通往諾貝爾獎之路的十個科學(xué)家族
日期 ： 2021年03月29日
正文共 ：5710字0圖
通往諾貝爾獎之路：盤點10個著名的科學(xué)家族
科林·亨特(Colin Hunter)，轉(zhuǎn)自科學(xué)Sciences?20200823sun
科學(xué)家們常常將最親近的合作者當(dāng)做自己的親人看待，而對于有些科學(xué)家而言，他們的合作者就是他們的家人。無論是由于遺傳因素、教育因素還是二者的綜合影響，那些開創(chuàng)性的物理學(xué)研究往往是一項家庭事業(yè)。
從杰出閃耀的伯努利家族到求知若渴的居里夫婦，許多著名的數(shù)學(xué)和物理學(xué)家庭都為拓寬人類對自然的認(rèn)知做出了巨大的貢獻(xiàn)。
其中有一個家族誕生了8位數(shù)學(xué)家，其他家庭則分別獲得過多項諾貝爾獎項(Nobel Prize)。下面一系列精美的圖片向我們介紹了10個物理學(xué)/數(shù)學(xué)家族。
01 巴丁家族：兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎的人
美國物理學(xué)家約翰·巴丁(John Bardeen，1908-1991)因半導(dǎo)體工作及發(fā)現(xiàn)晶體管效應(yīng)而與他人共同獲得1956年諾貝爾物理學(xué)獎，并于1972年因超導(dǎo)的BCS理論再次獲獎。巴丁因此而成為第一位、也是目前為止唯一一位兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎的人。
他的大兒子詹姆斯(James)則以廣義相對論的工作而聞名，尤其是他對黑洞熱力學(xué)公式推導(dǎo)所作出的貢獻(xiàn)。詹姆斯目前是華盛頓大學(xué)的榮譽教授及圓周理論物理研究所的杰出訪問研究員。
巴丁的二兒子威廉(William)是費米實驗室的理論物理學(xué)家。巴丁的女兒伊麗莎白(Elizabeth)作為一名電腦程序員曾為波斯頓城市醫(yī)院設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)，并與麻省理工學(xué)院(MIT)的物理學(xué)榮譽教授托馬斯·J·格雷塔克(Thomas J.Greytak)結(jié)為連理。
02 伯努利家族：8個數(shù)學(xué)家
從1654年到1759年，伯努利家族三代人誕生九位學(xué)者，他們?yōu)榘ㄎ⒎e分學(xué)、流體力學(xué)、概率論和統(tǒng)計學(xué)在內(nèi)的應(yīng)用數(shù)學(xué)及物理學(xué)的基礎(chǔ)研究做出巨大貢獻(xiàn)。
第一代：雅各布(Jacob，1654-1705)、尼古拉斯(Nicolaus)和約翰·伯努利(Johann Bernoulli，1667-1748)是出生于瑞士巴塞爾的三兄弟。大哥雅各布和弟弟約翰都是著名的數(shù)學(xué)家：雅各布是伯努利數(shù)的命名來源，他在概率論、微分方程、無窮級數(shù)求和、變分方法、解析幾何等方面均有很大建樹，是公認(rèn)的概率論先驅(qū)之一；而約翰則是微積分的早期應(yīng)用者，他發(fā)明了指數(shù)運算，提出洛必塔法則、最速降線和測地線問題，給出求積分的變量替換法。與此同時，他們都是變分法的創(chuàng)建者之一。值得一提的是，約翰培養(yǎng)了一大批出色的數(shù)學(xué)家，其中包括18世紀(jì)最著名的數(shù)學(xué)家歐拉、瑞士數(shù)學(xué)家克萊姆、法國數(shù)學(xué)家洛必塔，以及他自己的兒子丹尼爾、尼古拉斯第二等。
第二代：尼古拉斯的兒子尼古拉斯第一(Nicolaus I，1687-1759)成長為一名數(shù)學(xué)教授。而約翰的孩子們中，尼古拉斯第二(Nicolaus II，1697-1726)是一名著名的數(shù)學(xué)教授，但卻在31歲死于發(fā)熱；丹尼爾(Daniel，1700-1782)博學(xué)廣識，其成就涉及多個科學(xué)領(lǐng)域，他致力于流體力學(xué)，給出伯努利方程等基礎(chǔ)理論，并在概率論中引入正態(tài)分布誤差理論，編寫了第一個正態(tài)分布表，成為概率論及統(tǒng)計學(xué)先驅(qū)；約翰第二(Johann II，1710-1790)則是一名著名的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，他把光看作彈性介質(zhì)中的壓力波，導(dǎo)得微分方程并用級數(shù)求出它的解。
第三代：約翰第二的兒子約翰第三(Johann III，1744-1807)是一位神童，他在19歲時就當(dāng)選為柏林皇家天文學(xué)家。他在研究的同時遍游四海，不久后又被任命為柏林科學(xué)院數(shù)學(xué)系主任。而約翰第三的弟弟雅各布第二(Jacob II，1759-1789)則是一位數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，但不幸在29歲時溺水身亡。
03 玻爾家族：進(jìn)國家足球隊踢奧運會的數(shù)學(xué)家
丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾(Niels Bohr，1885-1962)是二十世紀(jì)當(dāng)之無愧的物理學(xué)巨擘。他首次將量子概念應(yīng)用于原子和分子結(jié)構(gòu)中，為量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，并因此獲得了1922年諾貝爾物理學(xué)獎。他通過引入量子化條件，提出了玻爾模型來解釋氫原子光譜；提出互補原理和哥本哈根詮釋來解釋量子力學(xué)，他還是哥本哈根學(xué)派創(chuàng)始人，對二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
尼爾斯的兒子奧格(Aage，1922-2009)因發(fā)現(xiàn)原子核結(jié)構(gòu)獲得1975年諾貝爾物理學(xué)獎。奧格接替父親的職位，出任了哥本哈根大學(xué)理論物理研究所主任(1965年尼爾斯去世三周年時，該研究所被命名為尼爾斯·玻爾研究所)。
尼爾斯的弟弟哈那德(Harald，1887-1951)也同樣出色。他是數(shù)學(xué)分析的先驅(qū)，奠定了周期函數(shù)研究的主要基礎(chǔ)，他也是哥本哈根大學(xué)的數(shù)學(xué)教授。同時，他擔(dān)任中衛(wèi)的丹麥國家足球隊獲得了1908年夏季奧運會的足球亞軍。
04 布拉格父子：唯一一對同時獲獎的父子
能斬獲兩次諾貝爾獎的科學(xué)家族確有幾個，但父子同時獲獎的例子卻只有這一個。英國物理學(xué)家威廉·亨利·布拉格(William Henry Bragg，1862-1942)與其澳大利亞出生的兒子勞倫斯(Lawrence，1890-1971)通過對X射線譜的研究提出了晶體衍射理論，并因此提出了布拉格定律，同時也改進(jìn)了X射線分光計，因而獲得1915年諾貝爾物理學(xué)獎。時年25歲的勞倫斯是迄今為止最年輕的諾貝爾獎得主。這對父子在此后的幾十年間都致力于解析晶體結(jié)構(gòu)，布拉格這個名字幾乎是現(xiàn)代結(jié)晶學(xué)的代名詞。
05 居里家族
在幾代人都從事物理研究的家族中，居里家族可謂首屈一指。
瑪麗·斯卡洛多斯卡·居里(Marie Sklodowska Curie, 1867-1934)和他的丈夫皮埃爾·居里(Pierre Curie, 1859-1906)兩人與亨利·貝克勒爾(Henri Becquerel, 1852-1908)因在放射學(xué)方面的深入研究和杰出貢獻(xiàn)，共同獲得了1903年的諾貝爾物理學(xué)獎。他們在1902年提煉出了十分之一克極純凈的氯化鐳，并準(zhǔn)確地測定了它的原子量，從此鐳的存在得到了證實。1911年，居里夫人因發(fā)現(xiàn)放射性元素釙和鐳，再次獲得諾貝爾化學(xué)獎。
居里夫婦的大女兒伊雷娜·約里奧·居里(Irène Joliot-Curie, 1897-1956)繼承了家族傳統(tǒng)，因為對人工放射性的研究和丈夫弗雷德里克·約里奧(Frédéric Joliot, 1900-1958)共同獲得了1935年諾貝爾化學(xué)獎。夫妻倆還于1948年領(lǐng)導(dǎo)建立了法國第一個核反應(yīng)堆。
小女兒艾芙·居里(ève Curie, 1904-2007)成為了一名作家和記者，曾撰寫其母傳記《居里夫人傳》(Madame Curie)。盡管她并沒有獲得諾貝爾獎，但她的丈夫、美國駐希臘大使小亨利·理查森·拉布瓦塞(Henry Richardson Labouisse, Jr.)(1904-1987)曾代表聯(lián)合國國際兒童基金會(UNICEF)獲得了1965年諾貝爾和平獎。
伊蕾娜和弗雷德里克的孩子們同樣都成長為科學(xué)家：海倫·郎之萬·約里奧(Hélène Langevin-Joliot)是一名核物理學(xué)家；皮埃爾·約里奧(Pierre Joliot)則是著名生物學(xué)家。
雖然八卦是不對的，但是你們肯定知道和居里夫人有緋聞的法國物理學(xué)家皮埃爾生前的學(xué)生保羅·朗之萬(Paul Langevin, 1872-1946)，沒錯就是貢獻(xiàn)朗之萬動力學(xué)以及朗之萬方程的那位。多年后，居里夫人的孫女嫁給了朗之萬的孫子。
06 馬赫父子與泡利：教父與教子也算啊08 拉曼與錢德拉塞卡
奧地利物理學(xué)家、哲學(xué)家恩斯特·馬赫(Ernst Mach, 1838-1916)是最早開始研究超音速運動的科學(xué)家，馬赫數(shù)(音速)的命名就是為了紀(jì)念他，同時他也為多普勒效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)做出了主要貢獻(xiàn)。
恩斯特和兒子路德維?！ゑR赫(Ludwig Mach, 1868-1951)曾共同工作，以捕捉?jīng)_擊波的影蹤，在19世紀(jì)90年代，路德維?；谶@項工作而發(fā)明的馬赫-曾德爾干涉儀(Mach–Zehnder interferometer)成功觀測到更清晰的圖像。路維德·曾德爾(Zehnder)首先于1891年提出這一構(gòu)想，后來路德維希于1892年發(fā)表論文對其加以改良。
恩斯特·馬赫的教子沃爾夫?qū)づ堇?Wolfgang Pauli, 1900-1958)則是量子力學(xué)先驅(qū)。1945年，泡利因他在25歲時發(fā)現(xiàn)的泡利不相容原理而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。這一原理指出：在確定的費米子組成系統(tǒng)中，不能有兩個或兩個以上的粒子處于完全相同的狀態(tài)。
07 奧本海默兄弟
羅伯特·奧本海默(Robert Oppenheimer, 1904-1967)和他的弟弟弗蘭克·奧本海默(Frank OPPENHEIMER)是美國歷史上動蕩時期與共產(chǎn)主義有關(guān)的偉大物理學(xué)家。
1942年8月，羅伯特被任命為“曼哈頓計劃”的實驗室主任，建立了洛斯阿拉莫斯實驗室(LANL)，并于1945年領(lǐng)導(dǎo)制造出世界上第一顆原子彈，被譽為“原子彈之父”。1947年，羅伯特?fù)?dān)任原子能委員會總顧問委員會主席。但在1953年這個分裂的麥卡錫時代，艾森豪威爾“以他早年的左傾活動和延誤政府發(fā)展氫彈的戰(zhàn)略決策為罪狀起訴，甚至懷疑他是蘇聯(lián)的代理人”對羅伯特進(jìn)行安全審查并吊銷其安全特許權(quán)，這就是轟動一時的“奧本海默案件”。1963年，美國總統(tǒng)親自將原子能方面的最高獎項——費米獎授予羅伯特。曾任原子能委員會主席的利林塔爾評論道，這是“為給奧本海默所蒙受的怨恨和丑惡的罪行而舉行的贖罪儀式”。此外，羅伯特從1947年起一直擔(dān)任普利斯頓高等研究所所長，直至1966年退休后因病去世。
羅伯特的弟弟弗蘭克則是主攻核物理和鈾濃縮的粒子物理學(xué)家，他在20世紀(jì)50年代同樣受到了麥卡錫主義的迫害。弗蘭克與妻兒被“下放”到科羅拉多州做了十年的牧民，出于對科學(xué)教育的熱愛，他后來還在科羅拉多大學(xué)及一所中學(xué)教授物理。他深信建立科學(xué)中心這樣一種新的教育形式，一定能夠增進(jìn)和發(fā)展大眾理解科學(xué)的能力。60年代初，弗蘭克開始了他的環(huán)球考察，一種新的構(gòu)想在他的腦海中開始涌現(xiàn)——建立一種新型的科技博物館。1969年，舊金山探索館(Exploratorium)應(yīng)運而生。
08 拉曼與錢德拉塞卡舅甥
印度物理學(xué)家錢德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼(Chandrasekhara Venkata Raman, 1888-1970)的父親是數(shù)學(xué)和物理學(xué)家，他早在學(xué)生時期就開始了對光學(xué)和聲學(xué)的研究。拉曼因發(fā)現(xiàn)光照射到分子上發(fā)生散射時波長會發(fā)生一定變化(稱為拉曼散射)而獲1930年諾貝爾物理學(xué)獎，如今，拉曼散射已經(jīng)成為化學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)研究必不可少的工具。同時，他也對光量子自旋的發(fā)現(xiàn)做出了貢獻(xiàn)。
拉曼的外甥蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar，1910-1995)是一名天體物理學(xué)家，他在恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)理論、恒星和行星大氣的輻射轉(zhuǎn)移理論、星系動力學(xué)、等離子體天體物理學(xué)、宇宙磁流體力學(xué)和相對論天體物理學(xué)等方面都有重要貢獻(xiàn)，他因?qū)π求w結(jié)構(gòu)和演化的理論研究而獲1983年諾貝爾物理學(xué)獎。穩(wěn)定白矮星的最大質(zhì)量——錢德拉塞卡極限即以他命名。
09 西格巴恩家族
作為X射線光譜學(xué)的早期研究者，瑞典物理學(xué)家曼內(nèi)·西格巴恩(Manne Siegbahn, 1886-1978)研發(fā)出X射線的高精度測量技術(shù)，推動了量子論和原子物理學(xué)的發(fā)展，并由此獲得1924年諾貝爾物理學(xué)獎。
曼內(nèi)的兒子凱·西格巴恩(Kai Siegbahn, 1918-2007)跟隨父親研究這一領(lǐng)域并成為了激光光譜學(xué)的專家。他致力于研發(fā)一種用電子檢測復(fù)合材料成分和純度的新技術(shù)——X射線光電子能譜分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)，并于1954年獲得了氯化鈉的首條高能高分辨X射線光電子能譜。在與西格巴恩的合作下，美國惠普公司于1969年制造了世界上首臺商業(yè)單色X射線光電子能譜儀。他與尼古拉斯·布隆伯根及阿瑟·倫納德·肖洛共同獲得1981年諾貝爾物理學(xué)獎，被公認(rèn)為化學(xué)分析用電子能譜(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis，ESCA)的帶頭人。
凱的兩個兒子也都成為了物理學(xué)家：佩爾(Per)目前是瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的量子科學(xué)教授，漢斯(Hans)則是烏普薩拉大學(xué)的分子及凝聚態(tài)物理教授。
10 湯姆遜父子：電子是粒子，電子是波
英國物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆遜(Joseph John Thomson, 1856-1940)是第三任卡文迪許實驗室主任，以其對陰極射線和氣體電導(dǎo)率的研究和發(fā)現(xiàn)電子的實驗著稱。1897年，湯姆遜在研究稀薄氣體放電的實驗中，證實了電子的存在，并測定了電子的荷質(zhì)比，轟動整個物理學(xué)界，也因此榮獲1906年諾貝爾物理學(xué)獎。
20世紀(jì)20年代，湯姆遜的兒子喬治·佩吉特·湯姆森(George Paget Thomson, 1892-1975)在這一領(lǐng)域做出了進(jìn)一步的研究，他的電子衍射實驗顯示電子是以波的形式存在，盡管電子也是由微小的顆粒組成。他由此榮獲1937年諾貝爾物理獎，并于1943年受英國封爵。父親發(fā)現(xiàn)電子是粒子，兒子發(fā)現(xiàn)電子是波，也傳為一段美談。
--------------------
本文來源：圓周理論物理研究所(PI, Perimeter Institute for Theoretical Physics)新聞頻道，作者：科林·亨特(Colin Hunter)博士，May 13, 2016，版權(quán)歸原作者所有。翻譯：張雪，秦隴紀(jì)。原文鏈接：http://www.perimeterinstitute.ca/news/physics-runs-family
Physics Runs in the Family物理學(xué)家族
科林·亨特(Colin Hunter)，圓周理論物理研究所(PI, Perimeter Institute for Theoretical Physics)20160313，科學(xué)Sciences?20200823sun
Now reading: Physics Runs in the Family
Big Ideas from Perimeter Institute
Albert EinsteinartastronomyastrophysicsAvery Broderickbig bangblack holescanadaCHIMEcondensed mattercosmologydark matterEHTEmmy NoetherEvent Horizon Telescopegeneral relativitygravitational wavesgravityInnovation150Inside the PerimeterInstitute for Quantum ComputingKendrick SmithLIGOMassey LectureNeil TurokOutreachparticle physicsPerimeter InstitutePerimeter Scholars Internationalphysicspi kidsPSIPublic Lecturequantum computingquantum field theoryquantum foundationsquantum gravityquantum informationquantum mechanicsRobert SpekkensRoger Melkoscienceslice of pistring theorywomen in physics
Take a self-guided tour from quantum to cosmos!
Outreach/Fun Stuff
Physics Runs in the Family
It’s not uncommon for scientists to describe their closest collaborators as being like family, and for some it is not an exaggeration.
byColin Hunter / on May 13, 2016
Whether thanks to genetics or upbringing – or likely a potent combination of both – it turns out that pioneering physics research is often a family passion.
From the brilliant Bernoullis to the curious Curies, famous families of physics have contributed enormously to our understanding of nature.
One of these families had eight mathematicians, others earned multiple Nobel prizes between them – and one has a unique connection to Perimeter Institute.
(Click images to enlarge)
(略去10張圖片，同前第I篇)
Tags: slice of pi, Families, Bragg, Mach, Pauli, Bernoulli, Niels Bohr, Marie Curie
Hear more from Perimeter
Perimeter Institute is the world’s largest research hub devoted to theoretical physics. The independent Institute was founded in 1999 to foster breakthroughs in the fundamental understanding of our universe, from the smallest particles to the entire cosmos.
31 Caroline Street North, Waterloo, Ontario, Canada, N2L 2Y5 Tel: (+1) 519-569-7600
?2016 Perimeter Institute for Theoretical Physics Pirsa
Perimeter Scholars InternationalCanadaOntario
圓周理論物理研究所(PI, Perimeter Institute for Theoretical Physics)是世界上最大的致力于理論物理學(xué)的研究中心。獨立的研究所成立于1999年，目的是促進(jìn)從最小的粒子到整個宇宙對我們宇宙的基本理解的突破。
--------------------
(注：相關(guān)素材[1-x]圖文版權(quán)歸原作者所有。)
素材(7h字)
1. Colin Hunter. Physics Runs in the Family. [EB/OL], Perimeter Institute for Theoretical Physics, www.perimeterinstitute.ca/news/physics-runs-family, May 13, 2016. visit date:2020-09-01-Tue.
2. 撰文 | COLIN HUNTER, 譯者 | 張雪; 作者 返樸, 來源：未來論壇. 通往諾貝爾獎之路：盤點10個著名的科學(xué)家族. [EB/OL], 新浪網(wǎng), http://k.sina.com.cn/article_7006367380_1a19cae9400100px06.html, 2020年08月20日 15:22. visit date:2020-08-23-Sun.
3. 文章 | COLIN HUNTER, 譯者 | 張雪; 來源 | 科研大匠. 通往諾貝爾獎之路：盤點10個著名的科學(xué)家族. [EB/OL], 德先生, https://mp.weixin.qq.com/s/qrZuERXM_UsgDgnGtJ-r3Q, 2020-08-22-Sat. visit date:2020-08-23-Sun.
x. 秦隴紀(jì). 西方哲學(xué)與人工智能、計算機; 人工智能達(dá)特茅斯夏季研究項目提案(1955年8月31日)中英對照版; 人工智能研究現(xiàn)狀及教育應(yīng)用; 計算機操作系統(tǒng)的演進(jìn)、譜系和產(chǎn)品發(fā)展史; 數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)概論; 文本數(shù)據(jù)溯源與簡化. [EB/OL], 數(shù)據(jù)簡化DataSimp(公號), https://dsc.datasimp.org/, <a /h">http://www.datasimp.org, 2017-06-06.
— THE END —
