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高压为王—实验岩石学家Yoder的故事 精选

已有 4027 次阅读 2019-11-23 08:58 |系统分类:人物纪事

“钢铁大王”安德鲁·卡内基(Andrew Carnegie1835-1919)以其聪明才智、过人胆识通过投资当时蓬勃发展的钢铁工业短时期内攫取了大量财富,一跃成为世界首富,然而就在事业的巅峰期,他却摒弃一切,甘愿退隐江湖,过一种恬淡、无争的闲适生活,把后半生都奉献给了慈善事业与世界和平。“如果一个有钱人在他临死的时候还是那么有钱,那将是一种耻辱。” 一语惊人的安德鲁·卡内基试图分享他的财富于世人来提升公众知识与教育,他已经意识到科学的迷人之处,盘算建立一所大学来探索它的奥秘,但后来在别人的劝导下改变了初衷,遂决定成立一家科研机构,这就是后来鼎鼎大名的华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institution of Washington)。地球物理实验室成立于1905年,初期主要研究高温高压条件下矿物与岩石的物理化学性质,近些年则向寻找生命起源、探索宇宙空间转换。在一个多世纪里,在自由的科学氛围下,实验室见证了许多令人兴奋异常的发现及新颖独创的见解,涌现了一批包括B.L.Bowen在内的卓越地球科学家。Hatten S. Yoder曾经执掌地球物理实验室十余年,影响深远,功不可没。

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Hatten S. Yoder1921-2003,来自文献2

Yoder1921320日出生于俄亥俄州克利夫兰市,1941年毕业于芝加哥大学,经过短暂的学习于1942年获得明尼苏达大学气象专业资格证书。第二次世界大战期间,Yoder加入了美国海军,几年间军衔升至少校,先后在欧洲战区和太平洋战区的航空母舰上服役。18个月的海上执勤任务结束后,他成了军队中的一名气象学家,负责监测远东人迹罕至西伯利亚地区的气象条件这一战时重要因素,以为苏联-美国联合入侵日本本土做好先期准备。1997年,他出版了《Planned invasion of Japan (1945): The Siberian Weather Advantage》一书,详细描述了这段鲜为人知又惊心动魄的往事。

战争结束后,Yoder去到麻省理工学院继续深造,1948年获得博士学位,同年,成为华盛顿卡内基研究所地球物理实验室的一名实验岩石学家。在当时,高压实验装置仅可模拟地壳最外层条件,身为曾经的一名海军军官,Yoder对大型金属装备再熟悉不过,他弄来海军过剩的炮筒与装甲钢板,设计建造了世界上最先进的高压釜,压力足可匹配下地壳与上地幔高压条件。这项设备为他未来的事业搭起了框架,直到今天还在使用,乘风破浪潮头立,扬帆出海从此起。

有了新式武器,Yoder精神抖擞,意气风发,平添几分信念。他开始着手调查硬玉、透辉石、云母在高温高压条件下的稳定性,特别是对金云母的深究,使他在1950s初期就认识到金云母可能是携带水从地壳表层进入地球深部的一种主要载体矿物,这项研究也为理解高温高压条件下其他含水矿物的稳定关系提供了指导原则。受Bowen等的激励鼓舞,Yoder将研究重心转移到硅酸盐这一地球最主要的矿物骨架上,特别是通过对玄武岩的高温高压实验研究,提出了后来广泛应用的玄武岩四面体图解概念,为火成岩的结晶分异提供了新的约束条件。文章发表在Journal of Petrology杂志上,长达190页,根据某权威机构统计,这篇文章成为1961-1980年间世界范围内引用最为广泛的地学文献,Yoder也凭此跃升为玄武岩研究领域首屈一指的专家。鉴于Yoder的杰出贡献,美国国家科学院在1958年,他37岁之际就接受他为会员,成为当时最年轻的院士。1959年,他与E.M.Bruffey迈入婚姻的殿堂,婚后育有一儿一女,可惜儿子在1998年就因故撒手人寰。1978年出版了至今影响深远的《Evolution of the Igneous Rocks: Fiftieth Anniversary Perspectives, and Generation of Basaltic Magma》一书,对Bowen1928出版的传世之作《The Evolution of the Igneous Rocks》中提出的许多问题给出了全面细致的回答。人生后期,Yoder的研究重点又转向硅酸盐熔融系统结晶过程中的热量转移以及非生物合成有机物,后者更是引发了他调查早期生命起源及演化的兴趣,对海底“黑烟囱”热液喷口的物理化学条件开展了近似模拟。作为一名坚定的实验主义者,Yoder的生涯职业信条就是:如果可以设计一个实验方案来阐明一个问题,那就用实验来解决。

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Yoder出版的三本重要书籍(来自网络)

Yoder还是一个有正义感的人。1960s早期,华盛顿市中心历史悠久的威拉德酒店里有一家只接待白人的餐厅。有一次,Yoder陪同一位在美国国家标准局工作的非洲裔美国科学家前往该餐厅就餐,遭到了餐厅工作人员的无理阻拦,并拒绝为之服务,Yoder义愤填膺,据理力争,并威胁要诉诸法律手段,最终成了该饭店废除这项种族歧视规定的导火索。后来,作为地球物理实验室的主任(1971-1986),Yoder多方奔走,不断为妇女和少数族裔科学家争取科研机会。

除了Yoder世界级的岩石化学贡献,他还是一位热衷地球科学史研究的历史学家,他编辑出版了20多位世界著名地质学家,特别是岩石学家的人物传记。在2002年华盛顿卡内基研究所成立一百年之际,他负责主编了反映地球物理实验室发展历程及主要成就的《Centennial History of the Carnegie Institution of Washington Volume The Geophysical Laboratory》。Yoder对学生的教导影响至深。早在1992年他获得美国矿物学会最高奖Roebling Medal时,引荐人在介绍词中就提到:“他对实验岩石学和地球化学的影响,与其说是由他自己卓越的科学成就来评价的,不如说是由他所激励的一批非常成功的学生来衡量的。”Yoder一生获奖无数,但每次都不愿意尽情展露他获奖时的喜悦,原因主要来自于早年间一次获奖经历。在招待会上,一位当时很有名望的科学家走到他面前,“You are becoming a big man!”正当Yoder得意洋洋时,那位科学家垂下眼帘,嘴角露出一丝狡黠,“You are eating too much。”Yoder愕然……

1955年,当时还是一颗青葱,后来在斯坦福大学任教的W.G.Ernst来到地球物理实验室读博士,从事实验相平衡研究。初来乍到在拜访了一群著名科学家,参观了一批实验设备后,头晕目眩之际,到了午饭时间。就在饭桌旁,坐着一位年轻气盛、精力充沛的学者,他轻松、开朗的笑声极富感染力,一边研究菜单,一边滔滔不绝地讲着相平衡,他就是Yoder。虽然年纪轻轻,已经硕果累累,Ernst几乎不相信自己的眼睛,震惊之余,更多地是钦佩,后来他们成了很好的朋友,上面提到的那篇介绍词就出于Ernst之手,此时Ernst也已名满天下,在岩石学及地球化学领域著述颇丰。

Yoder 200382日死于败血症与肾功能衰竭,时至今日他的管理才能,科学责任与正义感依然为人津津乐道。

参考文献

1.W.G.Ernst,Robert M.Hazen and Bjorn Mysen, 2014,A Biographical Memoir Hatten S.Yoder,Jr.1921-2003, National Academy of Sciences

2.Bjorn Mysen, 2002,Introduction: A tribute to Hatten S.Yoder,Jr.on his 80th birthday, Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 66, No. 12, pp. 2071–2072,

3. Bjorn Mysen. 2003,Geophysists: Hatten S.Yoder,Jr.(1921-2003), Eos, Vol. 84, No. 45, 11 November

4. W.G.Ernst, 1993,Presentation of the Roebling Medal of the Mineralogical Society of America for 1992 to Hatten S. Yoder. Jr., American Mineralogist, Volume 78, page 850

5. Hatten S.Yoder,Jr., 1993,Acceptance of the Roebling Medal of the Mineralogical Society of America for 1992, American Mineralogist, Volume 78, pages 851-852

6. Hatten S.Yoder,Jr.,2004, Centennial History of the Carnegie Institution of Washington Volume The Geophysical Laboratory, Cambridge University Press

7.罗伯特·黑森著,王祖哲译,2018,千面地球:地球46亿年的传记,从星尘到生命的史诗,北京大学出版社




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