杨福家教授在上海图书馆的讲演(节选)

　　很高兴与大家一起探讨诺贝尔奖一百周年给我们的启示。

　　众所周知，诺贝尔奖源于诺贝尔(1833年10月21日——1896年12月10日)生前遗留下的一笔巨大的资金，真正颁发是在1901年12月10日。诺贝尔奖有五项，物理、化学、生理与医

　　学、文学、和平。今天重点讲的是诺贝尔物理学奖。

　　第一个拿诺贝尔物理学奖的是伦琴，他的贡献是发现了穿透力很强，当时未知的一种射线，称为x射线，后来人们用他的名字命名为伦琴射线。其实，x射线已经存在了几十年了，它存在于所谓的阴极射线管里，阴极射线管是由克鲁克斯首创，所以又被称为克鲁克斯管。

　　对年轻人来讲，要成长，除了自己的努力之外，必须要有机遇，能不能抓住机遇，关键看你的头脑是否准备好，年轻人是突破问题的先锋。

　　法国科学家巴斯德讲过一句话，在观测领域里面，机会只给那些有准备头脑的人(chancefavorstheonewithapreparedmind)。对年轻人来讲，要成长，除了自己努力之外，必须要有机遇。但是在大量的机遇面前，你能不能抓住机遇，关键在于看你的头脑是不是准备好了。x射线发现的历史，充分向我们展示了这个理论，而伦琴正是抓住机遇的人。他在一个很简单的，曾经被很多人用过很多次的装置里，在1895年11月8日这一天，发现放在这些管子外面很远的一些荧光物质在发光，而当仪器关掉，过一会荧光就消失了，因此很显然，他发现了一种新的射线。

　　x射线的发现有一个特点：一发现，人们就知道它有用。1895年伦琴发表论文的题目就是《新的射线》，给出的照片是他妻子的手的照片，是历史上第一张x光照片，连结婚戒指都照得清清楚楚。这与很多拿诺贝尔奖的论文不一样，伦琴的论文一出来就震惊了世界，第一年就有1000多篇相关文章问世，马上在医学中得到了广泛的应用。所以在1901年诺贝尔奖第一次颁发的时候，就一致公认将物理学奖授予伦琴。

　　1902年获诺贝尔奖是劳仑斯和塞曼，他们的贡献是发现磁场对电磁辐射的影响。

　　1903年获得诺贝尔奖的是法国科学家贝克勒尔和居里夫妇。居里夫妇一生与矿石打交道，发现了很多新的元素。居里夫人两次获得诺贝尔奖，第一次是她31岁的时候发现了镭，第二次是她44岁时获得了化学奖，她的贡献是对放射性元素有一系列新的发现。

　　接下来就不一年一年说了。1906年的物理学奖给了英国剑桥大学的J·J·汤姆逊，因为他在1897年发现了电子。电子是一个基本粒子，发现到现在100多年了，还没有任何人发现它有任何结构，到现在为止还是基本粒子，与中子、质子很不一样。1932年发现中子，现在知道它不是基本粒子，而是由3个夸克组成。J·J·汤姆逊用的也是克鲁克斯阴极射线管，发现了电子。理论上有解释，实验上也有贡献。他把真空抽得比较高，而且放了电场和磁场，发现了电子偏转。

　　对物质结构的探索，源于对自然界的好奇，这正是科学发展的动力，也是诺贝尔奖获得者获奖的重要原因。爱因斯坦曾经说过，世界上最美的东西就是“奥秘”。

　　1913年，荷兰学者卡末林·昂内斯获得了诺贝尔奖。他在1911年发现了某些导电金属的电阻在低温条件下变成了零，两年以后就获得了诺贝尔奖。在摄氏零下270度时，这些金属显出特有的性质，没有电阻，称之超导体。但为什么会这样一直没有搞清楚。直到1956年，巴丁、库珀和巴丁的研究生施里弗三个人解决了这个问题，其中有一个非常有趣的过程。巴丁因为在50年代初发明了晶体管(半导体)获得过1956年的诺贝尔奖。库珀是博士后。我1965年就认识了施里弗，他夫人是丹麦人。他亲口告诉我发现超导理论的过程。他去拜巴丁为师，巴丁就从抽屉里拿出一张单子，10个题目，说你考虑一下吧。结果他回去琢磨来琢磨去，选择了超导。他开始了研究，有一天下午他的朋友请他吃饭，讲好6点半，路不熟悉，5点就找到了。便在旁边的小花园的草地上一边思考一边休息。想来想去觉得这个问题很简单就可以解决，但自己也不确信究竟解决了没有。过了几天，他去找巴丁，巴丁一看，说他抓住了要害，这就是问题所在。年轻人是突破问题的先锋，但是需要年长人的指导。找来了库珀一起算，两个人拼命算了一个月，彻底解决。超导理论就这样被解决。到1972年这三个人获得了诺贝尔奖。

　　1918年的诺贝尔奖给了德国的普朗克。他是个很有经验的经典物理学家，1900年出现了一些难题，有个问题就是很热的物体放出的光谱和它的强度之间的关系。按照经典物理的理论应该是温度越高，强度越大，乃至无穷大，但事实上怎么可能？普朗克在1900年10月19日凑出了一个公式，发现与实验事实符合得非常完美。但经验公式必须要有理论的解释。两个月后他发现，这个理论可行的条件是加热物体的辐射只能是以量子形式出现，也就是一份一份的，不能连续，这完全与经典物理冲突。过了5年，爱因斯坦把普朗克的理论进一步深化，解释了多年来一直悬而未决的光电效应。爱因斯坦认为光就是一粒一粒的。为此，爱因斯坦以光电效应获得1921年的诺贝尔奖。

　　科学越来越成为集体的创造。上个世纪爱因斯坦一个人同时发表3篇文章，玻尔一个人在一年内发表3篇文章，都是划时代之作，现在是800个人合作找夸克，合作写一篇文章。

　　接下来介绍的一位获奖者是丹麦的科学家玻尔，1913年，28岁的他发表了三篇文章，解释了氢原子的光谱为什么是不连续的，而且提出了电子不是在任何状态都能使原子发光，电子的状态也是量子化的。他的论文为他的老师卢瑟福提出的原子有核模型提供了理论基础。当初玻尔到英国去留学，去拜卢瑟福为老师。卢瑟福很开明，在他的影响下，玻尔成为20世纪最有影响力的物理学家之一。玻尔的贡献不仅在于此，他最重要的是培养了一批年轻科学家创建了20世纪最伟大的物理学理论——量子物理学。玻尔荣获1922年诺贝尔奖。

　　1922年，德国科学家为了庆祝玻尔获得诺贝尔奖，特地举行“玻尔节”，邀请玻尔演讲。在听众中有一位21岁的大二学生，海森堡，海森堡有备而来，准备了一些尖锐的问题。玻尔一听就知道打中了要害。玻尔的理论有很多缺陷，比如，我举个例子，玻尔说电子要么在这个状态，要么在那个状态，中间状态是没有的。那么人家就问了，相对论说速度是有限的，最大的速度是光速，电子从这个状态跳到那个状态，不管距离多么短，一定是需要时间的。那么在这段时间内电子处于什么状态啊？玻尔回答不了。会后，玻尔邀请海森堡去散步。玻尔不“捣糨糊”，他既然回答不了就向年轻人请教。1964年我在哥本哈根听海森堡领取“玻尔奖”时的演讲，他说这次散步是决定他一生命运的散步。他大学毕业后就到玻尔所去工作，夜以继日的奋斗终于提出了量子力学中著名的不确定关系，也是波粒二相性的理论基础。海森堡在10年后(1932年)获诺贝尔奖，时年31岁。

　　卢瑟福，英国的物理学家，原来是新西兰人，在1908年获得过诺贝尔化学奖。他把整个的物质分成中间很小的原子核和外面的电子的运动。那么原子核是什么组成的呢？查德威克，卢瑟福的学生，在1932年发现了中子。然后知道了原子核是由中子和质子组成的，他因此获得了1935年的诺贝尔奖。

　　2500年来，人类试图了解世界是什么构成的，夸克，是到现在为止人类了解的最小单位。原子核物理的对象是非常小的，大约是100万亿分之一米这样一个大小的原子核，在原子核内中子和质子紧密地结合在一起。从1939年起，原子核物理从抽象的学科变成了有巨大应用的学科，因为正是在这一年，科学家发现了铀核的裂变。德国科学家哈恩在1939年发现铀核的裂变，在1944年获诺贝尔化学奖。铀核在中子作用下，发生链式反应，依此，在意大利科学家费米带领下，第一个原子反应堆于1942年在美国芝加哥大学建成，从而在实验上证明大规模获取原子能的可行性。费米是1938年诺贝尔奖得主，以表彰他在“中子引起原子核反应产生人造放射核素方面”的贡献。原子反应堆的建成，表明原子能发电是可能的。30年代，谁发现放射性元素就能拿诺贝尔奖，现在谁能消灭放射性元素，也能拿诺贝尔奖。这是世界一大难题。

　　2500年，人类思想上有了一个革命性的进展，就是提出了世界由什么构成的，这个问题导致了自然科学的诞生。现在知道了细胞、分子、原子、原子核、中子和质子、夸克。对我们国民经济发生关系的是到原子核为止，夸克有没有用，现在不知道，1940年以前人们不知道原子核有没有用。对物质结构的探索，源于对自然界的好奇，这正是科学发展的动力，也是诺贝尔奖获得者获奖的重要原因。爱因斯坦曾经说过，世界上最美的东西就是“奥秘”。

　　诺贝尔奖100年的历史是年轻人的创业史，许多科学家的重要发现和发明都是产生于风华正茂、思维最敏捷的青年时期。

　　夸克分为上、下、奇、美、底、顶6种。1995年发现了顶夸克存在的证据，夸克家族算是团聚了。丁肇中的贡献就是在1974年找到了美夸克存在的证据，1976年获诺贝尔奖。1995年找到顶夸克存在的证据时，涉及两个实验组，一组是300多人，另一组是400多人，共800余人！谁拿诺贝尔奖还不知道。科学越来越成为集体的创造。

　　诺贝尔奖100年的历史是年轻人的创业史。依据博士论文获诺贝尔奖的事例屡见不鲜，除了已经提到过的施里弗、德布罗意和克里克外，还有1915年布拉格父子因用x射线研究晶体结构而获诺贝尔奖。小布拉格纠正了老父的错误而作出了重大贡献，开创了父子同获诺贝尔奖先例，获奖时年仅25岁，至今保持获奖最年轻的纪录。1961年德国穆斯保尔获诺贝尔奖，他在做博士生期间发现了后来称之为“穆斯保尔效应”，其博士论文内容正是获奖依据。1973年诺贝尔奖得主之一是约瑟夫森、1975年尼尔斯·玻尔之子，奥格·玻尔获得诺贝尔奖……等等，他们的获奖依据都是博士论文。

　　我记得，在1998年6月1日江泽民主席在院士大会上，列举了20几位科学家、发明家，包括22岁发明微积分的牛顿，32岁提出日心说的哥白尼，22岁开始环球航行的达尔文等等……依此，江泽民主席作了概括性的结语：“综观世界科学技术发展史，许多科学家的重要发现和发明都是产生于风华正茂、思维最敏捷的青年时期。这是一条普遍性规律。”

　　诺贝尔奖100年的历史正证明了这条规律的普遍性。

　　杨福家

　　1936年6月生，宁波镇海人。1958年毕业于复旦大学物理系，留校任助教，讲师、副教授、教授、博士生导师。1991年，当选为第三世界科学院院士；中国科学院院士(数理学部常委)，中国科学技术协会副主席。1993年由国务院任命为复旦大学校长。1995年为国务院学位委员会委员。历任原子核科学系系主任、现代物理研究所所长、研究生院院长、复旦大学副校长。2001年起至今任英国诺丁汉大学校长。目前兼任国务院学位委员会委员、中国物理学会常务理事，中国核学会理事。60年代，曾在丹麦玻尔研究所作访问学者，访问教授。他在原子核反应能谱学方面，实验上发现一些新的核能级，至今仍为国际同行采用。