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分享作为化学家的爱因斯坦 ——— 劝君要作 “倭斯袜” （转）: gordon 2017-1-2 14:46; 像冯诺依曼等等，早年都是学化学的。电解氨气，炸药的制造。是第一次世界大战时期，科学的特征最典型的就是长津湖的一系列化工企业（日氮、朝氮），“水俣病” 还有，当年做光谱的大拿，也是流体力学的大拿。你懂的 ************************************************************************* 人们一直觉得爱因斯坦是物理学的天才，似乎很少有人称他为化学家。他引入的许多思想，对当时不少“正统”的物理学家来讲是出乎意料的。通过Ball的文章，我们可以了解到，可能正是爱因斯坦的思想发展的物理化学源流，使得他有别于一般的物理学家。当然，爱因斯坦作为一个物理学家的不足之处，可能也正是来源于他的这个物理化学背景。物理学家们一般认为自己要优于化学家和生物学家，爱因斯坦恰恰证明，真正伟大的科学是综合的和交叉的，而不只是局限于某一个学科。阿尔伯特·爱因斯坦本质上是一个化学家吗？今天，他总是被当作理论物理学家的标准原型，但是，爱因斯坦的早期工作，很大程度上关注的是物质的分子本质，这些工作牢牢地根植于具体的、现实可感知的事物之中。不仅是物理学家，化学家也应该纪念这个铭记他最重要发现的“爱因斯坦年”。其实，当爱因斯坦在1905年发表他的狭义相对论时，让与他同时代的科学家们最为惊奇的，可能并不是该理论的革命性结论，而是惊讶于这一事实——这项现代物理学中令人惊异的工作，出自于一个正在进入物理化学（Physical Chemistry）领域，职业生涯颇有前途的年轻人。爱因斯坦的物理化学博士论文爱因斯坦在1905年7月提交给瑞士苏黎世大学的博士论文中，提出了一种计算阿伏加德罗常数和分子大小的新方法。同一个月，他发表了一篇论文，表明在显微镜下观测到的液体中的微小颗粒，其杂乱和毫无规则的运动――即所谓的布朗运动，是由溶剂分子的碰撞所导致的。在这个“奇迹年”所发表的文章中，爱因斯坦自己认为，真正具有革命性的只有一篇。这篇文章中他试图通过引入量子——即不连续的能包的概念，来解释金属如何与光相互作用。总而言之，这是任何一个物理化学家都会为之感到骄傲的工作。现在，从爱因斯坦的相对论出发，人们得到了重要而令人难以置信的，诸如黑洞和通过时空空洞进行时间旅行一类的概念；而从量子理论也得到了无限分岔的平行宇宙和泡沫状时空的概念，人们已经很难再了解到这些理论的由来，在表面上看来是多么的平凡。相对论的提出，是为了解决将詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的电磁理论运用到运动物体问题上遇到的困难，爱因斯坦在1905年的这篇文章的开头，提到的不过是磁体和线圈。但是，（即使是有点言不由衷地）提议爱因斯坦是个化学家的主要理由，比以上依据有着更为深刻的缘由。在爱因斯坦做出他的原创性贡献的时代，物理和化学还没有严格的界限划分。当时，这些分界只是在物理学家和化学家努力为他们对放射性和核科学这些新的研究领域提出要求时，才被争相提及。当时，科学家们还在对约翰·道尔顿提出的原子和分子是否存在，抑或仅仅是一种为了教学和说明的方便而发明的概念进行激烈争论，而像元素周期表这个化学家们所使用的中心原理，还在等待后来出现的量子理论的解释。交叉学科研究爱因斯坦本人并不关心这些学科之间的界限。这正如比他早100年的法拉第和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦一样。而爱因斯坦正是将这二人在时间上和知性上联系起来的人。爱因斯坦后来对基本力的统一理论的追求，只不过是他早期通过牛顿的物质动力学理论模型，对液体和分子间力的工作的简单延续。牛顿推测认为，在原子之间的微观尺度上作用的力和在恒星与行星之间在宇观尺度上相互作用的力，具有相同的本质。爱因斯坦在1901年和1902年发表的两篇早期论文中，正是继承了牛顿的这一思想，探寻引力和分子间力的共同起源。1901年，在爱因斯坦21岁时，他写道：“能够认识到在我们的直接感官上完全不同的事物的复杂现象之间的内在统一性，真是一种极爽的感觉。” 因此，我们应该毫不奇怪地发现，当爱因斯坦在很早年就对麦克斯韦的电磁理论着迷的时候，他的第一个学术成就同样延续了麦克斯韦对物质科学的另一重大贡献——气体的运动理论。 1879年，荷兰的约翰·迪德里克·范·德·瓦尔斯将麦克斯韦的这一理论扩展用于处理液体，而爱因斯坦在1901年发表在Annalen der Physik的论文，追寻了这一激发了范·德·瓦尔斯兴趣的同一主题，即在毛细现象中分子间作用力的作用。爱因斯坦希望将这一工作扩展成为递交给苏黎世大学的博士论文，但最终毫无结果，因此他在1901年4月接受了伯尔尼瑞士专利局的工作。非常具有说明意义的事情是，爱因斯坦的父亲当时出于对儿子前程的担忧，选择向著名的物理化学家威廉·奥斯特瓦尔德求助。这正是引向1905年爱因斯坦关于分子大小的博士论文的知识线索。在此之前，已有好几种确定分子尺寸的方法，其中最为可靠的方法即是基于气体运动理论。例如，1865年吉普赛化学家约瑟夫·洛克斯密特提出一种比较不同液体和气体的密度的方法，得出结论认为“空气分子”的直径约为1纳米。据此，洛克斯密特可以计算出阿伏加德罗常数，即1摩尔物质的分子数目。这一常数在德语系国家因而一直被称为洛克斯密特常数。不同的是，爱因斯坦发明了一种仅仅依靠液体性质就可以准确计算分子大小的方法。范·德·瓦尔斯已经确定，分子尺寸大小对于了解液体性质非常重要，正是因为考虑了分子的大小，他才将气体运动理论用于处理液态物质。微粒的运动爱因斯坦的博士论文研究了微粒的运动。这与他对分子扩散研究的兴趣密切相关。德国化学家瓦尔特·能斯特开创了分子扩散的研究，他也在同一年发表了关于布朗运动的论文。斯托克斯定律将流体中粒子的运动速度与流体的粘度联系起来。基于斯托克斯定律，爱因斯坦推导出了溶质分子在溶剂中的扩散系数方程。爱因斯坦的方程中，同时包含了阿伏加德罗常数和溶质粒子的半径，他通过流体力学理论计算出溶质溶解于流体中其粘度的变化，从而求解该方程。使用糖的水溶液的实验数据，爱因斯坦计算出糖分子的半径为1纳米，并且得出阿伏加德罗常数为每摩尔2.1x1023个分子。直到 1909年法国物理学家吉恩·佩兰更为准确地测量了阿伏加德罗常数，表明爱因斯坦的数值太小，才迫使爱因斯坦重新检查了他的计算。爱因斯坦检查不出任何错误，就让他的学生路德维希·霍普夫仔细检查。这使得霍普夫成为极少数有幸能够在爱因斯坦的数学中发现错误的人之一。霍普夫将一个错误的方程修正后，爱因斯坦的方法得到了6.56x1023，这不仅与佩兰的数字相符，而且也与今天的6.02x1023非常接近。证明原子的存在爱因斯坦对于测量分子尺寸的兴趣具有更深入的科学目标。他意识到一些显赫的科学家，包括威廉·奥斯特瓦尔德和恩斯特·马赫，都怀疑原子和分子的真实存在。今天我们很容易轻易认为这些反原子论者毫无道理，但是在19世纪与20世纪之交，没有任何一个直接的证据证明物质原子理论的正确性。大多数物理学家和化学家认为原子理论理所当然地正确。但是马赫指出，只有糟糕的科学才假定无法感知的实体存在。爱因斯坦确信原子的存在，但他希望得到某种形式的证实。他说，我们需要证据，它“能够保证一定大小的原子的存在”。他认识到这种证据可能从布朗运动现象中得到；或者，从悬浮在液体中的微观粒子的随机运动中得到。该随机运动被暗示与1828年植物学家罗伯特·布朗观测到的粒子运动有关。当布朗观测到花粉颗粒在水中不规律地跳来跳去，他一开始认为这是有机体中存在的“生命活力”的显现，当时许多人都认为有机体中存在某种活力。但他很快发现“死”花粉微粒也具有同样行为，于是他的观测在19世纪引发了五花八门的理论，甚至涉及到对流和电学的理论。但是这些理论都不尽如人意。随机分子运动爱因斯坦解决此问题的方法，借助于通过气体运动理论所建立起来的热是随机分子运动的结果这一概念。人们在此之前假设，虽然分子的随机运动具有很高的速率，但是由于悬浮的灰尘或花粉粒子比单个分子质量大很多，因此分子对这些大的粒子的碰撞影响可以忽略不计，就象陨星撞击地球一样。但是爱因斯坦表明，从不同方向撞击微米大小的粒子的分子数目，在统计上的不平衡性的确可以使得该粒子运动，并且由于分子热运动所导致的杂乱运动，的确可以显著到在显微镜下可观测的程度。这一运动的随机性使得粒子在液体中做扩散运动：如果在一段时间内跟随其运动，它将到达与开始时不同的地方。爱因斯坦可以计算这一平均位移随时间变化的函数，进而预测出一个1毫米大小的微粒在水中可以1分钟运动约6毫米。这一定量的预测极为关键：它提供了验证爱因斯坦理论正确与否的方法。如果该理论被定量地证实，那么人们就很难再否认物质的分子图像的正确性。这一图像是整个运动理论的基础。换句话说，分子必然是真实存在的。爱因斯坦在结束1905年的文章时希望“（实验）研究者将很快成功地解决这里所提出的问题”。很多人进行了实验尝试，但是这一实验非常困难，主要是由于很难在实验中确保液体具有恒定和均匀的温度。直到1908年还没有人能够得到爱因斯坦理论成立的定量证据，而他自己也开始绝望，认为已经不可能准确地研究布朗运动。让他高兴的是，佩兰接受了这一挑战，并在这一年确认理论预测的正确性。因为这一工作，佩兰被授予1926年的诺贝尔奖物理学奖。众所周知，爱因斯坦一生都对量子理论的某些基本特性，特别是量子理论中似乎将机会和不确定性赋予物质的行为的方式，感到不安。在某种程度上他有点类似普朗克，一方面将物质的量子描述当作一个方便的工具以了解物质的某些具体特性，比如光电效应和固体的热容，而另一方面又猜测，在此之下可能存在着更为基本的确定性的理论。量子化学的核心问题光与能量的量子本质对于化学具有中心价值。它能说明物质与光如何相互作用，比如，为什么草是绿的，以及为什么天空是蓝色的。它也为所有的光谱方法提供了基础，使我们能够破译分子的结构。尼尔斯·玻尔，阿诺德·索末菲和沃尔夫冈·泡利表明，原子的量子模型如何解释周期表的结构和元素的性质；而佛里茨·伦敦，林纳斯·鲍林和其他一些人发展了原子间化学键的量子图像，以解释分子的形状和性质。今天，无法想像化学能够离开量子理论。量子理论已经被用来解释和预测包括金属的催化行为，以及有机合成的立体行为的所有内容。爱因斯坦的工作的这一侧面，对于化学的影响超出了其它所有的科学领域。吹毛求疵的人也许会说，就算爱因斯坦是以化学的旗号开创了自己的工作，我们今天几乎并不因此而铭记他。化学家的量子理论也许是被他的光电效应的工作所引发，但是难道量子理论不也应该更多地归功于他之后的玻尔、薛定谔和海森堡的苦心发展，而不仅仅是爱因斯坦的光量子化吗？而且，他最了不起的相对论，不是成了天体物理学家，而不是化学家的语言吗？不过，这事儿并不那么肯定。相对论在化学中也非常重要。狭义相对论说明，当物体以接近光速运动时，其质量会增加（同时，从一个相对静止的观测者的角度来看，它也会变得更短和活得更长）。在重原子中，内层轨道上的电子与高度带电的原子核之间的静电相互吸引使得电子的速度变得很快，从而出现相对论效应：铀原子最内层的电子平均速度大约高达光速的三分之二。轨道电子这些相对论性电子的质量变得更重，从而使它们的轨道更靠近原子核。这进一步增加了内层电子屏蔽原子核对外层电子的拉力，因此外层电子的轨道会膨胀，能量会降低。这样，相对论效应重新调节了原子的电子能级。这一现象并不如你想像的那样奇异和罕见。如果不是由于相对论效应，金子就会看起来象银子一样；金子的微红色是因为它能吸收蓝光，这是由于金原子的电子能带产生了相对论性的位移。较之于任何程度的宇宙引力透镜或原子钟变慢现象，这无可争辩地是对爱因斯坦理论更为意义深远的展示。数千年来，金子就具有崇高的文化地位和文化象征性，因为从远古以来，这种金属就被与太阳联系在一起。同样地，相对论效应使得水银具有低的熔点，这不仅使之具有巨大的技术上的重要性，而且还赋予这种金属在文化上与水和月亮的某种神秘联系。近年来，由于通过粒子束碰撞合成新的超重元素，原子中的相对论性效应显得更加重要。新元素的合成者们开始研究极端的相对论性效应对这些原子的电子结构的改变，是否已经开始破坏元素周期表中有顺序的性质变化。就是在现代化学的这一前沿，也不可能忽略爱因斯坦的遗产。黑体辐射和量子黑体辐射是来自能够吸收所有光的热物体的电磁辐射。黑体辐射具有相当宽的波长，但最大强度的波长取决于黑体的温度：温度约高，波长越短。普鲁士物理学家威廉·维恩在1893年揭示出了这一现象。所以，灯泡中的金属丝或者一个电热器在被逐步加热的过程中先是发出暗红色，然后是黄色，最后是白色或淡蓝色。在它发出可见光之前，你就可以感觉到红外辐射产生的热量。在19和20世纪之交，这一常见现象却没有任何人能予以解释。在试图进行解释的人当中，有爱因斯坦1901年到1902年间，在苏黎世大学的博士导师海因里希·弗里德里克·韦伯。另一个人是马克斯·普朗克。他开始通过麦克斯韦和路德维系希·玻尔兹曼在气体动力学理论中发展出来的统计力学方法，来推导维恩关于温度和波长的关系。普朗克用一系列带电振子来代表黑体中的原子，并计算所辐射出的电磁能量。他最初的计算似乎符合维恩定律；但随后实验学家发现，维恩定律在高温时已不再成立。普朗克发现他的理论预测能够符合实验观测，只要他将他的理论进行修正。这一修正需要假设，每个振子具有不连续的与振子频率成正比的能量E。他提出E=hv的关系，h现在被称为普朗克常数。对普朗克来讲，这一假设不过是使得他的理论符合实验结果的一个数学游戏。但当爱因斯坦在1904年开始研究普朗克的黑体辐射工作时，他将此解释得更为实在。他说，光具有由普朗克公式所给出的一块一块的能量。他将这些能块称作量子。他声称，光是量子化的。爱因斯坦知道这一建议是具有争议性的，甚至是令人不能容忍的。但是他争辩说，他的假说可以解释由菲力普·伦纳德在1902年观测到的光电效应。伦纳德发现光照到金属上会发出电子。如果光是量子化的，那么它会在单个量子能量超过从金属移出电子所需要的能量时，从金属敲出电子，而这与光的强度无关。这公然地挑战了直觉：人们会自然地期望更强的光会给金属注入更多的能量，从而无论什么波长都会使金属喷射出电子。按照爱因斯坦的假设，喷出的电子能量将不依赖于光的强度，而依赖于光的波长，波长决定了量子包的大小。这正是伦纳德的实验所发现的。由于对光电效应的解释，爱因斯坦获得了1921年的诺贝尔奖物理学奖。超重元素中的相对论性效应从第104号元素Rf（rutherfordium）开始，比锕系元素更高的新元素最早在1960年代被人工合成出来。这些元素都不稳定，最长的衰变半衰期最长只有几秒钟（Rf251半衰期为78秒）。不过快速分析技术可以容许人们研究这些人造元素的化学性质。理论预测，这些元素的最外层电子亚层由6d电子轨道组成。这意味着，这些超锕系元素应该具有与元素周期表中上一排过渡族金属元素类似的化学性质：Rf应该像铪，105号元素（dubnium）像钽，依次类推。但是，强相对论性效应可能削弱这些周期性质。对化学元素“dubnium”（第105号元素）似乎正是这样：其氟化复合物更类似于铌而不是钽的氟化物，而它的其它化学性质又更接近于镤。这就是说，它根本不像第5族元素，而其行为更像是锕系元素的延伸。也有一些迹象表明Rf元素也受到相对论性效应的影响：四氯化Rf的挥发性比对应的铪化合物高，周期表的趋势预测与此恰恰相反。奇怪的是，seaborgium（第106号元素）似乎不受相对论性效应的影响，其行为恰如第6族金属钼和钨。同样地，hassium（第108号元素）和锇一样形成挥发性的四氧化物。这些研究将分析技术推到极限，包括只对少数几个短暂寿命的原子进行测量。作者：菲利普·鲍尔（《自然》杂志前顾问编辑）译者：王鸿飞（美国西北太平洋国家实验室研究员） ************************************************************** 一个八卦，这个研究当年可能还是罗斯查尔德资助的。（他在法国，不问丫要钱，问谁要钱） Edmond James de Rothschild 大资本家，fuck you ！！！把罗斯查尔德的家产夺过来，“我来取真经” 。（真假美猴王）早先，我的祖上就收拾过罗斯查尔德，没收过他的家产。现在他还敢来 “扎刺” ************************************************************** Henri Poincaré学院这个地方更驴，这是洛克菲勒基金会和罗斯查尔德共同资助的; 293 次阅读|0 个评论

分享袁岚峰：韩春雨究竟做了什么？意味着什么？（中科大胡不归） ...: twqltwql 2016-6-3 17:05; http://www.guancha.cn/YuanLanFeng/2016_05_30_362228.shtml “就是你的内心一定要是一个什么，比如我的内心，即使没有发这篇文章，即使大家不知道有韩春雨这个人，我的自我认同一直是科学家，而不是科学工作者。” ——韩春雨 2016年5月，中国最热的科技新闻人物是韩春雨博士，河北科技大学生物科学与工程学院副教授。5月2日，《自然生物技术》（Nature Biotechnology）在线发表了他的论文“DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute”。我的专业是理论物理化学，对生物学了解不多。不过根据我对这项成果有限的了解以及对科学规范的经验，可以试着大致描述一下这项工作的内容。此外，我想在更广泛的意义上谈谈这件事对科学界、对社会公众、对青少年有什么启示，这想必是有更多人关心的。韩春雨的成果究竟是什么？韩春雨发现的，是一种以DNA为先导编辑基因的方法，简称NgAgo。此前最常用的基因编辑方法叫做CRISPR-Cas9，是以RNA为先导。CRISPR-Cas9技术是2013年发现的，然后它的应用出现了井喷，在三年之内创造出了巨量的成果。生物学家的评价是“很难想起曾经有哪一次科学革命像CRISPR这般如此迅速地改变生物学界”。作为一个例子，2015年中山大学黄军就副教授编辑人类胚胎基因的工作就是用这项技术做的，他因此入选了《自然》杂志评选的2015年度十大科学人物。CRISPR技术被《科学》杂志评为2015年度十大科学突破之首。许多生物学家认为CRISPR得诺贝尔奖是早晚的事。河北科技大学生物科学与工程学院副教授韩春雨 2014年，有人发现了一种方法能以DNA为模板编辑DNA，叫做TtAgo。这种方法的缺点在于，需要在65-75摄氏度的温度下进行。而大家都知道，人的体温是37摄氏度，大多数哺乳动物也差不多，所以使TtAgo的实用性大打折扣。韩春雨的工作，就是在TtAgo的基础思路上改进，通过生物信息学的搜索和实验，找到了一种新的同源蛋白，能在37摄氏度下运作。我对NgAgo的了解基本就是这些。从中可以看出，这是一项重大的创造性成果。保守地说，它提供了一种新的基因编辑的可能性，给出了CRISPR之外的选择。至于它是否会取代CRISPR，是否会得诺贝尔奖，现在都言之过早。好比打开了一扇通往藏宝室的大门，里面的宝藏可能很丰富，也可能不太多。真正重要的不是现在就评估宝藏有多大，而是赶快去探索。未来的发展有多种可能性。最好的是NgAgo成为基因编辑的主流技术，获得诺贝尔奖。也可能跟CRISPR（以及将来可能发现的新技术）各有适用的范围，互相不能替代。还可能最后发现用处不大，大多数基因编辑还是要用CRISPR。这些可能性现在都不能否定，这是个开放的问题。但即使是最差的可能性，NgAgo仍然是一项重大的成果，必然会带动很多相关研究，这是毫无疑问的。许多媒体把它称为诺贝尔奖级别的成果，我的理解是，从宽泛的意义上可以这么说，它是有潜力进入诺贝尔奖的考虑行列的，但如果以为一定能得奖或者得奖的可能性很大，那就过头了。正如韩春雨自己的说法：“如果说此前的技术是一个菜市场，我们就是发现了另一个菜市场，丰富了人们的选择，而这个菜市场究竟好不好有待全世界的科学家去验证，当然我也会进一步探究。”（《副教授十年没发文章一夜变成“诺奖级”科学家》）别人都可以随意表态，而韩春雨本人谨慎是正常的，这是一个负责任的科学家的态度。另一方面，有人认为这项研究不属于创新型研究，是跟风型的。这种说法其实有点见仁见智的意思。NgAgo的基本思路来自2014年的TtAgo，所以如果非要说它是跟风，也无不可。但是科研原本就是这样，任何成果都是有所本的。牛顿发明微积分是个神级成就，然而在他之前已经有费马、笛卡尔、帕斯卡、开普勒、伽利略等许多数学家做出了很多贡献。莫里斯·克莱因在《古今数学思想》中说：“微积分问题至少被17世纪十几个最大的数学家和几十个小一些的数学家探索过。”这其中还包括牛顿的导师伊萨克·巴罗（Isaac Barrow，1630—1677），他是剑桥大学第一任卢卡斯数学教授，发现牛顿的天才后主动把这个席位让给牛顿，堪称高风亮节的楷模。巴罗的《几何讲义》是对微积分的一个巨大贡献，简直可以说只差临门一脚了。难道我们要因此把牛顿称为跟风吗？所以我的看法是，任何科研成果都既有继承的因素也有创新的因素，只是两者比例的问题。这是个连续变化，没有截然的分界线。中国的基础研究有了突破，仪器设备业就应该跟上。基于韩春雨的发现，可望发展出中国原创的基因编辑仪器设备，基因工程是一个很大的市场。自己原创基础技术，推动自己的产业升级，以至创造一个全新的产业，像量子通信，这是最好的模式。中国科技大爆炸，一场身边的革命以上是对韩春雨成果科学意义的讨论。把这件事放到中国科技大发展的背景下看，会有更多的理解。如我在《中国科技实力正以多快的加速度逼近美国》中用许多硬指标说明的，中国科学家的重大成果正在源源不断地产生。中国每年取得的基础研究成果仅以较大差距低于美国，跟英法德日处于同一层次，并正在显著地超越它们。2015年就有好几个标志性的事件：屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖，大亚湾中微子项目中方首席科学家王贻芳获得基础物理学突破奖，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟、陆朝阳团队的多自由度量子隐形传态被英国物理学会评为年度十大物理学突破之首，黄军就被《自然》杂志评为年度十大科学人物之一。中国科技的爆炸式发展，社会大众可能了解还比较少，但对业内人士而言却是每天发生在身边的事，已经习以为常，是一场静悄悄的革命。为什么会有这样的发展？道理其实很简单。杨振宁在1999年左右有个演讲《近代科学进入中国的回顾与前瞻》，谈到：“以下的几个长远的因素是使得一个社会、一个国家能够有辉煌的科技发展的必要条件。第一个是需要有聪明的年轻人，有头脑做科学研究；第二是需要有重视纪律、重视忍耐心、重视勤奋的社会传统；第三要有决心；第四要有经济条件。……中国在20世纪里有前三者，到了21世纪我认为将四者具备，所以我对21世纪中国科技的发展是绝对乐观的。”这个道理看似质朴，却比很多大谈国民性、体制之类看似高深的观点都要深刻，因为它抓住了长期的基本面。其他国家的历史也证明了杨振宁的洞察力。美国在19世纪末的时候，已经是经济总量数一数二的繁荣国家，然而社会乱象丛生，黑社会横行，科技跟欧洲相比十分落后。用美国物理学会第一任会长亨利·奥古斯特·罗兰（Henry Augustus Rowland，1848—1901）的话说，“在科学方面，我们国家还没有出版过或者即将出版任何中小学教材以上的书籍”。但在此后的几十年间，美国的科学就迅猛上升，经过两次世界大战后占据了全球的制高点。简而言之，有钱有人有坚定意志就能搞好科技，这是个“重剑无锋，大巧不工”一般的真理。 2015年11月10日，联合国教科文组织发布《 2015年科学报告：面向2030 》。美国用于研发的投资占全球28%，中国紧随其后（20%），超越欧盟（19%）和日本（10%）。占世界人口67%的其他地区仅占全球研发投资的23%。此外，目前全球约有780万科研人员，其中欧盟占比最多，达22%，其次是中国（19%）和美国（16.7%）。由此可见，中国对科研的投入已经达到了仅次于美国的高度，产出仅次于美国是理所当然的。 2000年8月，杨振宁在在中国科学院举行的一次座谈会上提出，20年内中国本土的科学家将会获得诺贝尔奖。此论一出，遭到了许多名人经久不息的围攻（《屠呦呦获诺奖咱也不能忘逆耳之言说中国科学家得诺奖是做梦的言论都被他收集到一块了》）。典型论调如：“杨振宁先生是在说客气话。”“诺贝尔奖，并不相信杨振宁的预言。”“你见过奴才搞创新的吗？”“我们离诺奖越来越远。”“过150年也没戏。”“1000多年来，中国对人类的科学技术进步，没有任何贡献。以后也不会。”……屠呦呦的诺贝尔奖揭晓后，这些人都成了小丑。不过屠呦呦的成果是几十年前做出的，怀疑者仍然可以说现在不行，甚至认为现在不如以前。韩春雨的突破明白无误地告诉大家，就在当下，中国的年轻科学家就可以做出重大成果。这是最显著的一重意义。 2015年12月10日，屠呦呦在瑞典首都斯德哥尔摩的领奖现场。迅速增加的板凳深度韩春雨能引起如此广泛而持续的关注，还有一个原因是他所在的单位。大多数人可能都没怎么听说过河北科技大学，更不用说指望它做出国际一流的科研成果了。这引出了第二重意义。美国科学实力的强大表现在很多地方，其中一个重要的表现是，美国的二流院校都有许多卓越的科学家，包括不少诺贝尔奖得主、美国科学院院士。例如CT的发明者阿兰·科马克（Allan M. Cormack，1924—1998），1979年获得诺贝尔生理学或医学奖时是塔夫茨大学教授。2015年诺贝尔化学奖得主阿齐兹·桑贾尔（Aziz Sancar，1946—），是北卡罗来纳大学教堂山分校教授。美国二流大学的教授中大牛人的比例比一流大学低一些，但大牛人能达到的高度并不低于一流大学。美国二流大学做出任何了不起的成果都不会令人意外。用体育界的语言说，美国学术界的板凳深度特别深。十多年前，中国一流院校的国际一流成果都很少，二流院校就更不用提了。近年来，中国一流院校在顶级科学期刊上发表的论文暴增，二流院校也时不时地出现在上面，完全是鸟枪换炮。这是由于中国的高级科研人才迅速增长，回国成了留学生默认的选择（《 85%留学博士和博士后决定5年内回国》），国内培养的学生水平也水涨船高，甚至外国科学家来中国工作的也越来越多。潜在的能做出一流成果的人才池子迅速扩大，蔓延到原来的二流机构，令它们也在科研上活跃了起来。中国的板凳深度也在迅速追赶美国，这是特别可喜可贺的事。有一点值得注意的是，学术信息的获取和传播现在变得很方便，使二流院校做研究的可行性提高了许多。尤其在韩春雨这样的低成本自由探索方面，跟一流院校并没有本质区别。很多重要的发现，根源是敏捷的头脑与勇于探索的精神，而非大量的经费。因此，小学校也很有搞出大成果的机会。二流院校的科研人员不必妄自菲薄，应该勇于进攻重大的课题。是金子，总会发光的！原本就是正规军有些民科谬托知己，把韩春雨当成了自己的同道，还控诉一番各大名校。拜托！韩春雨有博士学位，学校是中国协和医科大学，导师是强伯勤院士和袁建刚教授，从哪里能看到跟民科有任何相似之处？请不要自作多情好吗？中国协和医科大学是中国顶级的医科大学，强伯勤院士和袁建刚教授的研究组想必具有很好的条件。韩春雨在博士期间发表了一篇很不错的文章，在国际上比较也完全站得住脚。想想看，中国这样档次的研究生有多少？中国的教育体系已经培养了和正在培养着大量高端年轻人才，他们通晓了创造性研究的流程和思维方式，有潜力做出重大成果。正如习近平总书记2016年5月视察科大时所说：“中国现在的大学，要培养出什么样的学生，我们要有自信。要道路自信、理论自信、制度自信，还有一个根本的自信，就是文化自信。我们的教育不要妄自菲薄，我们培养出来的学生绝大多数是很优秀的，过去中国人口多、人手多，现在正转变成人才多。我们对中国建设国际一流大学、培养国际一流人才充满自信。”勤奋向学的师生们请接受掌声，民科和逆向民族主义者请退散！各个名校最近经常躺枪：你们花了那么多经费，成果在哪里？为什么不如人家河北科技大学一个连经费都没有的副教授？这个问题其实很容易回答：我们祝贺与钦佩韩春雨的成就，不过名校也有各自的重大成果，只是提问的人不知道而已。韩春雨的成果把他们炸了出来，并不是因为他们多么关心科学，只是因为对上了他们对自己“怀才不遇”的想象。如前所述，韩春雨受过优良的博士教育，发表过很好的专业论文，十年来一直潜心研究，完全具备做出重大成果的内外条件。觉得怀才不遇、痛骂社会的诸位，请反躬自省一下，自己实际的才华有多少呢？下面这个故事，可以作为对韩春雨正规军身份的一个有趣的注释。科学史上有个神人，是一位乍一看完全不像牛人的基层工程师，叫做田中耕一（这名字，一股乡土气息……），2002年诺贝尔化学奖得主。田中耕一1959年生，1983年获得东北大学学士学位。然后就没了，这是他的最高学历，既不是博士，也不是硕士。田中耕一没有读研究生，也没有进科研单位，而是到京都市岛津制作所当了工程师。在一次实验中，他发现样品出了错，但又舍不得扔掉，于是拿到实验装置中去，不料竟然探测到了以前怎么都找不到的信号。在此基础上，他发展出了用质谱探测生物大分子的方法。但他并没有凭这项成果立刻出名，在2002年收到瑞典打来的电话之前，他在学术界获得的唯一荣誉是1989年日本质谱协会的一个研究奖。由于一见女生就紧张，田中耕一在35岁才通过相亲结婚。为了在实验室第一线从事研究，他拒绝了所有升职考试，一直在基层工作。田中耕一只发表过屈指可数的几篇论文，在一些不很重要的会议和杂志上。获奖的消息传来时，日本文部省一片混乱，因为在资料名单中找不到田中耕一的名字，教授们在记者面前也答不出田中耕一是何许人也。田中耕一总而言之，这就是个传奇啊！完全违反任何常规。可是诺贝尔奖评奖委员会并没有因为他没有博士学位就不给他，也没有因为他的基础知识不扎实而不给他，也没有因为他未曾提出一套系统的理论而不给他，也没有因为他的职位很低而不给他，也没有因为他在学术界几乎没人认识而不给他，还没有因为他的发现是捡来的而不给他，更没有因为他的论文很少而不给他，仅仅因为他为后来成功的方法最早提出思路就给了他奖。科学界就是这样的评价标准，堪称人类最公正的领域。相比之下，韩春雨博士、副教授做出重大成果，有什么可奇怪的呢？科研资助体系的是与非韩春雨在做这项研究期间，没有得到正式的资助。这自然会令我们反思中国的科研资助体系。我觉得，这个问题可以从远近两个层面来看待。从近的层面看，如果当初给韩春雨更多的资助，是有先见之明的，但这样的决定很难做出。因为他十年来作为通讯作者只发表过两篇不太重要的论文，如果给他的话，其他很多有相近论文发表纪录的人该不该给呢？可以确定的是，现在会给他大量的资助，把这个领域迅速扩大深入下去。事实上，韩春雨也是经过精确计算的，资金可以保证。他2006年进入河北科技大学时，学校给了他25万元的学科建设经费。不久之后，他又申请了17万元的国家自然科学基金。加上后来15万元的青年基金以及他通过参与重大专项获得的资金，他开始这项新的基因编辑技术研究时并不缺钱。但后来的花费超出了他的预期，目前他欠下30多万元。他自己的态度是：“这些钱我还欠得起。不在乎结果，也要量入为出，我不赞成弄到最后什么都没有了。”（《副教授十年没发文章一夜变成“诺奖级”科学家》）请看，韩春雨比大多数读者想得都稳健得多。从远的层面看，我们的科研资助体系需要改革。邵峰院士的建议不错，要多鼓励小规模的自由探索，减少对两弹一星式集中力量办大事的过度推崇和滥用（《如何才能涌现更多“韩春雨”？》）。在有确定的目标要追赶时，大科学计划很有效率，是中国的优势。但我们在许多领域已经走到了科学前沿，不是要实现别人做过的事情，而是要自己创造全新的东西，这时自由的个人探索就有优越性了。历史上大多数的基础性科学发现，都是个人创造力的产物，不是计划出来的。前面举的田中耕一，就是一个好例子。因此，我们建议扩大资助的比例，单笔经费金额可以减少一些，让更多奇思妙想获得被资助的机会。在评审申请书时，把关注集中在科学新颖性上，减少对研究基础、研究条件的要求。现行申请制度特别滑稽的一点是，要详细列出项目期间每年的预期进展与支出计划，包括每年参加几次会议，出国访问多少次，购买多少仪器、药品等等。以后如果超出了计划书的范围，就不给报销。问题在于，不可预测性是科研的本质属性，如果提前几年就能确定这么多细节，还怎么可能是创造性的研究？当科学研究是照着剧本演戏吗？韩春雨会不会在申请书上写“计划在第二年找到能在37摄氏度下编辑基因的方法，经过XXX次实验，消耗XXX的实验材料”？为了形式上的管理方便而刻舟求剑地阻碍正常的学术活动，已经对科研事业造成了严重的损害。希望韩春雨的成功令这些问题引起重视，尽快得到改进。舍我其谁也？科研不是演戏，但《喜剧之王》里的“其实我是一个演员”，正是韩春雨极有共鸣的经典台词。“就是你的内心一定要是一个什么，比如我的内心，即使没有发这篇文章，即使大家不知道有韩春雨这个人，我的自我认同一直是科学家，而不是科学工作者。”（《副教授十年没发文章一夜变成“诺奖级”科学家》）这真是一个非常励志的故事。人的自我认同极其重要，有了强烈的自我认同后就会向那个方向努力，焕发出巨大的能量。科研的本质就在自由思考，所以科研人员都应该是内心十分强大的人。孟子曰：“如欲平治天下，当今之世，舍我其谁也？”这种独立自强的品格，正是现在需要大力培养的时代精神。好雨知时节，当春乃发生。屠呦呦、潘建伟、王贻芳、韩春雨等科学家的榜样，必将推动社会大步向前！作者简介：袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室副研究员，中国科学技术大学科技与战略风云学会会长，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰。致谢：感谢中国科学技术大学科技与战略风云学会研究员陈经（微博@风云学会陈经）、郭晓明博士（微博@西西河氏唵啊吽）等人的宝贵意见。; 个人分类: 黑科技|491 次阅读|0 个评论

分享文科还是理科: 热度 16 qiuwen777 2013-7-1 17:29; 昨晚老爸来电话，说小姑家的侄女今年高一，马上就要高二了，高二就要选择文科还是理科了。让我分析一下。我了解了一下，其实现在高考，3+X，语数英都是一样，然后就是所谓的文综和理综的这个差别。文综大概是历史地理，理综大概是物理化学。表妹学习还可以，文综理综比较均衡，个人也没有太多倾向性。要我出主意，我只好从就业这个角度来说了。感觉上来说，文科的专业大概是历史中文外语，这个最好的去处就是当老师，如果政法路线，那么平民家庭最好不要轻易涉及。如果理工科，感觉就业的面，凭自身的努力，无论是电子电信还是机械等各类工程，感觉更容易出成绩一点。对于经济这样文理兼收的，当然就无所谓了。也可能是我本身是理工科出身，容易选择自己熟悉的，还是倾向她选择理科。心里其实挺没有底。; 773 次阅读|17 个评论

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标签: 物理化学

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