布赖恩·皮帕德(Brian Pippard)爵士在英国剑桥大学担任了为期11年的卡文迪许实验室教授(即该校物理系教授),他同时也是金属电子结构领域的专家,具有化繁为简的天赋。
布赖恩·皮帕德1920年出生于英国的利兹,是家里的第二个男孩,其父亲是一位出色的土木工程师。早年他在克利弗顿学院念书的时候,他对科学的兴趣更多地是在化学而不是物理上。但1941年他在剑桥大学涉猎了化学、物理以及生理学之后,最终选择了物理学。之后他参与了战时(1941-1945)英国的雷达研发工作,并且开始在年轻人中崭露头角。
后来,皮帕德加入了英国皇家学会蒙德实验室的低温组从事超导研究,使得他有机会充分利用他在战时微波技术研发中所掌握的技术。在当时,超导——金属在低温下失去电阻的现象——仍然是非常神秘的,而他的工作为10年后约翰·巴丁(John Bardeen)、莱昂·库珀(Leon Cooper)和罗伯特·施里弗(Robert Schrieffer)找到令人信服的解释奠定了基础。这一早期工作的副产品,是皮帕德在研究非超导态金属在低温下如何和微波相互作用后,提出了一种巧妙的办法来了解被称为“反常趋肤效应”的过程。不久他的兴趣越来越广泛,向人们展示了如何用极为简单的概念来解释尤其在有磁场存在条件下的金属的奇特效应,并预言这些效应如何可以被用来确定金属的电子结构。
力求简单、抓住本质的特点使得皮帕德在这个领域崭露头角——很快就成为了一位杰出的科学家和学术带头人。他喜欢引用刻在门上的古希腊哲学家柏拉图的名言:“不懂几何者勿入!”,并善于用几何而不是代数的语言去思考问题。他说他不是数学家,但是当简单的几何图像不再奏效时,他依然可以据此解决极为复杂的问题。
皮帕德化繁为简的风格并不仅仅局限在对结果的讲解上,同时也体现在设计巧妙的实验方法上,即只用极为简单的实验器材即可获得高精度的结果。他也是一个绝佳的制图员,可以不假思索地在黑板上干净利落地画出漂亮的草图。他的天赋还体现在演奏上,这是他钟爱的娱乐方式——弹琴的水准非常高,如果不从事科学的话,他可能会成为一名专业的钢琴演奏家。
皮帕德透彻而引人入胜的讲解方式,不仅使得他经常在国际会议和暑期学校上做核心演讲,而且也表现在卡文迪许实验室和克莱尔学院的课堂上。他1946~1950年在剑桥大学担任物理学助教,1950~1959年担任物理学讲师,1959~1960年担任物理学教授,1960~1971年担任约翰·汉弗莱·普卢默物理学教授,1971~1982年担任卡文迪许实验室教授。1982年他以荣誉教授身份退休。
随着教职的升高,皮帕德也越来越关心教学中存在的一些问题。他主张在几个方面对自然科学考试进行重大调整,也经常实验新的想法来教会学生如何用简单的方法来攻克难题。他并不总是成功的,也许是因为很少有人能达到他的境界,这需要大量的经验和长期的实践。不久前他主张对宽泛的教育模式进行改革,即把三年的大学学位课程改为两年,并认为学生在四年的大学生涯中可以有很多的时间来接受专门的训练。
皮帕德在教育领域内的最大成功是建立了克莱尔·霍尔学院,他在1966~1973年担任了首任院长。正如自己丝毫没有架子,摒弃了大量的繁文缛节,即使是刚进校的学生也直呼他“布赖恩”。在他的影响下,克莱尔·霍尔学院至今还保持着轻松、博大、严谨的学术氛围;包括皮帕特总是和蔼、亲切地对待每一个人,给人有宾至如归的感觉。
鲜明的个性、广泛的兴趣和良好的记忆使得皮帕德成为一个既风趣、又善于讲故事的人。他喜欢辩论,有时会站在对立的角度探讨问题,包括对诸如社会的、行政的和科学的问题的辩论上。
除了在科学杂志上发表论文以外,他还撰写了许多部论著,包括《经典热力学基础》(1957)、《传导电子动力学》(1962)、《力和粒子》(1972)、《振动物理学》(1978年第一卷、1983年第二卷)以及《磁电阻》(1989)。同时他还是三卷本的《二十世纪物理学百科全书》(1995)的作者之一。
皮帕德因其成就获得了多项荣誉。1956年,在他父亲当选英国皇家学会会员的两年之后,他也被选为英国皇家学会会员;1975年被册封为爵士;1970年当选为英国物理学会会员,并在1974~1976年担任会长;1959年被授予英国皇家学会休斯奖。他还获得过1961年的霍尔威克奖;1969年的丹尼-海涅曼奖;1970年的格恩里奖以及2005年挪威科学技术大学的拉斯·翁塞格奖。
剑桥大学物理学教授布赖恩·皮帕德爵士生于1920年9月7日,卒于2008年9月21日,享年88岁。
文字链接
卡文迪许实验室的皮帕德时代
卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)自成立以来有130多年的历史。它位于剑桥市西部,是由一系列的实验室、教室、会议厅、图书馆、办公室等组成的一个精心设计的物理教学研究体系。卡文迪许实验室是全世界最著名的物理实验室之一,一个产生过28位诺贝尔奖得主的地方。
皮帕德就是最早对卡文迪许实验室失去分子生物学而痛心疾首的人之一。在1962年剑桥大学的教务会议上,他就警告大学高层说卡文迪许实验室缺少长期的发展规划,需要一个新的场所为实验室的发展提供足够的空间,这对于剑桥乃至整个英国物理学的发展都至关重要。
1971年,皮帕德被选为卡文迪许实验室的主任教授。经过整整一百年,这个教授职位的名称正式从“实验物理学教授”(Professor of Experimental Physics)改为“物理学教授”(Professor of Physics),“实验”一词被去掉了。这表示卡文迪许实验室对于整个物理学的发展有了更加广泛和普遍的意义。
皮帕德上台伊始,便如愿以偿地开始了二十世纪七十年代初卡文迪许实验室的西迁,从剑桥市中心繁华的街道,迁往空旷美丽的剑桥西部(West Cambridge)。这是卡文迪许实验室百年来的一件大事。从麦克斯韦(James Clerk Maxwell)主持建立实验室到西迁经历了漫长的一个世纪,麦克斯韦和他的继承者用他们的热情和智慧把卡文迪许实验室建设成为世界上顶级的物理实验室。即使西迁迫在眉睫,这也不是一个容易作的决定。为了纪念实验室辉煌的前一百年,主任教授的办公桌和亲笔文稿,还有古老的仪器和伟大的发现,都陈列在新实验室的展览馆里。
卡文迪许实验室总是给研究人员很大的自主权,让他们自由地去发展各自独特的想法,哪怕研究的东西和传统意义上的物理没有直接关系。这样做当然是要冒风险的,但是只要正常的教学不受影响,而且这些想法有研究价值,实验室从来不为此过分担心。这种传统被概括为一句经典格言:“物理学家研究什么,什么就是物理”(Physics is what physicists do)。后来,还建立了一个能源研究组(Energy Research Group),这个组研究的与其说是物理学不如说是经济学。并不是所有研究都有实际意义,但是这些研究却让物理学具有更加丰富的内涵。一百多年以来,卡文迪许实验室通过自己对物理学研究的巨大贡献,不断改变着世人对物理学的认识,从早期的经典力学、声学,到原子物理、半导体物理,再到后来的天文物理、化学物理和生物物理。