William A. Goddard III 自传

William A. Goddard III目前是加州理工大学化学与化学工程学院的Charles and Mary Ferkel教授。他目前已经发表超过1200篇论文。他的研究领域是计算材料学,运用第一性原理计算材料性质。是材料计算领域中的大牛。他们组目前发明的ReaxFF可以运用分子动力学计算化学反应过程。

英文题目:Criticalpoints and random events that shaped the early career of William A. GoddardIII.
译自:J.Phys. Chem. A  2000, 104, 2147 – 2150
译者:何政达

我的祖父母们在1905-1912年搬到南加州的沙漠地带---Imperical Valley。他们来自Arkansas(William Andrew Goddard I;他的爸爸Peter是一位浸礼会牧师,他的妈妈Lucy Minor Goddard的祖上可以追溯到独立战争时期);Colorado(Frances Thomas Goddard Whitsett; 她父亲有一半的科曼奇族(Comanche)血统(【小科普:科曼奇族是北美印第安人的一支】);Texas东部的Angelina小镇(Lisa Austin Bright; 他的一位祖母是彻罗基(Cherokee)族人);以及Coushataa, Louisiana (Lula Gray Bright)。他们的祖先分别来自于印第安人(北美土著),以及从1700-1840到美洲大陆的德国、荷兰、英国、苏格兰以及爱尔兰人。

我的父亲(1912年,生于Holtville, California)在九年级就离开了学校(他的弟弟是家族中第一个完成高中学业的,但没有进入大学)。我的母亲(1918年,生于Calexico, California)从高中毕业,这也是她家族中唯一的一位。【之后在她50多岁的时候,兼职读大学(与此同时在太平洋电话做晚班的全职工作)并取得了英文专业的本科学位。】

1937年3月29日,我出生在加州棒球球馆后一个小房间里。那时我父亲的工作是制作一些木头盒子来帮助船运芹菜、萝卜、葡萄以及甜瓜。这样,我们就必须每年在不同地方来回奔波(【小编注:文中列举了一堆地名。。。】)。我们也曾经在Arizona州的Yuma居住过(这是我在拿到PhD之前去的最东边的地方);以及几次搬到Coachella Vally。我们居住在房车之中,从一个停车场走到了另一个停车场。那时,我们仅仅拥有两本书:一本圣经和一本Webster字典。但我妈妈在每周末会带我去图书馆(主要捐助者为卡内基)借书,我那时非常喜欢心理学。

在1946年Jean Pangle(当时他是标准石油公司在El Centro的主管)给了我一本关于棒球统计的书,我很快就成为了计算分数与小数的专家(计算batting averages, sluggingpercentages, earned run averages, win-loss percentages等等棒球统计数据),但那时我连小数点是什么都不知道。这也让我在五年级之后,成为班上算数(arithmetic)最好的学生。我的父母从来没有教导过我读书的重要性,而我也是自由选择自己喜欢的去学习(有时甚至远超过当时的学习要求)。那时,California采取分班制(让成绩最好的在一个班、成绩差的在另一个班),我总是在好班当中(尽管有时会被人说“一事无成”),但那些“fruit tramps”(我们那时这么叫)总是被排到慢班当中【小知识:fruit tramps指的是在大萧条当中来美国工作的外籍移民】。由于我的同学都来自于中产阶级,因此我们计划在高中时就开始学习大学预科【小编注:相当于今天的AP】。但是,我妈妈认为上大学是不切实际的想法,她更多的希望我去学一些实用性的课程。因此,每年我都开始学习一门职业培训课。结果表明她的意见非常有用。当时我是一个非常好的测绘者(draftsman)。在高二的时候,Imperial Country Assersors office找到我的测绘老师(Guy Hatch),让他推荐一个测绘员(他们自己的测绘员被派往参加朝鲜战争了),于是老师便推荐了我。因此在高二之后我实际上处于“半工半学”状态。在假期中,我都是全职工作的。在高中毕业后我又在那里全职工作了一年,直到我攒够了足够的钱去上大学。作为一个测绘人员,我需要阅读官方文件并帮助评审员评估每块地需要交多少税。那时我可以手工在地图上画出那些细节性的信息(然而这些手艺在我的学生和秘书看来已经没什么大用了)。这份工作让我存下了$2200,相当于今天的$8000--$12000。

回想起高中时光,我的英语老师(El Centro:Proudfoot与Gillette, Delano:Miller)与我的数学老师(El Centro:Hinshaw,Delano:de Fraga)对我产生了巨大影响。我还记得那令人憎恨(abomination)的物理老师以及愚蠢(stupid)的化学课【小编注:果然大牛的品位从小就不同^_^】。由于每天下课以及周六我都用工作,因此我的课外活动少得可怜,有的也只是在闲暇时候组织一下国际象棋俱乐部罢了。我高中时的好朋友Tom Foss和Paul Werve想成为工程师,我也有一样的目标。我们一起研究摩托车和汽车,将引擎拆散并组装回去以检验我们是否正确理解其结构。我们还培养了修理刹车(brakes)以及离合器(clutches)的本事。

在我高二的时候,我就开始收集各个大学的宣传册(brochures)。我发现如果要去Stanford那一年的学费是$750;如果要去Caltech那一年的学费为$600;但每年UCLA只要$92。因此我知道我会去UCLA,因为它最便宜。另外UCLA的招生条件要求不高(只要保证没门功课在B以上,并在为工程师设计的专门考试上取得高分即可),因此这也表明我可以不用那么刻苦的学习了。由于放学后我都要去工作,因此我会逃课去剪头发、买衣服或者买汽车与摩托车的零件。但这样的无拘无束也带来了致命后果:学校管理层处罚了我好几次,并把我踢出了Scholastics Honor Society(小编注:估计相当于我们的三好学生吧)。之后我听高中老师说,在毕业之前的一周,我的6位老师被召集起来判断我是否可以毕业,幸运的是,有四个老师都投了赞成票,因此我得以顺利毕业。值得一提的是,我那frustrated的数学老师预测我将来会一事无成(只能做一些简单劳动或者在公园中与别人赛棋)。

居住在农场镇上的我最大的梦想就是搬到洛杉矶(LA)(当我到了LA后,我就再也没有离开过)。那是UCLA的工程学刚刚起步,由于规模还不大,仅仅招了40位本科生。系主任Boelter认为未来工程学将会发生巨大变化,导致原来的工程学教育在10年后将不复存在。因此我们并没有区分电气工程师(electric engineer),机械工程师(mechanical engineer)以及化学工程师(chemical engineer),而是所有人都学相同的课程。我们有相同的电路分析课(在课上会分析各种电学、机械学以及声学电路),相同的场论课(在课上学习Maxwell方程组和Navier-Stokes方程)。我们每个学期都有一门必修的实验课,里面涵盖工程学的所有分支。当然这样的课程设计模式在Boelter走后就转变成了常规的模式。我唯一的化学课是在大一时选修的,但我极度不喜欢(因为上课时的重点就是记住各种有机化合物的名称【小编注:大家可以看看英文有机化学的命名。。。】与各种金属配合物的颜色)。课上唯一让我感兴趣的是原子结构。大二时的工程学课我们开始从原子层面研究材料(授课老师是Frankel),我对此也颇有兴趣。由于我喜欢原子,因此我觉得我应该成为一个核工程师(nuclear engineer),因此我给六所学校写信,并拿到了核工程学上的AES奖学金(fellowship)。MIT在那是应该是核工程领域最好的学校(他们提供了两页的课程选择),而Caltech只提供两门课,因此我决定去MIT。由于MIT的招生简章中说明了他们希望申请者完成何种课程,因此我大学四年的选课基本是围绕这个说明来进行的。那时,UCLA的工程系设在一个临时大楼里,但学生们(他们有一个协会叫ESUC)自主开办了一个休息室(lounge),提供咖啡、茶与甜甜圈(donuts)。里面有许多大桌子可供讨论,整个工程系的老师和学生在一天中会时不时来这里喝喝咖啡,聊聊天。因此我们和老师有了很多的轻松交流机会。在大四的时候,我是ESUC的主席,因此这让我拥有了更多和教授们交流的机会。

对我职业生涯影响最大的人应该是我的教授Paul Pietrokowsky。他曾在JPL(Caltech的喷气动力实验室)为Pol Duwez设计Ti合金。Pol未来成为了Caltech材料系的一位教授,Pietrokowsky也在1959年拿到了他的博士学位(博士导师就是Duwez)。在我大四的时候Pietrokowsky在UCLA是一位助理教授并教授一门材料学的专业课程。这门课太棒了!我们讨论了Mathieu公式与能带理论(band theory),半导体中的donor/acceptor缺陷,在高纯度Si中的Chelikowsi生长,32个晶体学点群以及stereodiagram,常见的晶体结构,X射线衍射的湮灭准则(extinction rules),晶体管放大器(transistor amplifier)的原理,霍尔效应(Hall effect)以及热电性质(thermogalvanic properties)。【小编注:翻译到这里已经按耐不住新中的激动了。。。好像参加这样的课呀!】我记得很清楚,有一次作业是分析一个粉末的衍射图样。这个材料是Ti3Au,它的晶体结构具有A15的对称性。

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图 1. 拥有A15对称性的晶体结构(通式为A3B)

与此同时这个材料也是高温超导材料。这份作业非常难,但幸运的是,我做对了。【下面小编给大家展示了Ti3Au的X-ray衍射图案】:

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图 2.Ti3Au的两种不同晶体结构以及它们的X射线衍射图。(估计就是Goddard的作业)

在这门课中(1960年春季),Pietrokowsky告诉我们电子学(electronics)的未来是运用冶金学去制造集成电路,这些集成电路可以被用来制造放大器(amplifier)、电容器(capacitor)、感应器(inductor)以及电阻器(resistor)。这门课使我开始对材料学产生了浓厚的兴趣。在这门课上的另一位同学Ron Lindh,也激发了同样的兴趣。之后他去了Caltech在Duwez手下读博士,并拿到了Caltech的第一个材料科学博士。后来自己创办了一家公司,现在是非常有影响力的Caltech校友(trustee)。

在成为UCLA本科生的前一个月,我在El Centro遇到了Amelia Yvonne Correy。那时她在县(County)里工作,并申请了一笔来自Imperial County Credit Union(我正好在那里做兼职)的贷款。因此,我在UCLA时的每个周末都去El Centro看Yvonne,有时也会去她妈妈在Rosarito沙滩的一个沙滩小屋。结果就是,我得了两个B,以及花完了我全部的存款。由于我没了存款,我申请了退学并在Douglas Aircraft Company找到了一份工具设计的职位(我的测绘经验在我找工作时起到了很大的作用,妈妈,感谢你!)。在DAC,我开始设计更好的工具,目的是为了更好的制造navy 3D fighter(一款战斗机)以及雷神(Thor)导弹系统。Yvonne和我在1957年的10月结婚,接着我回到UCLA开始更加刻苦努力的学习(在DAC时,我应用手册来计算梁的受力以及找到适合与目前项目的铝合金。)。在我大三时,我们的第一个儿子(Bill IV)诞生了。Yvonne由于怀孕而被公司辞退,但我们有每周$40的补贴(在最差的时候,我们需要每周用$12来维持生计)。由于有了一个儿子,因此我有想法退学从而找份工作。我的一个朋友Irwin Maltz向他的导师Bussel(教我们电子线路的老师,在那门课上我是全班最好的学生)我可能会退学。Bussel开始聘请我作为他的助教,来改作业和为考试卷打分。我的工作是按小时来计费的,因此我必须要花费大量的时间来打分。但由于这份工作使得我可以坚持读完大三。当时,由于苏联先发射了一枚人造卫星,因此美国开始为学习科学技术的学生提供助学贷款。但在当时UCLA只能分到这批贷款的很少一部分。因此在大四的时候,我只能依靠借来的钱以及我的TA工资勉强度过大学中的最后一年。


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