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娘子关、高平夕阳河、中条铁柱喋血中州

人民称他们为七路半,中条山的铁柱子,岳家军,日寇称他们为盲肠炎 163

 
 
 

日志

 
 

高级科研工作的原始研究很重要  

2013-02-20 10:14:12|  分类: 科学技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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按语:马院士搞的是力学,声学,但是此文谈的是夸克和胶子,谈的是自主创新,和科技创新兴国。可谓不拘一格,语重心长,马院士如今已经驾鹤西去,愿他的这种思想永存大地。
原文:
国家号召自主创新,要求20年建成创新型国家,这正是科技专家鼓起勇气,探讨新问题、深入思考、大胆设想的生动体现。不顾一切局限与束缚,争取胜利,此其时也!科技专家还等什么!
  举两个例子,进一步说明高级科技研究工作的经验。

  丁肇中的实验

  丁肇中院士在20世纪50年代获得博士学位。他了解到电子体积是当时非常重要的研究问题。早在1948年,几位科学家就提出电子有质量但没有体积的观点,并得到当时所有实验的证明,因而获得了诺贝尔奖。但是,哈佛大学和康奈尔大学的著名教授用了几年时间,作了两个不同的实验,于1946年得到意外结果,说量子电动力学是错的,电子是有体积的。他们的结果得到物理学界的认可和重复。这就成了问题,电子到底有没有体积?辩论是没有意义的,只有实验才能解决问题。

  由于关涉物理学的基本观念,丁肇中决定用不同的方法测量电子半径。但那时丁肇中刚刚得到博士学位,还没有多少经验,因此没人相信他能作这样的实验,也没人支持他。直到1965年,他得知德国新建了加速器方面的研究所,就放弃了在美国大学的前途,到德国工作。8个月后,他的实验证明,电动力学是正确的,电子没有体积,原子半径最小10-8厘米,甚至电子半径测量到10-14厘米也找不到。

  这证明自主创新最重要的是具备有前途的课题,课题重要就会得到支持,同时也证明不盲从专家结论的重要意义。事实上,哈佛大学和康奈尔大学的教授都是世界级的专家,但他们的结论同样可能存在漏洞。

  丁肇中的第二个实验是新粒子。1974年以前,物理学界认为所有粒子都是由三种夸克组成的。1970年初,丁肇中开始怀疑宇宙间只有三种夸克的说法,希望找到新的夸克,因而要建立一个高灵敏度的探测器,于是就设计了这个实验。实验中,每秒要向探测器射入100亿个高能质子,从中找出一个新的粒子。当时,物理学界相信只有三种夸克,而且这种实验很危险、很困难,也没人相信他能成功,因此,也得不到支持。直到1972年,美国的布鲁克海文实验室支持了他的实验。布鲁克海文实验室经过大量复杂的准备工作,做成复杂的探测器。两年后,果然发现了一种新的粒子(J粒子),其特点是寿命比已知粒子长一万倍。不久,别人也发现了同样寿命的类似粒子。这些新的粒子改变了物理学界长期认为只有三种夸克的观念。现在我们知道,世界上至少存在六种不同的夸克。

  因新粒子(他取名为J粒子,因为J像中文的丁字)的发现,丁肇中获得了诺贝尔奖。在颁奖仪式上,他用中文作了科学报告,这在诺奖颁奖典礼上是第一次,反映了他对中国的感情(他是在中国长大的)。叶剑英元帅写了一首诗给他:“攻城不怕坚,攻书莫畏难。科学有险阻,苦战能过关。”

  丁肇中认为,实验是自然科学的基础,理论需要实验证明。当实验推翻了理论以后,才可能创建新的理论,但理论不能推翻实验。这种意见对科学研究有重要指导意义。

  他的著名实验工作还有三项,即第三个实验——胶子的发现,第四个实验——在欧洲核子中心作的L3实验,第五个实验——目前已启动的在国际空间站上开展的AMS(alfa质谱仪)实验。这些实验都涉及宇宙起源问题,因而非常重要。实验从各国吸收了不少助手,培养了大批科研人才。这些助手参加实验,只做技术工作,学习研究方法,不涉及课题科研的基本工作,即决定课题、设想、计划、实验方法、结果分析、总结等,因此不是合作研究。所以,助手一般只用一半的工作时间做主要研究人员指定的辅助工作,另一半(每周大约20小时)做自己的研究工作。在L3实验中,共用了几百位助手,发表了271篇文章,有300人为此获得了博士学位。只在胶子的工作中,前后就有20多位中国科学工作者参加了实验,其中唐孝威很快被选为中国科学院院士。

  王选的研发

  王选1937年出生于上海,从小学起一直做干部,工作很有成绩。1958年毕业于北京大学数学力学系,打下了坚实的数学基础。不久参加了北大的中型计算机——红旗机的研制工作,基本是主力,协助导师担当领导职责。1964年承担了高级语言编译系统的ALGOL-60编译系统的研制。他对软硬件都很熟悉,提出了联合使用的思路。1975年开始从事汉字“精密照排系统”的研究。1981年完成我国第一台计算机激光汉字照排系统原理性样机。1985年到1993年推出六代产品,在全国推广应用。1992年完成方正彩色出版系统,获得专利。任北大教授,计算机研究所所长。1991年当选为中国科学院院士,1993年当选为第三世界科学院院士,1994年当选为中国工程院院士,1994年获得联合国教科文组织科学奖,2002年获得国家最高科学技术奖。

  1975年参加“精密照排系统”研究时,王选还只是个助教。从20世纪30年代起,国际上已经进行了四代照排机的研制和生产,欧美广泛使用的是第三代,第四代还在研制。汉字照排只有日本发展了第三代,但还无法投入使用。国内已有五家开始工作,但都采用模拟存储的方法,为的是便于参照英文照排的经验。一个“小助教,一点儿名气都没有”(王选语),忽然提出发展第四代汉字激光照排系统,使所有人都大吃一惊,相信的人很少,有人说他是玩弄骗人的数学游戏,也有人说“你想搞第四代,我还搞第八代哪!”对这些,他有充分思想准备,毫不动摇地向“748自动化工程”提出申请,得到支持后很快就工作起来,解决了复杂技术问题,终于在1993年发展完善,在全国推广应用。彩色出版系统则是于1992年完成的。

  丁肇中和王选的工作都是对复杂科技问题进行处理,都属于研究与发展工作。研究方面虽然没有表达出来,但其实都是大家考虑已久的问题,每个人心里都有数,几个可能的方案也是有难有易。难的,大家都发怵,估计也难以找到支持。在这种情况下(王选还受到过讽刺),二人经过深思熟虑,都选择了难的课题,并辗转取得了资助。这需要多大的魄力和决断!这都是人所难能的。二人在研究工作中一往无前、坚忍不拔、利用一切助力的精神,令人饮佩。尤其是王选,开发目标虽已基本完成,但仍精益求精,务期达到万无一失,待到开发完善,才推出在全国应用。他完成了汉字印刷方式的高水平换代工作,功不可没。

  这些精神和工作都是我国所急需的,尤其需要我国企业界作更深入的思考,关键技术是买不来的,在企业方面,原始研究是很重要的。
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转载后的感想:
十年前曾经请教马院士,可是遗憾的是我在北京因为堵车晚到了,没有见上,很遗憾马大猷先生在2012.07.17已经去世,我永远失去了像这位知识深厚的长者请教的机会。

    现在只能向他身边的人请教了,希望马大猷先生学术研究的合作者及继承者考虑一下一个物理问题,百年前洛伦兹在迈克尔孙莫雷试验之后做出的解释是在波动方程的x方向加一个尺缩变换,按照洛伦兹原来的假设这个方程变换以后得到的是近似的可压缩的声波方程,就是说声波也有类似的迈克尔孙莫雷现象,可惜百年前洛伦兹不知道,他解释这是固体运动中缩短,因而受到理论界的拒绝。但是洛伦兹至死坚持他的理论,可惜当时没有声学专家替他解释干涉条纹移动的原因。

    洛伦兹提出的这个方程无量纲形式是这样的:   diff(P,t,t)=(1-M^2)*diff(P,x,x)+diff(P,y,y),

                                                      其中P是小扰动速度势

                                                      M=V/C   V、C分别是速度和波速

     现在学术向前推进了,关于声学知识也研究的深入了,是否可以肯定前面所说的方程就是声学方程呢?
    这不仅仅是个声学方程和光传播方程无量纲形式一致的问题,问题回到马院士谈的科研的原始积累方面来了,现在物理方面关于隐物质的课题很多,文章也很多,有的教授发表文章不少,你请他坐下来讨论一下,他今天说约明天,后天说不舒服,最后见面的时候提着箱子,后会有期了。一看都是抄外国文献上的,采用了流体力学方法来描述,甚至还有没抄全的,关键是状态方程都采用了不可压缩流体,所以就推导不出来洛伦兹本人假设的那种数学形式,因为不可压缩流到可压缩流总还需要变换一下,于是算完之后还需要补上这个变换,叫度规不变量假设也好,叫相对论变换也好,万变不离其宗,最后这个变换起到的作用是和状态方程那个不为零的压缩性指数等效的。
   这个问题问了近二十年了。问题是科技宪兵连这个问题都不许问,问了就是触犯天条的事情。

如果马先生那个继承者对此感兴趣,请和我联系,yuxuezhongtiao@126.com

 
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