WLA科学家说② | 朱棣文:也曾安慰自己可能此生默默无闻
2021-05-03
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编者按:本次“WLA科学家说”为大家带来的是美国华人物理学家朱棣文。

  1997年诺贝尔物理学奖得主、世界顶尖科学家协会(WLA)副主席朱棣文成长于一个1门12位博士、三代皆教授,几乎人人“成功到可怕”的大家庭。因高中成绩不拔尖,毕业时被常青藤名校拒绝,他自我安慰,未来或许会默默无闻。然而,后来的他,从科研领域到学界和政界,都成为极富影响力的社会精英。

  至今,他依旧活跃在科研一线和公众视野。在去年第三届世界顶尖科学家论坛(WLF)“科学态度大师讲堂”上,他说:“事实上,生活、工作中的点点滴滴最能带来满足感。你们的目标不应当是为了让人们高看你们,而应当是享受你们正在做的事;如果不喜欢现在做的事,你们可能处在错误的岗位,或在从事错误的工作。”

  从他的故事中,我们可以窥见一位在兴趣的指引下、一步步走向成功的科学家,其丰富和广阔的人生。

 

  朱棣文是著名的美国华人物理学家,他早期研究主要集中在原子物理学上,开发了激光冷却技术,并利用激光对原子进行磁光捕获。这种方法使得科学家能够非常精确地研究单个原子,还可用于构建具有高精度的原子钟。因此,朱棣文获得1997年诺贝尔物理学奖。

朱棣文得知自己获得诺贝尔物理学奖后与妻子拥抱  图|Paul Sakuma

  出生于1948年的朱棣文,曾自嘲的家族里的学术“黑羊”,朱门一家12位博士,三代教授,但他却因高中成绩不拔尖被常青藤名校拒绝。大学后,他却一路“开挂”,30岁进入贝尔实验室,39岁成为斯坦福大学首位华裔教授,49岁获得诺贝尔物理学奖,56岁成为美国国家实验室首位华裔领导者,61岁就任美国能源部部长,71岁担任美国科学促进会主席……他还是美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士。至今,他不仅将研究领域拓展到新材料、生物物理学、化学等领域,更在全球范围内推动对气候变化和能源危机的关注及青年科学家的培养。

 

大家庭博士云集,但他是其中的“黑羊”

  1943年,朱棣文的父亲朱汝瑾来到美国,在麻省理工学院接受化学工程教育。两年后,他的母亲李静贞也来此学习经济学。此前,朱棣文的长辈在国外留学后归国;但在他父母结婚的年代,中国局势正不断变化,“回国的可能性微乎其微”。于是,他们决定定居美国生活。朱汝瑾从麻省理工学院毕业后,于华盛顿大学布鲁克林理工学院担任教授,朱棣文和他的兄弟,就这样在父母辈游牧般的学术生涯中诞生。

  1950年,朱棣文一家在纽约花园城定居,它和布鲁克林理工学院相距不远。在这个拥有2.5万人口的城镇中,总共只有三个中国家庭。朱棣文父母很看重当地公立学校的质量。“教育对我的家庭来说不仅至关重要,更是我们的存在理由。我们所有的阿姨和叔叔都拥有科学或工程博士学位,并且理所当然地认为下一代朱家人应遵循家庭传统。此后,我的两个兄弟和四个表兄弟总共完成了三个医学博士,四个博士学位和一个法律学位,而我只攻读了一个高级学位。在这个学者云集的家庭中,我成了学术上的‘黑羊’。”朱棣文在官方自传中如是自嘲。

朱家一门兄弟三杰,左起为二哥朱棣文、小弟朱钦文、大哥朱筑文   图|美国《世界日报》/照片朱钦文提供

  事实上,朱棣文在校表现不错,只是与成绩顶尖的哥哥相比显得略为平淡。他认为原因在于自己在学习时,偶尔会集中精力突破某些项目,从而不够高效。比如若在英语课中遇到喜欢的阅读材料,他会一次性找很多相似的内容读完。

 

课外兴趣广泛,体育也是其中之一

  尽管家庭重视课堂学业,但在校园之外,朱棣文的童年依旧充满趣味,朱棣文的母亲对他的兴趣表示宽容。

  从幼儿园毕业开始,朱棣文就开始热衷于飞机和军舰模型。到了四年级,他家起居室的地毯上常常散落着各种金属支架、螺母、螺栓等零件。朱棣文沉醉于构建未知用途的设备,设计标准为最大化地融合运动部件的数量和整体尺寸。随着年龄增长,朱棣文的兴趣又拓展到了化学。他开始用父母给的午餐钱,尝试自制火箭。某个夏天,他迷上测试土壤酸度和营养成分,甚至演化出服务邻里的项目。

  除此之外,朱棣文对体育也充满兴趣。他和邻居家的孩子玩足球、棒球、篮球,偶尔也打冰球。他自学网球,并以替补队员身份进了校网球队。“我尝试着用从当地地毯商店获得的竹竿来做撑杆跳,很快便越过8英尺,但这还不足以让我入选田径队。”

 

曾自我安慰,可能会默默无闻

  爱好广泛的朱棣文对大部分学校课程毫无兴趣,觉得它们“不是一次智力冒险,单调且乏味。”但令他感到有些无聊的学习生涯,因为几何学科的出现而改变,它不再强调记忆,而重视逻辑思考,从假设一直推演到深远的结果。

  高三时,朱棣文将物理和微积分作为大学预修课程,因为这两门课程的老师在教学中同样不拘泥于记忆公式,如同几何学,它们激发了他的兴趣。

  “我的物理老师托马斯·迈内尔(Thomas Miner)特别有天赋。直到今天,我还记得他是如何介绍物理学的。他告诉我们,我们将学习如何处理非常简单的问题,例如由于重力加速导致物体跌落。通过猜想和观察的结合,想法便能够转化为通过实验测试的理论。”朱棣文说。除了对物理进行非常清晰和精确的介绍外,迈内尔先生还鼓励学生开展有挑战性的实验项目。

针对能源问题进行分享的朱棣文  图|MIT Compton Lectures

  朱棣文认为,尽管与人文问题相比,物理学能解决的一部分目标简单的小问题似乎微不足道,但经实验获得的知识终将成为智慧。

  在花园城高中的最后一个学期里,朱棣文构造了一个物理摆锤并用它来进行“精确”的重力测量。更有意思的是,25年后,他打算在原子喷泉干涉仪中,使用激光冷却原子开发出这种测量的精炼版本。

  高三秋季,朱棣文申请了一些大学,但由于他的高中成绩并不冒尖,常春藤联盟学校拒绝接受他。朱棣文最终去了罗切斯特大学,而他的哥哥和表兄弟则在普林斯顿大学、哈佛大学、布林莫尔学院。“当我准备上大学时,我安慰自己,我会成为一名默默无闻的大学生,走出学术之家的阴影。”

 

找到科研之路,并向自己学生学习

  在罗切斯特大学,一切都是新的。朱棣文参加了一个为期两年的物理基础课程,课程使用了《费曼物理学讲义》作为教科书。“讲义令人着迷和鼓舞人心,费曼让物理看起来如此美丽,每一页都展现出他对物理的热爱。”朱棣文认为,如果不是因为费曼讲义,自己肯定会放弃物理学。

  朱棣文大二时,对数学也越发兴趣浓厚,于是他确立了自己的专业将会是数学和物理。他的数学教授同样很出色。同时,数学也给了他更多社交的机会。朱棣文回忆:“作为一名低年级本科学生,几位数学教授待我视如己出,还邀请我参加了几个教师聚会。”

强调全球同理心的朱棣文  图|boomers-daily

  朱棣文认为,平衡数学和物理学研究的最佳办法是成为理论物理学家。于是,带着这个梦想,他申请了伯克利、斯坦福、纽约州立大学石溪分校和普林斯顿。最终,他选择去伯克利,并于1970年秋天入学。当时,物理系中工作岗位数量正在减少,这对正在崭露头角的年轻理论家而言,前景堪忧。

  “我记得教师告诫我们关于理论物理学的危机:如果不能像费曼那样优秀,那你们应该去从事实验物理学。”但这个警告对朱棣文没起作用。他在伯克利度过了研究生和博士后生涯,并在此获得了助理教授的工作。

  随后,他作为青年科学家加入了贝尔实验室。他感到自己像是 “被选中的人”,更加醉心于研究。同事们之间的探讨,会从办公室隔间一直延续到网球场和派对上。“贝尔实验室迷人的学术氛围让我欲罢不能,我再也没有回到伯克利。直到今天我仍对此感到内疚,但我认为教师们会理解我的决定并且原谅的。”

朱棣文在实验室  图|Stanford University

  然而,1987年,朱棣文决定离开那舒适的“象牙塔”,前往斯坦福大学。“我在贝尔实验室管理岗成功工作了9年,但我想成为我导师Gene Commins 那样的人,我对科研传承的工作越来越感兴趣。”朱棣文和他的斯坦福大学同事Ted Geballe一致认为,学生们年轻、热情、思想开放,是大学里最宝贵的存在,是创造力的源泉,教授们可以从学生们身上学习到很多东西。朱棣文表示,自己的一些重要工作,都是与学生们一起合作完成的。

  在斯坦福大学工作的十余年里,朱棣文的研究领域也拓展到了聚合物理学和生物学。尽管偶尔为研究资金所累,但他对那些自己与学生们共同成长的经历,仍记忆犹新。

朱棣文在第二届世界顶尖科学家论坛“桌布论坛”上与青年科学家交流  图|WLF独家

 

关注能源和气候问题,科研是一生所爱

  随着年龄的增长,朱棣文开始思考,在有限的生命里还能完成什么事情?于是,出于兴趣,他在2000年之后开始将研究重心转向了寻找新能源与解决气候挑战的新方案。2004年,他成为美国能源部资历最老的实验室——劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的主任,展开了生物燃料与太阳能的研究。到了2009年1月,他被任命为奥巴马政府的能源部长,也是历史上首位在美国内阁任职的科学家。

  他协助能源部招募了十几位杰出的科学家与工程师,并负责美国联邦政府能源政策制定、能源行业管理、能源相关技术研发、核武器的研制和管理等工作,为中国和美国在发展清洁能源方面做出了很多贡献。他的才华和热情,让奥巴马对他青眼有加,甚至还被选定为“指定幸存者”,即意外情况下美国的代理总统。

朱棣文(中)和奥巴马(左)和建筑工程副教授James Freihaut(右)参观宾夕法尼亚州立大学的工程实验室   图 | Pete Souza

  2013年,他又回到了斯坦福大学物理和分子与细胞生物学系。就像小时候那样,他始终保持着旺盛的精力和对科研领域的广泛兴趣,他除了继续研究能源与气候,还展开了全新领域的研究,如研发新纳米离子探针用于生物学及生物医学研究、新理念锂离子电池,以及PM2.5空气过滤和其它纳米新技术和电化学应用新方法等。

朱棣文在第三届WLF上  图|WLF独家

  在2020年第三届世界顶尖科学家论坛(WLF)“科学态度大师讲堂”上,这位依旧活跃在科研前线的科学家表示,最喜欢做的事情始终是“思考科学与做研究”。三四十年的科研深耕工作让朱棣文感叹:“最妙不可言的便是,当你意识到你一生的工作,恰恰就是你的爱好,更何况你还能从中获得报酬。

( 部分资料来源:诺贝尔奖官网朱棣文官方自传)

特约撰稿  张泽茜

  编辑  冬青子

责任编辑  小   文

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