珀西·布里奇曼(Percy Williams Bridgman,1882年4月21日-1961年8月20日)是一位美國實驗物理學家、科學家、哲學家和操作主義的創始人。
人物經歷
布里奇曼1882年4月21日出生在美國馬薩諸塞州的劍橋(又譯為坎布里奇)。父親雷蒙德·蘭登·布里奇曼是位記者,母親叫安·瑪麗亞·威廉斯·布里奇曼。小布里奇曼從小就受到了良好的家庭教育,他的父親經常告誡他說:“為了增進智慧,一定要經常地把‘為什么’掛在嘴邊上,直到沒有‘為什么’再追問時,那你對那個問題才算有比較全面的了解。” 因此,他逐漸養成了追根問底的習慣。
布里奇曼從小學到中學成績一直都很出色,他特別擅長數理化。1900年進入哈佛大學,在物理學和數學方面得到了較好的訓練,四年后以優等成績畢業。繼續留在母校攻讀碩士,博士學位。在他二十五歲那年(1908年)獲得了哲學博士學位,這是二十世紀初以來得自然科學博士學位,他是最年輕的一個。同年被母校聘任,擔任物理系的研究助理,兩年后升任講師。
他很注重教學方法,他的課很受學生的歡迎,他的講課生動有趣,甚至最為枯燥無味的數理課,同樣也講的簡單易懂,連不喜歡數理的學生也樂意聽他的課。數理雖然不是他的本行,但他榮獲了數學界難得的霍利斯獎。1913年升任副教授,1919年成為教授,同時兼任自然哲學(物理學別稱)主任教授。他還是美國物理協會會長(1942年)、美國國家科學院成員、英國、墨西哥及印度科學院的外國成員。他的許多著作寫的非常淺顯。而講的卻是最新的原理和現代應用學術。如《現代物理學的邏輯》已是歐美家庭人手一冊的科學常識。
他再三提醒家庭主婦:“孩子們在幼年時代,要是沒有大好的理智的熏陶,在他們之后的未來時代中,將會自覺為極大的悲哀?!辈祭锲媛€熱衷于少年兒童的科普工作,他寫了許多兒童科學故事,有時間和孩子們在一起,向他們解釋大自然的奧秘,激發他們對科學的興趣。他還創辦了現在美國發行量很大的雜志《兒童科學》。
除科學外他還喜歡音樂、象棋、照相、園藝、爬山,還喜歡打手球等。他堅持鍛煉身體,無論刮風下雨,上下班都以自行車為交通工具。
1946年由于發明超高壓裝置和在高壓物理學領域的突出貢獻獲得諾貝爾物理學獎金。1961年8月 20日,即在他完成《對富有經驗的人們來說是初步的相對論》一書幾周后因癌癥惡化而飲彈自殺。
科研成就
布里奇曼長期致力于物質在高壓下的實驗研究,突破了高壓技術的瓶頸,開拓了高壓物理學的研究領域。1909年發現無支承面密封;1952年完成了壓砧-壓缸型高壓容器──布里奇曼容器,其原理一直到今天仍在使用。他開展高壓研究工作,1937年只達到5000atm(5×10^9Pa)的壓強,到1941年逐漸提高到100000atm(10^10Pa),他還采用“交叉刀刃原理”,使抗壓能力達到 425 000atm(4.3×10^10Pa),1952年他發明了對置砧裝置,可使高壓穩定地保持在100 000atm(10^10 Pa)。他利用高壓裝置研究了許多不同物質在高壓下的物理性質:如導電性、導熱性、壓縮性、抗張強度和粘滯性等。他還發現了許多物質在高壓下的多種變態(如冰至少有 6種新的態)、黑磷和在某一轉變壓力下的電子重新排列。他所測定的數據,現在大都還作為標準。他在1931年出版的《高壓物理學》一書是在該領域內經典權威著作。其實早在1905年布里奇曼就開始了該領域的研究,他本來是試驗壓力下的光學現象。但在試驗過程中儀器突然爆炸了,基本部件受損,必須更換。為此,他發明了一種密封裝置,從此開始了他的高壓物理的研究。
布里奇曼對結晶學也有研究,他創造了一種生產單晶的方法。他對金屬導電現象進行過研究,發現了內珀耳熱---一種新的電效應。他還為曼哈頓計劃測定了和的壓縮性,還協助研制過原子彈。
作為一名技藝精湛的實驗物理學家,他對物理概念是這樣解釋的“對物理概念的解釋,只能在實驗和觀察許可的范圍內進行??茖W是最講究現實的,不能含糊,所有的理論都要在實驗室內拿出事實來,決不可隨便瞎說?!彼鲝埶械母拍钜笫强梢圆僮鞯?,即可以在實驗室實現。他的這種思想被稱為“操作主義”。
為了進行高壓實驗,布里奇曼發明了一種有效的密封裝置,其密封度可以隨壓強升高而升高。這樣,高壓裝置就不會再受漏壓的限制,而只受材料強度的限制。當時冶金學的進展為他提供了前所未有的高強度的鋼。他選擇了一種電爐鉻——釩鋼。這種鋼在他的壓力容器里不會破裂。經過反復實驗,他把壓力提高到了每平方厘米10萬公斤的高度,第一次成功地超過了每平方厘米3000公斤的阿瑪加特壓力極限。后來,他又采用了卡布洛依硬質合金制成的雙層高壓容器,使容器置于起抵消作用的外壓之中,從而增大了容器抵抗內壓的能力,使研究處在特強壓力下的物質的性質成為可能。隨后,他又把壓力提高到每平方厘米50萬公斤,并在每平方厘米42.5萬公斤的壓力下獲得了小薄片式的壓縮材料。對這些材料進行X射線的分析表明,在很高壓力的作用下,物質結構可以從結晶形式變成非結晶形式。借助他的高壓密封裝置,他不僅獲得了創紀錄的高壓,還把這一成就運用于高壓物理研究中,并獲得了許多顯赫一時的成果。他發現了各種物質的新變態。例如,把水置于一定的高壓中,即使是在沸點時,水也會變成冰。他發現了干冰,并查出冰的變態不下6種。
從1908年起的40年間,幾乎所有的高壓研究都離不開布里奇曼所設計的高壓密封裝置。在高壓物理研究方面,布里奇曼留下了大量實驗數據。這些數據是發展固態物理學的無價之寶。許多天然礦物的人造產品,如人造金剛石、翡翠等都是根據他的實驗數據制成的。
教學思想
他再三提醒家庭主婦:“孩子們在幼年時代,要是沒有大好的理智的熏陶,在他們之后的未來時代中,將會自覺為極大的悲哀。”布里奇曼還熱衷于少年兒童的科普工作,他寫了許多兒童科學故事,有時間和孩子們在一起,向他們解釋大自然的奧秘,激發他們對科學的興趣。他還創辦了現在美國發行量很大的雜志《兒童科學》。除科學外他還喜歡音樂、象棋、照相、園藝、爬山,還喜歡打手球等。他堅持鍛煉身體,無論刮風下雨,上下班都以自行車為交通工具。
主要著作
主要獎項
榮譽獎項
1913年升任副教授,1919年成為教授,同時兼任自然哲學(物理學別稱)主任教授。1942年成為美國物理協會會長(1942年)、美國國家科學院成員、英國、墨西哥及印度科學院的外國成員。他的許多著作寫的非常淺顯。而講的卻是最新的原理和現代應用學術。如《現代物理學的邏輯》已是歐美家庭人手一冊的科學常識。
榮譽頭銜
布里奇曼是美國科學院院士,英國、墨西哥和印度科學院外籍院士,擔任過美國物理學會1942年度主席。他還是美國科學促進會、美國藝術與科學院、美國哲學學會和美國國家科學院的成員。他是倫敦皇家自然知識促進學會的外籍成員,也是倫敦物理學會的榮譽會員。布里奇曼獲得了榮譽博士學位,分別來自斯蒂文斯理工學院(1934年)、哈佛大學(1939年)、布魯克林區理工學院(1941年)、普林斯頓大學(1950年)、巴黎大學(1950年)和耶魯大學(1951年)。他還獲得了來自流變學會的賓厄姆獎(1951年)、美國藝術與科學學院的朗福德獎(1919年)、富蘭克林研究所的埃利奧特·克雷森獎章(1932年)、荷蘭皇家藝術與科學學院巴赫伊斯·魯茲布姆基金會(創始人亨德里克·威廉·巴赫伊斯·魯茲布姆)的金獎章(1933年)以及美國國家科學院的康斯托克獎(1933年)。馬薩諸塞州的珀西·W·布里奇曼之家是美國國家歷史地標,于1975年被指定。2014年,國際礦物學協會新礦物、命名和分類委員會批準了以布里奇曼的高壓研究為名的perovskite結構(Mg,Fe)SiO3礦物的名稱bridgmanite。
主要成果
1946年由于高壓裝置和高壓物理學方面的研究成果獲諾貝爾物理學獎。他的主要著作有:《現代物理學的邏輯》(1927)、《物理理論的本質》(1936)、《一個物理學家的沉思》(1950)、《幾個物理概念的本質》(1952)等。他發明了布里奇曼密封裝置,并成為布里奇曼熱力學方程的名字來源。布里奇曼多年來對他的高壓裝置進行了許多改進,并多次未能合成出鉆石。
基本觀點
布里奇曼的基本觀點是要把所有科學概念與經驗過程、操作過程聯系起來。他認為,"概念與相應的操作是同義的",凡是操作上不可確定的概念應該清除出科學概念的范圍。他所說的操作主要指實驗操作,也包括非儀器的操作,即精神操作。他把精神操作分為兩類,一類是"紙和筆的操作",指數學運算和邏輯運算;另一類為"言語操作"。言語操作不僅包括科學家的全部言語活動,而且還包括他們的思維活動。布里奇曼還試圖通過相對論和量子力學論證物理對象并不是操作活動之外的客觀實在,物理概念也不是客觀實在的反映。按照他的觀點,A.阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論,主要產生于正確地運用基于操作主義觀點的概念分析。狹義相對論證明了物理學的空間(長度)和時間概念只具有操作意義,但并不肯定微觀客體及其規律的客觀實在。他認為原子不過是一系列實驗操作以及與此相關的精神操作的同義詞。物理對象、物理概念都是由科學家的操作活動決定的,它們不過是科學家的一組操作。
學術評價
布里奇曼認為,既然物理對象、物理概念僅是一組操作活動,那么真理就不是主觀認識與客觀實在相一致,而僅僅是方便和實用。如"場的學說"之所以代替"超距說",并不是前者比后者正確地反映了客觀實在,而只是由于人們采用前者比采用后者較為方便。布里奇曼的某些觀點受到了一些科學家和哲學家如阿爾伯特·愛因斯坦、R.卡爾納普、C.G.亨佩爾等人的批評。
個人生活
布里奇曼于1912年與康涅狄克州哈特福德的奧利夫·韋爾(1882-1972)結婚。韋爾的父親埃德蒙德·阿薩·韋爾是亞特蘭大大學的創始人和第一任校長。這對夫婦有兩個孩子,他們結婚將近50年,大部分時間都住在劍橋大學。這個家庭還在新罕布什爾州蘭多夫擁有一個夏季住所,布里奇曼以熟練的登山者而聞名。布里奇曼是一位“敏銳的分析思想家”,具有“富有想象力的機械天賦”和出色的手工技能。他是一位熟練的管道工和木工,喜歡自己動手,不愿意尋求專業人士的幫助。他還喜歡音樂,會彈鋼琴,并為自己的花園和菜園感到自豪。布里奇曼在患有轉移性癌癥一段時間后自殺身亡。他的自殺信只有兩句話:“讓一個人自己做這件事是不體面的。也許今天是我最后一次能夠自己做到?!辈祭锲媛脑捲?a href="/hebeideji/7254063258281033780.html">安樂死辯論中被許多人引用。
外部鏈接
參考資料 >