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蓝光之父、DNA结构发现者与诺贝尔奖 精选

已有 8834 次阅读 2016-7-9 09:58 |系统分类:人物纪事

蓝光之父、DNA结构发现者与诺贝尔奖



施郁

(复旦大学物理学系)



2014年的诺贝尔物理学奖授予两组独立研制有效的蓝色发光二极管(LED)的日本科学家,一组是赤崎勇和天野浩,另一组就是中村修二。进行获奖工作时,前两位是名古屋大学的教授和合作者,而中村修二则是在一个小化工公司日亚公司单枪匹马地工作、长期只有硕士文凭、不为人知的职员(1994年才“在职”从母校德岛大学得到博士学位)[1]。

中村修二是个非常规的研究人员。他在日本公司里不太愉快,2000年初被美国加州大学圣芭芭拉分校引进为教授,得到校长杨祖佑的鼎力支持[1,2,3]。在获得诺贝尔奖之前,中村的贡献已经得到世界公认,有很大的获诺贝尔奖的呼声。另外,他和原雇主日亚公司之间的专利权纠纷也曾引人注目[1,3,4]。

发光二级管(LED)基于半导体发光。它是通过半导体中电子和空穴复合成光子,所以能耗低、效率高,而其他光源中大部分能量转化为热。有了蓝光后,可以通过磷激发出红光和绿光,从而混合产生白光和其他各种颜色的光。或者与原有的红光LED和绿光LED一起产生白光和其他颜色的光。除了照明,LED也提供了显示技术。蓝光LED的也有另外的应用,比如,蓝光LED又导致了蓝光光盘。但蓝光LED曾经是几十年的难题。赤崎勇和天野浩以及中村修二的成功基于氮化镓,但是它的晶体很难生长。经过长期努力,他们在1990年代实现了蓝光发射。LED的成功是量子力学的胜利。关于LED与量子力学关系的评述,可以参阅我的一篇文章 (链接)[5]。

获诺贝尔奖之前,作为加州大学教授,中村于2001写了一本书《我的思考, 我的光》(下面简称《光》)[6],2002年又写了另一本书《去做狂野的梦》(下面简称《梦》)[7]。据我理解,书名中的“光”是个双关语。一方面是指中村所研制的发光二极管发出的蓝光,另一方面也指激励他奋斗的理想。在这两本书中,他介绍自己的经历,表达各种看法。在《光》中,他这么说 [6]:

“许多专家都说要了解半导体,就必须要有量子力学的基础,如果没有这些基础知识,就无法从事半导体研究。可是,我是不具备量子力学基础知识的人。如果当时我有这点常识,或许就会听专家的话,从量子力学学起。还好,我并没有这样的常识,认为没有量子力学基础也可以了解半导体的原理。因为其实只要找到另一个可以取代量子力学了解物体性质的‘语言’即可。那么,另一个‘语言’是什么?对我来说,就是实验的结果,一遍遍深思实验后的结果,就是我认识或了解事物的工具。”

中村的工作主要是解决应用问题,他大概对量子力学所知不多。但是他在两本书里都透露出他学生时代就很喜欢物理。而据《Brilliant! Shuji Nakamura And the Revolution in Lighting Technology(精彩!中村修二与照明技术革命)》一书的作者约翰斯通(B. Johnstone)讲述 [1],中村曾经梦想成为理论物理学家或数学家,但是他的老师告诉他物理不能谋生(笔者对此说法表示遗憾),而应该学工程以便于找工作,但是进了大学后可以自己学习喜欢的内容。后来中村在大学里学过不少固体物理,硕士论文也是在这方面。  

中村的两本书让我想起遗传物质DNA的双螺旋结构的发现者之一沃森(又译作华生)(James Watson)的自传《双螺旋》。杨振宁先生曾经这样评论此书 [8]:

“这本书很精彩,非常生动地阐述了(虽然没有直接这样说),那些知识虽不太丰富,但有强烈热情、无所畏惧、敢于涉足新领域而不被束缚的年轻人是搞科学的好材料。事实上他在书里所讲的一些事吓坏了许多因循守旧的人。他们或者认为他不道德,或者认为他愚蠢,或者认为他太冒险。当时发表了许多书评,有些就是这种论调。其中一篇书评是一位从欧洲来到哥伦比亚大学的教授写的,他是位学识渊博的学者。《双螺旋》是用通俗的美国式英语写的,而这篇书评是用受过典型欧洲式教育的非常学术性的、非常深奥的语言写的。这个对比本身就很有趣,因为依我看,这对比显然使华生正中下怀:所以嘛,你们这些学识渊博的人可以搞科学,没有这么高深学问的人也可以搞科学。只要你有这种力量,有这种精神,敢于冒险,无所畏惧,能深入钻研非常复杂的事物,你就会有重大的科学发现。”

中村的两本书传达了类似的信息,而且更明确直接。在《梦》中,他有一段回忆 [7]:

“那些美国教授只将我的研发成果看在眼里,不会笑我为何不懂那些专有名词。研讨会中要是有任何不清楚的事情,也会马上向我提问。由此可见,他们不将重点放在我到底能展现出多少渊博的知识。”

我们可以将这段话与上面沃森的看法作有趣的比较。中村的成功对于“草根”研究者是个鼓舞。他还曾经说过(笔者译)[1]:

我的成就说明任何一个领域经验相对较少的人,没有多少资金、没有与大学或其它公司的合作,当他尝试一个新的领域而不囿于通常的想法和认识时,也能独立取得一定的研究成功。

在《光》里,中村提到 [6]:

不少报章杂志和传媒都报导我是‘最接近诺贝尔奖的男人’……然而,对我而言,获得诺贝尔奖并没有那么大的意义,当然若能得到此项殊荣,我还是很希望得到。但我一直认为,诺贝尔奖只是我今后接受各种挑战的一个过程而已。比起得诺贝尔奖,现在我最希望的还是帮助一些新兴创投企业,在五到十年内成功研发出划时代的商品。”

这也反映了中村作为实干家的价值观。



参考文献:

[1] JohnstoneB. Brilliant! Shuji Nakamura And the Revolution in Lighting Technology,Prometheus Books, New York, 2015.

[2] 中村修二,迈克尔·赖尔登.中村修二:他让LED照亮21世纪 [J].环球科学, 2009年5月号。

[3] 陈墨. 中村修二:没憋一肚子气就没这诺贝尔奖,中国青年报,2014年10月15日。

[4] 杉本贵司. 中村修二——异类的诺奖得主,日经中文网,2014年10月9日。

[5] 施郁. 庆祝2015 国际光之年、纪念早期量子论——从2014 年诺贝尔物理学奖与化学奖谈起 [J]. 现代物理知识, 2015, 27 (1): 32-34。

[6] 中村修二(著).林慧雯,陳柏傑,郭介懿(译). 我的思考, 我的光,台湾时报文化出版,2015。笔者亦看过磨铁图书公司的译本《我生命中的光》(安素译,待出版)。

[7]中村修二(著). 王榆琮(译),去做狂野的梦,台湾时报文化出版,2015。

[8] 杨振宁. 杨振宁文集,华东师范大学出版社,上海,1998。





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