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龅睦砺畚锢硌Ъ抑唬嵌�20世纪人类观念产生了重大影响的人物。
5、理论实验双料物理学家举例：牛顿与费米
在整个科学史上，牛顿被认为是最伟大的科学家，因为他是一个真正集实验科学家、理论科学家和数学家三位一体的人物。
牛顿的理论贡献最辉煌的成就是万有引力定律的发现。他认为太阳吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力，还用微积分证明了开普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力，证明了任何一曲线运动的质点，若是半径指向静止或匀速直线运动的点，且绕此点扫过与时间成正比的面积，则此质点必受指向该点的向心力的作用，如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比，则向心力与半径的平方成反比。牛顿还通过了大量实验，证明了任何两物体之间都存在着吸引力，总结出了万有引力定律。牛顿的理论贡献得益于数学。在同一时期哈雷和胡克等科学家都在探索天体运动奥秘，其中以胡克较为突出，他早就意识到引力的平方反比定律，但他缺乏象牛顿那样的数学才能，不能得出定量的表示。
1687年，牛顿出版了代表作《自然哲学的数学原理》，这是一部力学的经典着作。牛顿在这部书中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，建立了经典力学的完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。
牛顿的实验才能表现在光学方面。他利用三棱镜试验了白光分解为的有颜色的光，最早发现了白光的组成。他对各色光的折射率进行了精确分析，说明了色散现象的本质。牛顿还提出了光的“微粒说”，认为光是由微粒形成的。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。此外，他还制作了牛顿色盘和反射式望远镜等多种光学仪器。
牛顿的研究领域非常广泛，他在几乎每个他所涉足的科学领域都做出了重要的成绩。他研究过计温学，观测水沸腾或凝固时的固定温度，研究热物体的冷却律，以及其他一些只有在与他自己的主要成就想比较时，才显得逊色的课题。
在现代科学史上，费米则是理论与实验俱佳的着名科学家，他在现代物理理论和实验物理学方面都有重大贡献。
1925～1926年，费米根据泡利不相容原理，与英国物理学家狄拉克各自导出量子统计中的“费米…狄拉克统计”。1934年，费米开始了史无前例的关于中子引起的核反应的研究，提出热中子的扩散理论。他在用中子轰击铀原子的核反应实验中，得到了一种“新元素”。当时他把这种元素起名为“超铀”元素，首创了β衰变的定量理论，为原子能研究奠定了重要的理论基础。
费米因利用中子辐射发现新的放射性元素，及慢中子所引起的有关核反应，获1938年诺贝尔物理学奖。其实，费米得到的并不是“超铀”元素。1939年费米到了美国。当时德国科学家哈恩与斯特拉斯曼用化学方法检验了费米的实验，发现用中子轰击铀原子，只能得到地球上已存在的钡。从费米的错误结论出发，竟然得到一个意想不到的惊人成就。哈恩与斯特拉斯曼便大胆地提出一种新设想，认为铀原子核受到中子的轰击后，不是衰变，而是分裂为大致相等的两个中等质量的原子。这就是着名的裂变理论。
“裂变理论”诞生之时，费米正在外出途中。当他从杂志上获悉这一惊人的消息后，马上返回哥伦比亚大学，一头扎进物理实验室。他用精密细致的实验验证了“裂变理论”的正确性，并致力于研究裂变的“链式反应”，进而建立了一整套“链式反应”的基本概念和基础理论。
沉缅于科学研究中的费米用自己的心血，换取了人类科学史上的又一个划时代的进步。铀核反应的实验成功及其基础理论的产生，为后来原子弹的试制成功提供了有力的实验基础和可靠的理论依据。这一重大成果，打开了长期封闭的原子核能宝库的巨锁，为人类找到了取之不尽、用之不竭的新能源宝藏。由于取得如此巨大的成就，费米成为原子能事业的先驱，成为世界上最有声望的科学家之一。20世纪在基本粒子理论物理学研究中作出杰出贡献的两位华裔科学家之一的杨振宁（另一位是李政道），于1945年获奖学金离开中国赴美国留学，他渴望在费米的指导下学习，为此来到哥伦比亚大学。当他得知费米已转到芝加哥大学时，便又前往芝加哥读研究生。后来，费米和杨振宁在基本粒子的研究中共同提出了“费米－杨振宁模型”。
费米发现链式反应，为原子能的利用迈进了极其关键的一步。在费米领导下，1942年12月2日于芝加哥大学，世界上第一座用碳作减速剂的核反应堆竣工落成，实现了链式核反应。费米还研究了宇宙射线的来源。为纪念费米对核物理学的贡献，美国原子能委员会建立了“费米奖”，以表彰为和平利用核能作出贡献的各国科学家。100号化学元素镄和原子核物理学使用的“费米单位”（长度单位）就是以费米的名字命名的＇2＇。
注：
1、I。阿西莫夫，你知道吗—现代科学中的100个问题，科学普及出版社，1980年。
2、用科学家命名的化学元素集中在95号元素之后，如96号用居里、99号用爱因斯坦、101号用门捷列夫、102号用诺贝尔、103号用劳伦斯、104号用卢瑟福、106号用西博格、107号用玻尔、109号用迈特纳命名。
自牛顿以来的科学家
第三篇 不同类型的科学家（上）
第16章 保守型科学家与革命型科学家
科学家为了完成自己的任务，必须要受到一系列复杂的思想上和操作上的约束，但是如果他要出名，他又有天才也有运气能够出名，最终却又依赖于他能否放弃这一套约束，转而支持自己的新发明。十分常见的是，一个成功的科学家必然同时显示维护传统和反对偶像崇拜者两方面的性格。 ——库恩《必要的张力》
我们常用极端的二分法来描述一个政治家对待革命的态度：保守或是革命、左倾或者右倾、守旧或者创新、鹰派或者鸽派，同样我们也可以用这些词汇来描述科学家。
革命是针对传统而言的，是对传统的反叛和变革。传统则是指被大多数接受的思想、观念、体制、制度、标准、规范、方式、方法等的集合。一项革命就是一种正在成长中的新传统取代阻碍现实发展的旧传统的过程或者活动。取代并不意味着全盘否定，而是辩证地继承和扬弃。新的传统中既包含着旧传统中已有的有效的因素，又包含着旧传统中没有的创新的内容。由此可见，革命由两个标志，一是新传统的出现，它意味着革命的开始和潜在的动力；二是新传统的替代，它意味着革命的完成。把革命的这个概念应用到政治、军事、经济、科学、技术等领域，就形成了政治革命、军事革命、经济革命、科学革命、技术革命等概念。
1、科学进步的模式与科学革命
为了揭示科学革命的规律，许多科学史学家、科学哲学家都进行了研究。
奥地利科学哲学家波普尔在《科学发现的逻辑》中指出，科学发展是通过试错法，不断排除被证伪的假设，而接近真理的。他认为，科学假说先于科学发现，科学猜测先于科学证实，一个理论、一个假说的被证伪，就是一种科学进步。
匈牙利科学哲学家拉卡托斯提出科学进步实质上是研究纲领的更叠。研究纲领有3个要素：一个由基本假设构成的理论的“硬核”；辅助性说明构成的对硬核的保护带；由基本理论演绎和发展的一系列理论。进步的研究纲领代替退化的研究纲领就是科学革命。
美国科学哲学家库恩在《科学革命的结构》一书中，则提出了所谓“范式变革”的科学革命观。尽管库恩的范式概念因模糊不清而倍受攻击，但实际上范式既包括一些早已为人们接受的基本概念、术语，也包括公认的科学成就、科学习惯和科学传统，还包括一些教科书、经典着作、实验工具、观察仪器等。库恩把科学的进步看成是革命变动和平静发展的波浪式前进的过程。他认为科学体系发展的模式是：前科学—常规科学 … 反常和危机 …科学革命— 新的常规科学 ……在这个模式中，当一套陈旧的范式全部或局部地被一套新的不兼容的范式所取代时，就发生科学革命。
美国科学哲学家劳丹提出了研究传统的概念。一个研究传统是一个研究领域中的实体和过程以及该领域中用来研究问题和构成理论的合适的一组总的假定。劳丹认为科学革命发生在一个迄今在某一领域的科学家来说就是未知的或为他们所忽视的研究传统发展到了这样一种程度之时，此时该领域的科学家感到必须将它作为自己以方的或对方的一个研究纲领而加以认真对待。
美国科学史学家科恩也对近代科学革命作了非常详细的论述＇1＇。科恩认为科学革命要经过四个阶段。首先是“思想革命”或“自身中的革命”，该阶段是某一个科学家（或一个科学家小组）提出了一组改变改变现有知识特性的理论或者概念，以便解决某些重要问题。第二阶段是科学家通过文字形式写出研究纲领，支持对自己提出的新的方法、理论的信仰。前两个阶段都是私下进行的。第三阶段是把科学思想传播给朋友、同事、同行以至整个科学界，这一阶段可以称为是“论着中的革命”，因为这个新思想以科学论文或者专着为载体开始在科学共同体成员中广泛地流传。一个新的发现或者思想再者最初三个阶段的任何一个阶段都可能会失败。第四个阶段就是科学革命，科学思想被科学界接受，不过这个被接受的思想与最初的提倡者的思想已经发生了很大的变化，只保留了少量核心的概念或原理。
科恩还给出了鉴别科学革命发生与否的4个证据。第一个是当时的目击者的证明。对革命起主要作用的科学家确信自己的工作会引起一场革命。第二个是对据说曾经发生过革命的那个学科以后的一些文献进行考察对比。第三个是有相当水平的历史学家尤其是科学史学家和哲学史学家们的判断。第四个是这个领域从事研究的科学家们的总的看法。
由于人们对科学革命的定义、发生有不同的认识，对科学革命的时间和内容的划分也有所不同。有按学科领域代表性的科学家名字的，如哥白尼的天文学革命、牛顿的力学革命、拉瓦锡的氧化说革命、道尔顿的原子论革命、达尔文的进化论革命、爱因斯坦的相对论革命，等等。无疑，这里提到的哥白尼、牛顿、拉瓦锡、道尔顿、达尔文、爱因斯坦等科学家都是革命型科学家。也有按时间划分科学革命的，如哥白尼提出日心说是近代科学革命的起点，牛顿力学体系的形成则标志着近代科学革命的完成和结束；普朗克量子概念的提出是现代科学革命的起点，量子理论的建立则是现代科学革命成熟的标志。
2、革命型科学家与保守型科学家
我们简单地根据一个科学家在科学传统出现反常和危机的时候，表现出的态度是积极的还是消极的来区分一个科学家是革命型的还是保守型的；或者说，革命型科学家或者自己提出新的发现、新的理论或者在新理论形成过程中提供各种支持；而保守型对新理论百般责难，力图通过对旧理论的修修补补来解决各种新问题。
科学革命是有层次的和级别的。有的科学革命能够超越自身的学科领域，对其他学科甚至资格自然科学领域的知识基础和思维方式发生影响，如哥白尼的天文学革命、达尔文的进化论革命；有的科学革命只涉及到该学科领域，如拉瓦锡的化学革命、莱伊尔的地质学革命等；有的只涉及到学科领域的一个分支。因此，革命型科学家和保守型科学家也在不同的层次和级别发生冲突。
在科学发展历程中，一个新的科学发现或者新的假设，必然对原有的科学理论有所突破，这就形成了与传统相冲突的局面。因此，受到传统观念束缚较深的科学家，常常会阻碍那些具有时代超前性的科学成果的发现和承认，有时甚至鼓励地阻挠这些新思想的传播。任何一个科学家对放弃业已接受并据之推进其专业工作的那组观念，都会有一种自然的抵触情绪。因为维持现状对每位取得了成功的科学家来说在思想方面、社会方面甚至在经济方面都有好处。因此，年老的科学家已经接受和熟悉了传统的科学知识，较容易成为保守者；而年轻的科学家更具有独创精神，较容易成为革命者。
学术权威具有发言权，他们在同行评议中占有绝对的地位，因此他们容易对自己业已接受的知识充满自信。权威科学家的这种自信发展到盲目的程度，就会对所有来自他人的新成果表现出蔑视的态度。他们往往对名不见经传的小人物不予理睬。一个科学家在一定时期的地位越高，他就越容易产生盲目的自信，就越容易对那些不知名的科学家的科学发现产生反感。因此，权威的科学家较容易成为保守者，而没有知名度的科学家越容易成为革命者。当然，权威也是逐渐形成的，他们在不知名的时候往往都是革命者，在变成权威之后就成了保守者。
每一个科学家都受到自己的知识结构的限制，一个原因是知识的专业化程度越变越高，每一个科学家只能在一个相对比较狭窄的领域里有所了解，而在另外的领域则往往一无所知，另外一个原因是科学家的工作总是在一定的社会历史条件下进行的，对新的科学现象和科学家有一个认识的过程。在这个过程之中，率先承认新发现的科学家可以称之为是革命的，在心发现得到普遍承认后仍然反对新科学的科学家则可以称之为是保守的。
人们往往夸大地批评那些对新发现进行抵制的保守科学家。这里不排除权威思想和传统思维方法和固有知识结构的限制，但更多地是科学家的怀疑精神的结果。科学家出于对科学评价所应有的谨慎，来源于科学家的怀疑精神。科学精神要求科学家怀疑一切。对于科学知识，无论是新的还是旧的，都应该持续地检查可能的事实错误或者论证的矛盾。
科学家的怀疑精神已经成为制度化，要求全体科学家有严密的智力训练和严格的批评标准，在交流和研究经费申请的同行评议中，在科学会议的非正式的讨论的传统中，在所有其它的对发现结果的鉴定过程中，都要变表现出应有的怀疑精神。从这个意义上讲，科学家的保守是正常的和合理的，是怀疑精神的体现，是使科学结构大厦趋于牢固可靠的必经之路。
3、道尔顿：荣誉与保守同步
道尔顿既具有敏锐的理论思维头脑，又具有卓越的实验才能，尤其是在对原子的研究方面取得了非凡的成果，是近代化学的奠基人之一。
1803年10月，道尔顿报告了他的化学原子论，其基本要点是：①原子是组成化学元素的、非常微小的、不可在分割的物质微粒。在化学反应中原子保持其本来的性质。②同一种元素的所有原子的质量以及其他性质完全相同。不同元素的原子具有不同的质量以及其他性质。原子的质量是每一种元素的原子的最根本特征。③有简单数值比的元素的原子结合时，原子之间就发生化学反应而生成化合物。化合物的原子称为复杂原子。④一种元素的原子与另一种元素的原子化合时，他们之间成简单的数值比。
在科学理论上，道尔顿的原子论是继拉瓦锡的氧化学说之后理论化学的又一次重大进步，他揭示出了一切化学现象的本质都是原子运动，明确了化学的研究对象，对化学真正成为一门学科具有重要意义，此后，化学及其相关学科得到了蓬勃发展；在哲学思想上，原子论揭示了化学反应现象与本质的关系，继天体演化学说诞生以后，又一次冲击了当时僵化的自然观，为科学方法论的发展、辩证自然观的形成以及整个哲学认识论的发展具有重要意义。
原子论建立以后，道尔顿名震英国乃至整个欧洲，各种荣誉纷至沓来。1816年，道尔顿被选为法国科学院院士；1817年，道尔顿被选为曼彻斯特文学哲学会会长；1826年，英国政府授予他金质科学勋章；1820年，道尔顿被选为英国皇家学会会员；此后，他又相继被选为柏林科学院名誉院士、慕尼黑科学院名誉院士、莫斯科科学协会名誉会员等。在荣誉面前，道尔顿开始还是冷静的、谦虚的，但是后来荣誉越来越高，他逐渐改变了，变得骄傲、保守，最终走向了思想僵化、固步自封。
1808年，法国化学家吕萨克（Joseph Louis Gay…Lussac，1778～1850）在原子论的影响下发现了气体反应的体积定律，实际上这一定律也是对道尔顿的原子论的一次论证，后来也得到了其他科学家的证实并应用于测量气体元素的原子量。但是吕萨克定律却遭到了道尔顿本人的拒绝和反对，他不仅怀疑吕萨克的实验基础和理论分析，还对他进行了严厉的抨击。1811年，意大利物理学家阿佛加德罗建立了分子论，使道尔顿的原子论与吕萨克定律在新的理论基础上统一起来。他也遭到了道尔顿无情的反驳。1813年，瑞典化学家贝采里乌斯创立了用字母表示元素的新方法，这种易写易记的新方法被大多数科学家接受，而道尔顿一直到死都是新元素符号的反对派。
4、开尔文：两朵乌云的预测
原名威廉·汤姆逊的开尔文是一位极为成功的科学家，年轻时锐意创新，思想极为活跃。他在格拉斯哥大学创建了第一所现代物理实验室；24岁时发表一部热力学专着，建立温度的“绝对热力学温标”；27岁时发表《热力学理论》一书，建立热力学第二定律，使其成为物理学基本定律；与焦耳共同发现气体扩散时的焦耳－汤姆逊效应；历经9年建立欧美之间永久大西