
“爱因斯坦的科学历程刚开始时一点也不迷人。”面对坐在中国科技馆新馆内的观众,瑞士物理学家罗勒说。这场演讲以“从爱因斯坦到纳米技术”为题。罗勒提及爱因斯坦并不偶然,他们其实是校友,都毕业于瑞士联邦理工学院的物理系。
上世纪60年代,罗勒和同事发明了“扫描隧道显微镜”。这是一种全新的设备,他们因此获得了诺奖。因为对科学设备的贡献而获得诺奖的科学家并不多,而工作单位是在一个公司的科学家获奖的则更罕见。
在此之前,人类始终缺乏能观察原子的设备。“奥地利的物理学家马克就因此质疑———你真正见过原子吗?”罗勒说。而他所做的就是通过只有10纳米厚、对于电子来说几乎是透明的绝缘体,制成了让电流在两个电极之间导通的扫描隧道显微镜(STM)。通过它可以看到放大2000万倍之后的原子。“原子的大小相当于瑞士马特洪峰上的沙粒的顶尖。”罗勒说,而这个显微镜,就像是把马特洪峰倒了过来。
STM设备让人们第一次可以看到原子的形貌。因为这个显微镜非常之小,它还被带到了火星上探测火星土壤。罗勒65岁生日那天,他的朋友送给他一张照片。他们借助STM在原子上写下了祝福:“生日快乐,罗勒”。
STM的出现,直接影响了物理学、材料科学以及计算机技术的发展,而现在,人类看世界,可以从纳米层面出发,这改变了一切。罗勒几乎所有的研究,都和“小”有关。如今,年过七旬的他说话已经有了很多哲学味:“小,决定大。”
学习历程
拉丁语更吸引女孩
新京报:从你在诺贝尔得奖自传中可见,你最初是学习古典学的,后来怎么成了物理学家?
罗勒:我最初的兴趣是古典语言和自然科学。中学时代是一个比较浪漫的阶段,我总觉得学拉丁语比学数学更容易吸引女孩子。不过当我去了大学,得决定该学什么时,我没法想象我今后每天教拉丁语这样的生活,于是决定从事物理学研究。
新京报:你就学的苏黎世联邦技术学院(ETH)是世界顶级的研究机构,曾经培育过许多诺贝尔奖获得者,包括爱因斯坦。你能给我们讲讲这个研究所吗?
罗勒:我是1951年进那个大学的。当时我们系很小。我们现在的物理系有几百个学生了,这点改变了很多。不过,或许现在的物理更难学,因为知识爆炸,更新太快,必须记住更多的东西。然而知识让你更聪明吗?知识本身并没有什么帮助,知识甚至可能会阻碍创新。当然没有知识不好,但太多的知识并不帮助创新。
新京报:你怎么意识到这点的?
罗勒:我的经验告诉我,如果你觉得你没法做这件事,那只是因为你的知识告诉你没法做,但事实上如果你去尝试了,可能就能成功。我并非说知识是错的,但是对它的解释可能是错的:以为所有事情都是可以做到的,除非你能证明它没法实现。但事实上,这些证明可能很有问题,证明本身可能就是错的。知识没什么帮助,只能给你一些洞察力,有人说是智慧。艾略特有一首很著名的诗,是这么结尾的:“智慧迷失在知识中,知识迷失在信息中。”(《岩石》)而现在我会加上一句话“比特中啊,我们沉沦的信息在哪里?”(笑)
新京报:ETH教会你了独立思考?
罗勒:ETH是一所伟大的学校,帮助学生自己选择,独立思考。但关键还在学生本人。
你得坚持你的选择,不要做太多的改变。ETH有很多好的学生,但他们决定不好研究方向。我自己最初也曾在数学和物理之间徘徊,但还是坚定了我研究物理的方向,一直没有改。
强调创新
为了去踢球,中断记者会
新京报:你在IBM公司工作了40年,作为一名科学家,你如何保持研究的独立性?
罗勒:在科研投入中,10%属于研究,90%属于发展。IBM很聪明,它给了科学家足够的自由,只要他们足够聪明。当时IBM的口号是“对IBM有用,或者必须是第一流的科学”。不过这个口号现在改变了一点,现在我知道它是“必须对IBM未来有用,而科学是IBM未来的一部分”。
科学是所有发展的基础。但科学必须有足够的自由。这点总是被人遗忘,尤其是政客。老科学家也总是忘记这点,喜欢告诫年轻科学家该做什么,不该做什么。科研投资者也是科学家,总是忘记这点。
新京报:按照你的意思,在过去,公司对基础研究的投入更大。而现在,工业让科研变得更为实际吗?
罗勒:是的。现在我们谈全球化,在很多人看来,全球化意味着更多的竞争。在科学中,竞争是最糟的事情。科学家必须做自己想做的事情,不应该和别人竞争。科学家现在更多地为工业做事,要立即出成果。这不是科学的宗旨,科学的宗旨是打开新的大门,发展更好的科学。
新京报:你在1981年和宾宁一起发明了STM,为纳米研究扫清了道路。此前,有人对你说这事是不可能的吗?
罗勒:没有,我们没和任何人说(笑)。我们只有在做出来之后才不断听到别人惊讶地说,这是不可能的。事实上,我们发明STM一两年后,还有人试图证明,这是不可能做到的。这太奇妙了。但事实就是事实,我们做出来了。
这事在IBM是可能发生的。我们从来没有告诉任何人我们在做什么,只有在做出来之后才告诉别人。这是美国科学的问题所在:工作还没做,就已经有很多承诺,一旦你开始承诺,你总是有一个期盼,催着你做容易出成果的东西,而不是一些看起来疯狂的事情。
新京报:获得诺奖那天你在做什么?
罗勒:我那天12点钟接到斯德哥尔摩的电话,问我是否愿意接受这个奖。
那天,IBM搞了很大的庆功午餐。200个人的实验室,一个个过来庆祝,然后是一个规模很大的视频记者大会。我还记得6点时,主持人说,我们得停止这个会了,两位先生有很重要的事———你知道是什么事吗?我们必须去踢球了。那晚很美妙。
反对竞争
竞争中,你只会关注别人
新京报:你认为竞争是有害的,这是很罕见的观点。
罗勒:竞争对所有人都不好。在竞争中,你只会关注别人的事情。想做得更好并不代表你能做好。创新并不来自和已经存在的东西竞争,创新意味着寻找新的东西。比如说电子显微镜,现在已经有了非常好的清晰度,比光学显微镜的效果要好很多。但最初发明电子显微镜的人,必须花好多年才能得到一张模糊的照片,所以一开始它并不比光学显微镜更好,反而更糟。所以当时几乎所有人关注的都是怎么提高光学显微镜的放大率。很多年后,电子显微镜的优势才显现出来。
新京报:这个想法和很多其他的科学家不同。
罗勒:我知道,我现在谈反对竞争的话,美国人听到都会气爆了,因为那儿人人都在谈论竞争。欧洲科学家在承诺某事方面更慢一点。当人们问我,你在IBM是怎么保持独立的,我总是说,我是“为结果而研究的”。美国式的“为结果而研究”和欧洲式不一样。作为一个科学家,我会想:“如果我可以做这事,它会发生什么改变?”之后再想第二个问题:“我该怎么做?”接下来我会问和“科学益处”有关的第三个问题:这是符合伦理的吗?这是可持续的吗?是对环境友好的吗?我并非说这些问题有着轻重之分,每步都很重要,但我的意思是,这些问题的提出有一个先后顺序。
新京报:你可以从你自己的经验出发来阐述你这些观点吗?
罗勒:我们当时就认为,我们应该解决(纳米研究中的)一些问题。在最初的两个月,我们一点头绪都没有,不知道该怎么做。我们甚至想,是否需要购买很贵的设备。但如果我们可以买很贵的设备,其他人也可以买很贵的设备。这个方法不对,所以我们想,应该寻找不同的方法,寻找和现有设备不同的设备,后来我们就发明了STM。
采写/本报记者 金煜