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综述:20世纪科学背景下磁共振的发现:传记与参考文献。前言
《Biochemistry (Moscow)》:The Discovery of Magnetic Resonance in the Context of 20th Century Science: Biographies and Bibliography. Preface
【字体: 大 中 小 】 时间:2026年02月01日 来源:Biochemistry (Moscow) 2.3
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磁共振领域的三位先驱者——Zavoisky、Purcell和Bloch的研究历程、历史背景及合作情况,详述其科学贡献与困境,并附有超过1000篇文献的参考文献列表。
2019年,距离叶夫根尼·K·扎沃伊斯基(Evgeny K. Zavoisky)发现凝聚态物质中的第一个磁共振现象——电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance,简称EPR)或电子自旋共振(Electron Spin Resonance,简称ESR)已经过去了75年。这一发现为研究物质组成、相互作用物理机制、化学反应原理、地质过程奥秘以及现代科学中的许多其他领域开辟了前所未有的可能性。2021年初,又过去了75年,那时爱德华·M·珀塞尔(Edward M. Purcell)和费利克斯·布洛赫(Felix Bloch)因“开发出用于核磁共振精密测量的新方法及其相关发现”而获得了诺贝尔奖脚注1。
如此重要的纪念日需要进行全面的回顾性分析——至少要分析通往这一突破的最初步骤以及此后的一些重要里程碑,因为试图在单一本书中涵盖整个发展历程是不可能的。由于我们既没有资源也没有精力全面描述第二次世界大战前导致磁共振发现的物理学演变过程,因此(作者A. V. Kessenikh和V. V. Ptushenko)将重点放在了三位先驱者身上:叶夫根尼·康斯坦丁诺维奇·扎沃伊斯基、爱德华·米尔斯·珀塞尔和费利克斯·布洛赫。一个新物理领域的诞生绝不能仅仅归功于这三位科学家,尽管他们确实是被广泛认可的发现者。然而,他们的科研历程、研究背后的逻辑及其所处的背景,似乎准确地反映了磁共振发展过程中的成就与失败、进步与局限。
在这部专著中,我们不仅关注了推动磁共振领域发展的个人动机,还探讨了他们的发现所处的历史背景和社会经济环境,以及科学知识本身的逻辑。
遗憾的是,一位杰出物理学家的生平与才华遭到了极大的忽视脚注2。他的核磁共振(NMR)实验在即将取得突破的关头被迫中断。他在实验方面的天赋本可以为苏联军队带来巨大益处,但在战争期间完全被忽视了。即使他在科学史上首次观测到了EPR现象(尽管当时处境艰难),扎沃伊斯基也没有得到开展全面科学研究所需的资源。从这个角度来看,1947年伊戈尔·V·库尔恰托夫(Igor V. Kurchatov)对他提供支持,这对苏联科学界以及扎沃伊斯基个人来说都是一种幸事。随着时间的推移,扎沃伊斯基在喀山的研究合作伙伴谢缅·A·阿尔特舒勒(Semen A. Altshuler)和鲍里斯·M·科济列夫(Boris M. Kozyrev)各自建立了自己的研究团队,这些团队后来为磁共振现象的研究做出了重要贡献。
布洛赫和珀塞尔分别在斯坦福大学和哈佛大学进行了NMR实验,他们在各方面都具备出色的条件,尤其是在研究NMR应用及相关现象方面。珀塞尔在NMR研究领域达到了职业生涯的巅峰,并在射电天文学和无线电波传播等其他领域也取得了同样显著的成就。在他的实验工作中,他运用了当时最先进的放射物理学方法。布洛赫的研究得到了科学仪器制造商Varian Associates的支持,可以说,他为NMR仪器产业的发展奠定了基础。布洛赫成功完成了确定中子和最简单原子核(氢同位素)磁矩的任务,并提出了一种关于样品中核磁矩量子统计行为的可能理论方法。
在回顾这些发明者的同时,我们也认为有必要提及其他对磁共振发展做出贡献的杰出科学家。为此,我们简要概述了苏联磁共振研究发展的第一个十年,这一时期对全球磁共振研究和仪器技术的发展具有重要意义。
本书还附有详尽的参考文献目录,涵盖了1000多篇关于磁共振理论、突破、研究及其应用方面的原始文献和综述,以及相关传记和回忆录。该目录按主题和时间顺序排列:包括原始研究、综述和专著、磁共振发展史方面的著作,以及互联网资源链接;每个类别内的文献都按年份进行了分类。第四章的注释部分对目录结构进行了详细说明。每章都附有独立的参考文献列表,文献按引用顺序排列。例如,第三章主要收录了俄罗斯作者的著作,因此不会在第四章中重复列出。前三章中引用的部分资料仅被收录在第四章的参考文献列表中。尽管参考文献非常全面,但仍然不可能涵盖所有相关内容。尽管如此,我们仍尽力确保其客观性,但其中可能仍存在个人偏见,对此我们向读者表示歉意。
作者们感谢Vl. P. Vizgin组织了在莫斯科物理学与力学历史研讨会上的相关讨论。同时,我们要感谢N. E. Zavoiskaya、K. A. Tomilin和V. M. Berezanskaya在撰写本书过程中提供的帮助,以及Y. I. Talanov提供的资料。书中关于Varian Associates收购布洛赫-汉森(Bloch-Hansen)专利的故事的研究灵感来源于作者之一与著名美国科学史学家洛伦·格雷厄姆(Loren Graham)的对话(也可参考他在《Independent Newspaper》上的采访脚注3)。
N. E. Zavoiskaya收集的研究资料在描述三位磁共振发明者的生平与贡献方面发挥了重要作用,尤其是扎沃伊斯基的相关内容脚注4。
遗憾的是,我的合著者亚历山大·V·凯塞尼赫(Alexander V. Kessenikh)将毕生心血投入到本书的撰写中,却未能看到英文版的完成与出版。我很幸运能有幸与他共事(尽管时间不长),我一直钦佩他不懈的努力精神。感谢《Biochemistry (Moscow)》杂志编辑部决定将本书翻译成英文出版。特别感谢安娜·E·埃夫斯蒂格涅耶娃(Anna E. Evstigneeva)在组织英文版出版工作方面所做的一切。我还要特别感谢阿莱娜·V·西利娜(Alena V. Silina)对文本的出色翻译,以及她对原俄文版本中的错误和参考文献不准确之处所做的修正。她的细致工作使文本质量得到了显著提升。同时,我也感谢黛博拉·查尔斯沃思(Deborah Charlesworth)教授在为本书寻找合适英文标题方面提供的帮助。感谢所有为本书出版做出贡献的人。想到我们的研究成果能够被英语读者阅读,我感到由衷的欣慰。