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探寻“钱学森之问”:卡文迪许实验室

探寻“钱学森之问”:卡文迪许实验室

防丢,电梯直奔安全岛记者刘亚东A

探寻“钱学森之问”:卡文迪许实验室

资料来源:《管理演进》

今天的许多谜题都没有解决,答案就在历史中。

为什么我们学校不总是培养出优秀的人才?这就是让中国人心痛的"钱学森问题"。

昨天听清华钱学森班首席教授、深圳零一学院创始人郑泉水院士谈人才培养,提到卡文迪什实验室,我们不妨穿越时空,回到这个被誉为"诺贝尔科学奖的摇篮"一看,找出为什么人才在这里不断涌现。

比尔·盖茨曾经说过:"如果我能穿越时空去探索,我的第一站就是1947年12月的贝尔实验室。同样,如果你能穿越时空,学习如何培养优秀人才,卡文迪什实验室可能是钱先生的第一站。

探寻“钱学森之问”:卡文迪许实验室

剑桥大学物理系卡文迪什实验室(Cavendish Laby)由电磁学之父詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clark Maxwell)于1871年创立,以纪念伟大的物理学家、化学家和剑桥校友亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)。

卡文迪森实验室涵盖天体物理学、粒子物理学、固体物理学和生物物理学,是现代科学史上第一个社会化和专业化的科学实验室。从那时起,物理实验室从科学家的私人住所扩展到一个研究单位。

这种做法符合19世纪下半叶工业技术对科学发展的要求,对促进科学研究的发展起到了很好的作用,产生了大量足以影响人类进步的重要科学成果,为人类的科学发展作出了重大贡献。随着科技的发展,科研规模越来越大,社会化、专业化是必然趋势。

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85年29位诺贝尔奖得主

在1904年至1989年的85年间,卡文迪斯实验室产生了29位诺贝尔奖获得者,占剑桥总数的三分之一。如果被认为是一所大学,它与斯坦福大学并列世界第20位。其科研效率惊人,成果硕果累累,世界独一无二。在其鼎盛时期,它甚至被誉为"世界上一半的物理学发现来自卡文迪斯实验室"。"

29位诺贝尔奖获得者创造成果的平均年龄是35.3岁。

约翰·斯特拉斯,第三代莱利男爵(物理学,1904年)研究了气体密度并发现了氡气;

约瑟夫·汤姆森(物理学,1906年)发现了电子;(他的儿子后来被授予物理学奖);

欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford,化学,1908)发现了放射性的半衰期,并将其命名为α和β射线;

威廉·劳伦斯·布拉格(William Lawrence Bragg,物理学,1915年)对X射线晶体结构的分析进行了研究(25岁获奖者,最年轻的获奖者);

Charles Glover Bakra(物理学,1917)发现了X射线的散射;

弗朗西斯·阿斯顿(化学,1922)用质谱仪发现了大量非放射性元素的同位素,并澄清了整数定律;

查尔斯·威尔逊(Charles Wilson,物理学,1927年)发明了云室来观察α粒子和电子的轨迹;

亚瑟·康普顿(物理学,1927)发现了康普顿效应;

Owen Richardson(物理学,1928)发现了Richardson定律;

詹姆斯·查德威克(James Chadwick,物理学,1935年)发现了中子;

乔治·汤姆森(物理学,1937)发现电子具有波的性质(约瑟夫·汤姆森的儿子);

爱德华·阿普尔顿(物理,1947)在大约150英里(241公里)的高度发现了电离层,即阿普尔顿层;

Patrick Blackett(物理学,1948)使用反控制云室来观察宇宙射线;

John Cockrauf(物理学,1951)使用粒子加速器来研究原子核;

欧内斯特·沃顿(Ernest Wharton,物理学,1951)是历史上第一个人为地分裂原子核的人,证明了原子结构理论;

Francis Crick(生理学或医学,1962)和Watson发现了DNA的双螺旋结构;

James Dewey Watson(生理学或医学,1962)和Crick发现了DNA的双螺旋结构;

Max Perutz(化学,1962)与Kendru合作确定血红蛋白和球蛋白的分子结构;

John Kendru(化学,1962)与Perutz合作确定了血红蛋白和球蛋白的分子结构;

Dorothy Crawford Hodgkin(化学,1964)确定了青霉素和维生素B12的结构;

Brian Josephson(物理学,1973)预测并发现了Josephson结效应;

Martin Ryall(物理学,1974年)是第一位获得诺贝尔奖的天文学家。

安东尼·休伊特(Anthony Hewitt,物理学,1974)发现了脉冲星;

内维尔·莫特(物理学,1977)和安德森发展了磁性和无序系统的电子结构的基本理论;

菲利普·安德森(物理学,1977)和莫特发展了磁性和无序系统的电子结构的基本理论;

Peter Kapicha(物理学,1978)发现超级花序;

Alan McLeod Cormack(生理学或医学,1979年)成功地进行了X射线成像分析;

Aaron Kragg(化学,1982)使用晶体电子显微镜研究病毒和类似物质的结构;

Norman Ramsay(物理学,1989)开发了超精密铯原子钟和氢微波冲击器。

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为什么有这么多伟大的人在这里出现?

为什么卡文石实验室产生了如此多的科学精英,并做出了这么多对现代科学具有重要意义的发现和发明?大致有四个原因:

一、针对跨领域学科,高度重视学术带头人的选拔

在研究方向上,卡文迪实验室始终瞄准物理学发展的最前沿,在每个时期前瞻性地选择正确的主方向,提出原创性的想法和课题,从而保持实验室学术理念的突破和研究成果的领先。

在卡文迪斯实验室的历史中,学科是相对的,跨学科障碍的突破和学科的相互渗透催生了许多新的领域和学科,使实验室的成果,从而奠定了电磁理论、材料电结构理论、射电天文学和一系列学科理论的基础。

卡文迪森实验室以其选拔、培养和培养世界一流科学领袖的能力而著称,并非常重视实验室主任的选拔,其非常重要的条件包括:优秀的组织管理能力,胜任科研和教学工作,能够形成一所独特而创新的学派。

在严格的选择下,产生了九位高成就的实验室主任:麦克斯韦,莱利(1842-1919),J.J.汤姆森(1856-1940),卢瑟福(1871-1937),W.L.布拉格(1890-1971),莫特(1905-1996),皮帕德(1920-2008),爱德华兹(1928-2004)和弗罗因德(1953-)。正是在他们的领导下,卡文迪斯实验室才如此辉煌。J.J.汤姆森接任实验室主任时年仅28岁,在他的领导下,实验室获得了八项诺贝尔奖。

二、为世界选拔优秀人才,确保科研驱动教学

汤姆森的思想开放和民主的学习风格,在他的建议下,他在1895年采取了一些历史性的举措:

1、首次面向世界,建立国外研究生招生制度;

2、允许其他大学的研究生在卡文什实验室学习,并可授予剑桥大学高级学位;

3、率先实行女生开放制度。

这些做法吸引了一批杰出的青年学者到桥上来,许多研究人员后来成为著名的科学家,许多获得诺贝尔奖,这些令人瞩目的成就也使卡文迪实验室成为物理学的圣地,来自世界各地的物理学家纷纷参观。

三、大胆自制实验设备,异想天开的自由选择题材

卡文丁实验室首任主任麦克斯韦,建立了教学与科研相结合的体系,注重将科研精神注入教学过程,实行科研驱动教学,使人才培养富有成效。该房间建立了自制设备和学生自己做实验的传统。

卡文迪斯实验室坚持这样一种信念,即"只有让研究生从事前沿研究,只有让他们异想天开地制造自己的实验仪器和设备,才能培养出优秀的科学家"。他们认为,为了达到原创和原创的结果,有必要制作自己的仪器设备来做实验,根据麦克斯韦的命题,物理教学在系统教学的同时,还要辅以性能实验,并要求学生自己做,性能实验需要结构简单, 易于学生掌握。

"这些实验的教育价值通常与仪器的复杂性成反比,"麦克斯韦说。学生经常遇到自制乐器的问题,但他们学到的不仅仅是精心调谐的乐器,他们在研究实验中获得了更多意想不到的收获,有时只是简单地创造了它们。"

四、营造独特的自由、民主、平等的学术氛围

在确保关键研究领域的同时,卡文迪斯实验室一直是非共识思想的坚定支持者,支持具有原创思维的年轻人才,以鼓励自主创新并倡导学术平等。

只要对研究方向感兴趣,就会永远受到鼓励,从不说谁不能或研究无望。在他任职期间,卢瑟福经常组织非正式的,时尚的学术交流,例如下午5点.m的下午茶演讲,被认为是卡文迪什实验室当天的"最佳时刻"。

教授、研究人员和学生都平等地参与,这些不同年龄和学科的科学家,在不同的层次上,经常在他们悠闲地交流思想时,有时是自发的,就像他们被另一个人手头的工作所利用一样,往往会产生智慧的火花。在这种良好的氛围中,新的想法和原创的结果正在涌现。

卡文迪特之所以不断涌现出优秀人才,正是对钱学森问题的回答。

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