翻阅物理学史,可以发现一个有趣的现象;历史上,曾有不少医生对物理学的发展作出过重要贡献。这些人都在医学院学习过,多数人还取得了医学博士学位;但是后来他们或者成为专业的物理学家,或者在从事医学研究的同时,又醉心于物理学的某个领域,并取得了不小的成就。

下表中列举了14位较著名的医生、物理学家的姓名及他们的主要贡献。

14.1

从表中可以看出,这14位科学家中,有相当一部分,人们对他们的名字和在物理学上的功绩是很熟悉的,但对他们曾经学过医学,则不太了解,本文想就此作一些简要的介绍。

波兰天文学家哥白尼年轻时曾在意大利学过多年医学,回到祖国以后,他的正式职业是教会里的管事,但他经常利用空余时间,免费为教区附近的贫苦农民治病,又多年担任他舅舅的私人医生,他的日心学说完全是在业余情况下完成的。

伽利略在大学里首先学的是医学,他父亲希望儿子将来成为一名富有的医生,而不是位穷教授。幸好伽略没有听从父亲的话,否则世界将会少一位物理学巨匠,而多了一位庸医。

英国医生吉尔伯特1569年取得医学博士学位,后来当过医学院院长和英国女皇的御医,在当时是一位很有声望的医生。但他在行医的同时,又热衷于电学和磁学的研究,他的最大贡献是开创了电学和磁学的近代研究。他发现了磁针的磁倾斜现象,并由此而推论出地球是一个球形磁场源。他通过实验证明:除了琥珀之外,还有许多物质在摩擦之后,能产生带电现象。他还发明了第一只验电器。1600年他出版了一本巨著《论磁》;在当时,这是该领域中最著名的著作,

丹麦医生巴托林1654年取得医学博士学位,后来担任过哥本哈根大学医学系主任和皇家医学会会长。他在物理学方面的主要贡献是发现了光线在冰洲石上的双折射现象,他的工作对于惠更斯后来发现光的偏振有很大的影响。

隆麦也是丹麦人,他是巴托林的学生和女婿。他原先学的也是医学,后来转向数学和天文学。成为哥本哈根大学的天文学教授。他是第一个通过观测木星的卫星来测算光速的人。他还造出了温度计的雏形,为此他所选定的两个参考点是冰的溶点和水的沸点,这个办法后来为摄氏温标的发明者摄耳修斯所采用。

比起上面两位丹麦医生来说,意大利波伦亚大学的解剖学教授伽伐尼则有名得多。迄今为止,许多教科书上仍对他当年所做的动物电实验详加描述。他对物理学的最著名贡献是发现了伽伐尼电流,正是这一发现引出了伏打电池的发明和电生理学的建立。

比伽伐尼稍后一点的英国人沃拉斯顿,于1793年取得医学博士学位,并从医达7年之久;随后他放弃医学而全身心地从事物理学研究。他是第一个对太阳光谱中的暗线进行观察并加以描述的人。可惜的是他对暗线光谱的本质作出了错误的解释,他以为这是光谱中颜色的自然分界线。

元素钠的明线光谱是法国人傅科首先作出的。傅科也是学医出身,还当过好几年显微镜课程的助教。他操纵仪器的技巧使他得益不少。他是第一个在水中测量光速的人。他始终支持光的波动学说,他第一个演示了太阳热辐射的波动性。不过对于物理学,他最著名的贡献是发明了陀螺仪。他曾用一个摆来证明地球的自转,此即是著名的“傅科摆”。

在18~19世纪,医生由于他们的工作需要,对包括生物学和化学过程在内的各种形式的能量守恒特别有兴趣,在确立“能量守恒”这一自然界中最基本的规律方面,他们起了不小的作用。

英国医生布莱克于1754年获得医学博士学位,并多年从事有关肾结石的研究。与此同时,他做了大量关于热量的实验。他发现并测定T冰溶解和水沸腾时所吸收的“潜热”。可惜他在这方面的专著不多,影响也不大。

托马斯 · 杨是布莱克的学生,他曾先后在好几个大学里学医,在完成医学学业之后,当过几年医生,但他很快就把越来越多的时间和精力都用到其他学科的研究上去了,他是光波动论的坚决支持者。他在物理学上最主要贡献是发现了光的干涉现象,并第一个用干涉光来测量光的波长。他第一个引进了术语“能量”来描述当时称为“活力”的MV2这一物理量。他还提出了著名的三原色理论。

安德鲁斯先在英国爱丁堡大学学医,1835年取得博士学位。此后,他一面行医。一面在大学里当化学教授。1861年他在实验中发现了二氧化碳气体在31�陨鲜保宦墼跹友苟疾荒苁顾夯�· 而一旦温度低于31*0就可以使之液化了。由此,他提出了物质临界温度的概念。

德国物理学家罗伯特 · 迈耶尔医生是最早给能量守恒定律以清晰表述的人。他毕业于医学院,1838年取得医学博士学位,并开业行医。1840年到1841年他作为外科医生,随一艘荷兰商船远航东印度。在远航途中,他发现在热带地区病人静脉中的血液不寻常地呈鲜红色,这个现象促使他由研究生物热进而研究能量守恒问题。1842年他首次从力学和热学的角度提出能量守恒的观念。1848年他又把能量守恒和转换的思想扩大到电、磁和化学等现象上。他要比焦耳等人早5年提出能量守恒定律。可惜的是他不属于任何一个物理学协会,他的论文也没有发表在物理学家们通常关注的杂志上,所以他的论文影响很小,他的成就也很晚才得到公众的承认。

另一位德国医生、物理学家迈耶碰到了与迈耶尔相似的情况。迈耶1854年取得医学博士学位,但他的兴趣主要在化学方面。19世纪60年代,他在研究中发现了元素性质有周期性。但他的论文一直拖到1870年才公开发表,比门捷列夫晚了1年。

物理学史上最后一位对物理学作出重大贡献的医生是亥姆霍茨,1842年他在柏林取得医学博士学位,并开始当外科医生。他还当过生理学教授和病理学教授。但他兴趣广泛,对物理学特别爱好,经过多年的努力,他成了著名的物理学家,柏林大学物理学教授,后来又当上柏林物理技术学院院长。亥姆霍茨对物理学的贡献是多方面的:他是能量守恒定律的主要创立者之一,他对电动力学、光学、声学等都很有研究,并颇有建树,他还是第一个用物理学的方法研究神经系统的学者,1850年他成功地测量出神经脉冲的传播速率大约是10倍声速的数量级。

纵观这14位科学家的成才过程,可以看出 :在16~17世纪,由于自然科学的分类还不是非常细密,而医学却又较早成为大学里一门有完整教学体系的学科;所以像哥白尼、伽利略这样的科学家在进入大学后,都通过学医来学习自然科学的基础知识。另一方面,由于当时物理学的许多分支学科,例如电学还在形成阶段,因此一些医生就有机会去接触处于学科边缘的一些新现象、新问题(例如:吉尔伯特、伽伐尼等人)。面对这些新现象,当时的物理学家们并未给以足够的重视,或者由于受到传统观念束缚而不敢提出新的观点,结果这些医生就捷足先登了。在18~19世纪,学科的分类开始变细,但在各学科的交叉点上,仍有不少尚待解决的课题,加之医学和物理学的相同点之一是都注重于实验,也都注重归纳;对物理学作出贡献的医生们也正是在解决与生物学有关的问题时才有所突破。在这种情况下,他们所受的医学教育和训练成了他们突破物理难题的很大优势。

随着科学技术的发展,各门学科越分越细,每个学科的内容也越来越丰富,一个人的有限精力已不可能同时掌握好几门学科,故而20世纪以后,再也没有一位医生,或从医生转行过来的人能在物理学领域中取得重大成果。由此可见,任何一门学科的发展,都有其内在的规律性。

[Am.J.Phys.57(11)Nov.1989]