科學家是天生的嗎?也談科學史上的著名世家

科學家是天生的嗎?也談科學史上的著名世家

科學家是天生的嗎?這個問題似乎沒有標準答案。然而,作為一個科學愛好者和科學史專業的資深考研黨,我曾經看過幾千名科學家的傳記,我深刻認可美國科普作家John Simmons所提出的觀點。

首先,大部分傑出的科學家都不是白手起家的,或者說,他們很少出生貧寒,他們都出身於極其他重視智力培養這樣的勇於奮鬥或有教養的家庭。

其次,他甚至提出一個假設。如果天賦可以量度,那扼殺天賦的最好方式就是經歷貧窮的磨練或者擁有一個變化無常且可恨的父母。

我最近對科學史上的那些家族、世家產生了濃厚的興趣。這些科學家發明了最基本的數學工具,描繪了銀河系的結構,解釋了物種的起源,發現了放射性元素並闡明瞭原子結構,他們的工作對當今世界的發展有著深遠的影響。然而,天才和智商可以遺傳的嗎?或許,有一些科學家是天生的。很多著名的數學家就曾經斷言認為數學家是天生的。然而,更能讓人信服的是,科學家的成功源自於他們自身的努力,以及他們善於言傳身教的父母。

現在,我就為大家盤點一下科學史上的比較著名的一些科學世家。

  • 伯努利家族

任何一位立志於科學研究的人,倘若沒有聽說過“伯努利”,趁早去關心其他的事情。瑞士的伯努利家族在17~18世紀期間曾經出過十多位數學家、物理學家,其中以約翰·伯努利、雅各布·伯努利、丹尼爾·伯努利最著名。

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約翰·伯努利不僅對微積分和與其相關的許多數學分支做過重要貢獻,而且他在把微積分應用到物理學特別是力學和天體力學方面也貢獻巨大。在數學方面,他首先提出了函數的概念,是微積分學、微分方程、變分法的主要奠基人之一;在物理學方面,約翰·伯努利在18世紀初最先提出了虛位移(虛速度、虛功)原理的普遍公式,對於力學的分析化貢獻巨大。

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雅各布·伯努利是概率論的先驅之一,他的著作《猜度術》是概率論的第一部奠基性著作。《猜度術》的出版標誌著概率論成為一個獨立的數學分支學科。概率論中的伯努利試驗和大數定理就是他提出來的。此外,他還是最早提出“積分”概念的人。

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丹尼爾·伯努利是伯努利家族眾多數學家當中最傑出的一位,他是約翰·伯努利的次子。丹尼爾·伯努利的研究領域極其廣泛,涉及數學、物理、力學、天文。他最重要的著作是《流體動力學》,他在這部著作中引進了“勢函數”的概念,並將它用於理想流體運動,得到了所謂的伯努利方程和伯努利原理,他也因此成為流體力學的奠基人。此外,他還將微積分、微分方程應用到物理學,研究流體問題、物體振動和擺動問題,被推崇為數學物理方法的奠基人之一。

  • 赫歇爾家族

 在恆星天文學的觀測研究中,英國的赫歇爾家族扮演了極其重要的角色,甚至有人認為,對天空星雲的研究看上去“幾乎是赫歇爾家族獨享的領域”。這個家族包括威廉·赫歇爾和他的妹妹卡羅琳·赫歇爾,以及威廉的兒子約翰·赫歇爾。

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威廉·赫歇爾是一位傑出的音樂家,同時也被認為是啟蒙運動時期最有影響的觀測天文學家,他發現了天王星,最早描繪了銀河系的圖景,日後被尊稱為“恆星天文學之父”。

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卡羅琳·赫歇爾在長達半個世紀之久的時間一直充當兄長的助手和密切合作者,甚至為此終身未嫁。她是8顆彗星的獨立發現者,活到98歲,把一生獻給了天文學。

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約翰·赫歇爾以其對南半球的星空的細緻觀察聞名於世,他在好望角天文臺進行了長期的觀察,並繪製了大量的星表和星圖,這是赫歇爾家族對天文學的又一重要貢獻。

  • 達爾文家族

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查爾斯·達爾文是最著名的科學家之一。世界上只有一次科學革命被冠以“主義”的榮譽,即“達爾文主義”,迄今為止還沒有哪一種科學理論能像達爾文進化論那樣對人類觀念產生如此重大的影響,它使人類不再用高貴的神態俯視其他物種。

達爾文不是第一個系統闡述生物進化思想的人,法國博物學家拉馬克早在19世紀初就這樣做了。他也不是生物進化論唯一的提出者,他在《物種起源》中闡釋的主要思想和華萊士寄給他的論文提出的“自然選擇”不謀而合。

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達爾文以前的進化學說大多強調單一的進化因素,如布豐強調環境直接誘發生物的遺傳改變,拉馬克強調生物內在的自我改進的力量。此外,達爾文的祖父伊拉斯謨斯·達爾文也是早期的進化論者。

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查爾斯·達爾文後來和她的表姐結婚了,他們共生下了10個子女,其中有3個夭折。他們的兒子喬治·達爾文是第一個對天體演化問題和地質問題採用動力學分析的科學家,曾經擔任英國皇家天文學會的會長,並擔任過第五次國際數學家大會主席。而喬治的兒子查爾斯·高爾頓·達爾文是物理學家,曾經在第二次世界大戰期間擔任英國國家物理實驗室主任。

  • 居里家族

法國的居里家族曾經3次獲得諾貝爾獎,他們主要以在放射性方面的研究在近代科學技術發展中所作的貢獻而聞名於世。

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瑪麗·居里和皮埃爾·居里在1903年由於對放射性現象的研究而與貝克勒爾分享了諾貝爾物理學獎。

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1911年,瑪麗·居里又由於“發現了鐳和釙元素,提純鐳並研究了這種引人注目的元素的性質及其化合物”而獲得了諾貝爾化學獎。

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居里夫人的女兒伊倫·約里奧·居里和女婿弗雷德裡克·約里奧·居里由於“合成了新的放射性元素”而獲得了1935年的諾貝爾化學獎。約里奧·居里夫婦在二戰期間與納粹進行了堅決的鬥爭,是著名的反法西斯戰士,弗雷德裡克·約里奧·居里還曾經擔任過世界保衛和平委員會的主席。

 瑪麗·居里,又被稱為居里夫人,是20世紀甚至人類歷史上最著名的女科學家,她是第一位兩次獲得諾貝爾獎的科學家(迄今為止只有4位),還是巴黎大學第一位女教授。我們可以觀察歷屆的索爾維會議與會人員合影,在物理學這一通常認識中的被男性佔據的領地,居里夫人是唯一的女性,可以說是“萬綠叢中一點紅”。

  • 布拉格家族

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1915年,來自澳大利亞的英國物理學家亨利·布拉格和他的兒子勞倫斯·布拉格由於“用X射線對晶體結構的研究”而獲得諾貝爾物理學獎,開創了父子同獲諾貝爾獎的先例,同時,小布拉格(勞倫斯·布拉格)獲諾貝爾獎時才25歲,至今仍是歷史上最年輕的諾貝爾科學獎獲得者。布拉格父子創立了一個極重要和極有意義的科學分支——X射線晶體結構分析。

1937起,勞倫斯·布拉格開始擔任劍橋大學卡文迪許實驗室的第五任主任(這是麥克斯韋、瑞利、湯姆森、盧瑟福曾經擔任的職位),在他的領導下,卡文迪許實驗室將主攻方向從二戰前的核物理改為生物物理學、射電天文學以及晶體物理學。後來,弗朗西斯·克里克和詹姆士·沃森在這裡發現了DNA的雙螺旋結構模型,被公認為是二戰後所有科學領域裡最重要的進展。由於勞倫斯·布拉格領導的這一轉變,使實驗室又有了類星體、脈衝星以及約瑟夫森效應等發現,確定了血紅蛋白質的結構等,培養了一大批諾貝爾獎獲得者,為科學的發展做出了重要的貢獻。

老布拉格(亨利·布拉格)則在1940年出任英國皇家學會的會長(這是牛頓、戴維曾經擔任的職位)。

  • 玻爾家族

量子理論和相對論是現代物理學的兩大基石。如果說相對論給我們提供了新的時空觀,那麼量子理論則給我們提供了新的關於自然界的表述方式和思考方法。量子理論的提出,永遠地改變了物理學的圖景。

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在所有的對量子理論做出貢獻的科學家中,丹麥人尼爾斯·玻爾是最具影響力的一位。通過提出極具影響力的量子化原子模型以及哥本哈根詮釋,尼爾斯·

玻爾成為著名的哥本哈根學派的領袖,對二十世紀的物理學影響深遠。1922年,尼爾斯·玻爾由於對原子結構以及由原子發射出的輻射的研究獲得諾貝爾物理學獎。

尼爾斯·玻爾領導的哥本哈根大學理論物理研究所成了量子理論研究中心,由此該學派成為當時世界上力量最雄厚的物理學派,成員包括馬克斯·玻恩、維爾納·海森堡、沃爾夫岡·泡利、保羅·狄拉克等,先後培養了30多位諾貝爾獎獲得者。

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1975年,尼爾斯·玻爾的第四個兒子阿格·玻爾由於在原子核物理學方面做出了傑出的貢獻而被授予諾貝爾物理學獎,後來他也擔任了哥本哈根大學理論物理研究所的領導職務。


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