青年诺贝尔奖得主科研选题的类型及特点分析

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1、青年诺贝尔奖得主科研选题的类型及特点分析　　◎曹伟　　百余年来，诺贝尔科学奖涵盖了现代科学的主要研究领域，获奖成果包括重大科学发现、重要理论创新，以及重大技术创新等，是举世公认的一流成果。这些重要成果有相当多是青年科学家(有些还是博士生)做出的，他们成功的关键之一是选择了合适的科研课题。因此有必要对他们选题的类型和特点进行分析和总结。　　通过百余年诺贝尔科学奖成果的具体案例分析，我们发现青年诺贝尔奖得主选题的类型包括以下7种：　　　　1、接续推进型　　这种类型的选题特点是，对那些影响较大、比较重

2、要的科研成果进行接续探索，同时对其不足之处进行完善，推进了原课题的发展，并且取得更加重要的成果。　　从选题的技巧方面看，这一类型的选题尤其适合年轻科学家进行研究，因为一是它有了别人的研究成果作为借鉴，无论在研究方法、数学推导上都能够得到启发，相当于有个参照坐标;二是研究目标十分明确，针对性很强，可以在较短时间内高效率地搜索、掌握研究所需的相关知识和材料，集中精力攻克难关。三是通过和原有成果的比较，可以方便地知道自己的研究结果是否有真正的推进与提高，从而判断成果的学术价值和科学意义。　　在百余年诺

3、贝尔科学奖成果中，以接续推进型获得成功的选题不在少数。下面我们用两个案例进行说明。　　1)集体模型(综合模型)　　集体模型是通过对壳层模型的接续推进型研究而获成功的，由丹麦物理学家阿格·玻尔(AageN·Bohr，1922-)和美国物理学家利奥·雷恩沃特(LeoJ·Rainwater，1917-1986)各自独立提出。　　1948年，美籍德国物理学家玛丽亚·梅耶(MariaG·Mayer)和德国物理学家约翰尼斯·延森(JohannesH·D·Jensen)各自独立地提出了壳层模型。后来梅耶和延森

4、合作，预言幻核俘获慢中子的概率较小、他们计算了核的角动量值，推出在大数值区域存在大量的核的同质异能素。上述结论均被实验验证。梅耶和延森获得1963年度的诺贝尔物理学奖。　　但壳层模型存在明显的不足，因为它把壳层中的核子视作没有联系、各自独立的粒子，所以无法解释原子核的集体(整体)运动。　　阿格·玻尔和雷恩沃特正是看到了壳层模型的缺陷，才各自独立地进行接续推进工作。阿格·玻尔详细分析了个别核子运动与核表面振荡之间的耦合，并预言原子核的形状是由振动和转动决定的。1950年4月雷恩沃特则提出原子核的主

5、要部分(内核)与其外围核子(价核子)之间存在相互作用，价核子在内核形成的场中运动，反过来价核子又能影响内核的形状。阿格·玻尔和雷恩沃特共同获得1975年度的诺贝尔物理学奖。　　2)“约瑟夫森效应”(超导隧穿电流)　　“约瑟夫森效应”是英国物理学家约瑟夫森(BrainD·Josephson，1940-)在22岁博士生时做出的理论预言，成果获得1973年度的诺贝尔物理学奖。　　超导(电子)隧穿电流课题是对常温下的电子隧穿效应理论的接续推进型研究。而常温下的电子隧穿效应于1957年由日本物理学家江崎玲

6、於奈在实验中成功实现(江崎获得1973年度的诺贝尔物理学奖)。　　1962年，约瑟夫森计算了超导结的隧道效应并得出结论:如果两个超导体距离足够近，电子对可以通过超导体之间的薄绝缘层(厚度为10埃左右)形成超导电流，而超导结上并不出现电压;如果超导结上加有电压，可产生高频超导电流。两块超导体夹一层薄绝缘材料的组合称S-I-S(SuperconductorInsulator-Superconductor)超导隧道结或约瑟夫森结。这些惊人的结论一年内就由P·W·安德森和J·M·罗厄耳等人从实验上证实。

7、　　　　2、热点追踪型　　这种类型的选题特点是，紧密追踪科学前沿领域里的热点问题或最新发展方向，以此作为自己的主攻目标。这一类型的选题能够使年轻的研究人员迅速进入角色，科研问题十分明确，针对性也很强，因此可以节省一般选题过程中花在检索、调研、咨询等方面的大量时间，从而提高科研效率。另外，由于面对的是全新的问题或现象，因而年轻的科研人员和老资历的科学家完全处于同一起跑线上，他们勇于大胆创新、思想约束少的优势反而容易使他们脱颖而出，取得成功。具体的两个案例如下:　　1)介子假说　　介子假说1935年

8、由日本物理学家汤川秀树(YukawaHideki，1907-1981)在论文“基本粒子的相互作用”中提出。当时，科学家已逐渐认识到，电磁相互作用可以看作是在荷电粒子之间交换光子，光子是电磁场的“量子”。参照这种理论，世界上许多物理学家都在探索质子和中子之间的强相互作用(核力)是依靠交换何类粒子实现的。但欧美学者的思路基本是在已知的粒子中寻找，因此都无功而返。汤川秀树却把强相互作用设想为带有势函数U(x，y，z，t)的特定场中的一种作用，这种场导致所谓U量子，U量子是强相互作用时交换的粒子，其静质