我不想做这个实验。威尔斯教授说，他感到非常遗憾，并表示他将把这个题目给别的同学。”“”威尔斯教授没有别的题目，这样博士论文只能靠拉比自己了。此时恰逢1915年诺贝尔物理学奖得主布拉格(WilliamLawrenceBragg)来哥伦比亚大学讲学。在演讲中，布拉格介绍了一系列最近他所做晶体的实验，得出一些盐晶体的空间排列是非常相似的，但是它们电极化率是十分不同的，拉比从这些测量电极化率的方法与结果中受到启发，他去找了威尔斯教授；另外，在图书馆查阅资料时，他从麦克斯韦《电磁通论》(1873)中也受到重要启发：在不同方向具有不同强度的不均匀的磁场中，能够改变晶体的磁化率。19世纪后期，德国科学家福格特(WoldemarVoigt)已发明了测量晶体磁化率的实验方法，这一传统方法既复杂又困难。它需要从晶体上切割下三个独立的小块，每一块保持晶体内的不同取向。将这些小块用扭秤悬挂在磁场中，测出晶体对磁场的或正或负的反应程度。这需要高超的技术和艰苦的工作。“””⋯JeremyBemstelnExperiencingScience．NewYork,BasieBooks。lnc．．Pub．1978．38．129⋯JJereanyBlrznstein．ExperiencingScience．NewYork,BasicBooks，lne．nb．1978．52-53 首都师范大学硕}论文图1．从上面看晶体放置图图2．从侧面看晶体放置图图3．晶体磁化率测量拉比提出了一种新的比较测量方法，实验的设计及其思想如下：如图2把晶体用足够粗的玻璃丝竖直吊在不均匀的磁场中，这个玻璃丝能够阻碍晶体在磁场中受力时而引起的转动。Y轴经过晶体的中心。把被测晶体放置如图1和2所示，晶体放置在溶液中，该溶液为被测晶体的饱和溶液，以防止晶体溶解。在图2的溶液池中，对于比水的磁化率大很多的晶体物质，溶液的磁化率可以通过增加MnCI，溶液的浓度来提高，通过增加该晶体的饱和溶液来使磁化率降低。对于磁化率比水小的晶体物质，可以通过增加l(1溶液的浓度来使它的磁化率降低，通过增加该晶体的饱和溶液的浓度来使它的磁化率提高。晶体放入磁场后就会移动，这样通过溶液的调节，用显微镜观察晶体沿X6 首都师范大学硕L论文和Y轴有否移动的状态，当它们达到一种平衡时，液体磁化率就与晶体这个截面的磁化率相当。放出溶液，对晶体另外截面的磁化率进行测量。～然后再通过如图3所示的装置测量溶液的磁化率：装有待测液体的管子下端放在大磁铁的场中，大的磁极用于确保在管的下端有一个均匀的场，管子下端系有一铅块，铅块的重量相对于液体所受的磁场力大得多，这样就可以阻止管子移动。对于弱磁溶液可以不用铅块。由于空管子在磁场中受力是非常微弱的，可以忽略不计，磁场的作用力可以用～个装得足够高以避开磁场影响的敏感的秤来测量。把管子中的液体换成纯水，同样测出其所受的力。由于水的磁化率为-0．720x10。，这样比较水与该溶液的磁化率就可以精确测定晶体磁化率“”。拉比推导了计算磁化率的公式。晶体是各向异性的，不同方向上的磁化率也不相同。拉比的方法具有很好的技巧，可以不用去考虑磁场或磁场梯度的大小和晶体的规格，通过两次比较就可以精确测定晶体的磁化率，它仅使拉比大约花了六周时间就精确地完成了实验。1927年，他获得了博士学位，论文发表在同年的《物理评论》上。．1926年8月17日与海伦结婚，生有两个女儿：兰希·伊丽莎白(NancyElizabeth)，玛格丽特·约埃娜(MargaretJoella)“”。1．4负笈欧洲：在大师们身边感觉良好20世纪前期，量子理论在欧洲迅速发展。从玻尔(1913年)首次将量子理论应用到原子结构中，到索末菲(1916年)对空问量子化的预言和斯特恩与他的同事盖拉赫(w．Gerlach)(1922年)用实验验证了关于空间量子化的观点，证明了它的正确性，以及海森伯和薛定谔等人量子力学体系的建立等等，都反映出了量子理论在欧洲蓬勃发展。而斯特恩一盖拉赫实验的结果及其论文译文在美国翻译出来并流传，已是1926年的事情，此时拉比还未毕业。他和他的同学看出了其中的意义，于是开始研读新物理学一些创始人的论文，如德布罗意、泡利、古兹密特(Goudsmit，SamuelAbraham)和乌伦贝克(Uhlenbeck，GeorgeEugene)、薛定谔等。1926年，拉比和同学克勒尼希(RalphKronig)用薛定谔的量子力学思想o“IRabiOnThePrincipalMagndicSusceptibilitiesofCrystals．PhysRev,29(1927)，174．18501”MagiilFrankNortha-t．TheNobelPrizeWinners．Pasadena：SalemPr．1989．50％5167 首都帅范大学硕上论文扩展到分子体系上以解决某些问题，并把这篇论文送交《物理评论》主编，但是没有被接收，理由是内容太长。当拉比和克勒尼希压缩了它，再次送去时，同样的论文已经发表在1926年12月24号的德国物理学权威杂志《物理学杂志》，论文作者是德国物理学家FritzReiche和HansRademacher。拉比和克勒尼希的论文虽然在1927年2月的《物理评论》上发表了，但已失去了首创的意义，拉比和克勒尼希的工作现在己成为量子理论教科书中的一个标准的例子。有鉴于此，拉比发现，美国物理学还很落后，还不能认清新物理学的意义。就像拉比自己说：“我们知道歌剧剧本，但我们不得不学习乐曲。”㈨恰好此时哥伦比亚大学有几个赴欧留学的奖学金名额，拉比获得了巴纳德基金资助，1927年6月，他带着妻子海伦，踏上去往欧洲的旅途。由于拉比的兴趣在量子力学，他先去了瑞士苏黎世找薛定谔，但薛定谔不久就要离开。拉比在那里呆了几个星期，首次碰到一些人，像斯特拉顿(JuliusStratton，后来成为MIT的主席)、波林(LinusPauling)等。当薛定谔去柏林就任理论物理所所长之职后，拉比去了慕尼黑大学索末菲那里，那时索末菲正在讲授量子力学课。在索末菲那里，拉比认识了后来在1967年获得诺贝尔物理学奖的贝特(Bethe，HansAlbrecht)，理论物理学家康登(E．U．Condon)，数学物理学家罗伯逊(H．P．Robertson)，并与他们相处得很好。索末菲经常邀请他的学生们讨论问题，拉比收获很大，他说：“虽然我从未在那些大师名下学习过，但我比95％的德国学生都更为适应这个环境”⋯1。在那时，第九十五届英国科学促进协会的年会即将在利兹举行，会议将有密立根关于宇宙射线的报告，而最能吸引拉比的是德拜(Debye，PeterJosephWilhelm,1884—1966)关于分子极性和薛定谔关于近期量子力学研究的报告，于是他辞别索末菲前往利兹参加了会议。会后他去哥本哈根拜访了理论物理学大师一玻尔。1927年9月中旬，拉比到达玻尔研究所时，玻尔等人都已度假去了。在玻尔研究所碰到了德国物理学家约尔丹(PascualJordan)。接着拉比来到汉堡，那里有泡利和斯特恩。泡利，一个比拉比小两岁的优秀物理学家给了拉比很多帮助，在泡利那里一个有利的条件是：经常有量子力学的大师与泡利探讨问题，其中包括玻尔。然而真正对拉比科研生涯起决定性影响的是斯特恩。删MagillFrankNorclI舶，TheNobelPr／ze用锄娜．P鹊ad饥a：Sal∞IFt．1989．507-51612”JohnS．硒gdea．Rabi,CitizenandSvie．nliaLN钾York,BasieBooks,Inc．．PIIb．1987JP578 首都师范大学硕士论文1922年斯特恩到汉堡大学建立了一个研究分子束的研究所，该研究所的规模并不很大，但当时却是分子束研究的中心，在国际上有巨大影响，许多有关分子柬的课题研究都是从这里开始的。同年，斯特恩与盖拉赫合作，用这种实验测定原子磁矩的空间量子化取向。在斯特恩实验室有两位前来学习的研究人员(如图4所示)，罗纳德·弗拉瑟(RonaldFraser)，来自苏格兰，在1931年出版了第一本分子束专著，本书是该领域中的经典读物；约翰·泰勒(JohnTaylor)，来自伊利诺斯大学。拉比经常过来与他们交流，并对弗拉瑟和泰勒参与的分子束实验产生了兴趣。图4．1928年，斯特恩实验室．前排坐者从左到右：斯特恩，约翰·泰勒后排站者从左到右：OttoBrill，罗纳德·弗拉瑟，拉比和IⅡnanualBstermann那时，斯特恩分子束实验采用的磁场是非均匀磁场，分子经过磁场时将会发生偏转，通过对偏转量的测量就可以知道分子在磁场中的性质。但是此实验有两个缺点：一是，粒子偏转太微弱以至不能进行准确测量；二是。不能够精确测定分子束传播路径上各点的磁场强度，这使实验精度难以提高。拉比想，分子柬进入均匀磁场应该也能够偏转。当一束原子进入一个非均匀磁场时，他借助类比想象到的是，一束光进入并穿过一个棱镜，光之所以被偏转不在于棱镜的均匀不均匀，而在于它们从空气进入到介质不同的棱镜里。所以拉比认为，一束原子只要以某个入射角穿过一个均匀磁场，它们的飞行方向也会被9 首都师范大学硕士论文弯折，不管磁场是均匀还是不均匀的，并且弯折的大小只取决于原子的磁矩。这样均匀磁场强度较易精确测量，原子束偏转量所表达的原子磁矩大小就容易计算了。拉比非常急切地把这一想法告诉了斯特恩，斯特恩的反应既迅速又直截了当：“为什么你不去作实验，而只让思想去工作”?㈨拉比觉得自己冒昧地告诉斯特恩这个想法，因为他来欧洲目的是学习理论物理的，对实验并没有多大兴趣。拉比推托道：“我没有工作，并且还有个妻子要去养活”。然而，泰勒和弗拉瑟鼓励他，也支持他，告诉他被斯特恩邀请去作实验是一种光荣。∞1于是拉比做了自己的第一个分子柬实验。科学研究有实验与理论之分，实验物理学家会致力于在特定条件下的测量，如：迈克尔逊测定光速和阿斯顿(F．W．Aston)测量许多元素的同位素，从而肯定了同位素的普遍存在；理论物理学家可能特别有兴趣去仔细钻研早已得到的测量结果，希望从中发现具有普遍意义的思想，如：爱因斯坦光量子研究和霍金的黑洞研究。在科学研究活动中，实验科学家与理论科学家需相互配合，协同发展。但也有实验与理论双料物理学家，如：牛顿和费米，在近现代科学史上，他们贡献卓著。拉比也是从分子束研究开始，从理论物理学家迈向理论与实验双料的物理学家行列。实验需要用高真空的方法，怎样对真空系统进行检漏?实验需要用分子束，怎样使分子束的强度稳定?实验需要用探测器，怎样制作探测器?实验中用到的磁铁和电源供给，怎样使电源工作稳定，怎样标定磁场?所有这些问题必须解决，而且这些问题必须在实验过程中配合得十分得当才能取得成功。为了获得原子柬，需要在真空中加热晶体，并保持真空室内高度真空，这本身就是相互矛盾的；再有，原子束装置一头是高温，另一头却要冷却，以便让原子束凝聚在接收板上，这样一来，用于真空系统的玻璃器皿极易爆炸。一旦爆炸，则前功尽弃。而且每次取样，一般要经过4—8小时的感光，才能有足够的原子积淀。由此看出，实验过程的复杂性、技巧性都是很高的，实验基础比较薄弱的拉比经常向实验天才泰勒请教。1928年底，拉比的分子束实验得出了结果。当拉比和泰勒确信进入磁场的原子束达到最佳曝光时间后，他们取出底片并进行冲洗。此时，他们惊喜地看到了清晰而且明确分离的两条线，这张照片证明了拉比偶然提出的思想的创造性和嘲吴彤．拉比：平民、科学家和政治活动家．自然辩证法通讯，4(1994)，{{7-78硎{manyBemslcin．脚r．c／ng．NewYork,Basic＆d‘s，k州b．1975，38-12910 首都师范大学硕￡论文有效性。拉比掩饰不住自己的高兴，他把照片洗了许多张，送给在汉堡的留学朋友比特(Bitter)、康登、泽曼斯基(Zemansky)和其他的许多朋友。1928年12月，拉比先写了一个题目为《分子束的偏转》的简报寄给了‘自然》杂志，后又写了一个详细完整的实验报告寄给了德国‘物理学杂志》咖。无论在理论构思还是实验技能上，这个实验实际上为拉比后来的发展奠定了良好的基础。在欧洲，拉比不仅学习到了新量子力学的理论知识，并做了一些前沿的实验工作。与这些新物理学的大师相比，拉比发现自己也能与他们对话，与他们相处得很好。拉比观察到斯特恩周围的学生都能够独立进行实验，并且做得很出色。从上述来看，拉比小时候生活艰苦，很小的年龄就尝到了生活的艰辛，这也锻炼了他的坚韧的性格，为后来数十年如一日的“单调”的科研生活培养了良好的心理素质。在图书馆里，拉比读了大量书籍，为后来的学习研究生活奠定了坚实的基础。还有他作为一个“顽童”的表现，比如拉比有意违反犹太戒律和教规，展示了他敢于打破陈规的勇气，这也是他在科学研究进行创新的心理因素。在作博士论文时，拉比的创新性科学研究工作有了初步的展示，他用已知磁化率的水在某种条件下去替代与某～方向晶体磁化率相同的饱和溶液，就像拉比阅读了麦克斯韦的《电磁通论》和聆听了w．L．布拉格的演讲而得到测量磁化率的启示一样，创新性思维可以来自于历史的启迪，生活的启示。后来，拉比改变斯特恩分子束实验磁场的性质的想法，他想象到光进入棱镜之所以被偏转不在于均匀不均匀的棱镜，而在于它们从空气进入到玻璃里。由此进行类比他想到一束原子只要以某个入射角穿过一个均匀磁场，飞行方向也会被弯折，不管磁场是均匀还是不均匀的。这样他把斯特恩的非均匀磁场改为均匀磁场，方便了计算磁场强度。这种类比方法的创新思维，初步显示了他的敏锐的直觉和丰富的想象，这也是科学研究创新思维的一个范例。讲1吴彤．拉比：平民、科学家和政治活动家．自然辩证法通讯，4(1994)，67—78ll 首都师范大学颂￡论文第二章分子束实验方法的创新发展在莱比锡(Leipzig)，拉比向海森伯继续学习理论，在那里第一次碰到奥本海默，为以后他们在曼哈顿工程的合作打下良好基础。1929年，拉比的奖学金快要用完了，接下来很可能将是他物理生涯的结束，因在当时反犹太情绪下很难找到一份工作。而此时恰巧海森伯在美国讲学，他听说哥伦比亚大学正在招聘理论物理教师，就推荐了拉比，这样哥伦比亚大学聘用了拉比。在哥伦比亚大学，拉比开始了他的职业生涯，一开始他想继续理论物理研究，但他对晶体磁化率的测量和分子束实验还有一些想法。这样，一方面以理论物理学家的身份为物理系教师与研究生开设量子力学、统计力学课程；另一方面开始着手建立实验室进行分子束实验研究。拉比建立分子束实验室得益于在哥伦比亚大学工作的尤里(HaroldUrey，一个1934年获得诺贝尔奖的化学家)，他将自己7600美元的诺贝尔奖金分给拉比一半去建造分子束实验室。尤里对拉比无比的信任，他对别人说：“那个人(拉比)将要获得诺贝尔奖。”陆11931一1940年，除了他的第二个女儿玛格丽特·约埃娜出生休息了几天之外，拉比在哥伦比亚大学分子柬实验室的研究从没间断过。2．1分子束理论研究一开始，在运用分子束实验装置测量各种核磁矩的研究中，拉比与合作者面临的问题是，原子的磁矩比核磁矩大2000倍，怎样在不受原子磁矩的影响才能测量微小的核磁矩?拉比充分发挥了他既是一个理论家又是一个实验家的特长。1931年拉比和布赖特研究出重要的Brcit-Rabi公式，它说明了一个原子的磁能和其的有效磁矩如何随外磁场强度而改变。这些变化之所以发生，是由于原子结构随着最初由电子与核在低的外场下耦合到在高的外场下耦合而改变口q。如果实验中用非均匀磁场是不够强的，这样在磁场中将有(2，+1)(2f+1)个明显的状态，f(去)为核角动量。如果一个量子数．，=％，核自旋为厶则原子在磁场中的能量为∞IJeremyBemste：in．Expe,rferlcingScience．N州York,BasicBooks．Inc．,Pub．1978,38-129坤JNormanERamsey．Obituaric*：I．1．Rabi．Phys．而妇"4I(1988)：82．8412 首都师范大学硕士论文矿一互丽AW±等(1+墨x∞×2；X=∥gw国=熹日=胪，△矽为不在磁场中两个能级的间隔，用为磁量子数，H为磁场强度，g为朗德因子。在不均匀的磁场中所受力，=一署石OH，等为磁场梯度，所以F．±i墨蒌专矾等，对书=圭，赶i之三磊舭等。而、2i+17、’一一．，o，o，圳她以志一志叫c‰等。嘲(1+，)2⋯这个理论被称为Breit—Rabi理论，简称为“B-R”理论，并成为接下来几年研究分子柬实验的理论基础。根据“B-R”理论，拉比作了进一步发展，这就是我们称之为零磁矩的方法。发展这种方法直接的动机就是拉比的简单性原则，借此得到直观的答案，这就是拉比的风格。这种方法是取磁场的某一定值，使原子的有效磁矩等于零(磁矩是原予的基本性质，实际上不为零)，当原子束通过非均匀磁场时处于这种状态的原子不会被偏转。零磁矩方法是对不能够精确测量不均匀磁场强度而发明的，但是获得磁场新方法的发明并使用，能够较为精确测量磁场的强度，这种方法也就2．2分子柬实验磁场的创新电子磁矩的发现首次为了解原子结构提供了重要的途径，同样质子磁矩的研究为获得原子核结构的知识发挥同样的作用。1933年，斯特恩用分子束偏转实验来测量氢分子中氢核(质子)与氘核的磁矩，得到了惊人的结果：质子磁矩约为狄拉克理论预期值的2．8倍，氘核磁矩则介于0．5到1个核磁子之间，也就是说观测到质子磁矩为理论预期值的2—3倍。这是由于实验测量的问题?还是理论计算的问题?或者是其他问题?后来对中子磁矩的测量，不但出现同质子磁矩测量相似的问题，即中子磁矩实验值也远大于理论预期值(中子不带电荷，所以狄拉克吲Bmt,Rabi．MeasurementofNuclearSpin,脚Rev,38(1931)，2082-2083 首都师范大学硕士论文理论认为其磁矩为零)，这些在当时看来，都是显著异常的现象。为什么实验测量的质子磁矩和中子磁矩(两者统称核子磁矩)都同理论计算值很不相同，竟有约2-3倍的差异呢?这显然表明，质子和中子不是简单的基本粒子，而可能是由更基本的粒子组成的复合粒子嘲。斯特恩这项研究在原子核物理学中有着重要意义，激起了物理学家进一步探索的强烈愿望。拉比和他的学生凯洛格(J．M．B。Kellogg，后来成为LosAlamos的教授)、扎卡赖亚(J．Zacharias，后来成为MIT的教授)看到了斯特恩的论文，都不太相信这个结果。1934年初，他们三人对质子的磁矩进行了测量。他们首先要克服的困难是，进入测量室粒子的速度问题，如果速度不等，那么它们偏转的角度就不一样；同时偏转磁场的强度和梯度必须确定下来，否则会影响到测量结果的精度。利用上述理论知识作了如图5所示的装置图，其中一个5m长的伍德放电管内形成氢原予，管子的中部被一个直径6哪、长20cw的派热克斯玻璃管连接着狭缝s。，在离S。7舳远放置一个0．1脚宽的狭缝s2，并在s，、S：所处的室内用高速油扩散泵来保持压力稳定在3x105砌汞柱，在狭缝S，、准直狭缝s，之间的室内用带有液态空气冷阱的快速油扩散泵将压力维持在10r6嘲汞柱，图5．新磁场的实验原理图在偏转区域和探测板之间用另一台带液态空气冷阱的快速油扩散泵将压力维持在5x10。7r哪汞柱。以上这些装置保持进入测量室内的氢原子束稳定而持续，并且各个室内压力都稳定在各自确定的较小的数值，这样原子以较稳定的速度和非常稀薄的密度通过准直狭缝S，进入测量室内嘲。嗍MagnlFrankHorthen．TheNobelPrizeWinners．P蚺Ⅲ僦SaloonPt|959，ff-516伽嘣，Kellogg,Zachadas．TheMagneticM伽蜘ttheProCo日L所口胁46¨934)，157-16314 首都师范大学硕士论文图6．两根电线的截面图这个实验的创新之处为室内的磁场是由两条平行的通有电流的电线组成。实验要求这一磁场比较小(100到400高斯)，而磁场梯度要足够大，以产生可以测量出的偏转。两条导线的中心距离为2a，在该装置中a=1．23ram，而电流要达到100A，这样高的电流密度要求用空心的水冷却铜管代替导线，如图6所示，实际用的铜管直径为0．241ram。这样可以通过调节电流的大小和导线(铜管)的排列的紧密程度来分别调节所需的磁场强度的大小和磁场梯度值，最主要的是这些值能够被直接准确计算出来。通过比较测量和计算得到质子的磁矩值误差仅为5％，而斯特恩等人用分子束在较强的非均匀磁场中进行偏转的完全不同方法产生的误差值为10％。拉比又一次创造性的实验，不仅在测量精度上有了很大的进步，而且新的实验方法更加促进了拉比等人进一步对质子、电子等微观粒子的自旋和更复杂原予的磁矩等方面知识的思考。2．3分子束核磁共振实验方法的雏形拉比是一个喜欢创新的物理学家，他并不满足于1934年对质子及其后来对一些更复杂的分子或原子的测量结果，在拉比看来：“我对物理的态度⋯⋯一直有很深的信仰和怀疑精神”。”1他继续探索新的实验方法，他和科恩(VictorCohen)等人首先在偏转磁场中加入了另一方向相反的偏转磁场，这样粒子的速度产生的影响就可以忽略了，粒子最终都会打在探测板上。在两偏转磁场中加入了一个狭缝，这样进一步克服了分子的速度不同而产生的影响。不久，斯特恩小组提出，可以在两磁场中加一变化很快的磁场，分子通过时【蚓JohrlS．Rigden．Rabi,CitizenandScientist．NewYork,Basic800k暑，Inc。Pub．1987,P8615 首部师范大学硕扛论文将改变方向。拉比看到这种方法可以增加核磁矩的信号的可行性，这样分子束测量粒子磁矩和自旋的新途径——分子束核磁共振的雏形便产生了。接电油和冷却水图7．分子束核磁共振实验方法的雏形装置图分芋事图8．T型区域截面图实验装雹图如图7所示，图中偏转磁场分别用两个方向相反的磁场，即磁场J￡，梯度竺昌方向相反，如图7中A、B两组通有电流的导线，通过调节电流的值，使珏‘分子束通过两磁场时磁矩的方向不会发生改变，并且通过准直狭缝对分子束的选择，这样到达探测器的分子束的速度分布都是一样的，避免了速度对测量结果的影响。最重要的是在这两个偏转磁场区域的中间放置了四根对称的铜导线，组成如图8所示的T型区(磁场区域形状呈T型)，T型区域磁场与分子束的方向关系有如图8所示的A、B两种情况，磁场的方向变化很快，看上去像一个旋转区域。这个实验中的关键因素在于这个近似旋转磁场的频率，如果这个频率等于拉莫尔频率(国=2lrpog日／h，与原子的磁矩和磁场强度有关)，那么T型区域磁场将加在磁矩上一个翻转的力而使原子核从一个方向跳动到另一个方向，核磁矩的取向再定位的可能性相对大一些，这些再定位使核磁矩的信号更为明显，这样 首都师范大学硕十论文原子束将偏离轨道而打不到探测器上，通过计算可以较准确得到核磁矩。“。用这种方法再一次测量质子的磁矩时，其误差进一步缩小到3％。这个实验方法及其理论成为分子束核磁共振的基础，并且借助这个实验进一步发展成核磁共振技术的步骤是极其简单的，即把T型区域磁场用一振荡磁场区域代替即可，但是共振方法的改进却在七个月以后。其原因有如下几个：第一，发明上述实验方法后，有大量的实验工作去做，对于当时这些实验测量工作，这种方法已经足够精确；第二，这个实验方法非常符合拉比的理想：可以获得极快的分子束，自旋与磁矩的信号都有明显的体现；第三，没有向前发展的动力，因为这种方法在当时是最好的，用拉比的话说：“这是一个如此美好的时期”．这个美好时期差点又成为“科学史上的遗憾”伽。1937年3月，拉比在他的论文“回旋磁场中的空间量子化(SpacequantizationinaGyratingmagneticfield)川列一文中，拉比为了简化问题，假定所加的场以固定的频率改变它的方向("gyrated”)。这篇文章提供了核磁共振的基本理论。这一理论激发了很多后续的发展，包括分子束磁共振，射频波谱学，核磁共振，激射器和原子钟。拉比所谓的“美好的时期”受到共振方法的应用的挑战。1937年9月，哥特(C．J．60rter)来到了拉比的实验室，哥特是一位出色的物理学家，其主要研究领域是磁性和超导。1936年，他进行了一个原子核磁共振吸收实验，想通过这个实验观察核磁矩对电磁波的吸收，从而研究弛豫过程。他使用量热器测量氟化锂晶体中的7Li核，以及钾钒中的1H核对电磁波的共振吸收，结果却失败了。后来证明，实验的失败并不是由于物理思想不正确，也不是仪器灵敏度不够，主要是由于所选的样品太纯，弛豫时间过长的缘故。当哥特了解到拉比当时实验方法的情况后，对拉比说了这样一句话：“为什么不使用这种方法呢?”即“为什么你们不使用这个振荡磁场呢?”在他与哥特讨论问题的过程中，拉比想到如果由振荡器产生频率，它的共振会多么明显，因为每一个原子或分子会得到相同的频率。于是他提出用分子束磁共振法测量核磁矩，马上重新指导了实验研究项目。【堋p”Kellogg,Rabi，Zachadas．TheGymmagncticPropertiesoftheHydrogeas．肋wRev,50(1936),472d81(321JohnS．Rigdea．肠她CitizenandScientist．NewYork,BasicBooks,Inc．．Pub1987,P95【331119abSpaceQuantizationinaGyratingMagn酣cField．PhysRev，51(1937)：6521341陆nscyN．EEarlymagncticrcsollanct蹦p嘶m翎ts：rootsandoff弛00IsPhysToday1993，(10)：40-4317 首都师范丈学硕士论文拉比后来回忆到：“哥特的来访是一个激励，我知道他所作的工作。实际上，他没有告诉我们任何我们不知道的东西，仅仅问我：‘为什么不使用这种方法呢?’我太喜欢这项实验工作了，我看他(哥特)有尝试这项工作的想法，也许我们实验室将会面对一些竞争。于是我就说，让我们动手做它吧““。哥特的来访对拉比的磁共振方法的形成起了很大作用，可以说是拉比在原有的思路上进行了突破。1938年7月31日，拉比与学生在《物理评论》上发表了～篇题为《一种测量核磁矩的新方法》的文章，在文章的脚注中他们对哥特表示感谢“3。2．4分子束核磁共振实验拉比首先在上述实验中把T型区域用一个恒定的磁场C代替，同时在C加一个形状像弯折发夹的线圈，这个线圈与一个通有射频电流的射频振荡器相连。改进后的原理大体如图9所示，由炉子蒸发产生的分子束从左边狭缝0发出，在水平轴线右边的D处安放探测器，中问经过磁铁A、C和B。磁铁A和磁铁B产生两个不均匀磁场区，磁场梯度—d孑H方向相反，方向如图9中箭头所示，因分子柬GZ,通过不均匀磁场时，除了作拉莫尔进动以外，还受磁作用而使分子1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一UI．．．．．．．．．，．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．J图9．核磁共振原理图束偏磁转，故核磁矩为声的分子束通过不均匀场区时，分别受到F。和F。两个方向相反的作用力F。=以(多。，FB=-,U：(粤)。(式中以是∥在z轴方向的投影)，4厶a／,这就使得分子束作相反方向的偏转，通过调节磁铁A或B使偏转刚好相互补偿，这样分子束在两区间通过时核磁矩的空间取向不改变，而顺利进入探测器D(如Ij，IJohnS．Rj窖蛔．Rabi,citizenandScienttm．NewY孤B旃icBooks,In矗，Pub．1987，P85mJRabizachari捌，Millmaa,Kusch．ANewMethod“MeasuringNuclearMagaedcMomeat．Physgev，1938，53(4)：318lg 首都师范大学硕士论文图9中的实线所示)。当核磁矩为u的粒子在均匀场中通过时，只受到力矩作用而作拉莫尔进动，其进动频率为p=等≥式中I和h分别为核自旋和普朗克常数。l^在磁铁c两极之间再设置一个垂直H。的弱的射频磁场H．，当H。的频率等于拉莫尔进动频率y时，分子束对射频磁场产生共振吸收，使得核磁矩的取向改变，∥：值发生变化，从而使分子柬偏离原来的轨道而不能到达探测器(如图9虚线所示)。这样可以通过磁场强度和频率的大小计算出磁矩的大小。从另外一个角度来说，在实验中，通过精细调整和控制振荡磁场R频率，当振荡频率达到由玻尔能级条件(暇一％彳：嵋：的跃迁频率时，就会引起从能态l到能态2的跃迁，引起磁矩方向的改变，分子束就会偏离原来的轨道。测定这些频率，就等于直接测量了引起跃迁所需的能量，而该能量与核磁矩成正比。实验装置如图10所示。该装置装在黄铜管子中，可分为几个不同区段，每一区段都有各自的高真空抽气系统。左边为源区段，由蒸发炉子产生分子束。右边为接受区段，包括磁铁A、B和c，射频磁场系统R，校准狭缝s和检测器D。左、右两区段之阃为隔离区段，它使接受区段同加热炉放气区段之间用真空隔离，在真空条件下需要反复来移动蒸发炉、校准狭缝和探测器的位置，使在不加C和R装置时分子束可以打在探测器上，蒸发装置是仅有一个0．03nun宽的狭缝的炉子。磁铁A、B长度分别为52cm和58cm，并且产生梯度磁场的磁铁A和B的磁极间隙只有lmm，同样每个磁体的磁性由通有电流的线圈来提供，在每个磁场间隙处分别产生12，000G以上的磁场以及大约100，0006／cm的磁场梯度。磁体c处配有降温的装置并产生一个均匀磁场区大约为23G／A，在磁极C间置射频振荡线圈，使产生射频场H．的频率为0．6--8MHz，射频电流变化范围为O-40A。为了使狭缝和间隙严格在一条直线上，先要用光学方法对磁铁、狭缝和检测器进行准直，然后用分子束通过仪器进一步准直。从以上实验仪器的组成来看，其各部分要求之严格，在实验仪器组装和实验过程操作时都有一定的难度。⋯。【3刀综台参考(1)郭奕玲，林术欣．沈慧君．近代物理学发展中的著名实验．长沙：湖南教育出版社，1990(2)tzat,i，Millman，Kusch．TheMolecularB㈨Re$onsBc．oMethodforMeasuringNucl&trMagrteticMoments．PhysRev,55(1939)，526-53519 首都师范大学硕}论文图10．核磁共振装置图实验中发现“只有当任何与分子有关的磁矩矢量的空间量子化没有变化时，才满足重聚焦条件。如果在A、B场之间有弱磁场产生，就有可能发生跃迁。”所得到共振(原予束)强度的最小如图11所示。“对每一种核共振最小所对应的f／H值在很高程度上对频率得很高范围是常量。啪h’图ll为用LiCl观察到的共振吸收曲线。纵轴为原子束强度，以百分比为单位，横轴为磁场C的强度，单位是高斯，所加射频场的频率为5585Mhz。从曲线上可以看出，由于射频场频率与稳恒场场强之间满足了共振条件，使核能级改变，因而大部分分子不能到达探测器。i}厂lfI／-VS5∞{-№H(高斯)图II．LiCI中工f7核子共振吸收曲线这种方法之所以精确，在于引入了射频共振技术。核磁矩值是根据观测到的磁场值H。和频率值∥计算出来的。当时测量频率是用外差式频率计，误差不超过0．03％，并且在共振时刻测量频率的数据时，频率值的变化范围不超过0．01％；测量磁场是K电位计(用于测量电压降而来测定磁场)，由于各线圈的相互影响和其他的不精确度，整个磁场的误差不超过0．5％，故求得核磁矩的精确度达千分t强lRabi,Millmma,Kasch．TheMoleculzBe越nRcs咖锄ccM酣lodfbrM∞鲫如gNucl嘲-Ma朗eIicM咖帆Phys／?m,,55(1939),526．-535射省《．强度 首都师范大学硕十论文之几，比一开始斯特恩等人的结果提高了两个数量级。这一成果初步显示了分子束核磁共振方法的优越性。2．5分子束核磁共振实验方法发展历程略述今天，分子束共振法的意义已远远超出了用于精确测定核磁矩，拉比的研究与成就是其他核磁共振方法以及许多相关研究的基础与先导。1967年5月23日，在哥伦比亚大学举行的欢送拉比教授退休的一个宴会上，拉比的学生与同事用一幅“拉比树”的图画形象地、客观地描述了拉比对整个物理学的贡献。这里我们对分子束发展的整个过程按时间顺序大概描述一下，从中我们可以看出拉比在这个过程中的作用。1911年，迪努瓦耶(L．Dunoyer)设计和研制了最初的分子束装置。1920年，斯特恩利用分子束装置验证了麦克斯韦分子速率分布。1924年，斯特恩和盖拉赫实验展示了空间量子化。1928年，达尔文(Darwin)首次建议观察分子的非绝热传输；约翰逊(T．Johnson)实验观察了氢原予在晶体中的散射。1929年，拉比改进了斯特恩分子束实验，分析了磁场对分子柬磁矩的作用。1931年，拉比和布赖特创立一个公式，可证明外部电磁场如何影响原子内能量状态和磁矩。1934年，拉比和科恩用分子束测量了核自旋。1936年，哥特进行了一个原子核磁共振吸收实验，通过这个实验观察核磁矩对电磁波的吸收，从而研究弛豫过程，结果没有成功；拉比和凯洛格、扎卡赖亚研究了氢原子的回旋磁性。1937年，拉比提出分子束核磁共振并进行实验；斯特恩和辛普森(Simpson)，爱斯特曼(I．Estermann)作了中子的散射实验。1939年，拉比和米尔曼(s．Millman)、库什(Kusch，1955年诺贝尔奖获得者)、扎卡赖亚等人作了分子柬核磁共振实验并取得成功。至此，物理学掀开了一个新的篇章。1940年，艾法里兹(LuisWalterAlvarz，1968年诺贝尔奖获得者)和布洛赫(1952年诺贝尔奖获得者)用分子束核磁共振法测量中子的磁矩；拉比和库什、米尔曼把分子束共振法用于测量碱金属原子超精细结构的△尸=±l跃 首都师托丈学硕士论文迁。1946年，布洛赫和珀塞尔(1952年诺贝尔奖获得者)独立发明了凝聚态物质中的核磁共振；拉比和内夫(JohnNafe)，纳尔逊(EdwardNelson)用分子束核磁共振法测量了氢原子超精细结构。1947年，帆A．Nicrenbeg和拉姆齐(NormanRamsey，1989年诺贝尔奖获得者)提出磁共振中的四极效应；拉姆齐测量了放射性同位索原子束的磁共振；库什和福利(Foley)提出电子的不规则磁矩；拉姆(Lamb，1955年诺尔奖获得者)和雷瑟福德(Retherford)利用微波共振吸收来检测氢原子束的精细结构。1948年，布隆姆贝根(Bloembergen，1981年诺贝尔奖获得者)，珀塞尔和庞德(Pound)提出液体中的核磁共振；哥特提出电子顺磁共振；格里菲思(Griffiths)和基特尔(Kittel)在铁磁物质中发现铁磁共振。1949—1950年，汤斯(Townes，1964年诺贝尔奖获得者)，福利和洛(Low)对核四极磁矩进行了分类；拉姆齐等提出了分离振荡法，为提高测量精度开辟了新的途径；卡斯特勒(Kastler，1966年诺贝尔奖获得者)提出光泵磁实验思想；德默尔特(H．G．Dehmelt，1989年诺贝尔奖获得者)和克吕格尔(P．Krueger)在晶体中发现纯核电四极共振；庞德核磁共振中的四极效应；雷恩沃特(Rainwater，1975年诺贝尔奖获得者)提出类球体核和四极磁矩。1951年，哥特提出反铁磁共振；弗里德堡(Friedburg)和保罗(Paul，1989年诺贝尔奖获得者)提出分子束多重聚焦。1952年，布罗塞尔(Brossel)和比特提出光磁双共振实验的设想；帕克(Pake)，汤森德(Townsend)和Commoner提出有机分子的电子顺磁共振。1953年，拉比提出原子束光学激发态的磁共振；拉姆齐及其学生精确测量中子的磁矩。1954年，费赫尔(Feher)，基普(Kip)和基特尔提出硅原料的电子自旋共振等；汤斯发明氨分子微波激射器和高精度微波分光计。1955年，卡斯特勒和布罗塞尔光泵磁实验成功；珀塞尔的射电天文学；扎卡赖亚发明铯原子钟并研制成功。 首都师范大学硕上论文 首都师范大学顸￡论文1956年，德默尔特的磁共振光学探测；迪克(Dicke)和卡弗(Carver)的缓冲器肇的磁共振等；费赫尔、杰弗里斯(Jeffries)和皮普金(Pipkin)的金属中的传导电子的自旋共振；普罗霍罗夫(Prokhorov，1964年诺贝尔奖获得者)和布隆姆贝根的固体微波激射器。1957年，祖尔(SuM)的亚铁磁放大器。1958年，贝尔和布卢姆(Bloom)等的光抽运的频率标准；哈佛小组的射频光谱和射电天文学。1960年，拉姆齐发明了短期稳定度极为优越的氢原子钟；梅曼(T．H．Maiman／研制了第一台光激射器即激光器⋯⋯㈨从以上可以看出，分子束核磁共振方法后来被推广并取得了广泛的应用，如上所述的原予钟，核磁共振、微波激射器和激光器都是此方法的应用。运用这些方法导致了许多有意义的发现，如电子的反常磁矩、核的四极磁矩、拉姆位移，尤其磁共振技术在物理、化学、生物和医学等领域的分析测试工作中的广泛应用，等等。可以这么说，很少有像分子束磁共振实验那样，一个源头产生许多重要的科学技术分支，而这些与拉比的贡献有着直接联系。拉比作为20世纪最伟大的科学家之一，他在分子束实验上不断创新并应用到其他领域，简化了测量方法，精确了实验结果，因此作出了巨大贡献。纵观其实验发展的过程，实际上就是一个不断创新的过程。．不断地追求创新。拉比首先与合作者从理论上推导了分子束实验的理论基础，证明外部电磁场如何影响原子内能量状态和有效磁矩，区分了外部磁场不同对原子磁矩和核磁矩的影响不同。这样可以用理论来指导实验的发展，为实验技术和实验仪器不断地创新指明了方向。首先要设计出能够精确测量磁场强度和梯度的磁场，他们用两根平行的通有电流电线来代替原先的磁体，一定程度上满足了上述要求。他继续探索新的实验方法，他与合作者又在偏转磁场中加入了另一方向相反的偏转磁场，这样由于粒子速度产生的影响就可以忽略了，因为无论是快粒子还是慢粒子最终都会打在探测板上。拉比又在两偏转磁场中加入了一个准直狭缝，这样进一步克服了由于分子速度的不同而产生的影嗍上述部分综合参考：JohIIS．Rigdva．Rabi,Citizen矾d&i硎觚New眦，8鲫icB00b。Inc．，l>ub．178713-16 首都师范大学硕士论文响。当斯特恩小组提出可以在两磁场中加一变化很快的磁场时，拉比看到这种方法可以增加核磁矩的信号的可行性，这样分子束测量粒子磁矩和自旋的新途径——分子束核磁共振的雏形便产生了。经过一段期后，他们的实验技术受到了哥特共振技术的挑战，而拉比又适时地进行了改进，从而发明了我们现在熟知的分子束核磁共振技术，并因此获得诺贝尔物理学奖。为什么分子束实验能够在拉比实验室内不断创新呢?首先，拉比具有强烈的好奇心，这在他小时候对宗教的怀疑，并在宗教仪式上做出了越轨行为中就可以体现出来。1933年，斯特恩用分子束偏转实验来测量氢分子中氢核(质子)与氘核的磁矩，得到了质子磁矩约为狄拉克理论预期值的2．8倍，氘核磁矩则介于0．5到1个核磁子之间，也就是说观测到质子磁矩为理论预期值的2—0倍。这激发了拉比等人的好奇心，进行了分子束实验磁场的改进并且获得成功。好奇心是科学研究的萌芽，是科学研究的内在条件，有了对未知领域的强烈好奇心，才会有探索的冲动，才能对已知的规律产生怀疑。其次，拉比具有较强的科学洞察力和想象力。当斯特恩小组提出可以在两磁场中加一变化很快的磁场时，拉比看到这种方法可以增加核磁矩的信号的可行性，并很快付诸行动，使分子束实验有了进一步发展：当哥特问了他一句：“为什么不使用这种方法昵?”这使拉比意识到改进实验技术的必要性与可行性。这些例子无一不体现了拉比较强的洞察力。关于想象力我们从拉比还在斯特恩实验室时可以看出，他把分子束进入磁场与光进入棱镜进行了类比，改进了磁场的条件。再次，简单性思想是拉比在实验过程中追求的一个目标。拉比从化学转向物理学时，简单性思想起了很大作用。比如当拉比学习了一段物理学后，他感觉到物理学是如此简捷，它的少数几个概念经过有效的扩展就能覆盖从极小原子到庞大银河系的整个自然界。拉比理论与实验兼长，不顾此失彼。在开始建造分子束实验室时，他首先发展了分予束理论，成为后来分子柬实验的理论基础。拉比批判理论物理学家和实验物理学家失去联系，他宣称“真正的物理生长点和激情来自于物理现象，而真正的发现则来自于实验现象”。他警告说：“我们理论物理学家在实验方面要有一 首都师范大学硕}论文个严格的要求，并且依据实验现象发展自己的理论”⋯。拉比在理论与实验之间相互作用也作出了表率。总之，拉比在理论与实验都有一定功底的基础上，通过个人的洞察力和直觉，借助于类比和替代等方法进行了不断创新，在分子束研究上取得了一系列成就。嗍转引Michael丸Day．I．i，Rabi：TheTwoCulturesand怔UniversalCultureofScience．Phys．／,tr3／,ect6(2004)．428-476．原文Raid．ComptonLecture6；TheDilenmmofModemPhy|ic*．1962 首都师范犬学硕十论文第三章拉比学派3．1背景20世纪初，两大理论创立，一个是相对论，一个是量子力学。如果相对论的发展与爱因斯坦联系起来，那么量子力学的发展就与玻尔、玻恩、狄拉克、海森伯、泡利和薛定谔的贡献是分不开的，而这些人当时都在欧洲。这时的美国，现代的物理学系统还处于初级发展阶段。为了学习新的理论，大批的年轻的美国物理学家去了新物理学的中止r一欧洲，向新理论的创立者学习，这些去欧洲的人包括：布赖特，康登，肯布尔(E．C．Kemble)，马利肯(RobertMulliken)，奥本海默，波林(LinusPauling)，斯莱特(JohnSlater)，斯特拉顿(J．A．Stratton)和拉比等。到了欧洲后，一次偶然机会，拉比在哥廷根大学图书馆惊奇地发现美国的主流刊物《物理评论》被成捆的捆成一包而不是摆在架子上，甚至为了节省钱，他们不是一期一期地去订阅而是每年成捆成捆地订阅。由此可以看出欧洲科学家是多么不重视‘物理评论》，这深深刺痛了拉比的心，他下定决心，要使二等身份美国物理学家成为历史，使美国物理学达到世界一流水平。20世纪20年代末，拉比等人陆续回到美国，不仅向美国人介绍全新的物理学，而且也承担起成为该领域的领导人的重任。在欧洲，理论物理学家很少去做实验，而实验物理学家懂得理论知识也是不多的。当欧洲学者到美国拜访时会惊奇地发现，美国物理学家大多数既是一个理论物理学家又是一个实验物理学家。如在实验方面，拉比改进分子束实验并发明分子束核磁共振方法；在理论方面，拉比和布赖特推导了原子内能量状态和磁矩随外部磁场变化的公式。他们为了振兴美国的物理学，就这样不辞辛劳地工作着。十年之后，他们终于迎来了美国的科学的春天，《物理评论》也成为世界主流刊物。拉比在哥伦比亚大学创立的分子束实验室被认为是产生新思想、新数据和培养富于创造性青年物理学家的研究中心。3．2学派的界定拉姆齐曾在《欧洲物理杂志》写过一篇题为《拉比学派(RabiSch001)》的文章，文中对此学派的形成、发展历程与学术成就作了简单介绍，提出了拉比学派的概念。虽然还不知道他是否是第一个提出这个概念的人，但可以说明拉比学 首都师范人学硕}论史派的存在。类似地，关洪写的哥本哈根学派是这样给出学派条件的。一般地说，一个研究集体可认为形成一个“研究学派或者科学学派”，大致需要满足以下一些主要条件：第一，有一位(或者少数几位)代表人物，他(他们)在研究工作上已达到了高深的造诣，在相关的学术界里亦树立了崇高的声望。他(他们)是这个集体的核心人物，起到领导和(或)组织作用。第二，由这位(或这些)代表人物构思和提炼出来的具有鲜明特色一套系统的学术思想，它在这个集体的研究工作中起到指导作用。第三，在这套学术思想的指导下，在各个时期或时段里，形成了或制订出明确的研究纲领，并且贯彻到集体中的各项工作，从项目选题、研究路线到具体方法的各个环节中去。第四，有一支适当规模的研究队伍，其中的各个成员之间，或者有密切的合作研究关系，或者有亲密的师生传授关系，保证了学术思想的继承和发展，以及研究人员的补充和换代。第五，研究集体有足够的财政和物质上的支持，例如有研究所和实验室等固定的工作场所，以及获得了必要的经费和原材料等等，以保证其稳定性。第六，最后一点，也是最重要的一点：学派形成之后，在相应的学科分支上，不断作出有重大影响的成果；并且其中应包含一些开拓性的工作，例如创立基于新原理的理论方法，或者发现新领域里实验现象那样的工作。【411拉比作为学派的带头人，与学生们经过一系列创新，发明了分子束核磁共振实验方法，作出了巨大贡献，并因此获得1944年诺贝尔物理学奖。这一崇高的荣誉，给他带来了强烈的号召力，聚集了一大批人才。在此之前，曾在尤里的资助下，拉比建立了分子束实验室。他们以分子束实验作为发展的主线，经过理论与实验的不断创新，发明了分子柬共振实验方法，为原子钟、核磁共振、微波激射器和激光器发明奠定了基础；导致了许多有意义的发现，如电子的反常磁矩、核的四极磁矩、拉姆位移，尤其是磁共振技术在物理、化学、生物和医学等领域的分析测试工作中的广泛应用等14”关洪．一代冲话一哥本哈根学派．武汉：武汉出版社200228 首都师范大学硕L论文等。此外，从以下学术成就与作者可以进一步看出拉比分子束研究团体作为学派的条件：l、“波动力学的对称螺旋性”．拉比和克勒尼希，《物理评论》29，262—269(1927)：2、“核自旋的测量”．布赖特和拉比，《物理评论》38，2082—2083(1931)；3、“钠原子的核自旋”．拉比和科恩，‘物理评论》43，582—583(1933)；4、“中予的有效碰撞半径”．拉比，《物理评论》43，838(1933)；5、“质子的磁矩”．拉比、凯洛格和扎卡赖亚，《物理评论》46，157—163(1934)；6、“氘核的磁矩”．拉比、凯洛格和扎卡赖亚，《物理评论》46，163—165(1934)I7、“关于当前核磁矩值的解释”．布赖特和拉比，《物理评论》46，230—231(1934)；8、“分子束方法测量核自旋：钠原子核自旋”．拉}E和科恩，《物理评论》46，707—712(1934),9、“空间量子化进程”．拉比，《物理评论》49，324—328(1936),lO、“氢原子回旋磁性”．凯洛格、拉比和扎卡赖亚，《物理评论》50，472—481(1936),11、“旋转磁场空间量子化”．拉比，‘物理评论》51，652—654(1937),12、“分子束共振方法测量核磁矩：，Li6，jLi7和，Li””．拉比、米尔曼、库什和扎卡赖亚，《物理评论》55，526—535(1939)；13、“N“，Na”，K”和cs”3的核磁矩”．库什、米尔曼和拉比，《物理评论》55，1176—1181(1939)；14、“硼的同位素的核磁矩”．米尔曼、库什和拉比，《物理评论》56，165—167(1939)：15、“质子和中子的磁矩：变化磁场中的氢分子的射频光谱”．凯洛格、拉比和拉姆齐，《物理评论》56，728—743(1939)；16、“氘核的电四极矩：磁场中的曲和D，分子的射频光谱”．凯洛格、拉比和拉姆齐，《物理评论》57，677—695(1940)；17、“原子的射频光谱：Li6，Li7，K”和K41的超精细结构和拉曼效应”．库 首都师范大学碗}论文什、米尔曼和拉比，《物理评论》57，765—780(1940)；18、“变化磁场中的原子”．布洛赫和拉比，《现代物理评论》17，237—244(1945)；19、“中子和铅的相互作用”．黑文斯(w．w．Havens)，拉比和雷恩沃特，《物理评论》72，634—636(1947)；20、“关于双原子分子的明显影响的笔记”．W．A．Nierenberg，拉比和M．Slotnick。《物理评论》73，1430—1433(1948)；21、“分子束转动跃迁的探究I．KCI的转动能级和它们的精细结构”．Charles．A．Lee，B．P．Fabricand，卡尔森(R．o．Carlson)和拉比，《物理评论》91，1395—1403(1953)；22、“原子束共振方法研究Na”的核电四极矩”．佩尔(M．L．Perl)，拉比和B．Senitsky，《物理评论》98，611-626(1955)；23、“4P状态的K坤的精细结构”．巴克(P．Buck)和拉比，《物理评论》107，1291—1294(1957)24、“Ne21的四极矩”．G．M．6rosof，巴克和拉比，<物理评论快报》1，214—215(1958)。从上述篇目和作者来看，拉比实验室大致满足了学派的条件，而且在拉比的团体中，领袖人物、系统的学术思想、研究队伍、物质的资助和重大的研究成果都体现出来了，因此，可以说已经形成了拉比学派。3．3拉比学派的特点拉比学派能取得这样的成绩，那是怎样获得的呢?我们一起来看看拉比学派的内部特点。(1)启发性的教学风格。自从拉比从欧洲回到哥伦比亚大学，他不仅讲授理论课，同时也建造了分子束实验室。整个20世纪30年代，拉比的心思大部分扑在分子束实验上，只能用很少的时间去准备量予力学的课程。拉比的学生发现他讲课的逻辑性和条理性不强，但是他们可以从拉比在黑板上临时摸索的过程中学习。莱德曼(LeonLederman)认为；“拉比的课是非常糟糕的，然而又是非常成 首都师范大学硕E论文功的。一下课，我们就带着疑问冲进图书馆，打开杂志和书，努力地去挖掘拉比课上所谈及的一些问题”。米尔曼说，“拉比激发他的学生的兴趣并引导他们在深度上去理解量子理论。拉比也给学生们留下这样的印象，他对研究的兴趣远远超过小心翼翼地准备讲演的课程。”“羽普雷斯(FrankPress)谈论到拉比的一节课，“如果拉比犯了一个错误，一个非常简单的错误⋯⋯那么接下来将会花费三十分钟去发现这个错误⋯⋯”。并且在任何情况下，为了课后的讨论，拉比的门总是开着的。旎温格(JulianSchwinger)曾经回忆道，“我对原予与核的磁矩，特别是对角动量的理论的长期入迷，正是由于早期跟拉比接触的结果”。拉姆齐说，“我已从拉比那学的物理知识和课题比从其他任何人那儿都多”。拉比的学生认为他是一个伟大的教师，一个从开普勒到亥姆霍兹和卢瑟福都曾有过相似经历并具有超凡魅力的教师川“。拉比一直认为学生应做自己喜欢的事情，比如你想去做这个实验，是因为你想知道这个实验的结果。(2)善于识人与实验室的和谐环境。以分子束实验为基础的拉比实验室，在20世纪三、四十年代取得了一系列巨大的成就，这跟拉比周围有一批得力的合作者是分不开的，这也是拉比善于物色、培养人才的结果，同时也跟实验室的领导、管理与协作分不开的。在他的实验室里，大家总能愉悦地谈论、交流并解决实验中出现的闯题，分析新思想的可行性。例如，扎卡赖亚是Hunter学院的副教授，一星期十六个课时，但是他在拉比实验室一个星期大约工作五十个小时，拉比曾回忆说：“我们每天工作在一起，并且工作得非常愉快。川伽在研究核自旋时，拉比和科恩一起商定了实验方法后，科恩从实验上得到钠原子的自旋量子数为％后，拉比就十分兴奋地说，“世界是你们年轻人的，并且我也是年轻的，实验太美好了⋯⋯州蜘。拉比就是这样地和学生谈论着并激励着他们。1933年一个星期六的下午，拉比邀请即将踏入实验研究的米尔曼加入自己的分子束研究小组，同时建议他的研究题目为“钾原子的自旋和核磁矩”，他向米尔曼谈论了关于科恩的实验工作的进程和实验方法。米尔曼后来回忆道：“这个实验对我来说是全新的，但是听起来是十分令人鼓舞的，我立刻答应并着手去实验。”㈨施温L42JGa训dHolton．I．J．Rab4勰EducatorandScidJce碡h耐∞朋删b而幽吖1999),37．42t431GeraldHolton．1．1Rabi勰Educatm"andSci棚ccWarrior．Physic3Today(1999)．37√12一JJc托myBexnstcinExperiencingScience．NcwYork,BasicBooks．Inc，Jab．1978。38．129㈣JohnS．Rigdejn胄abLcftizenandScien出LN州York．BasicBoo虹Ine．Pub．．1987，P61mJJohnS．mgd∞．Rabi．olizenandScientist．NewYork．BasicBooks，lne．Pub．，1987,P61 首都师范大学硕士论文格则是这样被拉比引进实验室的，一天，拉比和他的学生莫茨(LloydMotz，后来为哥伦比亚大学天文学教授)讨论问题后，莫茨带进来一个学生，他就是十六岁的施温格，城市学院二年级的学生。拉比回忆时说：“我和他(施温格)谈了一会，他给我留下很深的印象，当时施温格已发表了一篇关于量子电动力学的论文，我替他申请了奖学金，把他转了过来。”“71作实验时大家分工协作，各展所长，比如在1933年为测量质子的磁矩组装仪器时，弗里施(CarlFrische)负责建造产生氢原子的放电管，凯洛格负责真空系统的建造，扎卡赖亚则负责产生磁场的两根电线的组装和设计。在生活上就像拉姆齐说；“拉比及其妻子对学生和同事的关怀与帮助是无微不至的，以至于这些人大部分都成为他们一生的朋友。”㈣(3)思想的向导。在实验课题的选择上，拉比的观点是非常有影响的，因为他不仅具有渊博的理论知识，而且也具有敏锐的洞察力。当拉比看到斯特恩等人提出在分子束实验中加入了振荡磁场时，拉比立刻预见到其巨大的效应，便立即与学生们一起改进了实验仪器，向分子束核磁共振试验迈向了最初的一步。虽然他很少去碰实验仪器，但是他经常是实验思想和实验装置的向导，实验结果的分析者，就像扎卡赖亚所说：“他(拉比)很有思想，但他连一个螺丝起子或磁体都不愿意动手去操作”洲。拉姆齐回忆道：“拉比在实验思想上是非常积极的，但是在细节上他完全没兴趣，当一切进行顺利并且你正得到有趣的实验数据时，他就会及时出现去帮助分析，但是当仪器出问题时，他就会‘遛之大吉’。但是他对实验的想法和实验结果的分析是非常重要的。”酬敏锐的洞察力是作为一个领导人所必需的。(4)举行学术研讨会。由拉比和布赖特指导并每周都举行的研讨会促进了学术交流。其中来参加的有：惠勒(JohnWheeler，他似乎对每个问题都能提出正确的答案)，施温格，BobMarshak，EugeneFeenberg，西拉德(LeoSzilard，一个神秘的角色，他似乎知道每个人、每件事)，G．Placzek(--个优秀的核物理学家)，普里马克夫(HenryPrimakoff)，WilliamRarita，哈尔彭(OttoHMpern)，MortonHamermesh，体斯(VernonHughes)，NormanRansey，费勒即JJ盯emyBemstein．Expe，fencin&＆瞎张NewY0出BasicBoob’Inc．J讪，1978，38·129_JN．ERamscy．TheRabiSch001．鼬Z肼雌11f1990)167-141一lJohnS．Rjgd蜘．Rabi．CitizenaM&ien出t．NewYork．BasjcBook墨lnaPub．．1987261刚GeraldHoltclLl．I．Rabi聃EducatorandScim∞Warri试．，^廊Today(t999)9742 首都师范大学硕：t论文(EdwardFeller)，于伦贝克(GeorgeUhlenbeck)，FrancoRasetti，阿马尔迪(Edoardshmaldi)，拉姆(WillisLamb)，甚至费米也来了。这样通过交流，新思想、新思维不断涌出，可以说研讨会的举行对拉比学派发展起到了很大作用。3．4学派的成就拉比领导的分子束研究学派中还形成了良好的关系和氛围，不仅激发其成员的创造性思维，而且形成适宜新思想成长的环境。由于朝夕相处和不同形式的思想交流，各种标新立异的新思想在学派内不断地被讨论并进一步补充完善，从而使其整体能力得到耦合放大，取得了～系列的实验成果。从20世纪30年代起，哥伦比亚大学逐渐形成了一个以拉比为中心的物理学派，被认为是产生新思想、新数据和培养富于创造性青年物理学家的研究中心。1981年，美国物理教师协会授予拉比一枚奥斯特奖章(OerstedMedal)，以表彰他在培养人才方面的卓越贡献。同时，在美国的‘物理教师》上刊登的对拉比评价的文章指出，怎样评价教学的好坏?一个标准就是看他的学生毕业后十年内的发展，一个伟大的老师对学生的影响是深远的，这个影响甚至成为学生一生工作的焦点。阻1他的弟子普雷斯，凯洛格，扎卡赖亚，汉密尔顿(DonaldHamilton)，拉姆齐(1989年诺贝尔奖获得者)，w．A．Nicrenbeg，施温格(1965年诺贝尔奖获得者)，休斯(H．K．Hughes)，拉姆(1955年诺贝尔奖获得者)，米尔曼，库什(1955年诺贝尔奖获得者)，科恩，内夫，纳尔逊，佩尔(MartinPerl)，托里(HenryTorrey)和汤斯(1964年诺贝尔奖获得者)等都取得巨大的成绩。上述可以看出拉比学派的累累硕果，对科学的发展起了很大的推动作用。我国的科学现状和拉比等人到欧洲留学时美国的科学现状有很大的相似性，拉比曾下定决心要使二等身份美国物理学家成为历史，使美国物理学达到世界一流水平。相比之下，中国科学技术的发展能从拉比学派借鉴些什么呢?暂且不论国家支持等外部条件，单从科学研究的团体及其团体内部来看，是否像拉比所说的美国的教育不比欧洲差，关键是缺少学术领导人。著名经济学家、诺贝尔奖获得者保罗·萨缪尔逊说：“怎样才能获得诺贝尔奖呢?我可以把这个方法告诉大家。lSzJRobertGFullcr．Rabi，1981o删MedaI．7静崩笋妇Teache，,|952,407-408 首都师范大学硕士论文其中一个条件就是要有伟大的导师。”眦’从卢瑟福学派、玻尔学派、费米学派等多产诺贝尔奖的团体的发展历程，是否可以看出领导人的重要作用呢!?嘲于绥贞．论基础科学研究中的学派现象．研究与发展管理，I(2002)，39 首都师范大学硕上论文第四章人文思想和社会活动在19世纪的最后五年，物理学发生三件大事：x射线、放射性和电子的发现，在这时。拉比来到了这个世界，也就是说拉比是和现代物理学一起诞生的。拉比跨学科的研究与20世纪前半叶科学技术的飞速发展密切联系，这对形成拉比的一系列观点是有影响的，同时从拉比身上也可以看出科学、文化、政治及其社会生活等方面互动关系。4．1关于科学、文化和教育的观点拉比和哥伦比亚大学的著名学者，如：霍夫施塔特(RichardHofstadter，历史学家)、巴尔赞(JacquesBarzun，文学家)、默顿(RobertMerton，社会学家)、ErnestNaqel(哲学家)组成学术团体共同探讨科学在人类事务中的作用。在哥伦比亚大学之外，拉比活跃于政府部门和全国教育等公共事务中，与IsaiahBerlin(1909-1997，英国的哲学家和历史学家)、哈钦斯(RobertHutchins，1899—1977，美国教育工作者和慈善家)和科学家奥本海默等共同探讨科学在人类事务的作用。正如杜布里奇(LeeDuBridge)所说，拉比的才能太广泛而不能把他限定在某个特定的研究领域。4．1．1科学文化观1957年，拉比以“自由和科学”为题作了一次演讲，他认为科学不是一种方法，它是发展中的传统，一种文化，一种像人文学科一样的文化嘲。拉比认为，科学是人类的～种普遍的需要。拉比曾说道：“科学最好被理解为一种传统或文化，在现代世界和可预见的未来，这文化驱使人们探索未知，这传统或文化普遍需要“剐。人类之所以要从事对物理世界的探索，其根本动力无非是两个，第一是为了生存；第二是为了求得精神上的满足，使宇宙(包括人类自身)可以被理解。一直以来，人类面对茫茫宇宙所思考的最根本的问题就是：嘲转引Michael九my．1．I．Rabi：TheTwoCultm≈andtheUniva"salCultureofScience．Phys．perspect．6(2004)。428-476．原文Rchi．FreedomandScience．SpeechatKenyonCollege(1957)‘圳LI．Rchi．Science：．TheCenterofCulture．NewYork：WorldPublishing,(1970) 首都师范大学硕士论文生命和人类从哪里来，将往何处去⋯⋯这不仅是科学的永恒的主题，也是所有包括文学、艺术、哲学和宗教在内的人文学科的永恒主题。“人类对科学的兴趣植根很深，因为它表达了最基本的渴望，科学研究的目的是去探索、去理解、去得到超感觉事物背后的东西，至少为人类的目的去利用这些知识”㈨。科学需要的激情来自予人类渴望拓宽和加深我们的知识，并且渴望理解所有的现象，很明显这种渴望永远不会终结，科学的好奇将永远不会被满足，因为它将永远不能够达到它的目标，即知道一切和理解一切。拉比曾说：“科学是一种客观的需要⋯⋯，对于宇宙的的认识，和人类在宇宙中的位置⋯⋯在每块土地上，不论肤色、信念和传统，人们有能力和兴趣去满足这个需要。”拉比把科学看作是价值观的源泉之一。拉比认为，“科学不仅充满价值观，而且是价值观的源泉之一，我不认为人文学科是价值观的唯一源泉”。”1我们从许多科学家身上大都能看到那种为真理而献身，为人类服务和造福于人类的崇高品格。布鲁诺为捍卫哥白尼的日心学说和发表字宙无限的思想而被宗教法庭送上了火刑场。伽利略也因出版他的《关于托勒密和哥自尼两大世界体系的对话》一书，支持哥白尼的学说而被判处终生监禁。在现代科学史上，也涌现出不少像居里夫人那样为科学而献身的伟大科学家。就像爱因斯坦所说：“第一流人物对于时代和历史进程的意义，在其道德品质方面，也许比单纯的才智成就方面还要大。p7l”科学的传统教我们在科学研究中没有既得利益，需要连续不断的研究与实验。拉比认为，科学与人文作为两种文化，它们之间存在种种差别，并导致科学和人文两种文化的分离。他认为，科学家(尤其是杰出的)能够较好理解人文学科的内容，而人文学家理解科学内容比较困难，这种交流的渠道是一个单行道。科学家能够愉悦地去昕哲学家、历史学家、文学家，甚至艺术家的讲座，并能够与他们交流，非科学家不能愉悦地与科学家进行交流。科学家队伍中爱好文学和艺术的人数不少，爱因斯坦、普朗克、哈恩三人在一起的时候，可以组成一支水平很高的室内音乐演奏小组：爱因斯坦拉小提琴，普朗克弹钢琴，哈恩则进行伴【551转引MichadADay，11．Rabi：TheTwoCu]mr瞄柏dtheUnivu-s柚cul衄尊ofSckmce．枷．pP御耐6(2004)428-476．原文gabi．ScimcE．ABondbetw∞INation-(1973)嗍转引Michael丸Day．LI．Rabi：TheTwoCulturesandtheUnivenn31CultureofScience,Phys．perspcct．“2004)，428-476．原文I．I．Rabi．ScientistandHumanist：CantheMindsM∞d7．Arian．MoB．咧1956)鲫许良英等译．爱因斯坦书馆，1976，339-34036 酋都师范大学硕上论文唱。诺贝尔是化学家、诗人、小说家。达芬奇是文艺复兴时期著名的画家和工程师。如果交流是个单行道，大众和管理公共事务的人既不具有今日科学知识的背景，也不理解科学对他们的世界将具有怎样的影响力，对个人与社会都是一种损害。取而代之的，仅仅是对科学怀有的混杂着恐怖和蔑视的敬畏情感。⋯⋯科学家也似乎越来越像来自另一星球的生物，一个说话含义深奥难以理解的生物，或者一只手播撒抗菌素另一只手拿原子弹的生物。嘲类似于两种文化的分离，拉比最后一次康普顿(Compton)演讲以现代物理的尴尬为题，论述了近来两组物理学家——理论物理学家和实验物理学家的分离。他把这看作物理内部两种文化状态，它们的分离将会导致物理学家之间失去相互交流的能力。传统上物理实践在理论和实验上是统一的，并被一些物理学家实施得很好，例如：牛顿、伽利略、赫兹，最近的是费米。拉比呼吁恢复物理学的统一，要改变美国的大学教育，摆脱德国把理论和实验分开的教育传统，回到理论和实验统一的英美教育传统。而科学和人文之间的间隔非常类似于物理内部的理论和实验的分离。拉比尤其批判理论物理学家和实验物理学家失去联系，他宣称“真正的物理生长点和激情来自于物理现象，而真正的发现则来自于实验现象”。嘲他警告说：“我们理论物理学家在实验方面要有一个严格的要求，并且依据实验现象发展自己的理论”。拉比甚至批评爱因斯坦，宣称他的晚年离开现实世界走的太远⋯⋯他的思考方式已经僵化，自然界不得不以自己的安排走近他realo拉比主张科学研究自由。我们经验之外有着好多未知的自然规律，相对于过去的发现则是～个突破，这样使科学研究成为一种冒险，所以在科学研究过程中所有的观点是不确定的，可能是对也可能是错，所以错误是允许的。但这并不是意味着这些观点是无法预料的和完全没有准备的⋯⋯哪儿科学研究自由被否定，那儿科学就会被破坏并且停止不前，比如纳粹德国。他在1955年写成“美国学术自由的发展”，文中指出，关于达尔文的进化论的辩论促进了19世纪学术自由的发展。睁町吴彤．拉比：平民、科学家和政治活动家．自然辩证法通讯，4(1994)．67-78[soi转引MichaelA．Day．II．Rabi：TheTwoCulturesandtheUniversalCultureofScienctLPhys．perspect．6(2004)。428-476原文Rah4．ComptonLecture6：TheDileramaofModemPhysics．1962I删转引Michael九Day．¨．RaN：TheTwoCulturesandtheOn／versa／CultureofScienctPhys．perspect．6(2004)。428-476原文Rabi．ComptonLecture6：TheDilemmaofModernPhysics．196237 首都师范大学硕士论文科学的人文价值一直都受到大哲学家和大科学家的重视。萨顿认为，科学如同艺术或宗教一样具有人性。尽管科学的结果总是抽象的，但是，“一旦你研究了它的起源和发展，这种理论就像帕台农神庙一样变得有人性了，而且极富有人性。实际上，两者都是由人建立的，本来就是人类几乎独有的成就。由于它们的人性，它们以天然物体不可能有的方式触动着我们的心”[6t]o爱因斯坦曾经深刻地阐述过音乐(艺术)和物理学(科学)之间的区别和联系。他说“音乐和物理学领域中的研究工作在起源上是不同的，可是被共同的目标联系着，这就是对表达未知东西的企求。它们的反应是不同的，可是它们相互补充着。⋯⋯这个世界可以由音乐的音符组成，也可以由数学公式组成。我们试图创造合理的世界图像，使我们在那里面就像感到在家里一样，并且可以获得我们在日常生活中不能达到的安定。”m1艺术和科学同样都是人类的创造。它们区剐在于，艺术用音乐或绘画等手段来描绘这个世界，丽科学则用数学的语言来描绘这个世界。但是，应当看到，数学、音乐和绘画都是人类共同的语言。所以，如果将人文价值看作是与人的自由和全面发展密切相关的那种文化价值，那么，科学至少具有四种人文价值，即思想价值、智力价值、精神价值和审美价值。比如科学精神，它是与人文精神不可分割的重要组成部分，不能把科学精神归结为“客观主义”或“功利主义”的狭隘见解，因科学在刨造物质世界的同时也在创造着精神文明；科学在追求知识和真理的同时也追求着人类自身的进步和发展；以崇高的精神和理想，永远激励着人们超越自我、追求更高的人生境界。有些精神(例如创新精神)既是科学精神又是艺术精神，有些精神(例如为人类服务的精神)既是科学精神又是道德精神。李政道曾精辟地描述：“科学和艺术是不可分割的，就像一枚硬币的两面。它们共同的基础是人类的创造力，它们追求的目标都是真理的普遍性。”㈣这些思想与拉比的科学文化观或科学人文思想都有异曲同工之妙，都体现了科学与人文一样都是对自然界的描绘和理解。4．1．2教育观关于教育的观点，霍尔顿(GeraldHolton)在‘拉比：教育工作者和科学砸q乔治·萨顿，刘兵等译．科学的历史研究．科学出版社，1990，P2嘲许良英等译．爱因斯坦文集．第一卷，商务印书馆，1976，284-285嘲李政道．科学与艺术．上海：上海科学技术出版社．20002138 首都师范大学硕上论文斗士》～文中曾这样描述：六十年代，我碰到拉比，在此之前，我已被国家科学院邀请去研究发展高校的物理课程。我们要把物理和历史、科学方法联系起来，以此来显示物理的改革，使之成为提升现代文明的重要部分。带着这个目的我邀请拉比做这个课题咨询委员会的主席，令我惊奇的是，他立刻同意了。并说如下的见解：“科学是整个人类去学习、去生活，甚至可能去爱他们生存的宇宙的～个大胆开拓。科学已经成为理解自己并开始感觉人类有能力了解自然，而不是过去他们所认为自然是神秘不可测的⋯⋯我建议科学应该以人文方式去教，而不论是什么水平的，从低级到高级，同时科学应该被传授以某种历史理解、哲学理解、社会理解和人性理解⋯⋯”㈨拉比在教育方面的贡献是为我们所熟知的。他在20世纪60年代中期提出了科学作为教育的中心的观点，像太阳一样处在太阳系的中心，尤其在高等学校教育中。那么在高校中采取什么形式的课程昵?拉比认为应遵循这两个原则，一、倡导简约主义原则。在教育中，尤其在高校教育中，这样可使学生较主动地接受教育。拉比认为，学生学习太多的课程就好像将学生关在房间里，活动范围很窄，是不利于“健康”的，会把学校变成一个智力的。贫民窟”。就如拉比不论是上高中还是上大学，他都花很少的时问在课堂的安排上(他的爸爸称他为“懒虫”)，相反，他却广泛阅读了大量书籍。虽然拉比在课堂上被称之为懒虫，但他可以自主地去学习，这与现在我们国家提出的素质教育与创新教育有相似的地方。二、倡导教育应跟上时代的原则。人们在他们的时代生活，应该能够理解他们时代的问题，关注他们身边正在发生的一些大事情””。进一步来说，拉比认为如果把科学放在教育的中心，这样学生能够掌握自己的命运，最重要的是，学生能了解科学，这是最关键的。如果没有理解科学，人类将面临毁灭自己的危险。因为科学教我们怎样客观、合理地去思考，并因此产生解决社会问题的方法。拉比认为，对现代知识的理解与消化，部分是因为我们对这个社会的责任，更是我们自身的需要。因此，理解科学已经成为当务之急，并且要在公共教育和大学交流中扮演重要角色。所以，拉比认为公众需要学习、欣赏科学，并且教育的全部课程应以科学知识为主要内容。科学知识必须按照人的认识过程和每个思l州G矧dHolton．LI．P-Ⅱbi∞F_mcator8ridSci∞∞W∞clor．R伽《：rToady(1999),37．．42嗍转引Michael^HDay．1．IRabi：TheTwoCulturesandtheUniversalCultuwofSolace．Phys．per3pect．6(2004),428-476．原文I．1．Rabi．TheTwoCultures：CanTheyBeMadeOne?1965 首都师范大学硕L论文想的产生过程去教，教学过程不仅仅是只讲授技巧和结果。他认为，如果一个人对艺术没有感觉，他的思想是狭隘的；但如果他对科学没有感觉，那他是不正常的。虽然如此，他也主张如下几个科目也有学习的必要性，如：法律、美国社会人类学、逻辑推理、数学统计学。他认为法律激励学生仔细阅读和精确的表达；美国社会人类学能够使学生理解我们自己；逻辑推理将尝试着提高学生做如英明决断的能力；数学统计知识在我们日常生活中都有很好的应用，如生意、法律、政治交流在日常生活中都时常碰到。拉比还认为，科学应以人文的方式去教。如果科学以方法和技巧的方式去教，那么将忽视生活和文化的方面⋯⋯科学的教法要以人文和自然哲学的形式去教。科学课程应有相当一部分的人物传记，这样将有一个历史的背景、哲学背景，社会影响、技术影响等方面的内容，同时也包含了时空观。对于科学家的生平和传记拉比有着自己的观点，他阅读了DictionaryofScientificBiography,认为其中包括人物传记太少，结果使这些人的科学贡献仅是一维的。他认为，“科学家在社会上的角色不能仅仅限定在他在科学上的特殊贡献，它(科学贡献)经常表现为个人魅力和工作风格在其中起很大作用。在我们时代，我们对玻尔、爱因斯坦了解很多，不仅仅在于他们的科学贡献，但是我们的子孙后代在判断和追溯科学革命轨迹时，将很难理解。”嘲拉比在哥伦比亚大学授课时也有这方面的体现，如1966和1967年，他讲了“2l世纪物理对文化的哲学影响”这样一个课题，内容不仅仅是说物理、文化、哲学，而是考虑到它们之间的联系，并尝试着揭示科学在现代生活中的重要性。4．2参与创建CERN和IAEA拉比对原子能和平利用方面的一大贡献就是欧洲核子研究中心(简称CERN)的建立。今天CEP,N已成为世界上最杰出的高能物理学实验室之一，已从开始的12个成员国发展到具有20个成员国的实验室(2004年)。虽然美国不是其成员国，但是美国的科学家可以自由的使用实验室，因为美国在其建立之初起了关键作用，而且CERN建立的倡导者正是哥伦比亚大学的拉比教授。拉比被称㈣转引MichaelADay．11．Rabi：ThcTwoCulturesaadtheUniversalCultureofSOcac2．Phys．perspect．6{2004),428．．476．原文1．1，Rabi．Book黜帆Am嘶锄Isci曲妞5s(Nov锄b肾D|黜“Ib呵l孵O)’706-7l"柏 首都师范大学顾士论文为cERN之父，欧洲物理学家的领袖像玻尔、海森伯，阿马尔迪(EduardoAmaldi)、阿尔文(HanneshlfvSn)、奥格(PierreAuger)等十几位物理学家曾在给拉比的信中这样写道：“我们签署了正式协议，父亲(拉比)您倡议的那个工程的官方文件诞生了，母亲和孩子们(政府和建设者)正进行得很好，医生们(玻尔等)送给您他们的祝福”咖。从中可以看出拉比在建设之初的重大作用。拉比像一些他同时代物理学家一样，曾在欧洲求学。战后，拉比被欧洲科学遭到极大的破坏而缺乏设备和资源感到震惊。他想帮助欧洲重建科学研究基础机构，因为那里的实验室和国家曾做出杰出的科学贡献。作为联合国教科文组织UNESc0(UnitedNationsEducational。ScientificandCulturalOrganization)成员国之一的美国，它的代表拉比参加了1950年在意大利的佛罗伦萨举行的会议。在会议期问，拉比号召在西欧建立区域研究中心，凭借大量的人力和财力，这些国家能够买得起比较昂贵的仪器，而凭借一国之力是很难完成的。并且在以后的采访中他提到要将BrookhavenNationalLaboratory(BNL)作为建立CERN的一个参考(拉比是建立BNL主要倡导者之一，BNL为9所大学共同创立的，其中包括哥伦比亚大学)。建立这个机构最初的目的：一是防止具有强大研究能力的欧洲发生“大脑死亡”；二是美国打算在欧洲建立一个同盟旧1。拉比的倡议被美国政府和欧洲物理学家一致接受。拉比被称之为CERN之父是当之无愧的。在20世纪40年代后期，高能物理还没有从核研究中分离出来，提起高能物理的研究领域，就会使人想起反应堆和炸弹、经济竞争和国家秘密等。这些因素阻碍了科学和技术信息在美国与欧洲国家以及欧洲国家内部之问的交流。此外，帮助重建欧洲物理学也要警惕德国军国主义和民族主义复苏；法国原子能委员会中的共产党；同时也要警惕安全秘密泄露给苏联等。在这样的环境压力下，拉比建议联邦德国也为新实验室的成员，而在当时联邦德国连UNESC0的成员也不是。CERN的建立，为欧洲政策的一体化提供了一个范例，能够使各个政府重新坐在一起并共同商讨问题。它象征了一个新的欧洲，这个新的欧洲以政府间的合作和一体化为基础，将把民族竞争和战争永远抛在脑后。”“JohnKrige．1．1RaMandtheBirthofCERN．PhysicsToday．(Sep2004)川8l叫JohnKrige．1．1．RabiandtheBirthofCERN．PhysicsToday．(Sep2004}44-4841 首都师范丈学硕t论文各国人民对科学大都有直接的兴趣，因为它几乎是国家的威望、经济和技术发展的源泉，而且科学有能力去满足人们的物质需要，它也能够对国际合作起到推动作用。除了建立CERN促进国际合作，1955年，拉比促成了召开第一届国际和平利用原子能(IcPUAE)会议。通过这次大会显示了科学交流带动政治交流的巨大魅力。哈马舍尔德(DagHammarskjSld，当时联合国秘书长)非常重视这次会议，“并称之为50年代最重要的政治事件，它对于打破东西方对垒作了重要贡献，一些政治家认为这壁垒应是不可跨越的”删。第一次ICPUAE会议持续了12天，并有来自于70多个国家的大约1400位政府代表参加，其中包括苏联的代表。会后大约400份论文被联合国以四种文字出版，其中包括从反应堆科学和核科学的应用技术，以及在医学和生物学中应用。美国甚至建立一个可操作的核反应堆，几个政治领导人和外国科学家可以在美国专家的指导下进行操作。这是历史上有苏联科学家和其他国家科学家共同参加的第一次会议。通过拉比，会议产生了对话，缓解了美国和苏联的紧张关系。会后，苏联科学家韦克斯勒(VladimirVeksler)说道：“国际间原子能和平利用的交流不仅仅在物理领域内的国际会议上，它也成为历史上一次独特的科学家会议⋯⋯讨论的话题是非常广泛的⋯⋯讨论不是限定在特定的问题上。我认为这是非常富有成果的⋯⋯辩论的语气是非常友好的⋯⋯同时它也显示了世界各国科学家很容易发现一个共同语言⋯⋯大量的科学成就也被西方科学家展示出来，尤其是美国。总之，我认为这次会议取得了巨大的成功。和平利用原子能的前景是非常美好的”洲。会后，1955年12月。拉比说道：“我非常满意的结果是帮助重建世界范围的组织和科学家的交流”叭1。这个会议的重要影响是公开了大量信息，比如反应堆科学和技术，以及其他的一些课题。这使不同的国家交换信息成为可能，而破冰之举就是建立了国际原子能组织(IA队，InternationalAtomicEnergyAgency)。4．3政府政策领域的理论探索和实践拉比参与政府和国际关系方面的政策咨询工作，科学在这些方面所起的作用嗍II．Rabi．Int∞％6∞alCo删011inSci㈣．Phys．rodaygfMcyl956),15-19ffolJohnS．Rigden．RabLcff拄删andSv／ent／st．NowY(HkBasicBookItIc．Pub．．1987,P24417lJI．I．Rabi．Intml吐ionalCooperafioninScieaoe．Phys,Today9(May1956),15-1942 首都师范大学硕上论文是非常显著的，对政府制定政策和解决问题起到了重要作用。首先看看拉比在国内外的社会活动。二战时期，拉比在麻省理工学院辐射实验室从事研究和管理工作，以及后来成为曼哈顿工程的顾问。战后，他成为原子能委员会(AEc)的总顾问(1946—1956)，并接任奥本海默成为主席(1952—1956)：拉比也是成立于1951年科学顾问委员会(ShC)的成员，1957年，他成为SAc的主席，可以直接向总统汇报；1947年，拉比在Brookhaven实验室创建过程中起了重要作用。在国际事务中，拉比是NATO科学委员会的美国成员，是国际原子能委员会的顾问；他从联合国科学委员会创立开始(1954)就是美国代表，这个委员会的责任是组织和平利用原子能的研讨会，并在1955年筹办第一次会议时扮演了重要角色；拉比也是cERN建立的关键角色。拉比积极倡导科学家和政府的密切接触，倡导科学咨询机构的建立，如1951年创建的She，但是一开始SAC隶属于国家防卫办公室(oDM)，不能很好地发挥作用。当时的ODM决定只把一颗小卫星送入轨道，拉比向当时的ODM主任弗莱明(ArthurFleming)建议：应该造一个大的卫星并且具备空间探索的项目；同时拉比建议把同样的观点提供给艾森豪威尔(Eisenhower)总统，但是艾森豪威尔没有任何反应。1957年lO月4目，苏联发射第一颗人造地球卫星改变了这一现状，使美国政府官员和普通百姓都感到震惊和恐慌。艾森豪威尔担心美国的科学已被远远超过，这使得sAC与白宫的关系更加密切，而时为SAC主席的拉比则能够直接向艾森豪威尔汇报工作，并且导致10月7日，在全国的广播和电视会议上，艾森豪威尔宣布了建立全职总统的科学技术顾问委员会(PSAC)。从1957到1968年，拉比在此任职。在艾森豪威尔任职期间，科学顾问和PSAC起着很大作用，并持续到约翰逊(Johnson)执政期间。虽然后来这些机构有所变化，但总统科学技术顾问仍起着积极作用。拉比认为顾问应该分担总统所面临的问题，应该帮助总统处理与科学相关的问题，并且指出科学或科学交流能够对这些问题产生帮助。拉比在1962年康普顿演讲中，宣扬科学家应进入政界，甚至掌管公共事务。他认为我们现在的世界已变得乱七八糟了，并且了解情况的人为不了解情况的人工作着，如果科学家能够进入政界，并全身心投入工作，他们肯定能作得很好。他认为，“现代的公共事务的领导，尤其是政府官员缺乏充分的科学知识和对科 首都师范大学硕}论文学的理解，比如在冷战时期，如果继续在核威胁和核竞赛走下去，无异于穿着华丽的救生服在海里游泳，但是还没有学会怎样去给救生服充气川7”。所以领导者的智慧来自于对科学的理解。拉比经常鼓励科学同仁进入公共服务，把科学精神和科学文化较好地溶入大众生活，这样才能有效地弥合科学与人文之间的鸿沟。1962年，他在耶鲁大学进一步宣扬，我正倡导我国的科学家、艺术家、作家、经济学家、社会学家、宗教和伦理学家进入政治生活，仅仅在政治外宣扬和建议是不够的。他们应直接进入公共事务，以现代的思想和理念解决当今问题。拉比利用他在科学家中的影响促进原子能的和平利用，同时他的科学顾问的身份也影响了艾森豪威尔总统，艾森豪威尔也给予了拉比很多支持。艾森豪威尔曾把原子科学限定在科学和技术层面，在日记中写道：“它(原子能)是非政治的，人们对它的兴趣仅仅是因为提高了多彩的发现的知识储存。先进的核艺术己被许多国家的人们所研究。那是因为原子本身是非政治的：它没有国别的性质，研究它不是道德与不道德的区别。仅仅取决于人类的选择是使它变得美好还是罪恶”㈨。当今时代，科学技术对社会各方面影响度的增大，科学技术研究开发投资的高额化以及对科学技术的社会效果和生态效果预测的困难性，使得公众对科学技术的关注日益提高；科学技术的体制化，特别拉比时代以来科学技术的国家行政化和企业组织化，使得科学技术的发展越来越受到国家科技政策和企业研究开发战略的影响；科学技术自身的越来越专门化和复杂化，使得公众对科学技术的理解和政府、企业决策者对科技政策，研究开发战略制定都面临着困难。所以拉比鼓励科学同仁应直接进入公共事务，以现代的思想和理念解决当今问题等等，这些观点至今还有深刻的指导意义。现代科学技术已经渗透到社会生活的各个方面，科技政策的制定变成一种复杂的活动，所以专家参与制定国家的科技政策是一个必然。["rzl转引Michad九D町．1．IRabi：TheTwoCu|’mresandtheUnlvcnmlCultm"eofScimce．P协．pospea．6(2004),428-476．原文Rabi．ScienceandtheLiberatingArts．YaleAlunmiDaym,oklec(1962)【73lIohnS．RigdemRabl,a出阱们d&锄I出‘NcwY酞BasicB‘如，k．吣．，t9ST,P24244 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首都师范大学硕士论文致谢本论文是在我的导师刘战存副教授的悉心指导下完成的。从论文选题、取材、修改到最后定稿，刘老师都付出了很多心血。刘老师渊博的学术知识、严谨的治学态度，给我以极大的影响和教诲，并将继续鼓舞着我永远前进。自从读研以来，刘老师在学习、生活等各方面都给予我很多的帮助，在此向他致以深深地谢意。三年来，王士平老师、刘树勇老师和李艳平老师在学习上给了我很多帮助。在平时的论文写作过程中，各位老师给予了我积极地指导与帮助；在毕业论文的撰写过程中各位老师同我进行了有益的讨论。在此向三位老师表示深深地谢意。还要感谢申先甲先生和戴念祖先生。二位先生学识渊博、和蔼可亲，和他们交流使我受益匪浅。二位先生对本文的完成提出了非常宝贵的意见，在此向两位老师致以深深地谢意。在我攻读硕士研究生期间，同学赵继军，师弟宋广利、金亮、张世昆和张小林等给予我很多帮助，在此一并向他们表示感谢。感谢刘战存老师和李艳平老师不辞辛苦地从国外转借了一本书，为本文的写作提供了很大的帮助。再一次感谢各位老师对我的教导和关怀。从各位老师那里，我不但学习了很多知识，而且学习了做人和做学问的道理。感激之情，不胜言表l陈岗07．05．1647 科学创新的典范——诺贝尔物理学奖获得者拉比述评作者：陈岗学位授予单位：首都师范大学本文读者也读过(10条)1.赵继军两次诺贝尔物理学奖获得者——约翰·巴丁[学位论文]20072.张奇岩.宝山回望宇宙的"婴儿时代"——解读2006年诺贝尔物理学奖成果及意义[期刊论文]-国外科技动态2006(10)3.吴鑫基脉冲星观测研究进展[会议论文]-20044.陈俊解读2003年诺贝尔物理学奖[期刊论文]-物理教师2004,25(3)5.丁义国.方小兵.胡必录人类认识宇宙的新窗口──2002年诺贝尔物理学奖评介[期刊论文]-安康师专学报2003,15(2)6.赵海艳约里奥-居里科学成就和社会活动[学位论文]20077.郭振华.李宗红夸克世界中一个多彩色的发现--2004年度诺贝尔物理学奖评述[期刊论文]-宝鸡文理学院学报（自然科学版）2005,25(1)8.刘兵.LiuBing从低温研究历史看2003年诺贝尔物理学奖[期刊论文]-自然杂志2003,25(6)9.吕增建.LUZengjian玻尔与哥本哈根精神[期刊论文]-科技导报2009,27(5)10.方舒燕河南高校科技产业发展战略及政策取向研究[学位论文]2002本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1062768.aspx