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筑波散记之二十二:诺贝尔奖背后的署名权

已有 6362 次阅读 2007-8-31 11:31 |个人分类:筑波散记|系统分类:科研笔记

我以前说过科学家主要有三个成果,第一是科学论文,第二是技术专利,第三是学生。这三个里面获得荣誉最大的来自科学论文,所以一般科学工作者把论文看的比孩子还要重要。刘俊明比一般学者提高了一个境界,认为培养出了好学生更足以喜,真是难得!

前一段时间的‘闻张之争’,似乎一团熔浆掉进液氮里,突然固化了。不管怎么样,只见到当事人排兵布阵,却不见东家出来表态,却也是中国现在得‘拍案惊奇’。也有可能,对,相关条文正在酝酿之中。我倒是非常希望中国的知识产权制度能因此而完善一点。有制度在,当事人只可去找相关部门去处理,不必扯开了嗓子满互联网的叫骂。

这声声叫骂中到也让局外人看了点科学界的潜规则和尴尬之处。不就是署名么?有那么复杂!呵呵,各位看官,这署名还真的很重要。有人就因为立场不坚定丢了诺贝尔奖,成了百年冤案啊。前几日去图书馆看书,偶然看到这么一篇feature artical,发表在Physics today上(56, may 2007)。觉得写的蛮有意思,花了一点功夫翻译过来,本人英文水平有限,但还是追求钟实原意。

 

回想油滴实验

Michael F. Perry 著

黄   庆 翻译

 

在回忆录中Robert MillikanHarvey Fletcher描绘了在那几个月的实验,也就是后来著名的带电油滴测量实验,到底发生了什么。但是由于各自的描述有不同之处,使得判断到底是谁做出了最重要的贡献蒙上了阴影。

 

1910年,芝加哥大学的Robert MillikanHarvey Fletcher发展出了一种分离和测量单个电子带电量的新方法。这个实验,也常称为油滴实验,对以后的物理学发展起到了重大的推动作用。Robert Millikan也因此蛮声海内外,并获得了1923年的诺贝尔物理学奖。他由于发表了一系列关于油滴实验和其相关的成果而成为20世纪伟大的物理学家。

Harvey Fletcher在通讯声学方面做出了重要的贡献,但是他在油滴实验中扮演的重要角色却被逐渐遗忘了。直到1928年,也就是他去世以后,Physics Today才摘录了一段Harvey Fletcher自传中叙述的关于他参与到Robert Millikan油滴实验的经历。这个自传提供了一些新的史实资料,但是却和Robert Millikan的自传的某些细节存在出入,这使得要准确的还原这段科学史变得困难起来。

The Oil-Drop Experiment Apparatus
图一,油滴实验装置示意图
The Actual Apparatus Used in the Oil-Drop Experiment by Millikan
图二,Millikan用过的油滴实验装置实物

雄心勃勃的物理学家

 

Robert Millikan 1896年来到芝加哥大学,这个时候物理学基石正在经历一场伟大的变革。仅仅10年以前,全世界科学家都认为原子是不可分的,但是最新的发现颠覆了这个传统构想。Wilhem Rontgen发现了X射线,Henri Becquerel发现了放射现象,J. J. Thomson通过研究阴极射线的电荷质量比时逼近了发现单电子。Millikan也希望在这个科学前沿领域有所作为,于是来到芝加哥大学开展实验。但是他的目标似乎很难实现,因为大学要求他每天有6个小时用来教学,写教科书,做讲师,和一些课程教学所需要的管理事务。Millikan每天工作12个小时,尽力做一些研究,但远没有达到他所希望的程度。随着时间流逝,他感到非常的气馁,因为发现他并没有得到一些重要的数据,在物理学上也没有因为没有做出独特的研究而拥有显著的地位。虽然略显平庸的研究并不至于让他失去教职,他依然向往获得科研上突破而在物理学领域取得荣誉。

             

图三:MillikanFletcher

Millikan最终选定了一个课题,就是研究单个电子的带电量是多大。他回想起来说这个问题是当时每个人都在思考的问题。确实如此,这个问题是非常新颖,而且对物理学及其今后的应用来说都具有伟大的意义。

早在1908年,Millikan就在和一个叫Louis Begeman的研究生一起研究这个问题。使用的方法是5年前一位英国科学家Harold A. Wilson发展起来的。实验用x射线在两块平行的金属板之间产生连续的离子云,然后测量离子云中的带电雾滴降落的速度来计算带电量。由于实验结果不令人满意,Millikan在金属板间甚至加上了4000伏的电压来悬浮带电雾滴。经过一系列的实验,Millikan和研究生发表了一篇文章,但是结果只是很好的符合了Wilson发表的结果。可想而知,这并不能给Willikan带来荣誉。这种方法的误差很大,因为带电雾滴在实验过程中常会挥发一部分。

Harvey Fletcher也在同年来到了芝加哥大学。刚从Brigham Young University毕业的他雄心勃勃,新婚未尔,热切盼望获得物理博士学位。他在英国时的学业很好,因此毕业后就立即转为教员。但是Fletcher并没有发表过论文,他的声誉也仅仅局限在犹他山脉之内。

Fletcher来到芝加哥,他很惊讶的得知申请研究生院被拒绝了。学校看来并没有被他的以往学习证明说吸引,告诉他说必须完成四年的本科学业以后才能申请博士课程。不知所措的Fletcher求助于Millikan。他们两人仅仅是几星期前见过一面,但是Fletcher从初次相识就感觉到Millikan是一个很好的人,早在BYU大学,他就学习过Willikan编写的物理教材。幸运的是,Millikan提了一个很好的建议,他让Fletcher先作为大学一名特殊的学生来修完大学一年级的课程。Millikan觉得如果Fletcher能够用在BYU大学所学的知识而使他出类拔萃,那么学校学生管理处就有可能重新考虑他的申请。Fletcher听从了Millikan 的建议,并且在第一年的学习中表现非常优秀,这样在1909Fletcher顺利地开始了博士课程学习。Fletcher记得在考试期间很少和Millikan见面,但是Millikan保证他在今后地几年中在物理系能够获得一个有薪水的助理职位。

矛盾的回忆录

1909年的秋季MillikanBegeman还在和水雾滴实验斗争,此时也是Fletcher作为一个学位的候选者的第一个学期。40年以后,Fletcher在他的回忆录中写到用油滴来取代水滴的想法发生在1909年的九月,也就是参加完在加拿大召开的一个会议以后:

回芝加哥的路上我看着四轮马车窗外的马里托巴平原,突然对自己说:我怎么这么愚蠢地做着减少水雾滴的蒸发而不考虑用世界上使用了300年而且完全不挥发的润滑机油呢?

Fletcher关于油滴想法的记忆是有差异的。他写到在1909年的十二月去找过Millikan讨论博士论文的事情。在预定的时间里,FletcherMillikan以及Begeman一起讨论者水滴实验和是否可以用些挥发慢的物质.Fletcher记得当他走出会议室的时候Millikan一定提到过使用油滴这个建议。因为Millikan说了‘这就是你的博士论文题目,去找一个难挥发的物质吧’。Fletcher用词非常谨慎,并不想说Millikan说了谎。在描述实验过程时,Fletcher再次肯定的说:在这样的讨论中,你很难说谁建议了什么。

Fletcher的回忆录显然和Millikan的关于操作油滴静电测量实验的提法有出入。Millikan说当他在9月份有了这个想法后‘马上走到商店里去并定制了一套空气冷凝器’,这样他可以用油来进行他的实验。Fletcher却说是他们两人共同讨论出这个机理并画出了器具的草图,而且是在Fletcher建构了工作模型以后。根据这个说法,Fletcher非常渴望在与他们两人会谈以后马上开始试验,他很快地建立起一个和原来使用一样地比较粗糙的器具。借助于夹子,Fletcher悬起两片相距两厘米的铜片。他在纸板后面放置了一个电弧光,用另一个纸板上的小洞聚焦光线,,这样光束不会不会碰到铜片上。Fletcher使用了1000伏的电压使铜片带电,然后通过显微镜来观察铜片之间的区域。

当一切准备好了以后,Fletcher关上实验室的灯,溅射一团机油(watch oil)穿过铜片上的小孔到达中间区域。他后来描绘了第一次实验(trial)的情况。

当我通过显微镜看时,我能够看到一团雾似的小油滴穿过铜片上的小孔。。。。当我打开开关时,有些油滴向下移动,有些则是向上运动。我知道这是因为有的是带正电荷有的是带负电荷,当时差点尖叫起来。不断的开关电源可以使某些油滴在显微镜的视场下停留很长时间。我很快去找Millikan教授。。。。他来到实验室观看这些漂亮的景象。。。也就是我已看到的和说明的。他非常兴奋。。。而且确信他能够用这种方法得到精确的单电子电荷量。他停止了和Begeman的工作,开始和我一起工作。我们几乎在两年中的每一个下午都工作在一起。

虽然这里面的某些叙述和Millikan的自传有所不同,Fletcher的说法是合情合理的,而且也解释了几个Millikan不能说清楚的问题。比如说,Millikan在他已经和Begeman至少工作了一年才突然中断这些工作开始和Fletcher合作;在这以后,Millikan在油滴实验有关联的问题上从未提起Begeman。如果Fletcher在发展这个方法是受过他的影响,那么Millikan当然会很排斥他参与研究。实际上,从190912月开始,他们俩在油滴实验上至少一起工作了一年半。而且,Millikan自己也在自传中说实验结果‘来自于油滴技术,这是我和Fletcher一起构想出来的。’这个说法刚好和Millikan在同一本书中的断言相矛盾:他单独的想起油滴方法并发展了装置。

即便科学家们自己的表述中存在矛盾之处,谴责他们为了争贡献尔夸大其词也是不公平的事情。从他们在一起工作到开始写回忆录,时间已经悄然流逝。Fletcher说在Millikan临终前写回忆录时可能很多年前的实验细节已经忘记了。也有可能两个人都有这种可能.

共享荣誉

1910年月25日,芝加哥论坛报道了Millikan在昨天对世人公布了油滴实验的初步结果。在讲演中Millikan感谢了一直在一起做试验的Fletcher,但是他的话也有被引用为‘由于我个人的功劳。’Millikan清楚地说主要的功劳在他。这并不是不公正,即便Fletcher建议了用油滴和一起建起了测量器具,Millikan确实在Fletcher来之前就在这个问题上已经研究了一年多,用高电压产生带电雾滴也是他的想法。

随着时间流逝和实验结果广为人知,最初的报纸报道保护了真实的一面。Millikan得到越来越多的荣誉,而且也一再的感谢Fletcher。在1910年的9月,一个报纸报道了一些初步的工作结果,里面Millikan提到了Fletcher5次,而且有一句话‘Fletcher先生和我。。。在这个问题上已经工作了一年。’同样的声明在随后的书中也有所体现。在他1917年出版的《电子》一书中,Millikin很多次提到了Fletcher而且说这是一个联合实验(joint one)。Millikan的自传中仅有一次提到Fletcher,是在实验的初始阶段。在所有的故事中,Millikan都是作为一个隐藏在实验后面的驱动力出现。

Fletcher看起来并不介意是否应该被记做这个伟大工作的第二贡献者。在Millikan时代从没有一次听说Fletcher因为荣誉分配不公而有怨言。相反的是,他很高兴他的名字和这个项目联系在一起。《电子》一书出版以后,Fletcher写给他的这位朋友和前任导师说,‘我应该向您表示祝贺,您用非常有趣和全面地展示了您的工作,同时也感谢你对我参与贡献的工作所表示的致谢。’Flecher还记得当时看见报纸上把他的名字和Millikan教授放在一起时诚惶诚恐的样子。当Willikan获得诺贝尔奖的时候,Flecher送去了他的贺信,里面说‘诺贝尔奖名至实归’(Nobel Prize was well placed)

看起来Fletcher是很真诚地感激Millikan。不过有人会问,为什么过了这么多年以后Fletcher要写一个和以往态度完全不同的回忆录呢?这个要归因于Willikan1950年出版的自传,这自传里面Willikan只是提到油滴实验而不谈及开始时的水滴实验,并描述了他合理地制作了适合油滴实验的测量器械。

Fletcher本来希望退让这个实验所带来的所有的荣誉,但是对于Willikan宣称是他自己从一开始就完全独立设计这个实验的说法感到了不满。但是Fletcher依然并不想让自己的言论公之于众。

Fletcher最让人震惊的论述是当起初的结果准备出版的时候,Millikan利用他的作为导师的地位来要求其中最著名的文章拥有单独署名权(R. Willikan, Science, 32, 436, 1910)。他们在一起撰写这篇文章,Fletcher回忆到,同时Willikan也说了这是合作工作。但是当文章准备送去出版的时候,Willikan告诉Fletcher一个当时芝加哥大学的规定:研究生必须是用于所有博士论文文章中唯一的作者。由于当时他们两人一共撰写了4篇论文,Millikan希望Fletcher选择其他几篇中的一篇作为独立作者,但是这第一篇由他来作独立作者。Fletcher可以当时拒绝了这个建议,但是显然最后还是服从了。Fletcher在他的传记中说他并不想冒犯Willikan,他非常感激在一开始Willikan很热情的帮助他进入研究生课程,但是他感觉非常的失望。

这篇SCIENCE文章里面多次提到Fletcher,而且里面的称谓也都是‘我们’。但是这样表达谢意的做法在科学界是很普遍的。如果Fletcher说的是对的话,那么Willikan显然一直为了成为科技明星而保护自己。这第一篇Science文章正是Willikan加入芝加哥大学以来梦寐以求的,而且这也是一块强大的基石使他获得了更大的荣誉。无论如何,这个油滴实验主要是Willikan完成的了。Fletcher也就只和Willikan在这个课题伤不过工作了两年,而以后Willikan一直围绕着这个课题做了更多的工作。

Fletcher在自传里说他的学生们对Willikan的评价并不好,而且芝加哥物理系一直传着谣言说Willikan在这个问题上虐待(mistreat)Fletcher。因为Fletcher觉得这些谣言有些夸大了现实,所以他决定说出自己对当时事情的回忆来正确的记录这件事件。1921Willikan离开芝加哥大学开始筹办加州理工大学。Willikan全身心的投入到建设这所世界著名的学府,以至于别人说这是‘Willikan学校’。至少有一个人认为Willikan的丰功伟绩被夸大了,他在一个涂鸦中写到‘耶稣拯救了人类,而Willikan得到了荣耀’(Jesus saves, but Willikan gets the credit.)

图四,在加州理工大学校园中一个涂鸦上写着这样的话:Jesus saves, but Willikan gets the credit

1911年春天,Fletcher成为了芝加哥大学第一位享有最高荣誉的的物理学博士毕业生。他给在犹他的一个朋友的一封信中说芝加哥大学准备给他一个教职,这样他会继续和Willikan一起从事工作。Fletcher婉据了这个职位,因为他觉得有义务回到BYU大学。也有可能是因为他看清楚了Willikan对待荣誉的狮子一般的态度,留下来不会改变这个事实。

两个人合作的很好,以后的岁月也有多次一起做实验。1912Willikan写给Fletcher一封信询问一些用于计算e的公式。哪个时候FletcherBYU组装起了一套新的设备,Willikan含糊地表达了这些项目是合作工作。信中说:这些并不会影响e值,我相信过些年我们就会得到我们希望的数据。

他们已经不再是合作者关系,但是他们做着相同的问题。在Provo,犹他州,Fletcher专注于布朗运动在油滴实验中的问题。他的工作成果很丰富,后继的工作也有两篇文章发表。Millikan很高兴Fletcher继续在做一些相关的工作,在1914年写给Fletcher的信中写到:这个问题现在变得越来越重要,我更高兴你取得这么好的进展。两人还在一系列的信中讨论不同的计算公式。

Millikan依然对Fletcher的事业很感兴趣,而且影响了Fletcher进入通讯声学领域。由于Willikan的推荐,Fletcher1911年进入了西电公司。作为西电公司的主席,也是Willikan的朋友,Frank Jewett希望有一个熟悉油滴实验的人工作,因为他觉得电子物理学将对电话机产生变革。Fletcher拒绝了这个机会,但是Frank并不是一个被轻易吓倒的人-以后的每一个春天他都提供新的职位。

Willikan也定期写信让Fletcher考虑这个位置,最后在1916年的一封信中说到:现在,当前美国面临最大的问题就是工业研究实验室,特别是通用电器GE实验室和AT&T实验室。我个人认为对于一个优秀的人在工业实验室要比在大学里更加有发展前景。Fletcher非常尊重Willikan的建议,最终同意加入西电公司,搬入了纽约。在那里,他享有了40载卓越的研究生涯,他在语音和听力(speech and hearing)方面做了巨大的成就,这些成就使他最终成为Bell实验室物理部门的领导者。一个科学家说Fletcher在发展近代通讯声学方面具有独特异质的才能。

在他们长期的事业中,FletcherWillikan经常保持联系,至少有27封信件被保存了下来。在收到 Fletcher关于他出版的《电子》一书的贺信后,Willikan答复到:我很高兴你能够读这一小册你也做出大量贡献的专著。几年过后Fletcher在写给Willikan获得诺贝尔奖的贺信中写到:我相信没有人象您对美国科学做了这么多。。。和你接触的人都得到了灵感做出了伟大的工作。Millikan显然被这封信所感动,他回复到:没有人象你这样亲密的合作者了解我的不足,所以没有什么比从亲密的朋友那里得到祝贺更让人自豪的了。

虽然两人关于油滴实验的细节方面各执一词,他们并不希望这样的回忆录影响他们的友谊。在1948年,离哪个著名的实验将近40年后,Fletcher写到:从我一开始进入物理系就开始关注和钦佩您这么多年来做出的杰出的成就。作为回应,这大概也是两位老者最后的通信,Millikan吐露出:我不知道还有谁能比你更了解我。

 

 

 

 





导师与学生
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