大批量新的专家的地方。 份正式的建议于195？年初形成并提交上去，但还未等结果出来，o如 Neumann生病并去世了。事情被暂时搁浅，直到1957年I0月前苏联发射人 造卫是才带来转机。当时发生了两件事：华盛顿政府出台了资助12个实验室 的计划，空军研究署空军办公室的Charles Yost具体负责此事。于是AEC的 冶金与材料部负责人Donald Stevens,他还记得von Neumann曾为伊利诺伊 大学提出的具有幻想性的计划，具体负贵实施。Sitz(1994)详述了实施此 项计划的过程：由于受一连串的参议员为争取选票而左右发款问题的影响，计 划遇到了儿乎难以克服的困难。伊利诺伊大学没能成为从众多申请者中产生的 3个首批（不是建议中的l2个）材料研究实验室(Materials Research Labora- tories)之一，首批实验室建在康奈尔大学、宾夕法尼亚州立大学和西北大学， 但在1962年伊利诺伊大学最终获准建立了材料研究实验室。Sproull(198?) 对涉及很多政府相关部门的细节进行了描述，这些部门在Stevens博士和AEC 委员Willard Libby的稳固推动下，通过合作使项目能够很好地进展。有趣的 是，lollomon早在1958年就提交的应该创立一个国家材料实验室的正式建议 却很快地被他人后来的建议所合并，他们都认为Hollomon建议的实验室对于 大量提供训练有素的材料科学工作者和工程师不会有任何帮助。 就在首先感受到创建新型交叉学科实验室所带来的压力的约20年后， 位早期参与的学生，现在宾夕法尼亚州立大学的Rustum Roy教授感人地描述 了交叉学科的基本想法(Roy,19?)。他还者重提到了来自于一些有影响的 产业界科学家在创建期间的支持作用，重要的有已经提到的GE公司的Guy Sts博土，以及对于在产业界和学术界开展交叉学科材料研究起主要推动作 用的贝尔实验室的William Baker博士。在Baker(I967)提供的一份题为 《個态科学与材料发展(Solid:State Science and Materials Development)》的官 方调研中，说明了他自己科研兴趣的领域利和范围。 从行政上讲，这些实验室的建立涉及了很多复杂的事情，多数是在美国华 盛顿政府，它们开始时叫做“交叉学科研究实验室(IL)”,后来改为“材料 研究实验室(MRL.)”,直到1972年它们成功地转由国家科学基金会(NSF) 负责为止。正像Sproull嘲讽地评价道：“对那些不熟悉联邦政府（尤其是国 会山)工作作风的人来说，转接一个项目听起来简单，但只有当转接项目的目 的是要毁掉这个项目时才会简单。” Lye在一部合著并由2个国家协会出版的为庆祝材料研究实验室诞生2 周年的著作中(Psaras and Langford,1987),介绍了这些实验室的大量成果 及应用。当时共建立了1？个材料研究实验室，其中？个实验室或者已经关闭， 或者正在终止运行。这些实验室的本质特点曾经是而且现在仍然是紧密的接触 和由此带来的不同院系的人们之间的合作，这可由修建公用大楼，从面为参与 的院系成员提供办公室及实验室来实现。这的确阻碍了院系成员继续参与本院 8 走进材料科学
系的活动。根据Lyle的统计，当转接至国家科学基金会时，在12个材料研究 实验室中，约有35%的人是从事物理学的，25%是从事化学的，19%是诒金 学或是M$E院系的人，16%来自于其它工程学科（主要是电气），5%来自于 其它院系（如数学或地球科学）。我的观点是，这些统计的最显著特征是大批 物理学背景的人以这种方式最终融人了材料研究。这可以与Sproull的评述观 点(Sproull,1987)相印证，即在1910年时，“化学和冶金学对认识材料已 经做出了几个世纪的贡献……但物理学的贡献几乎为零”。 1974年的COSMAT报告[由国家科学院组织的对MSE各个方面的重点 考察，包括国内和国际的，Cahn(1992年重新印刷)在1976年对这种考察作 了较深人的评述]对材料研究实验室带有一定程度的扰评，即在传统冶金/材 料院系中的高学位增长率低于所有工程学位的增长。Lye反对这一批评，认 为“在最初寻求的很多交叉学科中…是通过渐进变化在传统的材料院系中形 成了交叉学科的概念，面不是通过在大学内各系之间交往的剧烈变化。院系之 间的交往应以国家科学基金会引入的研究组的概念进行”。本书的观点是，在 “传统的”院系里教授的课程，即使是为本科生开设的，也受到了材料研究实 验室所从事的研究工作的深刻影响。从今天的展望上看，到目前为止，材料研 究实验室的37年历史可以认为是非常出色的。 1.1.4起源、定义和术语 本书首先是得到了专业材料科学家和工程师们的指导，面他们并不急于需 要去界定其自身。的确，像Aaron Katchalsky描述他的新学科一生物物理 学那样来介绍材料科学就会显得非常合理，“生物物理学就像我的夫人一样。 我了解她，但我无法定义她”（Mak,1998)。然而，在MSE的这一早期历 史描述中，简略地考察各位著名的参与者们是如何领会其领域的变化是有指导 意义的。… David Turnbull在他著名的《对“材料科学”.产生和发展的评述(Com mentary on the Emergence and Evolution of"Materials Science")(Turnbull, 1983)一书中，“宽泛地”将材料科学定义为“在超分子水平上表征、认识和 控制物质的结构，并建立这一结构与性能（力学、磁、电等）之间的关系。即 所谓‘超分子科学”。然而，在其专业和教学实践中，他认为材料科学集中于 更为复杂的行为特性，特别是那些受晶体缺陷所挖制的特性方面。他的定义曾 违背了其作为物理化学家的初衷。由于分子与原子或离子的性质不同，面且有 许多的重要材料没有分子，因此只有化学家，或高分子物理学家，才会将精力 集中在分子上。我们领域中的专有用词有时会非常令人迷惑，因而在1995年 出版了一本名为《超分子科学(Supramolecular Science)》的期刊，主编想通 过这本期刊说明“超分子集合，组装利纳米尺度材料(supramolecular aggre- gates,assemblies and nanoscopic materials)”,其中最后一个形容词似乎成为 第1藁：3密19
了一个新词。 1974年的COSMAT报告以其权威性，将MSE定义为“涉及将材料成 分、结构和制备与其性能和使用建立关系所形成并应用的知识”。这样一种简 单的定义在MSE的早期年代是比较合理的，因为当时主要的重点是在结构， 特别是结构缺陷，这可由一本名为《近完整晶体中的缺陷(Imperfections in Nearly Perfect Crystals)(Shockley et al,1952)的著名早期会议论文集来说 明。面在近年来，越来越多的注意力放在了制备参数的影响方面。 上面已经提到，Sproul1断言(1987)在1910年前物理学对认识材料儿乎 未做出任何贡献，但他继续提到在20世纪30年代，一些书籍如Hume-Roth- ery的《金属与合金的结构(The Structure of Metals and Alloys)》,Mott和 Jones的《金属与合金的性能(Properties of:Metals and:Alloys)》,特别是 Seitz在l940年出版的那部非常有影响的《固体现代理论(The Modern Theo ry of Solids)》,极大地引导了固体科学的发展，并给研究者们提供了一个共同 的语言和共同的概念。Sproull的重点是一个很强烈的物理学重点。的确是这 样，由上面给出的加入到材料研究实验室中的各学科的统计表明，物理学家们 经过一段长时期的轻视之后，逐渐用巨大的热情投人到材料研究中。固体物理 学本身就是从面对来自其它物理学方面的众多怀疑中诞生的(Mott,1980; Hoddeson et al,.I992)。但是现在物理学已经变得与MSE那样密切相连，以 至于有些时候物理学家甚至会从学术上整体接管MSE…但到目前为止是不 成功的。 有人会认为，学科的名字不是那么特别重要，重要的是现实的东西。我已 经引用莎土比亚的话来说明它。但这并不真的那么简单，下面发生在中国的故 事证明了这一点(Ku0,1996)。在1956年，在西方工作一段时间后的一位电 子显微学家回到中国，被安排去帮助别人制定一份科学与技术发展的12年规 划。当时，有成千上万名的前苏联专家在中国工作，他们提出了一些较好的建 议。他们建议中国有关部门去培养大批量metallovedenie方面的科研人员， metallovedenie是个俄文字，意思是“金属方面的知识”，近似于金相学， 它本身源于一个古德文字(metallographie).,后来被转换为metall-kunde(即 我们现在用英语所称的physical metallurgy)。俄国人将mctallovedenie译为中 文的金属物理学，因为中文中没有物理治金学这样的词。这一理解上的错误导 致的最终结果是，在0年代中期，中国人发现他们有太多的金属物理学方面 的研究人员，这都是在17所大学的物理系中培养出来的金属物理学专业学生， 但却非常缺乏作为了解合金及其热处理的工程师所具备的素质，这后来也不是 前苏联专家的直正用意。但到1980年，大学中的最初这17个金属物理学专业 只有3个保留下来。后来所做的是将学生转向材料科学去培养。 虽然引言这一章几乎都集中在美国的相关经历上，这是因为M$E开始于 它，面后面的“多学科”要涉及很多国家。在本书的后面章节中，我已经尽量 10 走进材料科学
避免了单独提及美国。中国的那段故事虽然很极端，但说明其它国家也应从经 验中学到东西，改变其教育和研究方式。事实上，本书主要部分的重点是在研 究的主题和做法上，并不在特定的地域上。完全清楚的一件事情是，我们中间 总有一些悲观主义者，他们认为已经获得了MSE中的所有真正的重要发现， 这是错误的。用T'urnbull在一次学术研讨会上的话来讲(Turnbull,l980), “从现在起的10年或15年后，也会有一次类似这样的会议，会上的很多年轻 人们会天真地认为已经获得了所有的重要发现，并描述我们现在还无法得知的 材料和工艺”。事实上，类似的会议召开了，会上的年轻人们也是这样做的。 参考文献 Baker,W.O.(1967)J.Mater.2,917. Bever,M.B.(1988)Metallurgy and Materials Science and Engineering at MIT:1865-1988 (privately published by the MSE Department). Cahn,R.W.(1970)Nature 225,693. Cahn,R.W.(1992)Artifice and Artefacts:100 Essays in Marerials Science (Institute of Physics Publishing,Bristol and Philadelphia)p.314. Christenson,G.A.(1985)Address at memorial service for Herbet Hollomon,Boston,18 May. COSMAT (1974)Materials and Man's Needs:Materials Science and Engineering. Summary Report of the Committee on the Survey of Materials Science and Engineering (National Academy of Sciences,Washington,DC)pp.I,39. Cox,J.A.(1979)A Century of Light (Benjamin Company for The General Electric Company,New York). Fine,M.E.(1990)The First Thirty Years,in Tech.The Early Years:a History of the Technological Institute at Northwestern University from 1939 to 1969 (privately published by Northwestern University)p.121. Fine,M.E.(1994)Annu.Rev.Mater.Sci.24,1. Fine,M.E.(1996)Letter to the author dated 20 March 1996. Fleischer R.L.(1998)Tracks to Innovation (Springer,New York)p.31 Frankel,J.P.(1957)Principles of the Properties of Materials (McGraw-Hill,New York). Furukawa,Y.(1998)Inventing Polymer Science (University of Pennsylvania Press, Philadelphia). Gaines,G.L.and Wise,G.(1983)in:Heterogeneous Catalysis:Selected American Histories.ACS Symposium Series 222 (American Chemical Society,Washington,DC) p.13. Harwood,J.J.(1970)Emergence of the field and early hopes,in Materials Science and Engineering in the United States,ed.Roy,R.(Pennsylvania State University Press)p.1. Hoddeson,L.,Braun,E.,Teichmann,J.and Weart.S.(editors)(1992)Out of the Crystal Maze (Oxford University Press,Oxford). Hollomon,J.H.(1958)J.Metals (AIME).10.796. Hounshell,D.A.and Smith,J.K.(1988)Science and Corporate Strategy:Du Pont R&D 1902-1980(Cambridge University Press,Cambridge)pp.229,245,249. Howe,J.P.(1987)Letters to the author dated 6 January and 24 June 1987. 第1草引吉}11
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