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拘束的形式就学术问题进行漫谈、辩论、问答。
从科学家对组合的重要性的认识和态度来看,可以分为不愿组合、被动组合、主动组合和创造组合。在一些理论性强、逻辑抽象能力纵横驰骋的研究领域,独自沉思而不愿组合的科学家往往也能取得好成绩;在那些实践性强的实验科学、技术科学里,研究方式要求科学家组合,但也有主动和被动之分,取决于人的性格特征、心理素质。
2、家族科学家:特殊的微型共同体
家族科学家是一种特殊的组合,既可能是有形的,也可能是无形的。它以学术交流和继承为核心、以亲情(如父子、夫妻、兄弟等)关系为纽带,把家庭中的成员组合起来。
家族科学家的形成来自于智力遗传、家庭教育、学术环境和知识接力与竞争等几个方面的综合作用。
从智力结构上看,人的智力与先天因素有关。智力是能够遗传的,高智商、高素质的父母也相应地以直接的方式把高智商、高素质遗传给自己的后代。高尔顿对个体差异的研究表明,作为一名科学家的天才则必定出自其科学家的家庭和世系;而作为一名文学家的天才,则比出起文学家的家庭和世系;亲属关系越是接近,比如父与子的关系,父与子都是天才的机会较关系远的要更多。
从家庭教育来看,父母职业和受教育程度构成家庭智力环境的基本因素,它们通过潜移默化、家庭教育以及智力投资等简介方式影响后代。科学家的家庭一般都属于中小产阶级,能够给了孩子更多的受教育的机会,也愿意更多地在智力投资上下功夫。
从学术环境来看,父辈以及他们交往的科学家们的治学态度、研究方法乃至思维习惯都可能成为晚辈的学习榜样。科学家的形成不只是依靠智力因素,还依靠非智力因素,包括正确的思维方法、勤奋和人身的治学态度、学术观点的自由交流、和谐的人际交流关系等。
从知识积累来看,家族科学家往往在相同或者相似的领域里共同奋斗,具有相似的学术观点和研究风格。不同辈分之间的家庭成员的知识是一个接力过程,下一个成员以上一个成员的知识为起点;同一辈分之间的家庭成员则相互促进与竞争。家族科学家通过接力或者竞争逐渐达到科学的高峰。
3、伯努利家族
近代科学史上,最着名的科学家家族可能要算伯努利家族了。伯努利家庭是瑞士的一个曾产生过11位科学家的家族。其中着名的有雅可比·伯努利、雅可比的弟弟约翰·伯努利、约翰的次子丹尼尔·伯努利等。
雅可比·伯努利(Jakob Bernoulli;1654…1705)是伯努利家族中重要的一员,卓越的数学家。青年时曾学习神学,1676年开始到荷兰、德国、法国旅行,对数学有了深入的研究。回国后于1687年到1705年在巴塞尔大学任教。此后在数学方面取得了许多重大研究成果。雅可比同莱布尼兹共同协作,对于微积分的发展作出了出色贡献,为常微分方程的积分法奠定了充分的理论基础。在研究曲线问题时他提出了一系列的概念,如对数螺线、双纽线、悬链线等。他继承和深入地研究并发展了微积分学,创立了变分法,提出并部分地解决了等同问题及捷线问题。雅可比还是概率论的早期研究者。许多概率论方面的术语都是以他的名字命名的。对于物理学方面的研究,雅可比也有一定贡献。
约翰·伯努利(Johann Bernoulli;1667…1748)青年时曾经商,后研究数学和医学。曾在巴黎留学,1695年任荷兰格罗宁根大学教授,1705年任巴塞尔大学教授。1699年被选为法国科学院院士,1712年被选为英国皇家学会会员。他还是彼得堡科学院和柏林科学院的名誉院士。约翰·伯努利也是变分法的重要创始人之一。他提出的关于捷线问题对变分学的发展起到了重要的推动作用。1696年约翰提出捷线问题后开始钻研几何问题,并取得了巨大成功。约翰在物理学发展中同样作出了出色贡献。他所发现的虚功原理对物理学的发展产生了重大的推动作用。这一原理也称虚位移原理,是约翰于1717年发现的。它的发现对于分析力学的发展具有重要理论价值。
丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli;1700…1782)由于受到家庭的影响,从小对自然科学的各个领域有着极大兴趣。1716~1717年在巴塞尔大学学医;1718~1719年在海德堡大学学习哲学;1719~1720年又在斯特拉斯堡大学学习伦理学。此后专攻数学。1721年他获得了医学大学学位。1725~1732年丹尼尔·伯努利在圣彼得堡科学院工作,并担任数学教师;1733~1750年他担任了巴塞尔大学的解剖学、植物学教授。1750年丹尼尔又任物理学教授和哲学教授,同年被选为英国皇家学会会员。1782年3月17日逝世于巴塞尔,终年82岁。丹尼尔是伯努利家庭中成就最大的科学家。他在数学和物理学等多方面都作出了卓越的贡献,仅在1725年到1749年间就曾10次获得法国科学院年度资助,还被聘为圣彼得堡科学院的名誉院士。在数学方面,丹尼尔的研究涉及代数、概率论、微积分、级数理论、微分方程等多学科的内容,取得了重大成就。在物理学方面,丹尼尔所取得的成功是惊人的。其中对流体力学和气体动力学的研究尤为突出。1738年出版的《流体力学》一书是他的代表着作。书中根据能量守恒定律解决了流体的流动理论,提出了着名的伯努利定理。这是流体力学的重要基本定理之一。丹尼尔在气体动力学方面的贡献,主要是用气体分子运动论解释了气体对容器壁的压力的由来。他认为,由于大量气体分子的高速规则运动造成了对器壁的压力,压缩气体产生较大的作用力是由于气体分子数增多,并且相互碰撞更加频繁所致。丹尼尔将级数理论运用于有关力学方面的研究之中,这对于力学发展具用重要的意义。
很明显,伯努利家族的特点是数学基础好,具有严密的逻辑推理能力。而且能从数学出发,对数学变量赋予物理概念,从而揭示出物理学规律
4、居里夫人一家
现代科学史上最着名的家族应该算居里夫人一家,居里夫人和居里先生、约里奥·居里和约里奥·居里夫人共有4人5次获得诺贝尔奖。
皮埃尔·居里(P。Curie;1859…1906)小时候是个资质迟钝的学生,是在家里接受的启蒙教育,后来在索邦学院读书。1875年获学士学位,1877年获硕士学位。自1878年起他是索邦学院物理实验室的助教。1880年他和他的兄弟观察到在向石英晶体上施加压力时,在两者之间出现一个电势,这个电势直接随压力而变化。兄弟两人引用“压”这个希腊字给这种现象起名叫压电现象。反过来,如果给这样的晶体通过一个迅速变化的电势,晶体面就能迅速振动。用这种方法就能让晶体发出超声波来,频率高到超出听觉的声波。具有压电性能的晶体构成声电装置的主要部分,如留声机和麦克风。为了撰写1895年的博士论文,居里研究了磁力现象的热效应。他指出磁性有某个临界温度(迄今仍称为居里点),超过它磁性就会消失。
玛丽亚·皮埃尔·居里夫人是原子能时代的开创者之一,是世界上第一个两次诺贝尔奖获得者。居里夫人出生于一个被沙俄占领的波兰教师家庭。民族的压迫、社会的冷遇以及生活的贫困,激发了她的爱国热情和发奋精神。1891年,她靠自己当家庭教师积攒下的钱,从华沙到法国巴黎大学求学,3年中她先后获得了物理和数学两个学士学位,并取得进研究室工作的机会。1894年,她结识了居里先生。
他们生活清贫,工作、学习却十分紧张。在1896年,法国人亨利·贝克勒尔发现铀的放射性。居里夫人在分娩大女儿依莱娜期间,对当时已知的80种元素一一进行测试,发现了两个比铀的放射性更强的新元素,并用波兰(Poland)命名第一个新发现的元素为“钋”(Polonium),另一个新元素为“镭”。
他们的研究工作是在自己修整的简陋实验室里进行的。经过整整4年的辛勤劳动,终于第一次提炼出了十分之一克多一点的纯氯化镭,并测定了镭的原子量,后来还第一次获得了金属镭。1903年,巴黎大学授予居里夫人国家理学博士学位,她和居里先生、贝克勒耳一起获得了这一年的诺贝尔物理奖。