Philip Withers教授

采访-菲利普·威瑟斯,曼彻斯特大学材料学雷吉斯教授

图片来源:尼克·史密斯

菲利普·威瑟斯,曼彻斯特大学材料学教授,讨论了他在材料研究方面的开创性工作,以及学术界、商界和媒体之间合作的勇敢新世界如何帮助解决地球面临的重大全球性挑战。

“我感兴趣的是事物是如何破裂的,”菲利普•威瑟斯(Philip Withers)说,他对“事物分崩离析”的毕生兴趣显然津津有味。对于这位曼彻斯特大学材料学教授来说,这意味着“在许多不同尺度上使用成像”。这是因为故障通常是从“一个非常微小的层面开始的,错误的原子在错误的地方可能会导致一个缺陷,这个缺陷可能会变得更大,直到最终失败。”如果你想了解从一个小原子核到最终灾难性失败的过程,你需要不同的眼镜。”

“我们在这里建立的,”这位英国科学家说,“是一个世界级的法医工作设施,从原子级到米级,所以我们可以发现一些事情失败的原因。”在不同的尺度上你可以找到干预的方法。你可能会给材料涂上一层涂层,以阻止环境的侵入,或者改变结构的化学组成,使其更具抵抗力,或者你可能会理解为什么原子会到达错误的地方。”在更具体地谈到石油和天然气行业时,他说:“你可能有数百英里的管道,但故障只发生在一个地方。如果你能设计出阻止这种情况的方法,人们就不必去修复它。”

了解缺陷是如何生长的是驱使威瑟斯的动力,53岁的他是最受赞誉的材料科学家之一。除了担任皇家材料教授的职位外,他还是总部位于曼彻斯特大学校园的BP国际先进材料中心(BP- icam)的主任,以及英国皇家学会和英国皇家工程院的院士。2017年1月,他被任命为同样位于曼彻斯特的亨利·罗伊斯研究所的第一位首席科学家。

这是一个令人生畏的荣誉和任命组合,讲述了一个处于职业生涯和影响力巅峰的人。然而,威瑟斯脚踏实地,略带学院派的幽默感,热衷于向更广泛的公众传播科学,他更喜欢直截了当的外行术语,而不是科学术语。

我问他,“Regius”教授职位与普通的普通职位有什么不同。威瑟斯笑着说:“我得自己在维基百科上查。”“基本上,它是皇家授予的学术椅。”在线百科全书还将告知这位科学家,由于它们相对罕见,它们是“享有声望和备受追捧的”,获奖者有权被称为“Regius”。最早由苏格兰国王詹姆斯四世于15世纪建立,早期的教授职位集中在医学领域,它们似乎是过去那些神秘的东西之一。然而,就在2016年,作为她90岁生日庆祝活动的一部分,女王又制作了12把这样的椅子,其中一把在曼彻斯特大学,以表彰该大学在材料方面的工作。

尽管罗伊斯的实体建筑(以英国工程师和劳斯莱斯联合创始人的名字命名)仍处于建筑师的绘图阶段,但该组织已经以曼彻斯特为中心,与谢菲尔德、利兹、利物浦、牛津和帝国理工大学、卡勒姆聚变能源中心(CCFE)和国家核实验室(NNL)合作,建立了虚拟的中心辐射型模型。

威瑟斯说,这个2.35亿英镑的政府资助项目将成为“英国最重要的先进材料研究和商业化中心”。800多名研究人员将与商业伙伴合作,目的是“对英国经济产生重大影响”。

威瑟斯将首席科学家的职责描述为“确保我们做的是世界级的科学”。以罗伊斯的名字命名学院的部分意义在于,这位汽车设计师在沿路的米德兰酒店(Midland Hotel)遇到了他的商业伙伴查尔斯·罗尔斯(Charles Rolls)。更重要的是,他们在工程和商业世界之间形成了一种战略联盟,这是21世纪学院的目标,首席执行官安德鲁·霍斯蒂(Andrew Hosty)负责商业方面。

我们坐在BP-ICAM的一间会议室里,这是另一个轮辐式中心,这次有三个合作伙伴,分别是帝国理工学院、伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)和剑桥大学。“BP- icam的诞生源于BP意识到,先进材料是他们大部分业务的核心,需要更好地了解材料,以改善业务的各个方面。英国石油希望建立一个世界级的研究所,能够产生知识,然后在自己的业务中加以利用。”BP-ICAM在2012年奥运会上宣布成立,并于当年秋天开业。

“这些非常好的眼镜的好处之一,”他说,指的是他使用的价值数百万英镑的科学分析设备,“人们会给你有趣的东西看。”曼彻斯特的科学家们使用x射线计算机断层扫描技术(CT)解开了雷米特杯的谜团,人们一直不知道现存的世界杯是原版还是复制品。

另一个头条新闻项目是确定在埃及发现的一些金属珠子的来源,这似乎挑战了传统上公认的人类冶炼铁的技术。在x射线技术证实之前,空气中可能有一场考古革命,“这些珠子是由一块陨石制成的。制造它们的铁是从天上掉下来的。”

威瑟斯说,他从小就知道自己注定要成为一名科学家。从他父亲去世后的九、十岁开始,“我就是那个修理东西的人,比如修理插头上的保险丝。如今,人们很难想象,”威瑟斯说,“我们曾经生活在一种事物无法正常运作的文化中。汽车不能启动,否则你会看到它们停在路边等着修理。回顾我的童年,我可以看到我可能是一个秘密工程师。”

由于家里没有接受高等教育的传统,“我去剑桥大学攻读物理学本科学位”。之后,威瑟斯读了博士学位,并在剑桥大学担任讲师,他享受了9年的时间,尽管他被要求讲授聚合物,“这是一个我没有任何背景的领域”。在那个年代,人们认为任何学者都可以就其领域的任何方面进行演讲。我不得不离开,去了解这一切。”对威瑟斯来说,讲座(无论是自己讲课还是接受演讲)的缺点是,他是在电视上听着皇家学会的讲座长大的,现实生活中的讲座可能有些平淡无奇。他还记得自己第一次走进讲堂,以为会有一位疯狂的教授开始大放厥词,结果却发现“我只需要抄上一个小时”。

威瑟斯觉得,从本科生到博士,再到讲师,再到彻头彻尾的教授,这种标准的剑桥学术生涯轨迹并不适合他。“我觉得你需要四处走走。这话说起来容易,但在职业生涯的某个时刻,你会意识到自己已经在同一个地方呆了16年。”曼彻斯特有了一把椅子,他发现自己身处一个新的环境,“我能看到所有我能做的事情。我来的时候只有很少的装备,但突然间我们得到了x射线衍射仪和成像系统。在过去的15年里,这一切都非常令人兴奋。”

在威瑟斯迄今为止35年的职业生涯中,他目睹了科学领域的许多变化,其中一个至今仍激励着他的是商业、媒体和学术界合作的方式。“如今的协同效应更强了。有趣的是,有一天,我坐在桌子对面,与西北地区发展局、英国航空航天公司、劳斯莱斯等公司交谈。来到曼彻斯特让我意识到,我们一些最好的问题来自工业环境。”

他通过解释今天的学术如何也需要媒体技能来帮助公众理解科学来阐述这一点。“我认为学术界就像一座桥梁。你有支柱,为你提供坚实的基础。在学术界,这些人一生都在某一特定领域工作,如果你想了解某个特定的科学领域,就去找他们。

他们的特定领域可能时兴时衰,但他们始终像一枚导弹一样锁定在那个话题上。还有一些人跨越了这些支柱,在工业界和学术界之间建立联系,并与媒体建立联系。学术界需要领域专家,因为你不能在流沙上建立任何东西。但你也需要跨度,否则你无法达到很远的距离。”

威瑟斯警告说,尽管未来的合作越来越多,但仍然存在重大的威胁和机遇。这些威胁是与“创造绿色能源、个性化药物、清洁水、提高食品效率和新电池技术”相关的全球性挑战。这些挑战将推动科学,特别是材料科学,我们如何应对这些挑战绝对至关重要。”

机会以“通信、计算能力和自动化”的形式出现。我们过去认为自动化交通系统会因为保险和风险而到位,但实际上年轻人不想开车。比起开车,他们更喜欢用智能手机玩游戏。Autonomy为我们提供了管理生活方式的真正机会。”

然而,未来的问题是我们根本无法确定它会以什么形式出现。回顾20世纪80年代他在剑桥大学的大学生活,威瑟斯说,我们无法预测我们今天的技术水平。“还记得第一份传真吗?这就像《星际迷航》里的东西,把物质从一个地方运送到另一个地方。再过四分之一个世纪,世界会变得同样面目全非吗?

“有趣的是,我们生活的某些方面几乎没有改变。我们对交流和互动的需求并没有改变,但我们实现这种交流的方式却完全不同。然而,与许多英里之外的人进行同步或异步连接的能力将推动我们的工作方式。我们现在一直处于“在线”状态。人类的进化速度非常缓慢,但我们用来生活的工具却进化得非常快,我们的课堂体验非常非常不同。”

朱尔斯·雷米特奖杯之谜

曼彻斯特大学的科学家们利用最先进的科学技术解决了围绕雷米特杯的一个谜团。雷米特杯是希腊胜利女神耐克的镀金银雕像,也就是1966年英格兰赢得的足球世界杯冠军。

1966年世界杯之前,奖杯曾在英国公开展出,但被偷走了,一周后,一只名叫Pickles的狗在上诺伍德的树篱下找回了奖杯。在此之后,英足总不顾国际足联(FIFA)的禁止,为公共活动秘密制作了一个外观完全相同的复制品(底层金属不同)。1970年,作为三届冠军,巴西有权保留奖杯,一个不同设计的新杯子诞生了。

1983年,巴西的奖杯被盗,再也没有出现过。国家足球博物馆收藏了另一个版本,但当时有传言说,送给巴西的“原版”是复制品,而现在在曼彻斯特展出的是原版。1997年,这幅“复制品”出乎意料地拍出了25.4万英镑的高价,是估价的10倍,引发了这些谣言。博物馆决定把它带到曼彻斯特大学的亨利·莫斯利x射线成像设备进行扫描,以解开这个谜团。

科学家们使用了x射线计算机断层扫描(CT)扫描仪,该扫描仪能够从三维角度观察奖杯,并通过x射线荧光揭示其元素组成。这使得它的3D形状被记录为虚拟模型,并提供了关于其化学成分的信息。

原来的奖杯是银镀金的,而复制品的底层金属是青铜。化学分析没有发现任何银的迹象,但有强烈的锡和铅的迹象,证实了国家足球博物馆的奖杯确实是复制品。

报名参加E&T新闻电子邮件让像这样的精彩故事每天都发送到你的收件箱。

最近的文章

Baidu
map