上阵父子兵——趣谈诺贝尔奖获得者中的父与子
  来源:科学媒介中心
2020-11-06 09:59:43

(本文由黑龙江省科协与黑龙江日报客户端联合发布)

(图源:baidu.com)

    韦中燊   供稿

《父与子》是德国漫画家埃·奥·卜劳恩(E.O.Plauen,1903-1944)的传世名作,那对可爱而充满了幽默气息的父子,给人们留下了深刻的印象。打虎亲兄弟,上阵父子兵。在一百多年的诺贝尔奖历史中,也有不少“父子兵”。

共享同届物理学奖的父子

亨利·布拉格(William Henry Bragg,1862-1942)和劳伦斯·布拉格(William Lawrence Bragg,1890-1971),是到目前为止,诺贝尔奖获得者中唯一共享同届物理学奖的父子。

他们因创立极其重要的科学分支——X射线晶体结构分析,分享了1915年诺贝尔物理学奖。1912-1914年期间,这对父子共同研究了X 射线衍射现象。

布拉格父子(图源:bourbaphy.fr)

在X射线衍射的研究工作中,劳伦斯·布拉格获得了重要的理论成果,他的父亲亨利·布拉格则亲自动手做实验,把儿子的理论成果付诸实践。

他们的研究成果发表于1915年,标题为《X射线和晶体结构》。发表时并不是一篇结构完整的论文,只是简明扼要的摘要。

值得一提的是,劳伦斯·布拉格还是诺贝尔奖历史上年龄最小的获奖者,获奖时只有25岁。

与原子结下不解之缘的父子

因“原子结构和原子光谱”获 1922年诺贝尔物理学奖的尼尔斯·玻尔(Niels Bohr,1885-1962)和因“原子核理论”获1975年诺贝尔物理学奖的阿格·玻尔(Aage Niels Bohr,1922—2009),是一对与原子结下不解之缘的父子。

玻尔父子(图源:bourbaphy.fr)

尼尔斯·玻尔是量子论发展史上几个重要的标志性人物之一,他在卢瑟福核式结构模型的基础上,提出了具有量子化特色的定态跃迁原子结构模型,很好地解释了氢光谱的问题。

1921年,尼尔斯·玻尔开始担任哥本哈根理论物理研究所所长(在任40年),形成了著名的哥本哈根学派,在量子力学体系的建立中发挥了巨大作用。

阿格·玻尔是尼尔斯·玻尔的第四个儿子,他从小就在父亲身边接受科学熏陶,经常与父亲及父亲的朋友们共享讨论的乐趣。用阿格·玻尔的话来说,正是这样的家庭氛围,引领他走上了科学研究之路。

祖孙三代:尼尔斯·玻尔、阿格·玻尔以及托马斯·玻尔(图源:bourbaphy.fr)

1956年,阿格·玻尔被聘为哥本哈根大学教授;父亲尼尔斯·玻尔去世后的第二年,阿格·玻尔继任理论物理研究所所长,直至1970年;1975年,阿格·玻尔离开哥本哈根理论物理研究所,出任北欧理论原子物理学研究所所长。

任职期间,阿格·玻尔发扬了父亲所倡导的哥本哈根精神——善于合作和发挥集体力量。

与电子结下不解之缘的父子

约瑟夫·约翰·汤姆逊(Joseph John Thomson,1856-1940)因在气体导电理论和实验研究中的重要成果(即发现电子),获得1906年诺贝尔物理学奖。其子乔治·佩吉特·汤姆逊(George Paget Thomson,1892-1975)因电子衍射实验,获得了1937年诺贝尔物理学奖。

汤姆逊父子(图源:nobelprize.org)

J.J.汤姆逊对物理学的经典理论有着很深的造诣,尤其在热学和电磁学方面。他虽然不擅长动手实验,却非常熟悉实验工作。他思想活跃,善于设计和判断,在选择研究课题、指导别人开展工作、组织和调配集体力量等方面,都能很好地发挥导师的作用。他连续担任卡文迪许实验室主任35年,引领该实验室成为世界一流的物理学研究基地。

G.P.汤姆逊是J.J.汤姆逊的独生子,最先在剑桥大学三一学院学习数学,后来开始学习物理学,并在父亲的指导下开始科学研究。

汤姆逊父子合照(图源:amazonaws.com)

1922年,G.P.汤姆逊成为阿伯登大学自然哲学教授,并继续做射线研究。1927年,他用高速电子在晶体上发生衍射的实验观测到了电子的波动性,从而证明了物质波的存在,为薛定谔在德布罗意物质波假说基础上建立起的波动力学,以及海森伯创立的矩阵力学,提供了有力的实验证据。

与X射线结下不解之缘的父子

父亲曼尼·西格班(Manne Siegbahn,1886-1978)因 X 射线光谱学领域的研究与发现,获得1924年诺贝尔物理学奖;其子凯·西格班(Kai Siegbahn,1918-2007)因 X射线光电子能谱学领域的贡献获得1981年诺贝尔物理学奖。

西格班父子(图源:nobelprize.org)

曼尼·西格班早期的工作是研究电磁问题,1912—1937年期间主要致力于X 射线光谱学的研究。他非常善于与别人合作,将许多优秀的学生和学者吸引到自己周围,积极发挥领导作用。

凯·西格班和父亲一样,也很善于组织和领导科研人员。他不喜欢空谈理论,善于在实践中探索真理,并在实践中总结经验。

西格班父子合照(图源:nobelprize.org)

获得不同诺贝尔奖的父子组合

在诺贝尔奖历史上,还有两对父子获奖者,奖项分属不同领域。奥伊勒父子分别获得1929年化学奖、1970年生理学或医学奖;科恩伯格父子分别获得1959年生理学或医学奖、2006年的化学奖。

父亲汉斯·奥伊勒(Hons Von Euler-chelpin,1873-1964)是瑞典籍德国人,生物化学家。他对辅酶的研究促进了糖及磷酸盐的生物化学研究,同时,还阐明了多种维生素的化学结构。1929年,他因对糖的发酵和酶在发酵中作用的研究,与阿瑟·哈登共享了当年的诺贝尔化学奖。
儿子乌尔夫·奥伊勒(Ulf Svante von Euler,1905-1983)因发现了前列腺素和去甲肾上腺素,特别是查明了去甲肾上腺素神经传递物质的功能,获得了1970年诺贝尔生理学或医学奖。

奥伊勒父子(图源:nobelprize.org)

亚瑟·科恩伯格(Arthur Kornberg,1918-2007)于1959年获得诺贝尔医学和生理学奖,他成功发现了参与遗传复制过程的酶——DNA聚合酶,并将其结构破译到原子水平。这项工作为未来几十年的遗传学研究奠定了基础。

其子罗杰·科恩伯格(Roger David Kornberg,1947—)获2006年诺贝尔化学奖,他首次在分子水平上揭示了真核生物(细胞是具有明确定义的细胞核的生物体)的转录过程,阐明了基因信息如何从DNA转录到RNA。

科恩伯格父子合照(图源:nobelprize.org)

除了这些父子兵,诺贝尔奖得主中还有母女(比如居里夫人母女),亲兄弟(荷兰的廷贝亨兄弟),夫妻档(居里夫妇、小居里夫妇等五对)等等。深入研究这些现象背后的原因,或许可以对家庭教育的有效开展提供一些启示哦!