侯 捷 尹曉冬

(首都師范大學(xué)物理系,北京 100048)

1 莫特的生平

內(nèi)維爾·弗朗西斯·莫特(Nevill Francis Mott, 1905-1996)于1905年9月30日出生于英國的利茲.莫特出生于一個書香門第, 莫特的父親查理斯·莫特(Charles Francis Mott, 1877—1967)是一位在英國有聲望的教育家,母親瑪麗·莫特(Lilian Mary Mott, 1879-1952)則是切爾滕納姆女子學(xué)院(Cheltenham Ladies’ College)的“明星”學(xué)生之一.[1]他們夫婦都曾在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室(Cavendish Laboratory)學(xué)習(xí)過. 莫特先后就讀于布里斯托大學(xué)克里夫頓學(xué)院(Clifton College, Bristol)和劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院(St. John’s College, Cambridge), 1923年12月,莫特以第一名的好成績考入了劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院.在父母影響下, 莫特從小就立志成為一名物理學(xué)家, 他認(rèn)為數(shù)學(xué)能力是物理研究必不可少的條件.

在劍橋?qū)W習(xí)期間, 莫特曾經(jīng)去找他的導(dǎo)師福勒(Ralph Howard Fowler, 1889—1944), 請福勒給他一些工作, 但是福勒當(dāng)時在美國,福勒讓莫特等他回來的時候再來找他. 1926年, 薛定諤、海森堡等人關(guān)于量子力學(xué)的論文剛剛發(fā)表, 莫特在自學(xué)完這些由德文寫成的前沿著作之后萌生了一個想法:他試圖使用量子方法來推導(dǎo)盧瑟福散射公式. 經(jīng)過不斷地嘗試,莫特取得了成功, 并把成果寫成論文交給了已經(jīng)回國的福勒. 福勒非常欣賞莫特的論文, 于是幫莫特把這篇論文出版在了1928年4月的《皇家學(xué)會會刊》上. 在莫特畢業(yè)的時候, 福勒引薦莫特去哥本哈根的玻爾研究所(Niels Bohr Institute)學(xué)習(xí). 莫特曾提到, 他非常感謝福勒的幫助, 他認(rèn)為福勒對他的幫助是“雖然并不多,但都非常有價值的”.[2]

在玻爾研究所學(xué)習(xí)期間,玻爾研究所活躍的研究氣氛讓莫特意識到, 物理學(xué)家不應(yīng)該只是在辦公室中獨(dú)自鉆研, 而是要多與其他人交換意見, 科學(xué)研究是一個社會性活動, 這樣的經(jīng)歷使得莫特樂于與他人交流和合作. 1929年, 莫特應(yīng)布拉格(William Lawrence Bragg, 1890—1971)的邀請到曼徹斯特大學(xué)講量子力學(xué), 期間將自己的講義出版, 名為《波動力學(xué)綱要》, 對早期量子力學(xué)的傳播和發(fā)展起到了一定的作用. 1930年, 莫特回到劍橋擔(dān)任岡維爾-凱斯(Gonville and Caius College, Cambridge)學(xué)院的講師. 這一時期莫特關(guān)于碰撞理論和電子散射理論的研究取得了豐富的成果. 福勒當(dāng)時計劃編輯出版一套《世界物理專著系列叢書》(International Series of Monographs on Physics), 其中包括許多著名科學(xué)家的作品, 包括狄拉克(Paul Dirac, 1902—1984)在量子力學(xué)方面的著作、伽莫夫(George Gamow, 1904—1968)在原子核物理方面的著作、范·弗萊克(John Hasbrouck Van Vleck, 1899—1980)在磁學(xué)方面的著作等等.[3]福勒邀請莫特來撰寫一部有關(guān)原子碰撞方面的著作. 受福勒之邀,莫特與馬塞(Harrie Massey, 1908—1983)共著了《原子碰撞理論》一書, 于1934年出版.

1933年, 莫特受廷德爾(A.M.Tyndall, 1881—1961)的邀請,出任布里斯托大學(xué)的理論物理學(xué)教授. 當(dāng)時布里斯托物理系有一個出色的固體物理組, 成員包括研究金屬與合金性質(zhì)的瓊斯(Harry Jones,1905—1986)、對金屬吸收X射線的能力很有研究的實(shí)驗(yàn)家斯金納(Herbert Skinner, 1900—1960)等人. 為了更好地帶領(lǐng)這個團(tuán)隊, 莫特的研究方向逐漸轉(zhuǎn)向了固體物理. 莫特將自己從哥本哈根獲得的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用在了這個小組上, 積極地組織了許多討論活動, 很好地將理論家和實(shí)驗(yàn)家的成果結(jié)合了起來, 在金屬與非金屬材料的原子、電子結(jié)構(gòu)研究方面取得了許多成績. 他與瓊斯完成的《金屬和合金的性質(zhì)的理論》(1936年出版)以及與格尼(R.W. Gurney)合著的《離子晶體中的電子過程》(1940年出版)這兩本經(jīng)典的固體物理學(xué)著作是對莫特這一時期工作的總結(jié). 這兩本著作以精湛的數(shù)學(xué)表達(dá)來闡述物理原理, 幫助了一代又一代的固體物理學(xué)家.

1953年, 當(dāng)時的卡文迪什教授布拉格即將退休, 于是劍橋大學(xué)成立了一個評選委員會, 來推選下一任卡文迪什教授. 在候選者中, 評委們最看好的是考克饒夫(Sir John Douglas Cockcroft, 1897—1967). 考克饒夫是倍壓加速器的發(fā)明者, 在高能物理方面有豐富的研究經(jīng)驗(yàn), 是引導(dǎo)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行核物理研究的不二人選. 不過在評選委員會詢問考克饒夫的意見時, 他委婉地拒絕了, 原因是他已經(jīng)在哈威爾建立了一個原子能研究所, 無法脫身前往劍橋. 于是委員們進(jìn)行了再一次的討論, 將莫特列為候選人. 雖然莫特的主要研究方向是理論和固體物理, 并不是核物理方面的專家, 但委員會最終決定讓莫特?fù)?dān)任下一任卡文迪什教授. 莫特認(rèn)為他之所以能當(dāng)選,是因?yàn)椤翱ㄎ牡鲜矊?shí)驗(yàn)室需要一個新的研究路線”.[2]固體物理作為新的分支學(xué)科, 在當(dāng)時取得了很多突破性的成果, 發(fā)展前景十分廣闊, 劍橋大學(xué)出于這樣的考慮, 便選擇莫特作為布拉格的接班人. 在收到出任卡文迪什教授的邀請后, 莫特感到“受寵若驚”. 同時他也有些擔(dān)憂,他所帶領(lǐng)的在布里斯托大學(xué)的固體理論研究是成功的, 而卡文迪什實(shí)驗(yàn)室是世界聞名的物理實(shí)驗(yàn)室, 他不知道自己能否勝任這項任務(wù).

不過事實(shí)證明, 莫特的擔(dān)心是多余的. 莫特上任之后, 進(jìn)行了一系列的改革工作, 下文將會進(jìn)一步的進(jìn)行闡述. 他憑借自身的素質(zhì)和能力, 擔(dān)任過許多重要的領(lǐng)導(dǎo)工作, 處理事情不負(fù)眾望. 莫特有時也打趣說他寧愿成為一個“學(xué)術(shù)政治家”. 在莫特的帶領(lǐng)下, 卡文迪什實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過了改組和擴(kuò)建, 走上了一條與以往不同的嶄新道路, 開辟了許多新領(lǐng)域的研究工作, 并且在這些新領(lǐng)域里碩果累累, 出現(xiàn)了重大的發(fā)展.

2 主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)

2.1 莫特散射與位錯研究

莫特初露頭角是成功地對盧瑟福(Ernest Rutherford, 1871—1937)的散射公式進(jìn)行了量子力學(xué)推導(dǎo). 1911年盧瑟福正是通過對α粒子大角度散射過程的觀察發(fā)現(xiàn)原子核的. 盧瑟福從經(jīng)典理論出發(fā), 把散射過程看作是一個帶電的快速粒子打到帶電的原子核上的碰撞行為, 提出了盧瑟福散射公式. 莫特認(rèn)為, 根據(jù)薛定諤的觀點(diǎn), 粒子束可以看成波, 從薛定諤方程也應(yīng)該可以推出盧瑟福散射公式. 經(jīng)過不斷的嘗試, 莫特成功利用量子方法推導(dǎo)出了散射公式. 雖然這在量子理論發(fā)展過程中不是特別重要的成果, 但它對莫特以后的科學(xué)生涯起了很大的作用, 它給了莫特很大的信心, 讓他堅信自己已經(jīng)走上了成為物理學(xué)家的道路.

1929年, 莫特將狄拉克的電子理論應(yīng)用到了核電子的散射上, 提出了電子彈性散射的二次散射理論. 莫特的這種散射理論后來被稱為“莫特散射”, 隨后發(fā)展成為“莫特電子極化術(shù)”, 其原理被應(yīng)用于制作實(shí)驗(yàn)儀器, 在顯微學(xué)、固體物理、高能物理等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用.[4]1934年, 莫特與馬塞共著了《原子碰撞理論》一書, 書中介紹了很多處理碰撞問題的數(shù)學(xué)方法和各種方法的應(yīng)用范圍及局限性, 是在原子物理及理論物理方面很有價值的一本參考書.[5]

從弗倫克爾(Yakov Il’ich Frenkel, 1894—1952)發(fā)現(xiàn)理論晶體模型剛性切變強(qiáng)度與實(shí)測臨界切應(yīng)力的巨大差異之后, 泰勒(Geoffrey Ingram Taylor,1886—1975)等人提出了金屬位錯理論. 莫特對位錯理論產(chǎn)生了濃厚的興趣. 在布里斯托大學(xué)任教時, 他領(lǐng)導(dǎo)的小組對金屬及合金的性質(zhì)(包括晶體的位錯、強(qiáng)度等)這一新領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究. 莫特先后發(fā)表了多篇論文, 發(fā)展了位錯理論, 并解決了一些位錯理論中的難題, 如明確了固溶體和共格性沉淀硬化對位錯運(yùn)動的作用、提出了在兩個不同滑移面上滑移的一種機(jī)制——“螺型位錯交聯(lián)滑移”等. 莫特分別在1936年及1940年完成了《金屬和合金的性質(zhì)的理論》、《離子晶體的電子過程》兩本專著, 成為固體物理學(xué)的奠基人之一.

2.2 莫特絕緣體與非晶半導(dǎo)體的研究

自布里斯托時期以來, 莫特的主要研究方向是固體物理, 而當(dāng)他發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體物理這個新領(lǐng)域之后, 又很快轉(zhuǎn)向了對半導(dǎo)體材料的研究. 能帶理論是半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ), 隨著能帶論的不斷發(fā)展, 新的問題很快就出現(xiàn)了. 1937年, 在布里斯托召開的一次會議上, 德布爾(Jan Hendrik de Boer, 1899—1971)與費(fèi)爾韋(Evert Johannes Willem Verwey, 1905—1981)指出, 根據(jù)能帶論, 鎳氧化物能量最高的價帶應(yīng)該是半滿的, 這種物質(zhì)應(yīng)該具有導(dǎo)電性, 但通過實(shí)驗(yàn)測定, 它表現(xiàn)出來的卻是非金屬的性質(zhì), 這一現(xiàn)象引起了莫特的興趣.[6]1949年, 莫特發(fā)表的一篇文章中提到, 在某些絕緣體內(nèi)核心之間的距離很大, 而當(dāng)這些核心很接近時(通過給予足夠的壓力可以實(shí)現(xiàn)), 超過一個臨界值后就會變成導(dǎo)體. 他認(rèn)為其原因就在于如果一些原子中的電子變?yōu)樽杂呻娮雍? 就會影響到周圍的電子, 幫助它們也變成電離化的狀態(tài), 并經(jīng)過一個積累過程后突然轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體. 這種絕緣體與導(dǎo)體之間的轉(zhuǎn)變后來被稱為“莫特轉(zhuǎn)變”. 莫特進(jìn)一步考慮了鎳氧化物中價電子之間的相互作用, 指出在鎳氧化物中, 半填充的能帶被分裂成兩部分, 電子完全占據(jù)了一條能帶, 而另一條是空的, 因此無法導(dǎo)電. 莫特成功地對這個現(xiàn)象做出了解釋, 后來人們將這種絕緣體稱為“莫特絕緣體”, 這是一個十分重要的概念, 大多數(shù)高溫超導(dǎo)體的化合物都是莫特絕緣體. 莫特的合作者安德森(Philip Warren Anderson, 1923—)認(rèn)為這是莫特在理論物理上最重要的貢獻(xiàn).

在60年代中期, 莫特對磁性和無序系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論研究. 第一篇關(guān)于無序結(jié)構(gòu)中電子位置的論文是由安德森發(fā)表的, 當(dāng)時安德森正在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室做訪問學(xué)者, 與安德森的交流使莫特轉(zhuǎn)向了對無序結(jié)構(gòu)的研究. 莫特深入探索了無序結(jié)構(gòu)中的電子過程, 使得安德森的局域化理論更加完善. 莫特指出, 雖然無序結(jié)構(gòu)中的能帶無法清晰地分開, 但是電子在無序結(jié)構(gòu)的能帶中會出現(xiàn)延展態(tài)和局域態(tài)兩種情形, 這兩種態(tài)之間有明確的邊界. 莫特將這兩種態(tài)的邊界稱之為“遷移率邊界(the mobility edge)”. 若非晶結(jié)構(gòu)的無序性越來越強(qiáng), 就會出現(xiàn)安德森局域化, 在這種局域化出現(xiàn)之前的一剎那, 材料電導(dǎo)率為一常數(shù), 莫特將其稱為“金屬最小電導(dǎo)率(the minimum metallic conductivity)”. “莫特絕緣體”、“遷移率邊界、“金屬最小電導(dǎo)率”這些概念豐富了無序結(jié)構(gòu)的理論領(lǐng)域, 可應(yīng)用于非晶硒、摻雜半導(dǎo)體、躍遷金屬氧化物等不同種類物質(zhì)的研究. 莫特的成果使得他成為了非晶半導(dǎo)體這個嶄新領(lǐng)域的奠基人之一. 1974年, 莫特出版了《金屬—絕緣體躍遷》一書, 書中對晶體、摻雜半導(dǎo)體、過渡金屬氧化物、液態(tài)系統(tǒng)中的金屬—絕緣體躍遷的規(guī)律進(jìn)行了論述.這本書可以說是半導(dǎo)體物理學(xué)的一部名著.[7]

由于對無序結(jié)構(gòu)的電學(xué)性質(zhì)方面的研究, 1977年莫特與安德森、范弗萊克一起獲得諾貝爾物理學(xué)獎. 莫特等人的工作將對非晶半導(dǎo)體的研究迅速脫離了理論范疇, 接近了實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域. 非晶體材料的性質(zhì)與半導(dǎo)體有相似之處, 可以作為半導(dǎo)體使用, 并且非晶體材料比半導(dǎo)體要好制備得多, 這使得利用非晶體材料來制作更廉價的太陽能電池成為了可能, 并且對計算機(jī)、復(fù)印機(jī)等設(shè)備的進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)生了影響.

3 管理工作貢獻(xiàn)

3.1 大膽改革

第二次世界大戰(zhàn)后, 英國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力大為削弱, 政治地位下降, 而美國則憑借地理優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)的富有和開放的民族性格, 吸引了大量東西方優(yōu)秀的科學(xué)家. 當(dāng)莫特還在布里斯托大學(xué)任教時, 就感受到了美國貝爾實(shí)驗(yàn)室掀起的微電子科技革命的沖擊, 相對而言, 英國的固體物理已經(jīng)大大落后了. 在莫特?fù)?dān)任卡文迪什教授之前, 卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的歷屆教授大多數(shù)是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家出身, 但隨著固體物理和凝聚態(tài)物理的發(fā)展, 理論方面的重要性日益上升, 若要占領(lǐng)這些學(xué)科的前沿陣地, 就必須讓實(shí)驗(yàn)室的重心偏向理論方向. 莫特在實(shí)驗(yàn)室管理上采取了很多新的辦法, 進(jìn)行大膽的改革.

自盧瑟福去世后, 許多出色的核物理學(xué)家離開了劍橋, 實(shí)驗(yàn)室里的儀器也已經(jīng)“落伍”了, 卡文迪什實(shí)驗(yàn)室在核物理方面的優(yōu)勢逐漸衰落了下去. 于是繼任盧瑟福的布拉格決定建造一個大型的直線加速器, 期望讓卡文迪什重新成為核物理領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊. 不過由于資金和技術(shù)原因, 修建中的加速器依然不如美國先進(jìn). 莫特上任后, 經(jīng)過反復(fù)的思考, 最終決定停掉制造大型加速器的項目. 一方面由于建造大型的加速器會占據(jù)大量空間, 耗費(fèi)大量資金, 而且也存在嚴(yán)重的防輻射問題;另一方面, 莫特認(rèn)為即使建成了這個大型加速器, 在高能領(lǐng)域也依舊無法超越當(dāng)時的美國. 在莫特看來, 卡文迪什實(shí)驗(yàn)室是一個世界頂尖的實(shí)驗(yàn)室, 如果要做, 就一定要做到世界水平, 否則就不要去做. 而且莫特對自己的工作已有了下一步的打算, 他決定將卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的研究方向轉(zhuǎn)移到固體及凝聚態(tài)這些新興領(lǐng)域, 大型加速器則與國外的實(shí)驗(yàn)室協(xié)商使用.

莫特還將當(dāng)時剛剛興起的分子生物學(xué)組從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室分離出去, 原因是隨著分子生物學(xué)組的擴(kuò)大, 需要更多的房間和設(shè)備, 而卡文迪什實(shí)驗(yàn)室內(nèi)已經(jīng)沒有什么空地了. 更嚴(yán)重的是在物理學(xué)家看來這個學(xué)科不屬于物理, 因而對其存在和發(fā)展抱有抵觸情緒. 于是莫特與醫(yī)藥委員會協(xié)商, 請他們投資建立了分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室, 將他們從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室分離出去. 這樣一來分子生物學(xué)組既能得到更好的環(huán)境, 也無需再占用卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的資源了. 同一時期, 卡文迪什的結(jié)晶學(xué)組也被停掉. 莫特在這兩個組的原地方, 建立起射電天文學(xué)和固體物理兩個新組. 這樣, 卡文迪什實(shí)驗(yàn)室就基本完成了向理論方面的轉(zhuǎn)化.[8]

莫特退休時, 卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的學(xué)科從8個擴(kuò)展到12個, 涵蓋了流體物理、核物理、固體物理的各個學(xué)科. 在莫特的積極活動和籌措之下, 卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模越來越大, 原有的建筑已無法容納如此多的科研人員, 因此卡文迪什實(shí)驗(yàn)室建立了以皮帕德(Alfred Brian Pippard, 1920—2008)為領(lǐng)導(dǎo)的建筑委員會, 向劍橋大學(xué)提議擴(kuò)建卡文迪什實(shí)驗(yàn)室. 最終劍橋大學(xué)同意了擴(kuò)建計劃, 在莫特退休后建立了新的辦公大樓.

3.2 教育工作

莫特除了研究方面的工作外, 還非常關(guān)心教育教學(xué), 在劍橋大學(xué)進(jìn)行了一系列教育改革工作. 1954年, 莫特剛剛擔(dān)任卡文迪什教授, 很難在實(shí)驗(yàn)室里找到自己的位置. 于是莫特決定先將他的工作重心放到教育方面, 而研究方面則需要與科學(xué)家們繼續(xù)磨合. 據(jù)莫特回憶, 他在劍橋的教育方面有兩個主要任務(wù). 他發(fā)現(xiàn)劍橋大學(xué)的自然科學(xué)榮譽(yù)學(xué)位考試存在一些弊端. 當(dāng)時學(xué)校的規(guī)定是在前兩年學(xué)習(xí)3門基礎(chǔ)課程, 然后在第三年才開始學(xué)習(xí)專業(yè)化的知識, 如量子力學(xué)及其后的所有課程, 而次年的5月就要進(jìn)行終考, 學(xué)生沒有太多的時間來消化新知識. 為了今后培養(yǎng)前沿人才的考慮, 莫特決心要讓學(xué)生在第二年就接觸到這些現(xiàn)代的新理論. 但是劍橋的老傳統(tǒng)有很深遠(yuǎn)的影響, 莫特為此力爭了3年, 經(jīng)過不斷地申請和協(xié)商, 最后終于通過了新的教學(xué)方案, 他還親自給二年級的學(xué)生講授量子力學(xué).[9]莫特還注意到, 劍橋的學(xué)院獎學(xué)金考試太過專業(yè)化, 很難體現(xiàn)出學(xué)生的真正水平和創(chuàng)造能力. 他認(rèn)為學(xué)生應(yīng)該被鼓勵去自己探尋物理的奧妙, 而不是單純通過老師的講授, 只有這樣才能真正的鍛煉學(xué)生求知的能力. 因此從他1959年擔(dān)任劍橋大學(xué)岡維爾—凱斯學(xué)院院長之后, 就將這種考試退回到系里, 由系里的教師負(fù)責(zé)出題, 讓試題更加靈活寬松, 學(xué)生們也有了更多的發(fā)揮空間.[8]

莫特?zé)嵝挠诳茖W(xué)教育事業(yè), 除了劍橋的工作外他還擔(dān)任了許多其他大學(xué)教育委員會的工作, 以及國家繼續(xù)教育學(xué)院的主席多年.這些工作使得莫特積累了豐富的教育教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和方法. 莫特與德國著名的教育家?guī)鞝柼亍す?Kurt Khan, 1886—1974)關(guān)系很好, 二人對于中學(xué)教育的觀點(diǎn)也有很多相同之處. 莫特提到當(dāng)時很多的中學(xué)生都專注于自己的學(xué)業(yè)任務(wù), 很少參加其他活動, 尤其是一些需要勇氣、毅力的體育活動項目等, 于是莫特主張學(xué)生除了要達(dá)到學(xué)業(yè)方面的要求以外, 也需要滿足其他包括體育活動等方面的要求, 培養(yǎng)學(xué)生堅強(qiáng)獨(dú)立的性格, 以期成為全方面發(fā)展的人才. 莫特也滿懷熱情地在這方面做了許多工作, 如開展各種課程的討論會、設(shè)計相關(guān)的考試等, 他還希望可以讓更多的大學(xué)教師也能認(rèn)可這種觀點(diǎn), 并把這樣的教學(xué)理念推廣到大學(xué)去.

雖然莫特是一名物理學(xué)家, 但他也曾就任過現(xiàn)代語言協(xié)會的主席, 并且發(fā)表過一些關(guān)于外語學(xué)習(xí)與科學(xué)教育的看法. 莫特提倡讓學(xué)生學(xué)習(xí)更多種類的外語. 他以當(dāng)年自學(xué)德語原著的量子力學(xué)論文的切身經(jīng)驗(yàn)舉例, 提到“如果我們想閱讀這些論文, 就要學(xué)習(xí)德語, 而如果我們想和德國科學(xué)家們討論量子力學(xué), 我們就要學(xué)說德語.”[2]莫特已然敏銳地察覺到, 在未來的世界上學(xué)習(xí)更多的語言就代表著更多的可能性. 莫特還進(jìn)一步指出, 科學(xué)家們除了科學(xué)研究外, 還應(yīng)當(dāng)肩負(fù)起宣揚(yáng)科學(xué)、為科學(xué)營造健全的社會輿論的任務(wù), 而這其中所需要人文素養(yǎng)卻是現(xiàn)在的理科學(xué)生所缺少的部分. 莫特認(rèn)為通過對外國語言的學(xué)習(xí), 進(jìn)而對相應(yīng)國家的歷史進(jìn)行了解, 既能讓學(xué)生開闊眼界, 同時也是培養(yǎng)學(xué)生人文情懷的一個很好的途徑.

我國著名的固體物理學(xué)家黃昆(1919—2005)正是莫特在二戰(zhàn)后所收的第一位博士生, 莫特對他學(xué)術(shù)風(fēng)格的形成有很深的影響. 在師從莫特的期間, 黃昆認(rèn)為莫特具有很強(qiáng)的洞察力, 非常善于透過復(fù)雜的表面現(xiàn)象明晰事物的本質(zhì), 并且提出簡單的物理模型, 用最簡單的數(shù)學(xué)方法解決問題. 他還提到, 莫特并不崇尚泛泛的博學(xué)多聞, 而是致力于在一段時期內(nèi)集中精力思考自己當(dāng)前研究的具體問題.[10]黃昆所概述的莫特的學(xué)術(shù)風(fēng)格其實(shí)也正是他自己的風(fēng)格, 他儼然把莫特當(dāng)作了自己的榜樣.

3.3 與工業(yè)的結(jié)合

莫特雖然是一名理論物理學(xué)家, 但是他非常重視理論研究與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合, 并且在這方面做了許多的工作, 甚至推動了劍橋科技園的誕生.

莫特這種重視理論應(yīng)用的想法首次實(shí)現(xiàn)于1938年, 當(dāng)時他與格尼一同研究了潛影過程, 弄清了潛影效應(yīng)發(fā)生的機(jī)制. 柯達(dá)公司將這項成果應(yīng)用于底片制造業(yè).這是莫特與工業(yè)領(lǐng)域的第一次緊密合作. 1940年, 莫特獲得了英國皇家攝影學(xué)會的獎?wù)? 有趣的是, 莫特和格尼之前從未進(jìn)行過感光材料方面的研究, 他們只是通過自己關(guān)于量子力學(xué)和固體物理方面的知識進(jìn)行理論推導(dǎo)來得到他們的結(jié)論的. 他們二人偶然間的發(fā)現(xiàn),卻完成了感光科學(xué)的第二次飛躍.[11]

1939年, 第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā). 莫特作為戰(zhàn)地科學(xué)家被派遣到軍隊中, 并參加了許多國防工作的研究項目, 包括雷達(dá)技術(shù)、研制碎片手雷以及軍備的計算工作等.[12]這讓莫特接觸到了國家的前沿技術(shù)領(lǐng)域——軍備的改造及新型軍備的研發(fā). 在這個過程中, 莫特愈發(fā)體會到理論與應(yīng)用結(jié)合的重要性, 并對自己未來的工作有了一個初步的規(guī)劃, 他打算戰(zhàn)后在布里斯托或者其他地方建立一個與工業(yè)相聯(lián)系的理論物理組, 為工業(yè)實(shí)用領(lǐng)域的科學(xué)家、工程師們提供理論或者計算上的支持, 并做一些工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的理論研究.

戰(zhàn)爭結(jié)束后, 莫特回到布里斯托大學(xué), 并按照自己的想法, 將固體物理組與工業(yè)應(yīng)用方面建立了緊密的關(guān)系. 莫特經(jīng)常邀請工業(yè)人員來學(xué)校學(xué)習(xí)理論知識, 并向他們介紹一些最新的研究發(fā)現(xiàn)等, 尤其是美國的工業(yè)人員. 這樣的合作不僅能為這些工業(yè)人員解決他們工作中遇到的理論問題, 還使得莫特的小組能從中得到一些財政幫助, 同時也帶來了工業(yè)領(lǐng)域的前沿課題.[2]

在擔(dān)任卡文迪什教授期間, 莫特曾兼任劍橋大學(xué)評議委員會主席, 發(fā)表了名為《大學(xué)和以科學(xué)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)關(guān)系》的報告, 即“莫特報告”. 莫特在報告中指出, 科學(xué)研究應(yīng)加強(qiáng)與教學(xué)的聯(lián)系, 同時也應(yīng)該將科研成果應(yīng)用于各個工業(yè)行業(yè), 比如醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等. 在“莫特報告”的啟發(fā)下, 劍橋的三一學(xué)院在城市西北角建立了劍橋科學(xué)園, 促進(jìn)了整個劍橋地區(qū)高技術(shù)工業(yè)的發(fā)展, 也使得科學(xué)家有更多的研究方向及資金支持. 劍橋科學(xué)園涉及的領(lǐng)域包括生物化學(xué)、計算機(jī)、醫(yī)藥、通訊激光等等, 這樣的合作得到了巨大的反響, 在十幾年內(nèi)產(chǎn)生了許多重大科技成果, 后來人們稱之為“劍橋現(xiàn)象”, 大學(xué)——工業(yè)園的模式也被更多的大學(xué)所效仿.

4 結(jié)語

莫特是一個謙虛的人, 他在諾貝爾獎獲獎演說中提到, 這份榮譽(yù)應(yīng)該與全世界范圍內(nèi)和他談?wù)撏ㄐ胚^的人們共同分享. 他熱愛科學(xué), 把創(chuàng)造新理論和與同事辯論當(dāng)作最高興的事.[13]在他的著作中, 莫特擅于把復(fù)雜的物理現(xiàn)象用簡潔的數(shù)學(xué)理論來闡述, 因而被許多學(xué)科用作課本或參考書. 莫特還被認(rèn)為是半導(dǎo)體物理甚至是固體物理革命的帶頭人之一, 他一系列開創(chuàng)性的新發(fā)現(xiàn)在國際上產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響.[8]

莫特很關(guān)心教育事業(yè), 并且把將他人引向成功之路作為自己的一大快樂. 他經(jīng)常給年輕人提出一些很好的建議, 還會幫助他們設(shè)計實(shí)驗(yàn), 最后還按照量子力學(xué)的觀點(diǎn), 對實(shí)驗(yàn)結(jié)果一一進(jìn)行解釋. 擔(dān)任岡維爾——凱斯學(xué)院院長期間, 他也是一位在中學(xué)教育方面有影響的顧問. 在莫特?fù)?dān)任卡文迪什教授的任期內(nèi), 他一直提倡自由而活躍的研究氣氛, 經(jīng)常鼓勵系內(nèi)人員進(jìn)行各種形式的討論和交流. 在這樣優(yōu)秀的環(huán)境里, 誕生了4位諾貝爾獎得主——1973年約瑟夫森(Brian David Josephson, 1940—)獲諾獎, 1977年莫特本人獲諾獎, 1974年休伊什(Antony Hewish, 1924—)和賴爾(Martin Ryle, 1918—1984)一起獲得諾獎. 莫特除了獲得諾貝爾獎外, 還獲得過不少其他榮譽(yù)和獎項. 1941年獲得休斯獎?wù)? 1953年獲得皇家獎?wù)? 1962年被封為爵士, 1972年獲得科普利獎?wù)? 1977年獲得國家功勛騎士勛章. 英國倫敦大學(xué)、牛津大學(xué)、法國巴黎大學(xué)以及其他多所大學(xué)均曾授予他榮譽(yù)科學(xué)博士學(xué)位.[14]在莫特去世后, 英國物理學(xué)會專門設(shè)立了一個叫做“莫特獎(Nevill Mott Medal and Prize)”的獎項, 這個獎項主要頒發(fā)給對凝聚態(tài)物理或固體物理有杰出貢獻(xiàn)的人, 以紀(jì)念這位極大地推動了固體物理學(xué)發(fā)展的科學(xué)家.