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细数那些从事物理学的一家子

科普小知识 2022-08-18 17:36:55
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无论是由于遗传因素、教育因素还是两者的结合,那些开创性的物理研究往往是一项家庭事业。

布拉格之子,他们一起获得了诺贝尔物理学奖

从辉煌的伯努利家族到渴望知识的居里夫妇,许多著名的物理学家为拓宽人类对自然的理解做出了巨大贡献。其中,一个家庭诞生了八位数学家,其他家庭分别获得了几项诺贝尔奖。加拿大周边理论物理研究所向我们介绍了10个物理(数学)家族:

巴丁家族:两位诺贝尔物理学奖获得者

美国物理学家约翰·约翰·巴丁(1908-1991)因发现半导体工作和晶体管效应而与其他人分享了1956年诺贝尔物理学奖,并因超导的BCS理论而在1972年获得另一个奖。巴丁成为第一个也是唯一一个两次获得诺贝尔物理学奖的人。

他的长子詹姆斯因他在广义相对论方面的工作而闻名,尤其是他对黑洞热力学公式的推导做出了贡献。詹姆斯目前是华盛顿大学的名誉教授和圆周理论物理研究所的杰出访问研究员。

巴丁的二儿子威廉是费米实验室的理论物理学家。巴丁的女儿伊丽莎白作为一名计算机程序员为波士顿市立医院设计了一个应用系统,并嫁给了麻省理工学院的名誉物理学教授J。

伯努利家族:八个数学家

从1654年到1759年,伯努利家族的三代人中诞生了八位学者,他们对应用数学和物理学的基础研究做出了巨大贡献,包括微积分、流体力学、概率论和统计学。

第一代:雅各布(1654-1705)、尼古拉斯(尼古拉)和约翰·伯努利(1667-1748)是出生在瑞士巴塞尔的三兄弟。大哥雅各布和弟弟约翰都是著名的数学家:雅各布是伯努利数的命名来源,他在概率论、微分方程、无穷级数求和、变分法、解析几何等方面都取得了巨大的成就。,并被公认为概率论的先驱之一。然而,约翰是微积分的早期应用者。他发明了指数运算,提出了罗布斯塔定律、最快下降线和测地线问题,并给出了积分的变量代换方法。同时,他们都是变分法的创始人之一。值得一提的是,约翰培养了一大批杰出的数学家,包括18世纪最著名的数学家欧拉、法国数学家克莱默、洛比塔以及他自己的儿子丹尼尔和尼古拉斯。

第二代:尼古拉斯的儿子尼古拉一世(1687-1759),成长为一名数学教授。在约翰的孩子中,尼古拉二世是一位著名的数学教授,但在31岁时因发烧去世。丹尼尔知识渊博,他的成就涉及许多科学领域。他致力于流体力学,给出了伯努利方程等基本理论,将正态分布误差理论引入概率论,编制了第一个正态分布表,成为概率论和统计学的先驱。约翰二世(1710-1790)是著名的数学家和物理学家。他把光看作弹性介质中的压力波,导出一个微分方程,并用级数求解。

第三代:约翰三世(1744-1807),约翰二世的儿子,是一个神童,19岁时被选为柏林皇家天文学家。他一边学习一边周游世界,很快被任命为柏林科学院数学系的系主任。虽然约翰的三弟雅各布二世(1759-1789)是一位数学家和物理学家,但不幸的是他在29岁时淹死了。

玻尔家族:数学家加入国家足球队参加奥运会

丹麦物理学家尼尔斯·玻尔(1885-1962)是20世纪当之无愧的物理巨人。他首先将量子概念应用于原子和分子结构,为量子力学的发展奠定了基础,并因此获得了1922年诺贝尔物理学奖。他提出玻尔模型,通过引入量子化条件来解释氢原子的光谱。他提出互补原理和哥本哈根解释来解释量子力学。他也是哥本哈根学派的创始人,对20世纪物理学的发展产生了深远的影响。

尼尔斯的儿子Og (Aage,1922-2009)因发现了核结构于1975年再次获得诺贝尔物理学奖。Og接替他的父亲担任哥本哈根大学理论物理研究所所长(该研究所于1965年命名为尼尔斯玻尔研究所,这是尼尔斯逝世三周年纪念日。).

尼尔斯的弟弟哈拉尔德(Harald,1887-1951)同样出色。他是数学分析的先驱,为研究周期函数奠定了主要基础。他还是哥本哈根大学的数学教授。与此同时,丹麦国家足球队在1908年夏季奥运会上获得第二名,他曾担任该队的中后卫。

布拉格父子:唯一同时获奖的父子。

确实有一些科学家族获得了两项诺贝尔奖,但这是父子两人同时获得这两项奖的唯一案例。英国物理学家威廉·亨利·威廉·亨利·布拉格(1862-1942)和他在澳大利亚出生的儿子劳伦斯(1890-1971)通过对X射线光谱的研究提出了晶体衍射理论,从而提出了布拉格定律,还改进了X射线光谱仪,从而获得了1915年诺贝尔物理学奖。25岁的劳伦斯是迄今为止最年轻的诺贝尔奖得主。在接下来的几十年里,这对父子致力于分析晶体结构。布拉格几乎是现代结晶学的同义词。

皮埃尔·居里

在几代从事物理研究的家庭中,居里夫妇是首屈一指的。玛丽·斯卡洛·多斯卡·居里(1867-1934)和她的丈夫皮埃尔·居里(1859-1906)以及亨利·贝克勒尔(1852-1908)因在放射学方面的深入研究和杰出贡献而分享了1903年诺贝尔物理学奖。1902年,他们提取了十分之一克极纯的氯化镭,并精确测量了其原子量,从而证实了镭的存在。1911年,玛丽·居里因发现放射性元素钋和镭而再次获得诺贝尔化学奖。

居里夫妇的大女儿艾琳?朱里奥-居里(伊雷娜·朱里奥-居里,1897-1956)继承了家庭传统,因为他对人工放射性的研究和他的丈夫弗雷德里克?八神(弗雷德里克·朱里奥,1900-1958)分享了1935年诺贝尔化学奖。这对夫妇还在1948年领导了法国第一个核反应堆的建立。

最小的女儿爱芙·居里(1904-2007)成为了一名作家和记者,并为她母亲写了传记《居里夫人》。尽管她没有获得诺贝尔奖,但她的丈夫、美国驻希腊大使小亨利·理查森·拉布伊斯(1904-1987)代表联合国国际儿童基金会(儿童基金会)获得了1965年诺贝尔和平奖。

伊莲娜和弗雷德里克的孩子也是作为科学家长大的:海伦·朗之万·八神是一名核物理学家。皮埃尔·八神是一位著名的生物学家。

尽管流言是错误的,但你必须知道,与居里夫人和皮埃尔的前学生保罗·朗之万(1872-1946)有染的法国物理学家是朗之万动力学和朗之万方程的贡献者。许多年后,居里夫人的孙女嫁给了朗之万的孙子。

马赫和他的儿子还有保利:教父和教子伯爵

奥地利物理学家和哲学家恩斯特·马赫(1838-1916)是第一个研究超音速运动的科学家。马赫数(音速)是为了纪念他而命名的。同时,他对多普勒效应的发现也做出了重大贡献。

恩斯特和他的儿子路德维希·马赫(1868-1951)一起工作,捕捉冲击波的痕迹。19世纪90年代,路德维希基于这项工作发明的马赫-曾德尔干涉仪成功地观察到了更清晰的图像。泽恩德在1891年首次提出这个想法,路德维希在1892年发表了一篇论文来改进它。

恩斯特·马赫的教子沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli,1900-1958)是量子力学的先驱。1945年,泡利因在25岁时发现泡利不相容原理而获得诺贝尔物理学奖。这个原理指出,在某个费米子组成系统中,不可能有两个或更多的粒子处于完全相同的状态。

奥本海默兄弟

罗伯特·奥本海默(1904-1967)和他的兄弟弗兰克·奥本海默是美国历史上动荡时期与共产主义相关的伟大物理学家。

1942年8月,罗伯特被任命为“曼哈顿计划”实验室的主任,建立了洛斯阿拉莫斯实验室(LANL),并在1945年领导了世界上第一颗原子弹,被称为“原子弹之父”1947年,罗伯特担任原子能委员会总顾问委员会主席。然而,在1953年,在这个分裂的麦卡锡时代,艾森豪威尔“指控罗伯特早期的左翼活动和推迟*发展氢弹的战略决策,甚至怀疑他是苏联的代理人”进行安全审查和撤销他的安全让步,这是一个耸人听闻的“奥本海默案”。1963年,美国总统亲自授予罗伯特费米奖,这是原子能领域的最高奖项。原子能委员会前主席莉莲塔尔评论说,这是“对奥本海默所遭受的怨恨和丑恶罪行的赎罪仪式”。此外,罗伯特自1947年以来一直担任普勒斯顿高等研究院院长,直到1966年退休后因病去世。

罗伯特的弟弟弗兰克是一名专攻核物理和铀浓缩的粒子物理学家,他也在20世纪50年代受到麦卡锡主义的迫害。弗兰克和他的妻子及孩子被“转移”到科罗拉多当了十年的牧民。出于对科学教育的热爱,他后来在科罗拉多大学和一所中学教物理。他相信建立一个科学中心,一种新的教育形式,肯定会提高和发展公众理解科学的能力。20世纪60年代初,弗兰克开始了他的全球探险,一个新的想法开始浮现在他的脑海中——建立一个新型的科学技术博物馆。1969年,探索博物馆在旧金山诞生。

拉曼和钱德拉塞卡

印度物理学家钱德拉塞卡拉·文卡达·拉曼(1888-1970)的父亲是数学和物理学家。他早在学生时代就开始研究光学和声学。拉曼因发现光在分子上散射时波长会改变而获得1930年诺贝尔物理学奖(称为拉曼散射)。如今,拉曼散射已经成为化学、物理和材料科学研究的重要工具。同时,他还对光的量子自旋的发现做出了贡献。

拉曼的侄子subrahmanyan chandrasekhar(1910-1995)是一位天体物理学家,他对恒星内部结构理论、恒星和行星大气的辐射转移理论、星系动力学、等离子体天体物理学、宇宙磁流体力学和相对论天体物理学做出了重要贡献。他因对恒星结构和演化的理论研究而获得1983年诺贝尔物理学奖。钱德拉塞卡极限,一颗稳定的白矮星的最大质量,是以他的名字命名的。

西格班家族

瑞典物理学家曼内·西格巴恩(1886-1978)作为X射线光谱学的早期研究者,发展了高精度的X射线测量技术,推动了量子理论和原子物理学的发展,并获得了1924年诺贝尔物理学奖。

曼恩的儿子凯·锡格河·西格班(1918-2007)跟随父亲学习这一领域,并成为激光光谱学专家。他致力于开发一种电子检测复合材料成分和纯度的新技术——X射线光电子能谱(XPS),并于1954年获得了第一台高能量、高分辨率的氯化钠X射线光电子能谱仪。1969年,美国惠普公司与西格班合作制造了世界上第一台商用单色x光光电子能谱仪。1981年,他与尼古拉斯·布隆伯根和阿瑟·伦纳德·肖洛一起获得诺贝尔物理学奖,并被公认为化学分析电子光谱学(ESCA)的领导者。

凯的两个儿子也成为了物理学家:佩尔目前是瑞典斯德哥尔摩大学的量子科学教授,而汉斯是乌普萨拉大学的分子和凝聚态物理教授。

汤姆森和儿子:电子是粒子,电子是波

英国物理学家约瑟夫·约瑟夫·约翰·汤姆逊(1856-1940)是卡文迪许实验室的第三任主任,以其对阴极射线和气体导电性的研究以及寻找电子的实验而闻名。1897年,汤姆森在稀薄气体放电实验中证实了电子的存在,并确定了电子的荷质比,这在整个物理学界引起了轰动,并获得了1906年诺贝尔物理学奖。

20世纪20年代,汤姆森的儿子乔治·佩杰特·汤姆生(1892-1975)在这一领域作了进一步的研究。他的电子衍射实验表明电子以波的形式存在,尽管电子也是由微小的粒子组成的。他被授予1937年诺贝尔物理学奖,并于1943年被英国封为爵士。父亲发现电子是粒子,儿子发现电子是波,这也是一个很好的说法。

源圆周理论物理研究所