亨利·斯托梅尔(1920—1992年)是物理海洋学史上举足轻重的科学家之一,他永不满足的求知欲、超乎寻常的洞察力以及将三维物理过程视觉化的能力,使他对当代物理海洋学的诸多方面都做出了巨大贡献。他24岁开始转向海洋研究,39岁便被选为美国科学院院士。因为他在物理海洋学方面的突出贡献,先后被选为英国皇家学会外籍会员、前苏联科学院院士和法国科学院院士,荣获斯韦尔德鲁普奖、信天翁奖、阿加西奖、克拉福德奖、美国国家科学奖等。
作为德国人、波兰人、爱尔兰人、荷兰人、印第安人等后裔,他从小生长在单亲家庭,困苦混乱的生活并未消磨他的求知欲望,探索海洋成为他一生的追求。他的朋友卡尔·温施评价他“不仅是一个伟大的科学家,也是一位健谈者、爆破业余爱好者、印刷匠、画家、绅士风度的农夫、小说作家以及充满幽默和爽朗笑声的主人。”本系列文章均摘自海洋出版社的《探索者的海洋——斯托梅尔自传》,标题为编者所加。
一、混乱困苦的青少年时代
我的第一个记忆是关于特拉华州威尔明顿范布伦街828号的房子。我母亲离开她的丈夫从瑞典回来后就和自己的父母生活在那里。我被告知我的父亲已经死了。我的第一个朋友是街里的一个男孩,他奶奶总是把我们锁在阁楼上的储藏间里,说怕妖怪把我们抓走。有时候她还真用手指甲抓小屋的门。到后来,每当在冬夜树枝刮蹭到窗户发出声响,甚至粉笔在黑板上的声音都让我觉得:妖怪又回来了。1927年,我们搬到纽约布鲁克林,在那里又搬过好几次家,在第217小学毕了业。这时候姥姥也搬过来并且一道操持家庭,再后来,一个离婚的姨妈也来了。这里常是脾气火爆、爱争吵的三个女人的一团混战。她们之间好像从无和平。我自知,我身上那个老不让我休息的很厉害的魔鬼就是由此而来的,也知道为什么自己老是想要在内心里和在科学中寻找一个避难所。
家里的生计主要靠母亲玛丽安的辛劳工作。起初,她把精力全放在曼哈顿的全国假释协会的工作上,后来她成为为纽约和新泽西州的医院募集基金的自由职业者。在可怕的大萧条时期,要作募款人的工作,她就不得不以一个“穷亲戚” 的身份出现在那些拥有自己赛马的捐赠者面前。在社会地位巨大悬殊面前要保持自我尊严,对于她一定是个不小的负担。那时她的月薪不到300美元,要供养她的姐姐、父母、祖母、我的妹妹和我,1938年以后还帮我一直读完耶鲁大学。
这些压力,无疑使她愤愤不平,而且对在事业和财富方面赶上她而背景不属于上流社会的人们也比较嫉妒。这也无疑地毒化了家庭的气氛, 所以我很高兴能离开这个家。经过这么多年之后,现在我才能够理解这位既聪慧又能干的妇人所有的无奈和压抑,她身陷于一个无保障的工作,没有多少钱可以拿回家,但却有个歇斯底里的母亲、孤僻和无助的父亲、固执的祖母和两个被压抑的吓坏了的孩子等在家。我曾经认为她势利,现在我看到的是她的绝望。在30年代,一个没有受过教育的单身妇人全靠自己的双手维持着一大家子的生计绝非易事。
家里唯一操持家务的男人是我的外祖父列文·梅尔森,一位从未开业的律师,他是东岸农民的一个宗族的后裔。他是家里唯一上过大学(迪金森大学)的人。白天他在一家当铺做点找契约的事。晚上回到家后,总是缩到阁楼顶自己的小书房和寝室,他也常和我说说话。由于失去了儿子,又加上长期要和自己的嗜酒斗争,他变得无所作为。他是个安静和善的老人,喜欢以严格的卫理公会教派方式研究弥尔顿和佩利,读科克和布拉克斯东。他很喜欢我。他对于微积分一知半解。不管怎样,对我来说,学习的世界总是一个比楼下的狂乱一团糟要好得多的生活方式。
我11岁那年,外祖父的腹部肿胀起来,好几天他自己在阁楼床上翻来覆去,在那个还没有抗生素的时代,最后只能被担架抬去做没有任何用处的手术。我没有被允许看到摆在前厅的棺木里的外祖父,他的脸由于痛苦而扭歪了的样子。我一直为没有在他的最后时刻守在他身旁而深感内疚。外祖父有一本伊拉·莱姆森写的无机化学教科书。他从药店买化学药品给我做过些化学实验。是外祖父把我引进了科学,尽管那还是些肤浅的、类似《大众机械》杂志那种水平的、一些变戏法的科学。一直到我在列克星敦大街和第23街的汤森·哈里斯中学上高中的第一年, 我所做的也就是从第12街的爱米尔和艾蒙德商店里搞一些金属钠、黄磷、镁带、硫酸、硝酸等做一些引火纸之类的事。外祖父去世之后,是一些别的孩子给我鼓励:如热心于印刷和摄影的罗伯特·劳,热衷于细菌学的斯图尔特·史密斯,哈罗德·乔勒,等等。后来我们搬到长岛的自由港,在那里读完了中学最后三年。在那里我搞到危险化学品的方便之门被切断。这也许是件好事,因为那时我已是好几次爆炸事故的幸存者了。我曾要证实把熔化的锑掷到地窖地板上它会弹回来,结果手上落下的疤痕留存至今。所幸的是,在学校里有位很有学问的自然科学老师哈里·夏皮罗,他教的课让我第一次见识到了更严谨的科学。
在上中学的年月里,我养成了一种嗜好,就是对一些简单想法加上为数不多的事实进行推敲:这些事情可以全部记在我脑子里,不必要写笔记、读笔记。原因是我戴上配错了的眼镜阅读有困难。本来我的轻微远视仅需要配一副0.375屈光度的远视镜,麦克切斯内大夫却给我配了一副3.75屈光度的镜片。我就是戴着这副眼镜费劲地一直读完中学。其实,大夫就是在配镜处方中的小数点差了一位。从此以后我对于公制就一直怀有戒心。
考进耶鲁大学后,所有新生都要进行一次学习能力倾向测验,并根据结果给予咨询。当时我被告知,我缺乏搞科学的天资,应该去试试法律类专业。每当我想到自己在抽象推理方面的困难和在数学方面不强的时候,真的对于那次测试心悦诚服。测试的确是相当准确的,不过这种测试忽略了人的主动性和韧性。从事法律职业要阅读浩瀚的材料,会使我头痛。那副度数太深的眼镜的问题又来了。
二、科学不能解决一切
有一次他(迪肯,英国国家海洋研究所所长)来访教区长公馆时,我们的下水道出了问题。只要楼上的马桶冲水或者浴盆排水,厨房的下水口就有很响的汩汩声。我们正在厨房里围着桌子吃意大利面,下水道又开始汩汩响了,我在下水口处划了根火柴,那里就冒起挺高的蓝火苗。
作为科学家,我们当然自信能够解决这个问题,我们只需把化粪池的盖子打开一点,放放气减点压就解决问题了。但是化粪池在哪里?多年来割草或扫落叶时,我们可是从未见到过一个化粪池!于是大家决定动用手中的各种技术手段来寻找它。那可真是一个忙碌的周末。瓦因提供了一个探矿仪,折腾了好久却什么也没有找到,也可能是我们中间没有人真正知道如何用这个仪器。和我们住在一起的电器工程师赫尔姆斯决定从我们的住房开始用仔细测量电势场的方法一步步跟踪从房间到化粪池管道的路线。在管子离开地窖处施加一个适当的电压,把一些金属棒插到地底下不同测量深度上,电势就测到了。
我们匆匆地把测量值勾画成图,可是模棱两可的结果令我们十分困惑,要是那时有计算机的话,我们也许会试着用反演法来解决这个问题。既然精密的技术和理论没能解决问题,我们只能转而用铁棍作为探棒,在满是石头的地上到处硬往下捅,希望捅到那个盖子。可是土质多石,最后我们只能用镐头发疯似地硬挖,从管子离开地窖的位置挖起。可是没有挖几米,管子突然拐弯往下,我们没法挖下去。在这个科学和技术都焦头烂额的时候,迪肯博士决定还是返回英国去做他简单得多的管理研究所的工作去了。
用尽了各种手段也未能找到盖子,也使每个人在那个礼拜都精疲力尽、心灰意懒。第二个周末,海洋所食堂关门,教区长公馆厨房吃饭时也格外地冷清。克劳德·龙尼想出的糊黑墙纸的主意也没有改善大家的心境,下水口更起劲地汩汩响,真叫人心烦。
故事进展到这个时候,希拉里·摩尔登场了。他是一位有点古怪的生物学家。在战争时期他在百慕大负责过信件检查。希拉里以爱尔兰式的自负,说克劳德听信“小人物”,这大大刺激了克劳德这位胡格诺派教徒的神经,使得他们关系一直很紧张,顶多能维持在下午喝咖啡时生硬地点点头。希拉里常给我们讲他在普利茅斯海洋实验室里潜水的故事。希拉里主动提出愿为我们找井盖。一次当我们去教区长公馆路经弗兰克·瑞德的房子(现在是沃辛顿的)时,看见希拉里正踏进草地要把一个柳树枝砍断。弗兰克家里正在举行一个茶话会,就走出来看发生了什么,希拉里告诉他们这里要发生什么。他要求我们把各自的浴缸都灌满,然后听他一声令下一起拔掉塞子放水并冲厕所。希拉里折下一个柳树枝,在他前面把它压弯在地上,树枝颤抖着像一只高大笨拙的昆虫触角。他权威地迈着步子在院子里转,最后转到车库。在这儿,抵着水泥地板的树枝抖动得特别厉害。这时天已经昏暗,茶会的老太太们都出来看热闹,我和希拉里争辩说这个地点不对头,他的妈妈尖叫着:“我的儿子不会错!”这时候,一个更老一点的太太,乔治·克拉克的妈妈大声说:“这不是吗?!”我们大家转身看见她正在用她的拐杖扒拉路边的沙土,露出一个大铸铁盖。
大家的欢欣鼓舞延续到第二天早晨,直到发现那不过是个老蓄水池的盖子而已。我们的问题还是没解决。所幸的是,一位教区成员格里芬的兄弟是水管理专员。在我们的请求下,水务部门派一个人带来探矿仪,他知道怎么使用。结果往下挖了一英尺,盖子就露出来了。把它撬开,立即发出吱吱声,我们的压力问题也就一劳永逸地解决了。
我们遇到的问题,无论科学、法术还是老太太的智慧都没有解决,最后还是依靠教堂和水务部门的联手。
三、大科学家也有走“麦城”的时候
伍兹霍尔海洋研究所的绝对领导权属于自行其是的理事会,它不是选举出来的,但是却代表职工。在所里工作的人一辈子也没有任何正式的选举权,不选举任何理事。理事会通过一个执行委员会管理,并指定一个所长,这个所长对于科研人员和其他职工来说无异于一个独裁者。职工的薪水和科研花销的大部分钱,都是由一个个科研人员自己通过项目合同从政府的各种机关获得的,但是他们却没有渠道联系到研究所的掌权者。在理事会看来,他们自己是仁慈的保管人。从职工的眼光看,所长具有最终的绝对权力,除了照章办事以外没有任何商量,此外还有一个事实就是,他并没有为研究所弄钱回来。有些研究所,比如海洋生物实验室就有所不同,在那里科学家们自己就是理事。
许多事与所长的为人有很大关系。我们现任的所长约翰·斯蒂尔,一位从苏格兰来的生物学家, 就是一个很好的、很得体的人。他在作每一个决定之前,总是想法子得到共识。总的来说,伍兹霍尔海洋研究所是一个能愉快地工作的地方。
人们不禁会问,如果科学家们能有某种渠道在理事会中有代表,研究所不是能更繁荣些吗?如果树液不能往上输运,树不是要枯死吗?
有时细想起来也觉得很奇怪,我的同事们谁不在口头上支持非洲的民主和普选权利,谁不指责南美的庄园主?可是在思想深处不少人却并不信任投票的作用。他们接受的思想是,对于管理自己工作单位的理事会,自己不应该去投票选举。我并不装作知道,这种代表制团体不信任的背后,是对其职员多么深不可测的不确定和怀疑;但是我的确知道,富人的仆人们骄傲地投共和党的票,因为这给予他们一种代理的尊贵感,借此可以区别于更低的阶层。
我认为,专制的最大缺陷是专制者难以听到建议。在菲当了所长的最初几个月里,他不得不认可大家明显地围绕在艾斯林个人魅力圈子的感情纽带。他成立了一个科学委员会,希望能制定出研究所未来的科研规划。我认为他也是真诚的,他希望建立起一个大家必须遵循的通用规矩。可是,人们在专制者面前非常腼腆不愿讲话,同时人们也不愿用自己提出的一些主意武装所长,让他用来织成一个网把自己罩住。这种沉默使我感到很别扭(很像俄国农奴在会议上对主人不信任的样子)。在一次这样的会议上,我就提出了一个支持斯沃洛在百慕大的工作的建议。菲立即给了我全力的支持。不过这不是问题的要点所在,问题的关键是要由他来决定哪个建议可以采纳。如果委员会无权判断建议,委员会提出的建议就会少。这就是专制的真正悲剧所在。对于专制者判断上变化无常的担心,显然挫伤了提出和讨论新想法的积极性。由于不信任、谨慎或自尊,科学家们的智慧、能量没有得到发挥。后来,菲对于这个委员会十分失望,就把它作废了。科学家们的缄默,就是农奴们的狡猾。毕竟,人们总能让自己的科研计划在另一个戏院里——资助机构的自由市场上——上演,那里没有头头任意作决定的权威,甚至可以不告诉他。一般情况下,很难让科学家们集合在一起在共同的目标上达成一致,除非他们也有作决定的权力。我常想,正因为我不是老板,不去决定人家的薪水或者任命什么人,也不去作要不要资助一个项目的决定,所以我常常能够说服我的一些同事们来合作参与一些项目,比如:MEDOC,INDEX,MODE,GEOSECS等。我起的作用总是支持性的,而不是决策性的。我相信这就是个例子,说明民主在充分发挥人们自主能力方面具有的威力。
同事们不大愿意参与规划未来科研的情况,使得菲感觉我们这些人真的是无能——于是“扔掉这些烂木头”之类的话就在所里流传开来。菲指定了一个清教徒式的地球化学家鲍恩对员工作评估。人们本不认为这是官方的正式任命,所以不以为然。直到他问话的牺牲品们(格雷厄姆、贝勒等就在其中)纷纷发出惊呼后,研究所里才迅速弥漫起一片警觉。没有比听说一个秘密调查正在进行的消息更令人不安。于是一天晚上18个人聚集到格雷厄姆在思普维赛特的家里,把听到的传言凑在一起,大家才发现我们甚至还不知道鲍恩的头衔是什么呢。舍维尔说: “我们为什么不直接去向菲搞清楚?”于是我被推选出来给菲打电话,问他当天晚上能否接见我们。接着我们驱车直接开往伍兹霍尔。一些不坚定的成员中途就溜回家了。菲显然对我们的造访感到困惑。我们就聚坐在他的外屋。人多椅子不够坐,有些人就席地倚墙坐开。菲给大家递饮料,有气无力地问,到底是怎么回事。因为是我给他打的电话,他就转过来问我。我小心翼翼地说了些兜圈子的话,比尔·理查森打断我说:“菲,我们知道你要提拔鲍恩当副所长,可是我们觉得你挑选了一个废物。”一阵沉默后菲说:“我已经许诺把这个位子给鲍恩,我不能说话不算数。”接着,他讥讽地又加上一句:“我还想做的是把你们这一伙人统统解雇掉。”后来,尽管我们又在那里磨蹭了半个小时,想说些轻松的话题,可是显然祸是闯下了。那个活生生的片刻就和鲍恩面试人时的那种语调一样,叫人永远忘不了。过了不久,当在史密斯楼的告示牌上出现了一个理事会的小通知条(也许是伪造?因为以前从未有过, 后来也再没有过),要求听取关于研究所的未来有什么想法和建议时,人们都要求去听。1959年12月19日下午,在麻省理工学院的教师俱乐部里,当着艾斯林和菲的面,我们正式请求要一个新所长。今天,当我回首这一段时,我认为当时以麦克林为首的,有科尔斯、布赖特·威尔逊、斯皮尔豪斯、布鲁克斯以及霍格兰的执行委员会在这件事上不够老练。他们对于我们的要求已有耳闻,本来可以避免人身攻击,使讨论回到关于代表性的这样一个基本问题上,其实这正是我们所要求的,可是当时大家都没有意识到。
执行委员会听了我们的意见,然后把我们遣散。第二天我们收到了关于拒绝我们提议的信,并且告知,如果我们中的任何人愿意,研究所将提供给他辞职的机会。接着,我们中间的许多人在找到新工作以后也就这样做了。有在迈阿密、加利福尼亚大学、洛杉矶、耶鲁大学、纽约州立大学石溪分校、罗德岛大学、麻省理工学院等许多地方。
当我回顾1960年这次大遣散的原因时,我想我们是不幸地把一件基本属于机关事务性的事给个人化了。一个有创造性的、有水平的科研单位的繁荣,不可能是一个专制者的作品,不管他个人多么有人情味。要使员工创造能力充分调动起来,唯一的途径就是让他们的能量在一个代表性机构的框架里得以释放,在这个机构里他们拥有一份作决定的权力。这么一个简单的心理学概念还要提醒多少次?一些社团或者克里姆林的耳朵真是聋。为什么非得等到人们最终陷于绝望,转而团结起来造反?
我也曾经见过,人们需要极有耐心地等待一个想法逐渐开花结果,从而变成为一个对科学和我们社会有用的东西。从水声探测仪追踪中性浮子的想法到变成现实等了20年,当时主要的障碍是要等待监听站的军事安全价值逐渐消退。直接积分流体力学方程式作为模拟海洋的一个工具要等更久,人们等了40年,要等待高速电子计算机的发展。女子能出海的权利花了15年。在一个仅用了25年的时间黑人就取得了选举权的美国,伍兹霍尔海洋研究所的员工们可能用不了那么长时间就能享有在管理中的充分代表性,就像在他们的邻居海洋生物实验室里那样。
四、走私酒风波
很多人都记得,从百慕大和加勒比海返航的调查船都习惯带回相当数量的不申报的酒。每个船员都认为自己可以带几瓶Dark Demerara或者Gosling的Choicest,尽管严格说这是违法的。新贝德福德的海关官员也不打算对属于个人消费量范围的任何东西加以阻止。如果一个船长出来禁止,他就会很没有人缘。起初,只是携带船员们个人用的或者搞个朋友聚会的几瓶酒。到后来,研究所周围的人开始求船员给他们也带一些。木匠、机械师、退休工程师、办公室文员甚至在商业和行政管理机关的人也纷纷来表达他们的希求。他们在科学家和船员的船要离开码头时,会把自己要的明细条子递过来。这种运输量一直增长到每次航行要有上百件之多。一些将要上岗的员工有时还听到一种玩笑的话:这里薪水不高,可是好处不少。1960年3月一个早晨,调查船“克劳福德”号满载而归回到伍兹霍尔码头。新贝德福德的海关检验员照例检查了船。但是当他离开时却被一队武装的波士顿海关人员叫住了。这些人一起蜂拥上船,他们扣了船,并在码头上堆起了上百箱未申报的酒,还扣押了好几辆装有酒的小汽车。“克劳福德”号的姐妹船“钱恩”号当时还正在驶回的途中。她收到了无线电警告,犹疑不决不知是该扔掉这些酒还是申报,最后决定申报。不过已经来不及,载货单没有准备好。所以她的上百箱酒也被没收了。罚款仅是名义上的,不过对“克劳福德”号船长的罚款是6000美元。
许多受害人认为,镇里的酒销售商彼得斯是告密者,他的生意因为船运输酒而受到损失。他得到了罚款的25%作为回报。后来好几年里,大家对于他的酒店就有所抵制。彼得斯临死之前给St.Barnabas教堂捐款修缮教区的房屋,当地人都说这就是悔罪的证据。不过真正的受害者是研究所的行政管理。他们宣称自己对于发生的一切一无所知。人们都认为这是一种懦夫的举动,老所长艾斯林绝对做不出这样的事。也许这是一种伤感的误解,但是很多人都认为如果艾斯林还是所长,他一定会出来担起责任代人受过。他还一定会想法子雇人给受牵连的员工提供咨询。不管怎样,一种冰冷的非人性的所长制建立起来了,那种个人对单位的忠诚也迅速地蒸发干净了。
五、原创性的思维过程
当1944年我幸运地开始海洋学家生涯时,几位前驱者还都健在,有几位还在积极思维,我享受到了自己发展出一些第一批抽象图像的快乐。当然那些图像仍然相当粗糙,后来我的一些极有演绎天赋的同事们,创造出了更为明细和精确的图像。智慧创造的图像经过连续的复制而不断地改进,与一张照片复印多次的效果是不同的。一个总体上好的想法,每经艺术家妙手加工一次,它都会得到改进,变得更宽泛、更深刻。原始的概念越简单,推广和扩充的潜力就越大。这个过程更像绘画,而不像照相。
对我而言,要得到一个原始的,哪怕是聚焦不好的图像,脑力的劳动总是很艰巨的,往往要聚精会神并经历反复和挫折,有时能够长达20年;但是如果与有类似想法的同事合作,共同探讨,也许只需几个星期。不管怎样,在脑中的图像突然成形、出现的那些罕有的宝贵瞬间,人们总是感受到一种难以名状的巨大欢乐和激动。与别人分享这种时刻,使你能从一种原本只是独立、朦胧的心理状态——图像模糊、粗糙而且稍纵即逝——变得豁然开朗。正因为这种清晰地洞察事物的时刻是如此稀有,因此才为人们所苦苦追求,这也就是科学家的疯狂之处。
我要和你们共享的关于海洋的心灵图像,是关于海洋的大尺度环流。我们关心的不在于海洋是什么,而主要在于它是如何运转的。海洋是一个巨大的水力机械,表面风驱动海水,不同纬度的气候维持的密度差也产生海流。
因为我们不能直接看到实际海洋中的流,人们发展出了各种各样的测量技术,随着时间的推移这些测量技术变得更加通用和灵巧。它们当然应该在一个适当的地方加以叙述。还有一些不可动摇的物理学基本原则,这些原则囊括了所有不同层次的流体运动,如声学、火箭射流、飞机飞行,等等,不过这些原则过于广泛,需要想办法简化,才能成功地运用到海洋动力学这个特定范畴。从最基本的原则进行推导、演绎并不是获得新发现的主要道路。如果不借助我们自己创造的心灵图像所诱导的直觉,我们是不能够单靠演绎而推导出海洋的机构。而一旦我们有了物理的直觉,就可以用数学、物理学的定律推出许多结论,我们也就可以考虑如何用我们在真实海洋上所获得的信息去检验这些结论,不管这些信息是用什么观察手段获得的。我们的直觉也可能是错的,也可能需要修正,这时又要重新做数学演绎,形成与观察一致的直觉,一般需要经过反复迭代的过程,人们希望它逐渐收敛到与数据相符,但这个过程绝不是与个人无关的。在迭代过程中,又会启发出新的图像和新的数据,最后我们就到达了一个所谓“模式海洋”的阶段。这个迭代过程也有些部分自修正的成分,这也就是大多数人们所说的“科学”。当然在更深的层次上,这个过程是不断地继续进行:最终的模式是永远也达不到的。
如果说迭代过程是自修正的,它却不是自启动的。它需要一个初始的直觉或者心灵图像作为起点, 需要一个“种子”。这个“种子”图像不能和真实相差太远,否则迭代过程就会不收敛。有些人会争辩说,种子图像根本就不是科学,只是想象、直觉或者灵感。而另一些人则认为它是科学的核心。无论如何,好种子的基因总还是能从充分发展的后代模式中辨认出来。这些模式在通常的教科书、讲义里都能找到,不过在这些专业教材中, 原始种子的那种粗糙, 甚至不合逻辑之处也就避而不谈了。学生往往会认为好种子都已经用光了。我个人认为,好种子的集合就像人类的想象力一样广阔无垠。最重要的是,寻找到种子更取决于兴趣和不懈的努力,要靠着一种发烧友般的热情和希望来保持。的的确确,这里要求的是对于一件事全神贯注的思索,这也就能解释为什么一些踌躇满志的科学家,当他们被引诱到行政管理岗位或介入到国际性事务中,或者完全陷入教学中时,他们不可避免地要分心,导致自己创造源泉的枯竭。一仆难为二主啊!