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最牛的科学家最牛的博士论文

2008-09-07
最牛的科学家最牛的博士论文

正所谓牛者恒牛:最牛的博士论文,你写得出来吗?

又是一年论文答辩时,听说至今,图情界还没有入选过全国优秀博士论文,期待图情界的牛文...期待今年出现全国优秀博士论文!

1.最牛博士论文答辩就是答辩人一直在挑战答辩委员会成员,直到问得这些教授们紧张到恍惚以为自己才是答辩人。

实例:萨缪尔森的博士论文答辩结束后,答辩委员会成员之一的熊彼特(上世纪最伟大的经济学家之一)转过头去问另一位成员里昂剔夫(诺奖得主):“瓦西里,我们通过了么?”

2. 最牛投稿论文就是让编辑满世界都找不到一个能看懂这篇论文的匿名审稿人,最后只能发表,根本不需要修改的。

实例:SIMS1971年发表在《数理统计年鉴》上的论文《无穷维参数空间中的分布滞后估计》。SIMS写完这篇论文后没投经济学杂志,因为他显然知道没人看的懂。于是投给了最牛B的数理统计杂志,结果编辑死活找不到审稿人,最后好不容易凑合拉来一个,审稿报告是这么写的:“我真的不明白这篇论文在说什么,但是我检验了其中的几个定理,好像是对的。所以我猜应该发表。”

3. 最牛的论文没必要长篇大论,千把字足以。

实例:德布罗意是个花花公子贵族,本科是历史学专的,后来实在闲着无聊去读了5年博士,最后交的博士论文是一页纸,还涉嫌“抄袭”。

答辩委员会气的都不想让他答辩。他的导师、著名物理学家朗之万感到很没面子,自己学生毕业不了真是耻辱,于是他鼓动了爱因斯坦一起帮着求情:让这小子过了吧,他老爸是法国内政部长,咱惹不起。那篇“垃圾”论文后来被薛定谔看到了,薛定谔看着这页论文苦思冥想了1个月,发表了量子力学里最重要的理论之一的薛定谔方程,薛定谔猫也成为最有趣的一只猫。

德布罗意因这篇论文说阐述的观点获得了诺贝尔物理学奖。薛定谔凭借德布罗意的这篇论文对量子力学作出了杰出贡献,从一名普通而不得志的讲师一跃成为了一名伟大的科学家并获得了诺贝尔物理学奖。可以说,一篇1页纸的博士论文成就2个诺贝尔物理学奖可谓前无古人,估计也是后无来者。由此看来,最牛的论文不必象张五常那样连载,一页A4的纸足以。不过我想德布罗意要是在中国读博士就惨了,论文因为字数太少,根本连答辩的资格.不得不说两句:德布罗意幼年即失去双亲,被他的哥哥莫里斯公爵(也是一名杰出的物理学家)一手养大的,在他1924年的著名博士论文之前一年,德布罗意就已连续发表三篇论文提出物质波的猜想,至于博士论文是几页纸,这个我还没考证过。

关于薛定谔:薛定谔多才多艺,会4种语言,出过诗集。另外他于1944年出版的《生命是什么》,吸引了一大批物理学家转向生物学研究。其中包括后来双螺旋的发现者沃森和克里克。所以说,这帮牛人并不一定像人们想象的那样传奇,也不能把其成功单纯的归结为偶然的因素。正所谓:牛者恒牛。

4) 科学家最牛的一年:毫无疑问,答案是爱因斯坦的1905年。在回顾爱因斯坦这一年都干了什么之前,我先将爱因斯坦和牛顿做个简略的对比。这种对比有时很有趣的。

毫无疑问,牛顿是有史以来最伟大的科学家,尽管他在科学界的人缘不怎么好,晚年在和别人激烈的争吵之中度过,但是他奠定了经典物理学,发现了万有引力定律,发明了微积分,和阿基米德、高斯一起被誉为有史以来三大数学家,可谓是前无古人,也基本上是后无来者。他的“自然哲学的数学原理”一书肯定是有史以来最伟大的科学著作。那么,牛顿在科学上最卓有成效的时间是哪几年呢?毫无疑问,是1665年随后的2-3年。

1665 年,牛顿在英国剑桥大学三一学院获得学士学位,但是当时欧洲流行瘟疫(主要是鼠疫),学院被迫关门,牛顿被迫回到家乡躲避瘟疫。在随后的两三年里,牛顿发现了光谱,并以此在后来提出了光的微粒说(众所周知,以惠更斯为代表的波动说遭到牛顿的排挤,惠更斯本人也被牛顿修理得灰头土脸,呵呵),与此同时还悟出了万有引力定律,并且有证据表明,牛顿一生最重要的贡献,三大运动定律和微积分,也是从这个时候开始萌芽并且取得长足进展的(附带说句,牛顿之所以发明微积分,是因为研究物理的需要,所以牛顿的微积分主要是从力学出发的,当时叫做“流数术”,而另一位哲学家莱布尼茨主要是从几何学出发,独立地发明了微积分。当然,为了争夺微积分的发明权,牛顿和莱布尼茨斗得死去活来,呵呵)。不过由于牛顿的性格孤僻、固执、保守,尽管他在这2~3年做出了前无古人的伟大成就,他却是在很晚才公布他的这些发现,例如他在五年后才公布关于光谱的发现,其原因,据他自己说,是因为他那时还是大学生,如果发表光谱发现的话,那些教授们会震怒。而公布万有引力定律,则是二十多年以后的事情了。

因为牛顿的保守,他一般总是很晚才发表他的研究成果,所以,尽管他在1665年随后的两三年取得了惊天动地的成就,但是你很难具体区分他到底在哪年取得了什么具体的成就。在科学史上,能与牛顿这2~3年相提并论的,也许只有爱因斯坦的1905 年。

如果问谁是最伟大的科学家,牛顿毫无疑问会当选,可是,如果将问题改成谁是最伟大的物理学家,那答案就可能不一样了。大约是前年,物理年鉴向一些大学的着名教授和诺贝尔奖得主搞了个民意调查,问谁是有史以来最伟大的物理学家,结果,超过半数的学者将爱因斯坦排在首位,牛顿则排在了第二位。

话说 1900 年爱因斯坦从瑞士的苏黎世联邦工业大学毕业后就找不着工作,失业了。想想啊,咱们很多大学毕业生不是抱怨毕业就业形势不乐观吗?对比一下爱因斯坦,大家心理是否平衡一些?呵呵尽管这有些阿Q的味道......两年后,爱因斯坦才幸运地在瑞士专利局找到一份固定的工作。1905年,名不见经传的爱因斯坦一口气发表了五篇论文。这五篇论文如下:

(1) 分子大小的新测定

(2) 热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动

(3) 论动体的电动力学

(4) 物体的惯性同它所含的能量有关吗?

(5) 关于光的产生和转化的一个试探性观点

其实一年发表五篇论文的人很多,但是如果你掂量掂量这五篇论文的份量,你可能会目瞪口呆。这五篇论文的份量如何呢?按照评论家们 (自然这些人也是赫赫有名的大牌科学家) 的观点,这五篇论文可以各得一枚诺贝尔奖。

爱因斯坦和牛顿的主要区别是,就数学而言,牛顿的数学出类拔萃,而爱因斯坦的数学则比较糟糕。当然,如果论及别的,区别就更大了,例如爱因斯坦淡泊名声,而牛顿则对名望孜孜以求,他和许多科学大师的关系相当糟糕。爱因斯坦 IQ 很高,反应机敏,能言善辩(若论当场辩论,和他争论了半个世纪的波尔据说不是他的对手),但是他的数学确实不好。他的广义相对论 (亦即引力理论)之所以花了十年时光,主要是因为数学表述上的困难,后来才在其好友、大学同学格罗斯曼的帮助下,借助高斯、Riemann的曲面分析,才完成了其数学表述,此乃题外话,休提,呵呵。

因为这个特点,爱因斯坦的论文里出现的公式符号相对而言是比较少的,他的论文里很多都是文字描述。这几篇论文,都应该可以在三卷版本的“爱因斯坦全集” (中文版,科学出版社 (或者商务印书馆?我忘记了) 出版) 可以找到,我觉得我基本上都看过 (当然,别问我看懂了没有,呵呵)。

让我们来看看这五篇论文的份量。

第一、二篇是涉及分子运动和布朗运动的,基本上属于统计物理学的范畴。当然,现在大家都知道物质是由分子构成的,分子是由原子构成的,但是当时是不一样的,当时大家对分子存在与否都还在进行激烈的争论。爱因斯坦这两篇论文不但解释了布朗运动,而且证实了分子的存在,这在当时是一件大事。说句题外话,第一篇论文,就我记忆而言,是篇数学公式很密集的论文,尽管只有区区几页。而且这篇论文是爱因斯坦后来提交给其母校苏黎世联邦工业大学的博士论文。爱因斯坦本人并未像现在大部分博士生一样完成了形式上的“正规的”博士教育,所以他的博士学位被称为“论文博士”,此乃题外话。

大家看到第一、二篇论文已经很牛了,对不对?可是第三、四篇更牛。第三篇是什么呢?就是大家熟知的狭义相对论 (SpecialRelativity)。狭义相对论的重要性自不待言,它和量子论一起,是现代物理学的两大支柱。在牛顿经典力学里,时间和空间是独立的,无关的,其对应的时空变换----加利略变换所对应的矩阵的时间和空间部分是分块对角的;但是在狭义相对论里,时间和空间是相关的,是耦合在一起的,其对应的时空变换----洛伦兹变换所对应的矩阵的时间和空间部分不再是对角的。狭义相对论所带来的冲击不光是物理学上的,而且也是思想上和哲学上的。就数学结构而言,它其实是在惯性等效原理和惯性参照系下真空光速恒定 (其实验根据就是赫赫有名的麦克尔-莫雷实验) 这两个假设下的一个数学定理(所以说,狭义相对论永远是对的,除非这两个假设不对),比如说,用初等仿射几何 (斜坐标系) 即可导出它。

另外说句,你如果看原文,你会发现这篇论文根本没有任何“参考文献”,亦即没有引用任何 references。这大约是有史以来没有 references 的最重要的一篇论文。

第四篇是啥呢?这篇也属于狭义相对论框架(所以说,第一、二篇算一组,属于分子运动论和统计物理范畴,第三、四篇属于另一组,属于狭义相对论范畴)。在这篇论文里爱因斯坦明确提出了质能关系式:E=mc*c,这就是原子能的理论基础。在二战之中,美国之所以能赶在纳粹德国之前制造出原子弹,爱因斯坦数度上书罗斯福总统,敦促原子弹的研究,起了很关键的作用(当然,主要是天才的奥本海默的功劳),否则二战谁胜谁败,真的难说。那时德国的科技力量也是相当雄厚的,前奥匈帝国的天才泡利 (Pauli)就是纳粹的坚定支持者,并且帮助纳粹德国制造原子弹。美国如果败给德国,中国基本上肯定败给日本。

第五篇论文涉及到另外一个范畴,这个范畴大家应该都听过,就是量子论。这篇论文讲的就是光电效应。爱因斯坦之所以得诺贝尔奖,并不是因为他的狭义相对论,而是因为这篇论文。自从普朗克提出量子学说以后,在随后的大约十年里,爱因斯坦就一直是量子论的主要领袖,直到后来波尔才成为旗帜性人物。当然,再后来,特别是1926年左右,狄拉克、海森堡、薛定愕等人才接过波尔的枪,各自成为一代宗师。

所以说,如果说爱因斯坦的 1905 年是前无古人,基本上也是后无来者的,大约没有什么人会有异议吧?呵呵。

附注:原文将帮助爱因斯坦完成广义相对论的助手打成了英费尔德,实际上应该是格罗斯曼。我将此文刊在论坛后,小人书、iyao 等热心朋友分别指出了错误,在此表示感谢!我不是学物理的,但是一直对这些比较感兴趣:)

iyao: 是格罗斯曼(GROSSMAN)

爱在专利局的职位也是格的父亲帮他弄到的。爱在做广义相对论遇到数学困难时,曾给格写信说急需他的帮忙,格在闵可夫斯基几何方面确实帮了爱的忙,不过后来两人闹翻也是因为这事。

小人书:帮助完成广义相对论数学表述的是爱因斯坦的大学同学格罗斯曼。不是英费尔德。英费尔德是30年代末才在普林斯顿给爱因斯坦当助手的,后来合写了本着名的书《物理学的进化》(不过乌拉姆在《一个数学家的经历》里对英费尔德数学才能的评价很低)。三卷本的“爱因斯坦全集”是商务印书馆出的。另外,主要负责纳粹德国制造原子弹是海森堡,他还为此差点儿上了军事法庭。(泡利好像在纳粹时候逃出德国了?)
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