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由納米級的碳管、碳絲和碳片制成的所有電子產品，都要歸功于先鋒研究者米爾德里德·德雷斯爾豪斯（Mildred Dresselhaus，下稱米莉）。

她開創性地奠定了石墨、碳納米管等碳科學領域的物理基礎，推動一個又一個新學科的發展，獲得了包括恩里科·費米獎、科維理獎在內的多個物理學重磅獎項，三次為諾貝爾獎的發現鋪平道路。她是當之無愧的“碳女王”（Queen of Carbon Science）。

全世界的碳科技巨頭們，一定都曾深情回望這位開創者，就像曾經的米莉仰望她的導師費米。

米莉在芝加哥大學物理系讀博期間師從費米，不斷向物理世界的深處和遠處探尋。用她自己的話說，她從導師處學會了如何表述物理問題，如何思考物理，如何解決問題，以及如何提出自己的問題，她也學會了如何“像物理學家一樣思考”，如何成為一名優秀的教師與引導者。

1942年12月2日下午，在芝加哥大學的前斯塔格球場西看臺下方的壁球場上，數十位科學家目睹了這樣一幕：一個巨大的墨黑碳堆成為歷史上不可磨滅的一部分。經過多年的理論研究，以及充分的材料準備，大約4萬塊、總重量約400噸高度純凈的石墨被小心翼翼地放置在壁球場角落里一個精心設計的晶格結構中。晶格結構里還提前放了1.9萬塊二氧化鈾和金屬鈾。科學家們當時的實驗目標是：證明人類能創造出一種可控的裂變反應，一種可以釋放出自由能的連續原子分裂鏈。

下午3點25分，在儀式主持人、芝加哥大學教授恩里科·費米的指示下，最后一組鎘控制棒被小心翼翼地從反應堆中取出，世界上第一個可控的、自我維持的核反應成功開始運行。費米是參與美國“曼哈頓計劃”的杰出物理學家之一，出生于意大利，在1938年獲得諾貝爾獎之后，他和猶太裔妻子勞拉一起逃離了納粹政權的統治，來到美國。就像幾十萬年前人類對火的利用一樣，這個實驗標志著一個全新時代的到來，在這個時代，人類突然有能力控制一種極其強大的自然力量，無論是出于善意還是破壞性的目的。

在那次實施核反應實驗的11年后，隨著核時代的深入推進與冷戰升溫，23歲的米莉成了享譽全球的芝加哥大學物理系的一名新生。那時許多在“曼哈頓計劃”期間具有影響力的研究人員已經離開這里，尋找其他機會去了。然而，費米和其他杰出科學家都還在，包括諾貝爾獎得主哈羅德·尤里 (Harold Urey) 和瑪麗亞·格佩特·邁耶 （作為寄宿生，米莉與他們一起住了一年） ，還有1942年裂變演示時唯一在場的女性，當時仍在從事教學工作的物理學家莉比。芝加哥大學物理系仍然在全球范圍內享有盛譽，具有頂級的科研水平。

那時芝加哥大學物理系的規模還很小，作為那年僅有的十幾個新生之一，米莉也獲得了一定的關注。事實證明，她也是該系唯一一名女生。然而，盡管獲得了“富布賴特項目”的獎學金，又取得了碩士學位，但米莉還是覺得自己在開始攻讀博士學位時沒有做好充分的準備。這主要是因為她的高中教育水平不如人意，在劍橋大學卡文迪許實驗室和哈佛大學所獲得的機會也不充裕。因此，從開始博士階段的學習時，她就重溫了在亨特學院附屬高中時用的課本，并在系里找到了一堆以前的試卷，將試題翻來覆去做了個遍，直到覺得自已能跟上進度為止。

盡管米莉增加了這些練習，但對于一年級的新生來說，這些博士課程還是太難了，有大約3/4的物理學專業學生最后都退出了該系。但米莉從后來成為她的另一位偉大導師——費米那里，獲得了意想不到的幫助。

米莉與費米結識于他的課堂上。這位鎮定自若的物理學家不僅在原子彈的研發方面，而且在戰后的粒子物理學研究方面都取得了重大進展。在他的量子力學課堂上，米莉逐漸了解這位大師的教學風格，他很有耐心、具有啟發性和開放性。費米用一種被米莉稱為“頓挫”的聲音——帶著點口音，緩慢、從容又熟練地將復雜的主題提煉出來，讓在場的學生都能理解。費米喜歡將概念分解為本質，與那些專注于自己的科研工作，從而對教學沒什么耐心的教授不同，費米珍惜通過向別人講述自己對物理概念的理解來復習這些知識點的機會。在這一點上，他顯然很有天賦。對于費米講解量子力學細節的方式，米莉解釋道：“任何一個年輕人在聽他的講座時，都覺得自己理解了其中的每一個字。”

這位杰出的物理學家講課時思路清晰的關鍵一點是，他禁止學生們做筆記。費米要求學生們在聽課時全神貫注，因此在講課前，他會準備好手寫筆記分發給學生們，以免他們忍不住拿出筆或計算尺。在2001年的一次采訪中米莉說道；“令人印象深刻和無比神奇的是，無論主題是什么，他的講座都令人感到非常興奮。”

然后是作業，雖然學生們總是很難搞定，不過一旦他們搞懂了，就會很開心受到啟迪。在每節課結束時，費米都會提出一個看似很簡單的問題，作為下節課之前的練習。這些問題包括：為什么天空是藍色的？為什么太陽和恒星會發出光譜？還有一個著名的問題，芝加哥有多少個鋼琴調音師？2012年在接受美國能源部所頒發的恩里科·費米獎終身成就獎時，米莉說道：“回家之前，你會以為這些問題很簡單。”這類問題被稱為“費米問題”。如今世界各地的學校都會教授這個問題，從幼兒園一直到研究生課程都會涉及。這類問題被作為案例，說明如何在不知道所有相關參數 （似乎也是必要參數） 的情況下，以估計和三角測量的方式來探索答案。而在米莉上學時，她只知道對這些問題的解答下節課要交，不到一兩天就是截止日期，他們往往會花很多的精力來計算。米莉說：“我認為，我們從他那里學到了許多東西，包括物理問題的表述，如何思考物理，如何解決問題，以及如何提出自己的問題。”

事實上，在整個職業生涯中，米莉都很感謝費米，認為是他教會了自己如何“像物理學家一樣思考”。費米的天賦讓他在理論和實驗方面都表現出色。米莉常說，費米體系背后的一個關鍵概念在于獨立研究。研究生們應當或多或少地獨立思考，獨立撰寫與發表論文，無須來自更資深教師的指導。這要求他們彼此合作，對物理學有廣泛的理解，再將其應用于自己想要研究的課題上。

費米與學生的聯結不只是在課堂上，他是出了名的那種與年輕人頻繁互動的教師，是少有的將學生融入自己個人生活的資深教師，這一點廣為人知。費米的一名研究生、物理學家杰伊·奧里爾 (Jay Orear) 在紀念他的導師的書中提到：“自由與學生交往，平等對待他們，這并不會讓他有失身份。事實上，我認為與一些年長的同事相比，他更享受與年輕的物理系學生相處。”

對米莉來說，這種融合從她上學的路上就開始了。她和費米住的地方很近，兩人都起得很早，每天早上都沿著埃利斯大道步行去實驗室。在2007年的一次口述史采訪中，米莉這樣回憶道：“我早上起來后第一件事就是跟他一起去上課。我在步行前往學校的路上會遇到他。他會穿過街道跟我一起走。這只是非常友好的一個小舉動，卻讓我記了很久，難以忘懷。”

根據米莉的說法，每次他們見面時，費米總會選擇要討論的話題，而且總能激勵她。2013年，她提到：“我是一個非常害羞的年輕人，不會想到主動向費米提出話題。他總會問類似于‘如果這個、這個和這個是真的會怎么樣？如果我們能做到這一點，會不會很有趣？我們能學到什么？’這樣的問題。”

眾所周知，費米和他的妻子勞拉每個月都會在家里舉辦晚宴，之后會一起跳舞，而且他們總是會邀請學生們來參加。費米的一名研究生、物理學家哈羅德·阿格紐 (Harold Agnew) 在費米去世后發表了一篇紀念文章，其中寫道："他在芝加哥的房子頂層有一個很大的房間，他會邀請學生過來跳方塊舞。”

2012年，米莉說道：“我對那些晚宴印象很深，費米是一位非常出色的意大利廚師。但除了烹飪，真正更讓我們喜愛的是那個家庭里的氛圍和親切感——這是更重要的東西。”在米莉后來的職業生涯中，這個“更重要的東西”一直激勵著她，讓她努力在實驗室、集體午餐和家里所舉行的活動中，為自己的學生營造一種家的氛圍，模糊學生和教授之間的界限，以使志趣相投的彼此更好地享受精神上的陪伴。

米莉和費米的相伴僅持續了一年。費米在生命中的最后一年，得知自己患上了一種無法治愈的胃癌，這可能是由他早期工作時暴露在輻射中所導致。1954年11月28日，費米去世了，但他給米莉留下了一生都難以忘懷的回憶。米莉一直牢記著費米帶給她的影響，尤其是在公共服務和學生指導方面。

2001年，米莉這樣說道：“費米對美國的物理教學產生了最為深遠的影響……我們的研究生課程也深受他的教學風格的影響。”后來她補充道：“從他身上，我學到了我們不必在每個領域拔尖，但可以利用自己的理解去發現其他人可能忽略的聯系。”借助費米的研究生教學體系，米莉獲得了廣泛的物理學與科學知識。在她的整個職業生涯中，這些知識在許多方面都對她幫助很大，包括那幾次她不得不做出重大方向調整，卻又對將涉足的相關領域幾乎沒有了解，還得擔任國家所促成的研究項目領導人時。

不過總體來說，米莉從費米那里所學到的最重要的一課，就是她明白了如何成為一名優秀的教師與引導者。2012年，她解釋道：“年輕人最需要的是對自己能夠取得成功充滿信心，這就是我在做的事情。我帶學生的時候，會確保他們能夠提出并解決自己的問題。如果他們來找我，向我求助，我會幫忙。我會確保他們受到了下一份工作需要的訓練。我一直覺得費米和雅洛對我的職業發展很關注，我對我的學生也給予了同樣的關注。”

本文節選自湛廬文化出品的科學家傳記《碳女王的科學幻想曲》。這是納米科學奠基人米莉的首部中文傳記，記錄了她從紐約貧民區的普通女孩成長為“碳女王”的傳奇故事。

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《碳女王的科學幻想曲》

作者：[美]馬婭·溫斯托克

出品方：湛廬文化

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