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盧瑟??蒲袌F(tuán)隊(duì)與高校拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)

2011-08-15 00:50夏代云何泌章李炳昌
重慶與世界 2011年15期
關(guān)鍵詞:放射性實(shí)驗(yàn)室研究

夏代云,何泌章,李炳昌

(1.海南大學(xué) a.政治與公共管理學(xué)院;b.海南大學(xué)馬克思主義學(xué)院,???570228;2.廣西區(qū)南寧地區(qū)教育學(xué)院,南寧 416000)

創(chuàng)新是一個民族、一個國家興旺不竭的源動力,也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會與自然可持續(xù)發(fā)展的源動力。在知識經(jīng)濟(jì)時代,一個國家參與國際競爭的核心競爭力,就在于其自主創(chuàng)新能力。我國十一五規(guī)劃明確提出必須提高自主創(chuàng)新能力,“大力提高原始創(chuàng)新能力、集成創(chuàng)新能力和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新能力?!保?]其中,基礎(chǔ)科學(xué)的原創(chuàng)性研究是最根本的創(chuàng)新,是技術(shù)自主創(chuàng)新的基礎(chǔ),也是我國實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的必要環(huán)節(jié)。

自主創(chuàng)新的主要因素在于創(chuàng)新型人才和原創(chuàng)性科研成果。我國十二五規(guī)劃提出要突出培養(yǎng)造就創(chuàng)新型科技人才,營造優(yōu)秀人才脫穎而出的環(huán)境。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》明確提出要“牢固確立人才培養(yǎng)在高校工作中的中心地位,著力培養(yǎng)信念執(zhí)著、品德優(yōu)良、知識豐富、本領(lǐng)過硬的高素質(zhì)專門人才和拔尖創(chuàng)新人才”[2]。20世紀(jì)80年代后,高校已成為我國科研特別是基礎(chǔ)科學(xué)研究的主力軍,是我國原始性創(chuàng)新和科研開發(fā)的主力軍[3]。相應(yīng)地,我國高??蒲泄芾硌芯恳彩艿街匾暎瑢W(xué)習(xí)型組織及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的作用已為學(xué)界關(guān)注。高校創(chuàng)新性基礎(chǔ)科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)是一種典型的學(xué)習(xí)型組織,是團(tuán)隊(duì)協(xié)作的典范,深入分析其特征對于如何促進(jìn)我國高??茖W(xué)研究和科研管理具有重大意義,也對高校如何培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才具有重大意義。

馬克思在《德意志意識形態(tài)》的手稿中寫到:“我們僅僅知道一門唯一的科學(xué),即歷史科學(xué)?!保?]其唯物史觀就是從對人類歷史發(fā)展的考察中抽象出來的最一般的結(jié)果的概括。同樣,通過對科學(xué)史案例的考察,我們也能獲得關(guān)于高??蒲泄芾淼挠幸娼?jīng)驗(yàn),因?yàn)榭茖W(xué)史不僅是對人類認(rèn)識自然的結(jié)果的史料匯編,還是一部科學(xué)活動史。英國物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福(Ernest Rutherford,1871~1937)被譽(yù)為“核物理之父”、“微觀宇宙之王”,因成功組建科研團(tuán)隊(duì)和培育大量優(yōu)秀科學(xué)人才而獲得“偉大的教師和科研工作的杰出組織者與領(lǐng)導(dǎo)者”[5]序言的榮譽(yù)。盧瑟福在劍橋大學(xué)時參與導(dǎo)師湯姆遜(J.J.Thomson)的科研團(tuán)隊(duì),共同研究X射線引起氣體導(dǎo)電的效應(yīng),大大推進(jìn)了氣體離子化研究。加拿大麥克吉爾大學(xué)因盧瑟福組建科研團(tuán)隊(duì)在放射性研究上取得杰出成果而出名,英國曼徹斯特大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室由于盧瑟福卓越的組織工作和科研成果而成為當(dāng)時英國甚至世界上主要的放射性和原子物理研究中心,劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室在他的領(lǐng)導(dǎo)下,成為當(dāng)時世界物理學(xué)家的圣地??梢哉f,在19世紀(jì)末和20世紀(jì)早期,盧瑟福參與和以他為核心的學(xué)習(xí)型科研團(tuán)隊(duì)是當(dāng)時世界上最成功的高校創(chuàng)新性基礎(chǔ)科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)之一,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新能力強(qiáng),工作效益高,均取得了偉大的原創(chuàng)性科研成果。而且,他領(lǐng)導(dǎo)的后兩個實(shí)驗(yàn)室被公認(rèn)為是培育優(yōu)秀青年科學(xué)家的“苗圃”。這些學(xué)習(xí)型科研團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。

一、盧瑟福參與和組建的重要科研團(tuán)隊(duì)

19世紀(jì)后期,隨著電力工業(yè)的發(fā)展,尋找新的電光源、解決高壓輸電過程向空氣中漏電等實(shí)際問題使得人們開始深入研究氣體中的導(dǎo)電現(xiàn)象,到19世紀(jì)80和90年代,陰極射線的本質(zhì)和性質(zhì)成為當(dāng)時重要的科研課題,陰極射線引起的氣體導(dǎo)電現(xiàn)象是其姊妹課題。湯姆遜任劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室第3任教授后,于1885年把實(shí)驗(yàn)室的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到研究陰極射線引起的氣體導(dǎo)電和陰極射線的組成,在倫琴(W.C.R.ntgen)發(fā)現(xiàn)X射線之后,他們的研究取得了重大進(jìn)展。倫琴不僅發(fā)現(xiàn)X射線在穿透物質(zhì)時被吸收射線的數(shù)量似乎大致和吸收體的厚度與密度成正比[6],還發(fā)現(xiàn)X射線能使氣體變成導(dǎo)電體,不過倫琴更關(guān)注前者[7]110。湯姆遜是第1批獲得倫琴論文復(fù)印本的科學(xué)家之一,他感興趣的后者。湯姆遜在助手艾維萊特(E.Everett)的幫助下很快復(fù)制了倫琴實(shí)驗(yàn)中的X射線管,并立刻進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。不久,湯姆遜就在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了新的科學(xué)假說。即,在X射線作用下,通過氣體的電流和電壓之間的關(guān)系不像歐姆定律那樣簡單,而是可用一個復(fù)雜的微分方程表示。這個方程應(yīng)該包括氣體解離后再結(jié)合的系數(shù)a,氣體離子遷移率k1和k2,以及因X射線作用而每秒解離的離子數(shù)q。其中,q可由無火花放電時氣體通過的最大電流來測定。但是,測定a,k1和k2比較復(fù)雜,需要根據(jù)理論設(shè)計(jì)精密實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行精確測量,而湯姆遜實(shí)驗(yàn)技巧不高,做起實(shí)驗(yàn)來笨手笨腳,于是湯姆遜邀請擅長實(shí)驗(yàn)的盧瑟福參加研究。盧瑟福深入思考之后,設(shè)計(jì)和制作了一些較精密的儀器,并運(yùn)用四象限靜電儀,設(shè)計(jì)了精巧、可靠的實(shí)驗(yàn)方法,以高超的實(shí)驗(yàn)技巧測定了不同氣體解離后再結(jié)合的系數(shù)a的值,確定了k1和k2的值,從而對于X射線引起氣體導(dǎo)電研究起到了重要作用。此外,湯姆遜的另外兩個研究生澤萊尼(J.Zeleny)和湯森(J.Townsend)分別在確定產(chǎn)生離子時既定速度氣體所需的電動力和離子擴(kuò)散力方面做了不少工作。由于這些精確測量工作,卡文迪許實(shí)驗(yàn)室在X射線引起氣體導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)研究方面處于領(lǐng)先地位[5]45。這項(xiàng)研究也使得盧瑟福轉(zhuǎn)入到了當(dāng)時物理學(xué)的最前沿——放射性研究,并于1898年9月之前發(fā)現(xiàn)了鈾放出的α射線和β射線,并識別出另外一種穿透力更大的輻射(后來命名為γ射線)。

由于在氣體離子化研究上的卓著成就,盧瑟福在科學(xué)界聲譽(yù)鵲起,并于1898年10月被加拿大麥克吉爾大學(xué)聘請為麥克唐納物理實(shí)驗(yàn)室教授。他繼續(xù)研究放射性,并著手組建科研團(tuán)隊(duì)。但是,當(dāng)時物理系的絕大部分學(xué)生是抱著成為工程師的目的來學(xué)習(xí)的,偏重于應(yīng)用科學(xué),只有極少數(shù)人想拿到物理學(xué)學(xué)位。因此,盧瑟福只能從少數(shù)幾個喜好物理學(xué)的學(xué)生和同事中找助手。他找到的第一個助手是歐文斯(R.B.Owens)。很快,他們發(fā)現(xiàn)了釷射氣(注:后來認(rèn)定為氡的同位素,原子量為220)。他們還發(fā)現(xiàn),射氣能使其附近物體變得具有放射性,盧瑟福就此提出“放射性淀質(zhì)”假說,認(rèn)為這是射氣沉淀在周圍物體上而導(dǎo)致的,并認(rèn)為射氣的在場是放射性淀質(zhì)產(chǎn)生的必要條件。盧瑟福還適時找到了4個喜好物理學(xué)的學(xué)生合作。麥克克蘭(R.K.McClung)協(xié)助他進(jìn)行離子化研究,二人合寫的論文于1901年2月發(fā)表。1900夏,多恩(Dorn)發(fā)現(xiàn)鐳射氣(注:后來認(rèn)定為原子量為222的氡),并發(fā)現(xiàn)鐳射氣能維持約4天。隨后,盧瑟福與布魯克斯(Harriet Brooks)一起研究鐳射氣的原子量,1901年春,他們證明鐳射氣是一種放射性氣體,其分子量在約40~100之間[8]40。阿藍(lán)(S.J.Allan)協(xié)助他研究受激放射性淀質(zhì)與氣體的離子化。格里爾(A.Grier)協(xié)助他用電法比較了釷產(chǎn)生了α射線和β射線,1902年4月他們發(fā)現(xiàn),α射線與β射線之間的關(guān)系,不同于倫琴射線和陰極射線之間的關(guān)系[9]74。這個假說打破了當(dāng)時科學(xué)界流行的關(guān)于輻射的類比學(xué)說(the analogy of radiations):陰極射線產(chǎn)生倫琴射線,第1次(primary)倫琴射線又產(chǎn)生了第2次倫琴射線;學(xué)界將此學(xué)說類比到α射線和β射線的產(chǎn)生,鐳自發(fā)地拋出電子(即β射線),β射線又產(chǎn)生的第2次輻射(the secondary radiation),即α射線,因此,α射線被認(rèn)為是非粒子的軟倫琴輻射[9]14。但是,盧瑟福關(guān)于放射性淀質(zhì)的假說很快遇到反例。1901年仲夏,艾爾斯特(Elster)和蓋提爾(Geitel)報(bào)告,他們在一根僅僅暴露于空氣中的高壓電線上收集到了放射性淀質(zhì)。這表明射氣對于放射性淀質(zhì)根本不必要!那么,盧瑟福關(guān)于受激放射性的解釋就是錯誤的,或至少是不完全的。與此同時,在1901年春,盧瑟福在巴爾尼斯(Barnes)和布魯克斯的協(xié)助下,觀察到射氣產(chǎn)生的速率似乎隨著釷化物的物理?xiàng)l件的變化而變化,過度加熱時全部停止。如果一種釷化物喪失了產(chǎn)生射氣的能力,它就被稱為“祛射氣的”(de-emanated)[9]37。祛射氣化問題以及射氣可能對于受激放射性完全不必要的問題,使得該項(xiàng)研究需要分析化學(xué)家的幫助。盧瑟福便去邀請化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的沃爾克教授(Walker)參與研究,卻遭到拒絕,但是,他成功地邀請到了當(dāng)時任化學(xué)演示員的分析法化學(xué)家索迪(Frederick Soddy)。他們一起合作不到兩年時間,就提出了放射性元素衰變理論,從而改變了延續(xù)兩千多年的原子論觀點(diǎn)。盧瑟福還發(fā)明了用放射性元素測定太陽、地球和礦石的精確年齡的方法,1905年估算出太陽的年齡為約50億年,與今天所公認(rèn)的50~60億年的結(jié)果基本相符。他于1903年初步確認(rèn)α射線是帶正電荷的氦原子,1905年著手研究α射線通過物質(zhì)后受到阻滯的現(xiàn)象,并堅(jiān)定地把α射線作為探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性手段,1906年發(fā)現(xiàn)了α粒子的小角散射現(xiàn)象。由于放射性元素自發(fā)衰變理論以及關(guān)于放射性的其他發(fā)現(xiàn),盧瑟福獲得了1908年度諾貝爾化學(xué)獎。

由于在放射性研究上的杰出成就,盧瑟福在1908年被曼徹斯特大學(xué)聘請為蘭沃爾西(Langworthy)物理學(xué)講座教授,領(lǐng)導(dǎo)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室。上任伊始,他旋即組建科研團(tuán)隊(duì)。當(dāng)時,物理實(shí)驗(yàn)室只有包括德國人蓋格在內(nèi)的4名實(shí)驗(yàn)員和3名擔(dān)任演示員的研究生。但在3年之內(nèi),盧瑟福憑借自己在科研上的能力和威望,對于科研的熱愛和銳意進(jìn)取,以及樂觀自信、真誠友愛、團(tuán)結(jié)寬容、熱情幽默的性格,很快將研究團(tuán)隊(duì)擴(kuò)充到25人。其中,有來自俄羅斯、波蘭、匈牙利、德國、日本、美國、加拿大、新西蘭等國家的國外學(xué)生;本國學(xué)生中,有來自社會上層的莫斯萊(Moseley)和達(dá)爾文(C.G.Darwin,《物種起源》的作者達(dá)爾文的孫子),也有來自平民階層的馬斯頓(E.Marsden)、查德維克(Chadwick)、伍德(A.B.Wood)、羅伊德(Royds)、羅賓遜(Robinson)、羅素(A.S.Russell)等。其中最為杰出的學(xué)生有:玻爾(N.Bohr)、查德維克、海威西(von Hevesy)、莫斯萊、達(dá)爾文、羅素、法詹斯(Fajans)、蓋格、馬斯頓、伍德、安德雷德(Andrade)和羅賓遜。盧瑟福率領(lǐng)大家研究原子物理現(xiàn)象,他發(fā)揮自己出色的科研管理才能,構(gòu)建了小組研究、集體協(xié)作的科研管理模式。其中,蓋格和馬斯頓研究α射線;拉塞爾、安德雷德、查德維克研究β射線;羅賓遜等研究γ射線;海威西、馬克威爾、里查茲、伍德等研究放射性;莫斯萊、達(dá)爾文研究X射線特征譜線;達(dá)爾文和玻爾先后負(fù)責(zé)理論工作;盧瑟福對這些研究都有興趣,并負(fù)責(zé)總指導(dǎo)工作。這些團(tuán)隊(duì)由于盧瑟福的知人善任和善于引導(dǎo),形成一個和諧的研究集體,有人稱之為“家族”或“部落”,盧瑟福被稱為這個家族的“爸爸”和部落的“酋長”[10]。在此時期,盧瑟福科研團(tuán)隊(duì)最偉大的科學(xué)貢獻(xiàn)之一是發(fā)現(xiàn)了原子有核結(jié)構(gòu)。1908年他與蓋革、馬斯頓一起用閃爍法發(fā)現(xiàn)了α例子的大角散射現(xiàn)象,該現(xiàn)象對于當(dāng)時湯姆遜原子結(jié)構(gòu)理論是一個重要的反例。經(jīng)過兩年的深入思考,盧瑟福提出了原子有核結(jié)構(gòu)模型:“考慮高速α粒子通過一個有著Ne的正中心電荷并被n個電子補(bǔ)償?shù)碾姾伤鼑脑?。”?]1321912年 8月,盧瑟福將“中心電荷”改稱為“核”(nucleus),原子物理學(xué)中的新概念“原子核”就這樣被創(chuàng)造出來了。1913年莫斯萊用元素的X射線光譜法發(fā)現(xiàn),決定化學(xué)元素性質(zhì)的是原子序數(shù),即原子核的核外電荷數(shù),元素性質(zhì)是原子序數(shù)的周期函數(shù),該發(fā)現(xiàn)為化學(xué)、核物理學(xué)和原子化學(xué)的發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。1917年11月,盧瑟福發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證氮原子核被α粒子轟擊后分裂了,放出了長射程的氫粒子。這是人類歷史上第一次打破原子核,從而為元素的人工嬗變和聚變開辟了道路。玻爾于1922年認(rèn)為,“這些實(shí)驗(yàn)確實(shí)可以說開辟了自然哲學(xué)的新紀(jì)元,因?yàn)樗谝淮螌?shí)現(xiàn)了把一種元素變?yōu)榱硪环N元素的人工轉(zhuǎn)變。”[5]173

1919年4月,盧瑟?;氐絼虼髮W(xué)任卡文迪什實(shí)驗(yàn)室第4任教授,領(lǐng)導(dǎo)該實(shí)驗(yàn)室。在此期間,他面向世界,不分國籍、種族、民族、信仰,招收優(yōu)秀科研人才,組建了當(dāng)時世界上最優(yōu)秀的創(chuàng)新性基礎(chǔ)科學(xué)研究團(tuán)隊(duì),并繼續(xù)完善小組研究、集體協(xié)作的科研管理模式。該實(shí)驗(yàn)室在原子物理學(xué)和核物理學(xué)研究中作出了領(lǐng)先當(dāng)時世界的原創(chuàng)性科研成果。1920年,盧瑟福預(yù)言氦有原子量為3的同位素He3,預(yù)言中子及其巨大穿透性;并用“質(zhì)子”命名氫的原子核;1921年,盧瑟福和查德維克又發(fā)現(xiàn)硼、氟、鈉、鋁和磷都可以產(chǎn)生人工核嬗變。1922年盧瑟福預(yù)言正電子,1924年8月,提出原子核外存在“勢壘”,以及勢壘附近存在非庫侖力的強(qiáng)作用力,認(rèn)識到人工分裂重原子核的困難。1924年,阿普爾頓發(fā)現(xiàn)上層大氣有電離層存在,命名為“阿普爾頓電離層”,并因此獲得1947年諾貝爾物理學(xué)獎。1925年,布萊克特用威爾遜云室記錄粒子的蹤跡,找到了氮?dú)庠讦亮W拥霓Z擊下產(chǎn)生氫核的直接證據(jù),并于1932年與奧恰利尼(G.P.S.Occhialini)合作,用符合法改進(jìn)威爾遜云室,使云室攝影自動化,并在研究宇宙射線方面獲得原創(chuàng)性超過,從而獲得1948年度諾貝爾物理學(xué)獎。1927年盧瑟福正式命名中子,并由此認(rèn)識到核由質(zhì)子、電子、中子組成,并發(fā)現(xiàn)α射線、β射線和γ射線均起源于核內(nèi),從而進(jìn)一步完善了放射性元素衰變理論。1928年卡皮查研究低溫物理學(xué),設(shè)計(jì)了一套高效率的氦液化器。1932年,查德維克發(fā)現(xiàn)中子。盧瑟福接受了蘇聯(lián)青年物理學(xué)家伽莫夫的隧道效應(yīng)理論,自1928年起領(lǐng)導(dǎo)考克饒夫和瓦爾頓研制粒子加速器,1932年研制出世界上第一臺粒子加速器,并在1932~1933年間用它人工打破一系列重元素的原子核,驗(yàn)證了愛因斯坦的質(zhì)能等當(dāng)定律[11]。弗雷曼·迪森(Freeman J.Dyson)認(rèn)為加速器的出現(xiàn)標(biāo)志著“案頭核物理學(xué)時代終結(jié)了,大規(guī)??蒲袝r代開始了”[12]。邦奇(M.Bunge)和施伊(W.R.Shea)認(rèn)為,“盧瑟福……無任如何應(yīng)是今天‘大科學(xué)’的先驅(qū)者”[5]389??ㄎ牡鲜矊?shí)驗(yàn)室在盧瑟福的領(lǐng)導(dǎo)下發(fā)展到巔峰。

二、盧瑟福科研團(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)特征

下面選擇盧瑟福所參與和領(lǐng)導(dǎo)的兩個杰出科研團(tuán)隊(duì),從組織行為學(xué)和科研管理的視角分析其結(jié)構(gòu)特征。

1.湯姆遜—盧瑟??蒲袌F(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)特征

1)團(tuán)隊(duì)的研究項(xiàng)目:X射線引起氣體導(dǎo)電的效應(yīng)

2)團(tuán)隊(duì)組成:團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)湯姆遜。團(tuán)隊(duì)成員盧瑟福、艾維萊特、澤萊尼、湯森。

湯姆遜作為實(shí)驗(yàn)室主任和氣體導(dǎo)電方面的學(xué)術(shù)權(quán)威,借助由組織賦予的合法領(lǐng)導(dǎo)權(quán)和由其自身學(xué)術(shù)魅力而獲得的專家領(lǐng)導(dǎo)權(quán),成為這個研究團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者。湯姆遜和盧瑟福在研究中居于核心位置,湯姆遜貢獻(xiàn)的主要是理論、討論和大部分?jǐn)?shù)學(xué)計(jì)算,盧瑟福貢獻(xiàn)的是大部分實(shí)驗(yàn)和測量。澤萊尼和湯森也負(fù)責(zé)部分實(shí)驗(yàn)和測量。艾維萊特負(fù)責(zé)儀器制作。

3)團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu):協(xié)作式扁平結(jié)構(gòu)。

湯姆遜與4個成員組成了一個小型的協(xié)作式團(tuán)隊(duì),團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)呈扁平型。湯姆遜確立研究項(xiàng)目,組建團(tuán)隊(duì),進(jìn)行具體研究工作,在初期研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出新的理論構(gòu)想,確定進(jìn)一步研究的內(nèi)容,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求擴(kuò)大研究團(tuán)隊(duì),讓善于做實(shí)驗(yàn)的盧瑟福加入團(tuán)隊(duì)。各研究成員出于熱愛科學(xué)研究、作出科學(xué)發(fā)現(xiàn)、追求自我發(fā)展的理想,按照湯姆遜的理論構(gòu)思分別負(fù)責(zé)項(xiàng)目中的不同具體工作,大家一起協(xié)作攻關(guān)。此即“協(xié)作式扁平結(jié)構(gòu)”名稱的由來[13]。

另外,盧瑟福和艾維萊特加入這個項(xiàng)目組,體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)成員知識與技術(shù)互補(bǔ)的需求。湯姆遜擅長理論研究并善于構(gòu)思實(shí)驗(yàn),但不擅于做實(shí)驗(yàn)。盧瑟福善于制作儀器,長于設(shè)計(jì)精巧可靠的實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行精密細(xì)致的測量。艾維萊特不懂得理論,但他是當(dāng)時英國最好的吹玻璃工之一,善于制作實(shí)驗(yàn)所需的儀器。這樣,他們利用各自的優(yōu)勢形成了一個在理論、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)和儀器制作方面相互補(bǔ)充的團(tuán)隊(duì)。

2.盧瑟福—蓋格—馬斯頓科研團(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)特征

1)團(tuán)隊(duì)的研究項(xiàng)目:α粒子的大角散射現(xiàn)象。

2)團(tuán)隊(duì)組成:團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)盧瑟福。團(tuán)隊(duì)成員蓋格、馬斯頓。

盧瑟福作為物理學(xué)教授和放射性研究方面的學(xué)術(shù)權(quán)威,借助由組織賦予的合法領(lǐng)導(dǎo)權(quán)、由其自身學(xué)術(shù)能力和人格魅力而獲得的專家領(lǐng)導(dǎo)權(quán),成為該研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者。蓋格是物理系的實(shí)驗(yàn)員,根據(jù)盧瑟福的工作安排研究α射線。馬斯頓是蓋格的學(xué)生,正在學(xué)習(xí)放射性研究方法,由于蓋格的推薦、盧瑟福的批準(zhǔn)而進(jìn)入該團(tuán)隊(duì)。

3)團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu):協(xié)作式扁平結(jié)構(gòu)。

盧瑟福、蓋格和馬斯頓組成了一個小型協(xié)作式團(tuán)隊(duì),團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)呈扁平型。盧瑟福進(jìn)行理論指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn),蓋格和馬斯頓主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察。

3.科研團(tuán)隊(duì)的管理方式和學(xué)術(shù)交流方式

這兩個成功的科研團(tuán)隊(duì)以及盧瑟福領(lǐng)導(dǎo)的其他科研團(tuán)隊(duì),都實(shí)行柔性管理,并充分利用了各種學(xué)術(shù)交流方式。

1)管理方式:柔性管理。

在第1個案例中,湯姆遜借助實(shí)驗(yàn)室設(shè)備提供了研究平臺,構(gòu)思理論,參加實(shí)驗(yàn),還充分發(fā)揮了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),制作簡單儀器的傳統(tǒng),并充分信任盧瑟福對于記錄下來的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的判斷和取舍。在對待科研成果上,湯姆遜在各種場合充分肯定了盧瑟福的科研業(yè)績,合寫的論文也奠定了盧瑟福在科學(xué)界的聲譽(yù)。由于湯姆遜放手讓追求科學(xué)發(fā)現(xiàn)的學(xué)生們自主實(shí)驗(yàn),盧瑟福和其他同學(xué)積極參與實(shí)驗(yàn)和討論,在氣體導(dǎo)電的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練方面成長很快,在該團(tuán)隊(duì)解散后均能獨(dú)立進(jìn)行研究。盧瑟福還在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會了使用靜電儀,這種電法在他后續(xù)的氣體導(dǎo)電研究與放射性衰變研究中起了巨大作用。

在第2個案例中,當(dāng)蓋格向盧瑟福推薦馬斯頓時,盧瑟福不僅立刻同意了蓋格的要求,并迅速地確定了馬斯頓的科研方向:觀察α粒子的大角散射[10]。這個事例體現(xiàn)了盧瑟福的民主管理風(fēng)格,他充分尊重助手蓋格的建議;體現(xiàn)了盧瑟福卓越的科研敏銳性,認(rèn)為α粒子的大角散射現(xiàn)象值得深入研究;體現(xiàn)出盧瑟福充分信任實(shí)驗(yàn)室所培養(yǎng)的學(xué)生,并迅速把馬斯頓推到了科學(xué)研究的最前沿;最后,這也體現(xiàn)了盧瑟福不拘一格培養(yǎng)科研人才的精神,卡文迪許實(shí)驗(yàn)室正是繼承并發(fā)揚(yáng)了這種精神,后來培養(yǎng)出了好幾個極其年輕的諾貝爾獎獲得者,也為世界各國培養(yǎng)了許多極其年輕的優(yōu)秀物理學(xué)教授。

2)溝通與學(xué)術(shù)交流方式。

有效運(yùn)用扁平式結(jié)構(gòu)有兩個前提條件:第一,團(tuán)隊(duì)文化好,成員之間相互信任,有彼此正向合作的意愿和氛圍,每一個成員都是健康的、積極的。第二,信息系統(tǒng)完善,內(nèi)部信息平臺可讓成員分享所有信息,可理解所有狀態(tài)[13]??ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)室和曼徹斯特物理實(shí)驗(yàn)室都是成熟的高校科研團(tuán)隊(duì),滿足這兩個條件。

在對外學(xué)術(shù)交流方面,湯姆遜、盧瑟福都是當(dāng)時著名的物理學(xué)家,也都是實(shí)驗(yàn)室主任,與國內(nèi)外著名科學(xué)家聯(lián)系緊密。他們能及時通過各種科學(xué)雜志(如當(dāng)時最著名的英語科學(xué)雜志《哲學(xué)雜志》《自然》)了解國內(nèi)外的科研動態(tài)并發(fā)表自己的科研成果。英國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會年會,皇家學(xué)會會議、各種學(xué)術(shù)訪問等,都極大地促進(jìn)了國內(nèi)國際的學(xué)術(shù)交流。這兩個實(shí)驗(yàn)室都充分利用了這些學(xué)術(shù)交流途徑。

在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部溝通方面,是全渠道式溝通方式。在第1個案例中,湯姆遜于1893年在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室成立了卡文迪許物理學(xué)學(xué)會,每2周召開1次,討論物理學(xué)上最新發(fā)表的論文。這個學(xué)會對活躍實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)氣氛及其迅速發(fā)展起到了很大作用。正是在此會議上,湯姆遜及時向全室成員宣讀并解釋了倫琴的論文。這個學(xué)會是團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的一個例子。另外,盧瑟福于1896年起發(fā)起并組織了每天午后的茶時漫談會,大家聚在一起自由地暢談,任何人都可以袒露自己的看法,提出來讓大家一起討論。這種茶時漫談會在曼徹斯特物理實(shí)驗(yàn)室孕育了一些偉大的科研成果。

在第2個案例中,團(tuán)隊(duì)內(nèi)部也實(shí)現(xiàn)了全渠道式溝通方式。盧瑟福每天到實(shí)驗(yàn)室詢問實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況,親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn),直接指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員,與他們一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),討論并解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。如,蓋格從計(jì)數(shù)α粒子轉(zhuǎn)向研究α粒子的散射現(xiàn)象,就是在盧瑟福的指導(dǎo)、自己的研究、布拉格的提醒下實(shí)現(xiàn)的,馬斯頓在盧瑟福和蓋格的直接指導(dǎo)下觀察到了α粒子的大角散射現(xiàn)象[10]。另外,盧瑟福組織了每天午后的茶時漫談會,盧瑟福夫人提供茶點(diǎn),大家聚在一起自由地暢談,討論科研中遇到的問題。此外,每星期有1到2天傍晚,盧瑟福會邀請部分助手和學(xué)生到家里便宴,餐時也就成為自由學(xué)術(shù)討論的重要時刻。盧瑟福樂觀豁達(dá)、幽默風(fēng)趣的性格使這種自由討論更加輕松愉悅。這種學(xué)術(shù)團(tuán)體內(nèi)的自由討論,就是彼得·圣吉(P.M.Senge)在《第五項(xiàng)修煉》中所述團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的深度匯談的例子,這些深度匯談催生了很多杰出的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

三、啟發(fā)

盧瑟福參與并領(lǐng)導(dǎo)的成功科研團(tuán)隊(duì)給我們帶來一系列有益的啟示,特別是對于高校如何培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新科研人才具有較大的啟發(fā)意義。

第一,從團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)來看,原創(chuàng)性極強(qiáng)的高?;A(chǔ)科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)一般是小型的協(xié)作式團(tuán)隊(duì),呈扁平式結(jié)構(gòu),團(tuán)隊(duì)成員之間相互尊重,彼此協(xié)作,是一種典型的學(xué)習(xí)型組織。大型科學(xué)研究可以采用“分工協(xié)作的集團(tuán)型團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)”——即把大的科學(xué)問題分解為若干個小的科學(xué)問題,分別由不同的協(xié)作型科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé),各個小型科研團(tuán)隊(duì)有核心骨干,主抓日??蒲泄ぷ?,由一個領(lǐng)導(dǎo)者統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)所有小型科研團(tuán)隊(duì),協(xié)作攻關(guān)。這種分工協(xié)作的集團(tuán)型科研團(tuán)隊(duì)研究出的一系列科研成果或許可以逐步形成一個學(xué)科體系。如,盧瑟福領(lǐng)導(dǎo)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的時候就是采取這種分工協(xié)作的集團(tuán)型團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu),其研究成果初步形成了核物理學(xué)體系。

第二,從團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)來看,創(chuàng)新性基礎(chǔ)科學(xué)研究由一個原創(chuàng)性強(qiáng)、學(xué)術(shù)前瞻力強(qiáng)、人格魅力強(qiáng)的名師出任,而且,這種領(lǐng)導(dǎo)權(quán)如果是通過組織程序正式授予的,就能更好地發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。盧瑟福曾就科學(xué)界的領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)具備的條件提出過建議:“經(jīng)驗(yàn)表明,除去領(lǐng)導(dǎo)者本人要有卓越成就之外,由于科學(xué)的進(jìn)步在很大程度上取決于對科研的激勵,因此還需要領(lǐng)導(dǎo)者有指導(dǎo)他人沿著有成果的思路前進(jìn)的卓越能力。這種類型的人很少,但是對于科研機(jī)構(gòu)而言,其重要性卻是本質(zhì)的?!保?4]193

第三,實(shí)行柔性管理是促進(jìn)創(chuàng)新性科研團(tuán)隊(duì)做出原創(chuàng)性研究的有力措施。從管理學(xué)特別是企業(yè)管理學(xué)的視角來看,20世紀(jì)中期以來,人本主義思潮使得人的主體意識得到了強(qiáng)化,自我追求和自我實(shí)現(xiàn)成為人們的一種普遍追求[3]127。但是,在科學(xué)界,特別是在高等院校的科研人員中,這種特征特別明顯,或者說這就是科學(xué)工作者的一個內(nèi)在特征。因此,應(yīng)該更多地給予科研人員以更大的自主性,并及時鼓勵新成員所取得的成果。尤其是在科研人員工作受挫時,領(lǐng)導(dǎo)者和同行要具備科學(xué)寬容精神,容忍失敗,鼓勵進(jìn)取。

第四,從學(xué)術(shù)交流方面看,團(tuán)隊(duì)內(nèi)部要創(chuàng)造條件實(shí)現(xiàn)全渠道式溝通,在溝通中,團(tuán)隊(duì)成員都持開放的心態(tài),敏于思考,以不斷學(xué)習(xí)的態(tài)度坦誠地討論科研中遇到的問題,達(dá)到相互理解,相互支持,共同突破科研難題。從外部交流來看,要利用各種可以利用的渠道進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,緊跟專業(yè)研究的前沿。如湯姆遜緊接著倫琴的發(fā)現(xiàn),研究X射線引起氣體導(dǎo)電現(xiàn)象,盧瑟福緊接著貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的放射性現(xiàn)象,研究鈾輻射的類型、性質(zhì)和本質(zhì)。

第五,從研究領(lǐng)域來看,學(xué)科交叉是獲得新發(fā)現(xiàn)的有效途徑。如,盧瑟福和索迪合作發(fā)現(xiàn)元素放射性衰變規(guī)律,進(jìn)入放射性化學(xué)領(lǐng)域,在物理和化學(xué)之間架起了橋梁。又如,阿普爾頓發(fā)現(xiàn)大氣電離層就是物理學(xué)與天文學(xué)相互滲透的典型案例。通過學(xué)科交叉而形成邊緣科學(xué),這是20世紀(jì)初至今科學(xué)發(fā)展的一大趨勢[15]467。

第六,以科學(xué)問題為引導(dǎo),推進(jìn)年輕科學(xué)家迅速成長。科學(xué)問題引領(lǐng)著科學(xué)發(fā)現(xiàn)。盧瑟福對于新進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的成員,總是先詢問其是否帶有科學(xué)問題,如果沒有,盧瑟福就會鼓勵他去尋找科學(xué)問題,或者在適當(dāng)時機(jī)為其指定前沿性科研問題。如,1908年當(dāng)蓋格對盧瑟福提議:“我正在教年輕的馬斯頓學(xué)習(xí)放射性方法,你不覺得他應(yīng)該開始一項(xiàng)小小的研究了嗎?”盧瑟福立刻回答說:“為什么不讓他觀察α粒子的大角散射呢?”[7]291并且,對于年輕的新手,盧瑟福一般引導(dǎo)其從小的、可望在短期內(nèi)取得成果的科學(xué)問題開始研究,以激發(fā)他們繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究的熱情,鞏固其信心。貝弗里奇也說過:“初學(xué)研究工作的人最好選擇一個很有可能出成果的題目,而這題目當(dāng)然不要超過他的技術(shù)能力。成功是對進(jìn)一步發(fā)展的有力推動和幫助,而不斷受挫則可能起到相反的效果?!保?6]445

[1]中共中央關(guān)于制定十一五規(guī)劃的建議.[EB/OL].[2005-10 -18].http://theory.people.com.cn/GB/40557/55596/55597/3876087.html.

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