百年诺贝尔物理学奖及其对现代科技的影响

诺贝尔物理学奖及其对现代科技的影响摘要：诺贝尔奖是根据瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱所设立的奖项，包括的奖项有和平奖、化学奖、生理学或医学奖、文学奖、物理学奖，旨在奖励那些曾赋予人类最大利益的人。诺贝尔物理学奖从1901年开始颁发至今已有百余年的历史，目前它已成为国际上最具影响力及权威性的科学奖项。本文简要介绍了诺贝尔的生平及诺贝尔奖的由来，着重论述了诺贝尔物理学奖对现代科技的影响，由诺贝尔物理学奖的颁发预测了21世纪物理学的发展趋势，揭示了诺贝尔物理学奖颁发的启示。关键词:诺贝尔物理学奖现代科技发展趋势启示第一章诺贝尔生平及诺贝尔奖概述1.1诺贝尔生平阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔（AlfredBernhardNobel），是19世纪著名的化学家，1833年10月21日出生于瑞典首都斯德哥尔摩。就在诺贝尔出生前一年，一场火烧毁了他的家，全家只好靠借债度日，父亲为了躲债，单身离家出走，幸好由母亲把家务全部担当下来。诺贝尔凄苦的童年生活使他身体虚弱、性格内向。诺贝尔8岁上学，仅读了一年就辍学了，这是他一生唯一的一次接受学校教育。诺贝尔父亲是一位很有才干的机械师，后来他父亲发明的机械在俄国受到欢迎，家境开始好转，在1842年，诺贝尔9岁时全家迁居俄国彼德堡。由于语言不通，诺贝尔和两个哥哥都进不了当地的学校，只得请家庭教师教他们学习外语和自然科学。由于诺贝尔的勤奋学习，他的学识不亚于他的两个哥哥，深得教师和父亲的喜爱。过了不久，诺贝尔的哥哥要回瑞典，诺贝尔也只好停止学业，他就到父亲开办的工厂当助手。诺贝尔把工厂当大学，努力学习生产理论和生产技能。为了扩大诺贝尔的视野，使他能学到先进的科学知识和技术，1850年他父亲让他出国进行旅行学习。两年中，他去过德国、法国、意大利和美国，由于诺贝尔善于观察，认真钻研，知识积累迅速，所以在两年后回俄国时，他已经是一位精通几国语言和受过科学训练的学者。诺贝尔回到俄国后，当时他父亲创办的工厂正在为俄国生产急需的武器装备。诺贝尔通过不断实践和精心研究改进了炸药的生产过程和对大炮的设计。就这样，一个没有学历的诺贝尔，经过他自己刻苦学习，逐步成长为化学家和发明家。以后诺贝尔全力投入发明创造，据不完全统计，他一生获得的专利约有355项，其中有关炸药的约有127项。诺贝尔经过上百次的试验，从1862年第一次发明起，先是用黑炸药引爆具有猛烈爆炸性能的硝化甘油，继而用雷酸汞引爆硝化甘油到发明被称为安全炸药的黄色炸药和胶性炸药，最后发明更有威力的无烟炸药，使诺贝尔的发明达到了顶峰。诺贝尔发明的各类炸药，按他的意愿是为人类造福，但是不幸的是这些威力强大的炸药却被有些人用于侵略战争，对此他很悔恨，所以在他晚年曾为和平大声疾呼。诺贝尔一生献身于科学事业，由于长期忙于科研和事业，积劳成疾，患了冠状动脉硬化症，于1896年12月10日，因心脏病猝发逝世，终年63岁。诺贝尔一生致力于炸药的研究，在硝化甘油的研究方面取得了重大成就。他不仅从事理论研究，而且进行工业实践。他一生共获得技术发明专利355项，并在欧美等五大洲20个国家开设了约100家公司和工厂，积累了巨额财富。当有人要诺贝尔写自传时，他认为不应拿自己的功绩吹嘘，他写道：“下面的记载，依我看是最漂亮的了：阿尔弗雷德·诺贝尔，当他呱呱坠地时，他那可怜的生命，本可断送于一位仁慈的医生之手。主要的美德：保持指甲清洁，从不累及他人。主要的过失：没有太太，脾气很坏，消化不良。唯一的愿望：不被人活埋。最大的罪恶：不祭拜财神”。1.2诺贝尔奖的由来及诺贝尔物理学奖简介1.2.1诺贝尔奖的由来诺贝尔在他生命的最后几年，曾先后立下过3份内容非常相似的遗嘱。第一份立于1889年，第二份立于1893年，第3份则立于1895年，最后存放在斯德哥尔摩一家银行，也就是要以它为准的最后遗嘱。这份遗嘱取消了分赠亲友的部分，将自己的全部财产用于设立奖励基金，于1897年初在瑞典公布于众：签名人阿尔弗雷德·诺贝尔，在经过成熟的考虑之后，就此宣布关于我身后可能留下的财产的最后遗嘱如下：“我所留下的全部可变换为现金的财产，将以下列方式予以处理：这份资本由我的执行者投资于安全的证券方面，并将构成一种基金；它的利息将每年以奖金的形式，分配给那些在前一年里曾赋予人类最大利益的人。上述利息将被平分为5份，其分配办法如下：一份给在物理方面作出最重要发现或发明的人；一份给做出过最重要的化学发现或改进的人；一份给在生理和医学领域作出过最重要发现或突破的人；一份给在文学方面曾创作出有理想主义倾向的最杰出作品的人；一份给曾为促进国家之间的友好、为废除或裁减常备军队以及为举行和平会议作出过最大或最好工作的人。物理和化学奖金，将由瑞典皇家科学院授予；生理学和医学奖金由在斯德哥尔摩的卡罗琳医学院授予；文学奖金由在斯德哥尔摩的瑞典文学院授予；和平奖金由挪威议会选出的一个五人委员会来授予。我的明确愿望是，在颁发这些奖金的时候，对于授奖候选人的国籍丝毫不予考虑，不管他是不是斯堪的纳维亚人，只要他值得，就应该授予奖金。我在此声明，这样授予奖金是我的迫切愿望。这是我的唯一有效的遗嘱。在我死后，若发现以前任何有关财产处理的遗嘱，一概作废。阿尔弗雷德·伯哈德·诺贝尔1895年11月27日”据此，1900年6月瑞典政府批准设置了诺贝尔基金会，并于次年诺贝尔逝世5周年纪念日，即1901年12月10日首次颁发诺贝尔奖。自此以后，除因战时中断外，每年的这一天分别在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆举行隆重授奖仪式。1968年瑞典中央银行于建行300周年之际，提供资金增设诺贝尔经济奖，全称为瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德·伯恩德·诺贝尔经济科学奖金，亦称纪念诺贝尔经济学奖，并于1969年开始与其他5项奖同时颁发。诺贝尔经济学奖的评选原则是授予在经济科学研究领域作出有重大价值贡献的人，并优先奖励那些早期作出重大贡献者。1990年诺贝尔的一位重侄孙克劳斯·诺贝尔又提出增设诺贝尔地球奖，授予杰出的环境成就获得者。该奖于1991年6月5日世界环境日之际首次颁发。每次诺贝尔奖的发奖仪式都是下午举行，这是因为诺贝尔是1896年12月10日下午4:30去世的。为了纪念这位对人类进步和文明作出过重大贡献的科学家，在1901年第一次颁奖时，人们便选择在诺贝尔逝世的时刻举行仪式。这一有特殊意义的做法一直沿袭到如今。1.2.2诺贝尔物理学奖简介(1)诺贝尔物理学奖的颁发诺贝尔物理学奖是遗嘱中提到的五大奖励领域之一，诺贝尔指定由瑞典皇家科学院颁发物理学奖，由瑞典皇家自然科学院颁发奖金。旨在奖励那些对人类物理学领域里作出突出贡献的科学家。他特别指出在决定获奖者时“不必考虑候选者的国籍，但他必须是最有资格获得该奖的人。”首届诺贝尔物理学奖于1901年授给了X-射线的发现者德国物理学家伦琴。诺贝尔物理学奖自颁发以来除因战争原因停发六届以外，每年的12月10日颁发。(2)诺贝尔物理学奖的推荐根据规定，下列人员有权推荐诺贝尔物理学奖获奖人选：①皇家自然科学院的瑞典或外国院士；②诺贝尔物理委员会的委员；③曾被授与诺贝尔物理学奖金的科学家；④在乌普萨拉、隆德、奥斯陆、哥本哈根、赫尔辛基大学、卡罗琳医学院和皇家技术学院永久或临时任职的物理教授，以及在斯德哥尔摩大学有永久性职务的物理学教员；⑤根据使各国和它们的学术中心能够得到相宜名额分配的考虑，由皇家自然科学院选择至少六年大学或具有同等水平的学院，担任同类职务的人员；⑥自然科学院认为可能合乎邀请目的的其他科学家。每年9月至次年1月31日，接受诺贝尔奖推荐的候选人，不得毛遂自荐。瑞典政府和挪威政府无权干涉诺贝尔奖的评选工作，不能表示支持或反对被推荐的候选人。2月1日起，诺贝尔奖评委会对推荐的候选人进行筛选、审定，工作情况严加保密。10月中旬，公布获奖者名单。12月10日（诺贝尔逝世纪念日）在斯德哥尔摩隆重举行诺贝尔物理学奖颁发仪式，瑞典国王及王后出席，由瑞典国王向获奖者颁发奖状及奖金。第二章诺贝尔物理学奖的颁发对现代科技的影响诺贝尔物理学奖是在相当程度上反映出20世纪物理学的主要成就和物理学的发展情况，目前已成为国际上最具影响力及权威性的科学奖项。诺贝尔奖获奖者把它看作崇高的荣誉，各国获奖的科学家们也都享有很高的声誉，每年诺贝尔物理奖的颁发都是物理学界的一件大事，各国争相报道获奖的情况，也激发了对相关领域的研究和讨论。2.1诺贝尔物理学奖反映现代科技的发展，获奖成果是现代科技发展到一定阶段的产物2.1.1首届诺贝尔物理学奖19世纪末，处于当时科学体系中坚地位的经典物理学达到了空前的辉煌。力学、热力学和分子动理论、电磁学以及光学，都已经建立了完整的理论体系，在应用上也取得了巨大成果。这时物理学家普遍认为，物理学已经发展到顶，伟大的发现不会再有了，以后的任务无非是在细节上作些补充和修正，使常数测得更精确而已。然而世纪之交新的物理学发现，如Ｘ射线、放射性的发现、电子的发现打破了这一局面，将物理学的发展引向更深入、更广阔的天地。1895年伦琴在研究阴极射线的过程中，在实验中发现了一种穿透力极强的新的射线，由于当时尚不清楚这种射线的性质，伦琴称之为Ｘ射线。伦琴因发现X射线而获1901年的首届诺贝尔物理学奖。X射线的发现是生产和技术发展的必然产物，特别是电力工业的发展，电器照明开始广泛应用，促使科学家研究气体放电和真空技术，才有可能发现阴极射线，从而导致了X射线的发现。2.1.2近十年的诺贝尔物理学奖2000年授予研制用于高速光电子学的半导体异质结构、集成电路的发明，2001年授予根据玻色-爱因斯坦理论发现了一种新的物质状态-碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝集，2002年授予宇宙中微子的探测、发现宇宙Ｘ射线源，2003年授予对超导电性、超流性作用解释，2004年授予发现粒子物理的强相互作用理论中的“渐近自由”现象，2005授予对光学相干的量子理论做出的贡献及对基于激光的精密光谱学发展做出的贡献。2006年授予发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象，2007年授予发现“巨磁电阻”效应，2009年授予华裔物理学家高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就及博伊尔和史密斯发明了半导体成像器件——电荷耦合器件（CCD）图像传感器。这些获奖的成果都是在现代科技的前沿领域如凝聚态物理、粒子物理学、光学、天体物理学、无线电电子学、低温物理与超导等方面作出开拓性或突破性进展的成果，反映的是前沿科技的辉煌成果，是科学技术发展到一定阶段的产物。2.2诺贝尔物理学奖的颁发促进了相关领域科技的发展2.2.1X射线的发现促进了科技的发展X射线的发现及研究，对物理学，化学，生物学和医学等都产生了深刻的影响，并且在这些相关领域造就了数十名诺贝尔奖金获得者。尤其是在物理学科领域，物理学家们对于X射线的研究推动了物理学自身的发展。在对X射线的研究中，物理学发展的连续性体现得尤为清楚，这不仅可以从知识本身的发展中可以看到，也可以从物理学家们的研究过程中充分地得到体现。特别是很多物理学家是在继承了前人的某些思想或是沿袭了前辈的某些研究或实验方法等，从而在这样的基础上继续深入研究，在理论或实验上有新的突破，最终做出新的，独创性的发现。概括来讲，X射线的发现及其性质研究，一方面推动了对原子结构认识的发展，甚至是对原子核认识也是具有启发性的；另一方面又推动了量子力学的发展。X射线为我们认识物质世界提供了一个非常有力的工具。X射线光谱学的发展，为我们认识原子结构的规律性、为原子结构理论提供了直接的实验证据；X射线与物质的相互作用，主要是散射作用，向我们展示了原子、分子在物体中的微观排列图象。这使物理学的研究领域从宏观进入到微观、从经典过渡到现代，具有划时代的作用。因此，在二十世纪早期有几位物理学家都因对X射线的研究而取得的成果获得了诺贝尔物理学奖。(1)X射线的研究对原子结构理论的影响在劳厄发现X射线晶体衍射7年后，也就是1919年，索末菲解释了从受激原子发射的X射线分析中能得到的内容。在他的《原子结构和原子谱线》一书的序言中，他写道:“自光谱分析发现以来，只要我