Archive for 12月, 2007

乡村还是城市的树长得好?

星期一, 12月 31st, 2007

本文大概可以算做文摘,纯属搬弄科普知识,所有的问题我也不是全懂。文章见《跑马溜溜的秘密——曾志朗话科学之二》。我只是搜索了文中所说的《自然》上的论文,没有看到全文,只有摘要。用“臭氧”搜索中文信息,没有很多明显支持这个结论的资料,不知道原因。  

    很多人都认为乡村空气清新,阳光充足,是生活和植物生长的“风水宝地”。 

  台湾有个“科学人”叫曾志朗的,他科学研究和科学普及两不误,也早就观察到乡村和城市的树生长状况有城乡差异。不过,他看到的城乡树木的生长情况和大多数人的想当然刚好相反。于是,他就设计了这样一个问题间人就问,“如果你有棵小树苗,想让它长得又快又大,你应该把它种在城市里,还是种在乡下?”校园里他问师生,市场上他问小摊贩,街道上他问行人,公共汽车上他问司机和售票员(白了他一眼),得到的答案都是“当然种在乡下。”最后问到了研究植物的教授和研究生,他们回答:“那还用问吗?” 

  调查结束后,他决定自己设计实验验证他自己观察的结果。他先检索一下相关文献,结果发现他想做的实验早就有人做过了,结果已经于20037月发表在《自然》上了。 

  实验是由美国俄勒冈的一些研究者做的。他们选择了北美常见的三角叶杨(cottenwood)作为实验对象。为了让树的生长有相同的起跑线,他们使用克隆技术得到一批相同基因的种子,培育出小树苗,从同一个地点挖出泥土,分装在形状大小一样的桶子里,小树苗种在这些桶子里。把这些树苗的一半放置在纽约市商业广场的角落,另外一半放置在纽约州周边的几个小镇的同类商业广场的相同地点。除了空气以外,其他与植物生长相关与否的要素都尽量一样。每天浇水量控制成一样,气候方面不能认为控制,就登记风吹,雨打,日晒的时间和次数。7月种下,9月检查生长情况。连续三年观察后,他们发现城里的树确实长得快,也长得大,叶子也更繁茂,差异接近一倍。 

  城市里的三角叶杨长得更好!什么原因呢? 

  水量,土壤,品种,病虫害这些影响植物生长的条件都被尽量控制了,城乡间并没有显著性差异。唯一控制不了的,就是两边的空气品质,空气品质中又把范围缩小到了两地的污染物上。对比两地空气中的18种污染物,发现产生显著性差异的只有一种,就是乡间空气的臭氧含量比城里高出较多,达到了28ppb:16ppb。城市里空气污染的情况较乡下严重,污染物冲淡了空气中的臭氧,使城市里树的生长免遭臭氧的抑制,它们因此长得更高大。原来是臭氧抑制了植物的生长,所以问题的本质倒不是城市和乡下,而是我们都不陌生的臭氧。 

  城市里的树因为空气污染而长得更好,听起来有点诡异,如果你对科学没有偏见,那么可以回答,这不是什么诡异,这是事实,也正是科学的奇妙之处。 

小题大做

星期六, 12月 22nd, 2007

  新到的《万象》上有一篇陈之藩的《剑桥大学卢卡斯讲座的故事》。引起了我的兴趣,因为我知道牛顿,牛顿的老师巴罗和现在的霍金就是这个名头。果然,文章中提到了这三个人。还提到了物理学家狄拉克,这也是个响当当的人物。狄拉克甚至考虑过拒绝领诺贝尔奖!文中还提到了一个叫Lighthill的应用数学家。他是狄拉克和霍金中间的Lucacian Professor.

   这个Lighthill看样子绝非流俗之辈。根据杨振宁给朋友的信中说他“身体强健,而且喜欢做常人不能做的活动。曾经绕英伦海峡中的一个小岛一气游泳一周,前后要十小时。而且(一)曾这样游泳过七次;(二)每次都独自游,不要有汽船跟随;(三)不穿橡皮衣;(四)第八次周游时去世。”这个人如此厉害,让我想起了Kolmogorov(柯尔莫果洛夫)。Kolmogorov也很擅长运动,并经常以此自诩。譬如说,他经常提到一件事情,并且深以为憾,三十年代的一个冬天,他身穿游泳裤雪橇,在得意的飞速下滑,碰到两个带相机的年轻人请他停下来,他原以为他们仰慕他的滑雪技术要为他拍照,结果他们请他为他们拍照。再譬如说,39年的时候,他突然决定在冰水中游泳以表达对自己健康体魄的高度信任,结果以住院告终,医生一致认为他差点死掉;但是,70岁的时候,突然决定到莫斯科河里游泳,仍然是冰水,这一次却没有事情。呵呵呵,谁说数学家不可爱我跟谁急。

  但是,有没有个名单列出所有的卢卡斯数学讲座教授呢?我耗费了大概二小时,在网络上一无所获。当然查出霍金的报道连篇累牍,就是没有我要的内容。唯一查出了比这篇文章多的信息是,网上说霍金是第十七任卢卡逊讲座教授。而这篇文章的作者陈之藩猜测是十五。

  继续搜索,有一个链接搜出了结果。原来问题出在《万象》的《剑桥大学卢卡斯讲座的故事》中把卢卡斯的英文名称搞错了。应该是lucasian,而不是lucacian 。仔细核对我手头的书——一本是霍金的《时间简史续编》,另一本是《古今数学思想》。的确是《万象》的问题。使用正确的拼写,搜出很肯定而详细的结果。当然是英文的。中文肯定搜不出实质内容。

 The Lucasian Chair of Mathematics was founded in 1663 at Cambridge University as a result of a gift from Henry Lucas, M.P. for the university.

  1664 Isaac Barrow

   1669 Sir Isaac Newton

  1702 William Whiston

  1711 Nicolas Saunderson

  1739 John Colson

  1760 Edward Waring

  1798 Isaac Milner

  1820 Robert Woodhouse

  1822 Thomas Turton

  1826 Sir George Airy

  1828 Charles Babbage

  1839 Joshua King

  1849 Sir George Stokes

  1903 Sir Joseph Larmor

  1932 Paul Dirac

  1969 Sir M. James Lighthill

  1980 Stephen Hawking

  可见中文世界报道的霍金是第十七位卢卡斯讲座教授是对的。这个网页还给出了这十七个中的十三个的详细资料。碰巧这个页面的网站我还很熟悉,大概是数学史资料最全的网站了。看来自己的英语得恶补才行。

   然后就给《万象》的编辑发了email指出这个问题,到现在也没有回音。大概是认为我小题大做了。

 

                                                                                         2006年10月31旧文

说说署名

星期日, 12月 16th, 2007
  1948年4月1日,《物理学评论》发表了一篇古板的关于化学元素起源的论文,非常吸引眼球的是它的署名:“Alpher,Bethe,Gamow”。作者中的贝塔(Hans Bethe)和盖莫夫(George Gamow)对于看这本杂志的人来说都很熟悉,但是前面那个“艾尔佛”没有人认识。好事者打听的结果是:艾尔佛是后两个物理学家几年前结识的一个“即将诞生的”青年物理学家。合作者中的第二个,是出生在德国的美国物理学家,参加了“曼哈顿”计划,是制造原子弹工程的理论部分的负责人,他也是诺贝尔奖得主。呵呵,肯定不是因为这一篇论文。合作者中的第三个我们应该不陌生,他是物理学家也是科普作家,虽然没有阿西莫夫名气大,但是也有经典作品《从一到无穷大》。
  杨振宁和李政道交恶,大的关节是谁首先想到了必须打破“宇称守衡”定律。小关节就是得诺贝尔奖的这篇论文的署名次序问题。那时侯,在美国的物理学界署名有没有规则呢?按惯例,一般情况就姓氏的第一个字母为序。比如“Alpher,Bethe,Gamow”。杨振宁的英文名字叫Chen Ning Yang,李政道是T.D.Lee。所以文章是李署名在前,杨署名在后的,本来大家都可以不这么无聊的。科学家的水平问题基本可以由“同行评议”取得共识,比如同样讲论语,于丹和李零谁水平更高,他们古典文学的学者们可以评议出来。很可能和群众的印象完全不同。但是,偏偏有些科学家(或者学者)很在意自己在群众中的“威望”,所以就拿排名先后说事。这肯定为行家所笑,但是行家就是笑死了,群众也不知道。这里“群众”不是和“党员”相对的那个意思,而是和科学家(或者学者)相对的那个意思。因此,这个群众包括了有权利的人。
  如果,上面的这个例子让人感觉有点不很严肃,那么,我也可以举一个很“学术”的,杨振宁自己讲过的“三人论文”(Three man paper).这个论文是量子物理学史上很有影响的。发表在1926年《物理学杂志》上,署名是M.Born W.Heisenber P.Jordan,也是按照姓氏的第一个字母排序。这三个人分别是物理学家玻恩,海森堡,数学家约当。简化一下,可以说,这篇文章的创造性的部分是海森堡的,认识到这个想法的巨大价值的是玻恩,把这个想法严格数学化的是约当。可以说是一个都不能少!
  所以,无论无论现在境遇如何,这些科学论文的合作在当时肯定对每一位合作者都是必要的。扬李两人先不管他们分别说了什么,怎么说的,有一点是肯定的:当时他们都希望和对方合作,就是说谁都不能单独解决面临的问题。而署名是根据惯例。

杨振宁是谁的学生?

星期三, 12月 12th, 2007
  先说个看来的故事,18世纪牛津大学有个协会叫“可兰协会”。必须是去过东方的人才能申请入会。后来,协会觉得有些人应该入会,只是可惜没有去过东方。于是,他们把入会章程里的“游历东方”改为“表示希望游历东方”。
  先说说杨振宁表示希望成为谁的学生。
  杨振宁1945年一到到美国就表示希望成为费米的学生,备选老师是尤金·保罗·维格纳(他也是推动美国核武器研究的最先发起人之一)。后者那时候还没有获诺贝尔。而费米是1938年的诺贝尔奖得主,当时已经名满天下。有点天不遂人愿,先是费米行踪不定,杨没有找到。后来他听说,完成了曼哈顿计划的费米将要到芝加哥大学主持一个实验室,杨就到芝大注册了。1946年1月,杨见到了费米上课,才算放下心来。不过,费米始终没有指导杨的博士论文。杨参加了很多费米的学术活动却也是事实,比如参加费米的讨论班,还和费米“例外地”合写了一篇论文。“例外地”是《费米传》正文中用的词。杨建邺在“代序”下的注解中说的是“费米从来没有和学生和写过论文,但是与杨振宁于1949年合写了……”,有点搞笑,这位写《杨振宁传》的物理学教授,不知道杨1948年得到博士学位,49年杨还是学生吗?杨振宁甚至还代费米上课,这也是事实。但这都不能改变这个事实——费米不是杨振宁的导师。费米不指导杨振宁的原因是什么?我们外人不得而知,杨李两个人的说法不一致。我们姑且只看事实,在杨振宁和李政道有争议的地方,我们先回避。
  杨振宁实际成了谁的学生了呢?
  最后,还是同在芝加哥大学的埃德华·泰勒指导杨的博士论文。也是在泰勒的劝说下,杨从实验物理学转向他自己更擅长的理论物理学。事后证明泰勒的劝说是很对的,杨在实验室里的表现表明他不是很擅长实验。
  这个埃德华·泰勒是何方神圣?
  埃德华·泰勒参加了“曼哈顿”计划,还是后来的“氢弹之父”。这个物理学家没有得过诺贝尔奖。在美国疯狂的反共“麦卡锡”运动中,埃德华·泰勒在给“原子弹之父”奥本海默的忠诚问题作证时,很遗憾地建议政府“最好不要信任(奥本海默)”,从那时起到现在,埃德华·泰勒不能被几乎所有的物理学家原谅。也许,出于这两点考虑,杨振宁不很宣扬他真正的导师埃德华·泰勒。而是到处说费米,而且,故意造成费米是他的导师的假象。
  结论是杨振宁往往故意混淆了“表示希望某某是导师”和“某某是导师”。

杨振宁是费米的学生吗?

星期一, 12月 10th, 2007
  早就看过杨振宁的《美与物理学》。这是凤凰卫视的《世纪大讲堂 》节目中的两期。很喜欢电视台播放这样的节目。网上其他地方搜到了这两段视频,下载了存下来慢慢再看。想起来接近十年前看过杨澜工作室有一期丘成桐的节目,也想下载,可是没有找到来源。为什么会从杨振宁想到丘成桐呢,原因很多,其中一个是记得那期节目也有一节专门谈到数学美。而且,自认为丘先生谈的数学美,比杨先生谈得好,杨先生在节目最后认为崇高美,灵魂美,宗教美是最终极的美。这我感觉有点玄虚了。好了,言归正传。
  这个题目因为最简单,所以最复杂。我尽量把复杂的事情讲得简单。
  先简单介绍一下文中要提到的人物:费米,赛格雷,杨建邺,杨振宁,李政道(按出场次序)不知道这些人的朋友可以搜索下。不过,不想搜索也可以用数字或字母代替。不影响看情节。
  这几天电脑故障没有网上,仔细看了《原子舞者——费米传》这本书。传主是天才物理学家,意大利裔的美国诺贝尔物理学奖得主——费米。这书的作者赛格雷也不是一般人物,他是费米的学生,后来是同事和朋友,也获得过诺贝尔奖。就传主是一个物理学家来说,赛格雷的传记在费米的学术问题上应该是没有什么问题的。
  这本书的翻译者是杨建邺和杨渭。书的前言前面有个“代译序”是杨振宁做的。“代译序”下译者注解中说“杨振宁先生是费米的学生,而且是最好的学生。费米一生从来没有和学生和写过论文,但是与杨振宁先生于1949年合写了一篇‘介子是基本粒子吗?’”先分析后一句话,要是当时杨振宁是学生,则前茅后盾,要是当时杨振宁不是学生则这句的前半段是废话。
  也许你以为争论这个问题很无聊,杨振宁是费米的学生怎样,不是又怎样?但是这恰恰是一个看起来很小,但是牵涉甚广的问题。一句话,有关杨李合作决裂,友谊断绝的事情。实际情况是,杨李先后都到费米任教的芝加哥大学攻读物理,都上过费米的课。但是,李政道博士导师是费米,而杨振宁的导师另有其人。因此泛泛说,杨称费米为老师绝对没有什么不可以,但是,说他是费米最好的学生就有些居心不良了,凭什么不是李政道?尤其是在杨李决裂世人尽知的情况下。我不知道译者这样说有什么根据,如果有个“费米好学生奖”,李政道在候选人里,杨振宁怕不应该列在候选人里吧?
  我看了书的后半部分,译本中是说“杨振宁是费米最好的学生之一”。这个译本看样子赛格雷认可杨是费米的学生。但是,这仍然不能认定费米是杨的导师吧?再者,赛格雷的书出版于1970年,那时候,杨李争议还没有爆发。这个说法不能认为有所指。
  也许,学生这个词容易让人产生误会,有时候是泛泛的意思,有时候又“专专”的,我知道严格有时候很让有才的人厌恶。不过,杨建邺作为“华中科技大学物理系退休教授。近年来主要研究物理学史和诺贝尔奖,发表论文40多篇,著译《玻尔传》、《居里夫人》、《走向微观世界——从J.J.汤姆逊到盖尔曼》等20多本。“诺贝尔奖史话丛书”和《20世纪诺贝尔奖获得辞典》的主编。”总应该知道导师是怎么回事儿吧?遗憾的是在这本书的译后记中,第一句话赫然就是“费米教授是杨振宁教授的导师。”别告诉我你这个比喻。
    结论是,我们可以勉强接受“杨振宁是费米的学生”这个说法。但是绝对不能容忍“费米是杨振宁的导师”这个说法,因为这不是事实!