本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
雷·蒙克的奥本海默传记中出现了一张理查德·费曼调皮地演奏邦戈鼓的照片。照片的标题是“理查德·费曼,朱利安·施温格在历史上最伟大的美国物理学家头衔的主要竞争对手”。这让我开始思考;谁是历史上最伟大的美国物理学家?你的选择是什么?
这个问题很有趣,因为它不像问“历史上最伟大的物理学家”那么简单。那个问题的答案通常倾向于艾萨克·牛顿或阿尔伯特·爱因斯坦;事实上,即使有,也很少有美国物理学家会出现在有史以来最伟大的物理学家前十名的榜单上。但是,如果将问题限制在美国物理学家身上,事情就会变得更加复杂。相比之下,问谁是历史上最伟大的美国化学家;那里的答案——莱纳斯·鲍林——似乎更加明确和广泛地被认同。
任何关于“最伟大的科学家”的讨论总是比听起来更难。你用什么标准来评判伟大?:一项重大的、划时代的发现?对不同领域的贡献?理论还是实验?创立了一个有影响力的物理学派?还是通过审视终身成就,而不是专注于一项根本性的发现,而是涉及许多重要的发现?“最伟大的美国物理学家”的竞争者涵盖了所有这些成就的衡量标准。
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以下是令人担忧的事情:即使是一个慷慨的、广泛的历史上“最伟大的美国物理学家”的竞争者名单,与欧洲物理学家的可比名单相比,也令人尴尬地单薄。例如,让我们考虑过去的三百年左右,并想出一个包括诺贝尔奖获得者和非诺贝尔奖获得者的选择。条件是只包括美国本土出生的物理学家,否则这个名单将开始变得荒谬。
以下是我个人列出的历史上最伟大的美国物理学家的名单,排名不分先后:约瑟夫·亨利、约西亚· Willard Gibbs、阿尔伯特·迈克尔逊、罗伯特·密立根、罗伯特·奥本海默、理查德·费曼、默里·盖尔曼、朱利安·施温格、欧内斯特·劳伦斯、爱德华·威滕、约翰·巴丁、约翰·斯莱特、约翰·惠勒和史蒂文·温伯格。我确信我遗漏了某人,但我怀疑其他名单的长度也会相似。很明显,这个名单与欧洲物理学家的同等名单相比显得苍白无力,欧洲物理学家的名单将包括爱因斯坦、狄拉克、卢瑟福、玻尔、泡利和海森堡等名字;这仅仅是我们包括了二十世纪的物理学家。欧洲物理学家不仅数量更多,而且他们的思想也更具基础性;尽管美国物理学家很出色,但几乎没有人做出与泡利不相容原理或广义相对论的重要性相当的贡献。
请注意,我说的是“几乎没有人”。如果你问谁是我个人最喜欢的“历史上最伟大的美国物理学家”,那不会是费曼、施温格或威滕;相反,那将是约西亚· Willard Gibbs,这个人似乎注定要成为有史以来最被低估的科学家之一,但爱因斯坦称他为“美国历史上最伟大的头脑”。费曼和施温格可能发明了量子电动力学,但吉布斯发明了热力学和统计力学的基础,这是一个真正开创性的贡献,是物理学和化学发展的关键。自由能、化学势、焓和相律等概念对于物理学、化学、生物学、工程学以及介于两者之间的一切事物的重要性怎么强调都不为过。事实上,吉布斯的工作影响如此深远,以至于它启发了保罗·萨缪尔森的工作,与物理学家不同的是,保罗·萨缪尔森实际上被公认为历史上最伟大的美国经济学家。如果你真的想列出伟大的美国物理学家(甚至是一般科学家)的名单,你根本不能排除吉布斯。在我的字典里,吉布斯的贡献可以与任何著名的相对论物理学家或原子物理学家相提并论。
但更重要的是,伟大的本土美国物理学家名单稀少,这清楚地表明了两件事。首先,美国确实是一个移民之国;只有包括像费米、贝特、爱因斯坦、钱德拉塞卡、维格纳、杨和乌拉姆这样的外国出生的物理学家,美国物理学家的名单才能开始与欧洲名单竞争。其次,更重要的是,这个选择表明,即使在2013年,与欧洲物理学相比,美国的物理学仍然是一门非常年轻的科学。想想看,即使在20世纪20年代左右,《物理评论》现在被认为是世界顶级的物理学期刊,但在欧洲却被认为是落后的出版物,如果不是一个笑话的话(Rhodes,1987)。直到20世纪30年代,美国物理学家不得不去剑桥、哥廷根和哥本哈根学习物理学的前沿。直到30年代,部分原因是私人基金会和政府对科学的大量投资,部分原因是欧洲物理学家从极权主义国家移民过来,美国物理学才开始走上今天所享有的卓越之路。因此,就尖端物理学而言,美国甚至不到一百年的历史。欧洲人领先了三百年;难怪他们的物理学家会出现在前十名的榜单中。考虑到这个国家在科学前沿享受的短暂时间,我们不得不承认美国做得相当不错。
令人尴尬的著名美国物理学家名单单薄是个好消息。这意味着最伟大的美国物理学家尚未诞生。现在,这是一件我们可以共同期待的事情。