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专访美国RPI院长雪莉·杰克逊—能源创新人才

时间: 2012年05月30日 | 作者: | 来源: 未知
伦斯勒理工学院院长雪莉·安·杰克逊指出,强化科学教育是保障未来能源安全的关键。

 

  20世纪50年代,当雪莉·安·杰克逊(Shirley Ann Jackson)还在念小学的时候,她也会和其他小孩子一样,在自家后院里捕捉大黄蜂、小黄蜂和胡蜂。她把它们装进蛋黄酱瓶子里,然后试试它们最喜欢什么花,哪类蜂最有攻击性。她认真细致地把观测结果记录在笔记本上,比如她发现正午把黄蜂放进阴暗的门廊,它们的日常生活规律会发生改变。然而,她从这些实验上学到的最重要的东西并不是科学,而是同情心。“别把任何活的生物关太久”,她说,你很难把她缓和而从容的声音与世界著名物理学家的身份联系起来,“我从不希望自己变成一个收集昆虫尸体的收藏家”。

  杰克逊成长在美国民权运动时期(上世纪五六十年代)。她毕业于华盛顿特区罗斯福高中(Roosevelt High School in Washington, D.C.),作为优秀学生代表发表了毕业演说。此后,在1964年,她开始涉足粒子及高能物理研究领域。1973年,她成为美国麻省理工学院第一位获得博士学位的非洲裔女性。

  1976年至1995年,杰克逊在美国电话电报公司贝尔实验室(现在的贝尔实验室),研究工业用半导体原料。此前,她还在其他研究机构工作过,包括美国伊利诺伊州巴达维亚的费米实验室(Fermilab)、瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究所(CERN)等。1995年,她受命于克林顿总统担任了美国核管理委员会(Nuclear Regulatory Commission,NRC)主席。4年后,她成为纽约州特洛伊市伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute,RPI)院长,这使她成为美国第一位掌管前50强研究型大学的非洲裔女性。

  随后,RPI获得的慈善捐赠增额超过10亿美元,新建了包括纳米技术创新计算中心(Computational Center for Nanotechnology Innovations)在内的新研究部门,同时,还吸引了一位诺贝尔奖获得者及数位美国国家科学院院士到RPI任职。

  杰克逊对于科学教育的重要性以及在学术界的弱势少数族裔(underrepresentation of minorities)有着非常明确的态度。她极具励志色彩的人生经历甚至被写入儿童读物出版。在这次访谈中,她谈到了在面对诸如全球变暖和福岛核灾难这样的难题时,一场科学教育领域的“静悄悄的危机”(quiet crisis)是怎样威胁到能源安全的。访谈摘录如下。

 

《科学美国人》:居住在那个动荡年代的华盛顿特区,你是如何把精力集中在学习科学知识上的?

杰克逊:我的父母对教育有着强烈的信念,并且帮助家里的每个孩子从事他们感兴趣的事。我的父亲曾在美国邮政局负责机动车运行工作,他一直很乐意和我一起完成科学作业,而且他确实帮助我和姐姐设计并制造了一辆卡丁车。他尽管没有接受过大学教育,但在机械和数学上都很有天赋。同时,我母亲很早就开始教我们阅读。

  那些优秀的教师也让我获益良多。在种族隔离废止之前,我遇到的老师非常好,着重培养学生的兴趣。此后,教育主管部门又调来了一组特别的非洲裔教师。

  在他们看来那是一次伟大的教育尝试,因此他们希望那些专属教师能起作用。我通过测试进入了一个以升入大学为目的的快班,这样的班级规模较小,每班7~10个学生。小班教学能结合更多的课程,而且坦白地说,也有更多竞争,这帮助我们更快成长,在考虑未来的人生规划时思路更广。

 

《科学美国人》:你怎样完成从观察蜜蜂到研究物理的飞跃?

杰克逊:说实话,在进入大学之前,我并没有考虑学物理专业。从小学到初中再到高中后,我渐渐对数学以及如何用它来描述物理现象感起兴趣来。

  高中毕业时,我满脑子都是数学问题,然而,当我成为麻省理工学院(MIT)的新生时,选择了一门名为PANIC的物理学入门课程。我受到了托尼·弗伦奇教授(Tony French,参加过“曼哈顿计划”)的启发,渐渐喜欢上了量子力学。

 

《科学美国人》:科研生涯中有什么发现是你最引以为豪的?

杰克逊:上世纪70年代末,工程师们想要创造出新型半导体,而在贝尔实验室,我们已经知道二维结构的量子物理特性会支配物质的导电性能。我为这一物理系统建立了数学模型。

  我想,我最广为人知的研究工作就是对液氦薄膜表面极化子(polaron)的研究。人们把极化子称为自我毁灭的粒子。它可以是一个电子或者其他任何带电粒子,会扭曲它穿过的物质。这就建立了一个反馈系统,比如物质发生扭曲后,会使穿过它的电子速度放慢,而且我还发现,在特定条件下,物质的导电性会迅速下降为零。这个现象在此后的实验中得到了证实,这项成就使我当选为美国物理学会(American Physical Society)会员。

 

《科学美国人》:20世纪90年代,在担任美国核能管理委员会(NRC)主席期间,你丰富的物理学知识得到了充分发挥。那么你认为福岛核事故对于各国的能源政策以及对于核能的争论有什么影响?

杰克逊:这是个复杂的问题。各国都在重新检讨自己核计划,总的来说分为三类:第一,德国等一些国家已经在考虑是否要全面放弃现行的核计划。第二,美国等另一批国家将继续延长现有核电站的使用期限,同时也在研究如何强化其安全性,来预防及减轻自然灾害造成的影响。第三,发展中的经济体和以前没有核计划的国家也有新建核电站的权利,例如伊朗的核反应堆近期已经并网发电。我认为,尽管面对缩减核规模的压力,日本还是会继续自己的核计划。在大多数国家,核电计划会暂时中止,然后又继续。

 

《科学美国人》:核能工业现在面临的问题与你掌管NRC时有什么不同?

杰克逊:总的来说,核电站的性能有所提升。更先进和完善的电站设计,能够预防某些事故。我在NRC的时候,我们把主要精力集中在核电站最重要的安全问题上,包括发布有风险指引的、以性能为基础的核能使用规则。但是在核燃料循环的最后一步,如何处理核废料仍然是最大难题。

 

《科学美国人》:你认为该如何进行核废料贮藏?

杰克逊:公众必须明白,这其实是一个牵涉面更广的政治问题,要么把核废料与其他放射性核素一起埋进地质贮藏库中,要么用核废料制成混氧燃料(mixed-oxide fuel)。美国内华达州尤卡山(Yucca Mountain)的地质层中就埋着核废料与其他放射性核素,有些人认为这种做法能够防止核扩散。不管哪种方案,真正的核心问题是:任何关于核能的讨论都应该为这个国家的整体能源安全策略服务。

 

《科学美国人》:你的“能源安全策略”指什么?

杰克逊:我们总是在徘徊,在犹豫。我们在谈核能,谈论应该怎样发展核能。我们也在谈石油和天然气,讨论它们有什么好处,有哪些缺点。但是,如果我们不制定出周全的能源安全策略,那讨论永远只是讨论。

  总之,能源安全就是在特定的使用范围及合理的价位上有充足的能源供应,这些范围包括发电、运输、民用及商用。

 

《科学美国人》:如果能源安全策略不周全是否就会发生你所指的“交叉漏洞”(intersecting vulnerabilites)?

杰克逊:我就是那个意思。如果你不把它当回事,一旦发生意外,麻烦会接踵而来。

  墨西哥湾漏油事故及福岛核事故就证明了依赖单一能源供给的脆弱性。比如福岛核事故,出事的电站必须要关闭,而关闭则必须往反应堆注水,这就需要给水泵提供电力,而这些电力则不能来自核电站本身。最近,因为飓风艾琳的袭击,美国东北部发生了停电事故。这个教训告诉了我们基础设施的弱点在哪里。当然,如果问题不在电站,就在输电系统。这一切表明,我们需要多种多样的电力来源。

 

《科学美国人》:你认为可再生能源可以在能源安全策略中起到重要的作用吗?

杰克逊:在关注新技术的同时,我们还必须考虑如何以更低的环境成本来优化能源结构。我们必须考虑环境的可持续性和资源保护。

  节约一度电就等于生产了一度电。要考虑节约,更要考虑全生命周期的成本。我们要使用节能荧光灯,就要考虑到它是否含有水银,以及要怎样处理废弃的灯泡才环保;如要使用电动汽车,就得考虑需要哪些配套的基础设施。根本就不会有简单易行的方法。只要你认真考虑全生命周期的问题,便更容易作出正确的选择,尤其是在激烈的市场竞争中作出抉择,因为市场要求的是透明的价格和稳定的规则。

  如果我们需要充足且安全的能源,我们就应该去创新。然而最近我却没有看到任何创新。创新来自于人们的观念。因此,如果没有创新型人才,就不会有足够的能源来满足我们自身的需求。培养合适的人才才是根本之道,但我们似乎迷失了方向。

 

《科学美国人》:谈到对于创新的投资,美国是否正在丧失领先地位?

杰克逊:是的,我们对能源行业的人才培养及科研开发的投资都不够。在科学和工程行业,人才正在流失。我们的科研团队都在老龄化,研究人员一个接一个地退休了,但却找不到毕业生来填补他们留下的空缺。我们的学生在国际竞赛上的表现以及数学和科学等学科的成绩都在下滑。我们可以看到其他国家正产生越来越多更具有技术含量的产品,研究成果也被越来越频繁地引用。你可以有自己的衡量标准,但综合来说是一片下滑的景象。这就是我所说的“静悄悄的危机”。

  在某种程度上,最大证据就是,其他国家在我们退步的领域追加了更大的投入。他们试图移植那个曾经使我们成功的模式。

  二战后,美国GDP增长的很大一部分来自于科学发现和技术创新,而这得益于政府对基础设施建设的投入。如果没有政府资助的研发工作,谷歌的所有商业活动都将不复存在。谷歌有大量的优秀人才来撰写算法程式,考虑如何在他们的专业领域内做得更好。他们的成就是基于互联网、全球卫星定位系统(GPS)以及集成电路,而这些都是政府资助的基础设施和研究。

  私营部门也得扮演领导者的角色,同样要对科研进行投资——这件事在近年来退步很大。我认为,我们需要一个“三位一体”的模式:政府、产业界及学术界各司其职,为创新提供资金及人才保障。

 

《科学美国人》:学术界中弱势少数族裔人数增长缓慢,这是否会影响美国的竞争力?

杰克逊:说到某些少数族裔的弱势状况,我看到很多因素。

  基础教育影响着每一个美国人,对少数族裔的影响尤为显著,我们的教育必须从K-12开始。弱势少数族裔需要更好的数学及科学学科教师。要从K-12开始做好规划,真正让年轻人尽早进入科研行业,并为此打基础做准备。如果没有这些,弱势少数族裔很难有进一步深造的机会。

  对于那些升入研究生院学习科学及工程的学生,要物质鼓励和精神引导并重,不管他们是女性、少数族裔还是白人男性。如果人们看到和自己一样的人成为了大学教员或公司要员,事情就好办了。

  总之,我想表达的观点是,想要有创新,就必须有人才和培养创新人才的体制。有时在我看来,教育界犯的一个错误就是矫枉过正——过去的歧视太严重,以至于后来总想把对女性和弱势少数族裔的教育从普通教育中剥离。他们确实需要特别关注,但更重要的是让公众知道他们是整个人才库中不可或缺的部分。对公众的教育不仅仅是为求职,更是为了他们的事业甚至整个人生。我们需要征引、激励、储备青年资源,由教师改变教育。

 

采访 布伦登·伯雷尔(Brendan Borrell)

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