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作者:金孩 当前章节:15401 字 更新时间:2026-6-23 07:00

这句话他是对着“测不准原理”的。

他常常是在早饭时节提出一个挑战性的思维实验,让辩论整天进行下去。

但是,通常的情况下,到晚饭的时候,会达到这样的一点:玻尔向爱因斯坦拿出证明,以证实“测不准原理”是颠扑不破的。

每逢这种情况出现,爱因斯坦似乎总是有些恼火。但次日清早,他的新的挑战性问题又提了出来,而且肯定,它比上一次要复杂得多。

这种状况持续了好几天,结果,爱因斯坦的老朋友保罗·埃伦菲斯特出面干预了,他向爱因斯坦咆哮:“我为你感到羞耻!你反驳‘测不准原理’像你的老对手反驳你的相对论一样,是无理的!”

爱因斯坦不动声色,事实上,他到死都没有承认“测不准原理”。

第一部分:核物理界又一颗巨星冉冉升起决定意义的会见

20世纪40年代之前,欧洲是物理学的中心。这个中心聚集的大多是欧洲人。美国人很少,罗伯特·奥本海默是来到这个中心的极少数美国人当中的一个。他的生活背景既不同于卢瑟福,又不同于玻尔。他童年时、少年时来过欧洲,那是为了游玩儿。进入青年时代,他又来到这里,并且在铀的发祥地朝圣。大学毕业后,他自己来到了这里,目的很明确,就是要进入“中心”。在美国上学,他几乎一帆风顺,但来到这里之后他遇到了挑战。他几乎挺不住,但最后,他挺住了,完成了涅NFECC。

一、一次对生活和事业具有决定意义的会见

1926夏,有一天,卢瑟福把一个细高挑的青年带到玻尔的身边,向玻尔介绍说:“罗伯特·奥本海默。”

玻尔一边看着眼前这位青年,一边回忆——他觉得这个名字在哪里见到过。

他伸出了那只大手。这时他想起来了,这个名字是他在《物理评论》上见到的。有一篇关于原子量子论的文章曾引起他的兴趣。那篇文章就署名“罗伯特·奥本海默”。

奥本海默握住了他的手。玻尔问:“现在有什么新进展?”

奥本海默:“我遇到了困难。”

玻尔:“啊!哪一方面:数学的还是物理的?”

奥本海默:“我也不知道……”

玻尔:“那太糟了。”

玻尔静静地等了一下,笑了起来。他觉得,他一下子喜欢上了这个年轻人。

玻尔那种像长辈的温暖,那种单纯、真诚、和蔼,则一下子吸引了奥本海默。

从这一刻起,他们之间建立了终生的友谊。

现在我们要讲一讲罗伯特·奥本海默了。

二、美国年轻物理学家的群像和生活背景

不过,要讲罗伯特·奥本海默,怕应该先讲一讲美国的物理界。

当时,物理界的大本营在欧洲,但在粒子加速方面美国却占据领先地位。劳伦斯的回旋加速器就是一个例证。这种领先地位,是美国机械化传统带来的:机械化装备了工厂的生产,而工厂的生产伸展到了实验室。

1914年,一位众议员在一次拨款听证会上曾讲了这样一句话:“物理学家是什么?我曾在众院会议中被问到过。凭常识,我明白物理学家是什么,可我却讲不出来。”

第一次世界大战使物理学家是什么这一问题明确了起来,科学促使技术,特别是军事技术发展的事实明朗了。于是,政府对科学的支持,私人基金会对科学的支持源源而来。科学家的数量也随之增加。1920年到1932年,12年间,美国物理学家的数字翻了一番,总数达到2500人。与老一代科学家相比,他们得到了更好的训练,靠全国研究理事会或国际教育协会或古根海姆奖学金的资助,到欧洲学习的就有50余名。物理学的刊物出版也活跃了起来。原来奄奄一息的《物理评论》,1929年改为双周刑,并成为剑桥、哥本哈根、哥廷根和柏林的欧洲科学家们争相浏览的读物。

这批人的崛起,引起了心理测验学家的关注,他们急着想知道这群男男女女是些什么样的人,急着想闹清楚他们是从什么背景中涌现出来的。他们搞了一次调查,找了64名物理学家,其中有22名是全国知名的。调查发现,中西部和太平洋沿岸的小型文科院校培养的科学家最多。从他们的家庭背景看,实验物理学家的一半,理论物理学家的84%,是工程师、医生、教师等自由职业者的儿子。农家子弟也有,但屈指可数。他们的父亲至少是一个熟练工人。父亲是商人的寥如晨星。还有一个值得注意的现象:他们几乎清一色是第一个出生的儿子。另外也发现,理论物理学家平均有最高的语言智商,在170左右,几乎超过实验物理学家的20%。理论物理学家的平均空间智商也最高,实验物理学家居次席。

根据调查,调查人画出了当时那批科学家的青年时期的综合形象:

他可能是一个病弱的孩子,或者早年就失去双亲中的一位。他有很高的智商并在少年时代就开始大量阅读。他倾向于感到孤独和“特异”,而且腼腆,因此喜欢远离他的同学。他对女孩子兴趣不大,直到大学时代才开始同她们约会。他结婚较晚……有两个孩子,并能在家庭生活中找到安全感。他的婚姻比一般人更为稳定。直到大学3年级或4年级时他才决定以科学家作为他的职业。这个决定是由于他有机会在大学一项计划中搞了点独立的研究——为他自己发现一些事物。一旦他发现了这种工作的乐趣,他就不再改变。他对他所选择的职业感到完全满意……他在实验室中辛勤专心地工作,常常一星期干7天。他说他的工作就是他的生活,娱乐很少……电影使他厌烦。他规避社会事务和政治活动,宗教在他的生活和思想中占不到什么地位。比起任何其他兴趣或活动来,科学研究似乎更适合于他本性的内在需要。

我们应该记住:这就是罗伯特·奥本海默青年时代的画像,而且这个画像的背景,正好是这位奇才成长的真实背景。

第一部分:核物理界又一颗巨星冉冉升起在蜜中滋生的幼虫

奥本海默祖籍是德国,一家都是犹太人。父亲于1898年17岁时离开祖居地来到美国,靠经营起家,直到拥有一家大的纺织品进出口公司。

在美国的奥本海默一家——父亲朱利叶斯·奥本海默、母亲埃拉·奥本海默,他,长子罗伯特·奥本海默,小弟弟弗兰克·奥本海默——有足够的美元到欧洲度假,年年如此。

朱利叶斯·奥本海默和埃拉·奥本海默都是犹太人,但不信教。他们的一幢宽敞的宅邸,俯视着哈得逊河。在长岛临近水边,他们还有一幢宅子专供度夏。他们穿着仔细剪裁的衣服,注意教养,并小心翼翼地把自己和他们的孩子保护起来,免于现实中的和想象中的伤害。

朱利叶斯能言善辩,不但是一个成功的企业家,而且是一位颇有名气的社会人物。罗伯特的一位朋友说:“他和蔼可亲,渴望使人愉快。”

埃拉·奥本海默美丽、善良、贤惠,但天生有残缺——右手有毛病,因此总是用手套把它遮盖起来。她很可爱但拘于形式,在她面前只有她丈夫能高声说话。

罗伯特·奥本海默记得他自己是“一个表现热忱、但讨人嫌的好男孩”。他说他的童年“并未使我对于世界是充满残酷和艰辛这一事实有所准备”。

他孱弱,经常生病。由于这个原因,也许加上母亲的第二个儿子生下后很快就死了,母亲不鼓励罗伯特到街上去跑。这样,他呆在家里,玩积木,收集矿物,阅读。10岁时他就可作诗了,但那时仍然喜欢摆弄积木。

他已经搞起科学来。一架专业用显微镜是童年玩具。他在3年级时就在实验室内搞实验,在4年级时便写科学笔记,在5年级时开始学物理,对化学尤其感兴趣。美国自然历史博物馆晶体馆馆长接受了他这个学生。他给纽约矿物学俱乐部的成员做了一次讲演,先使大家大吃一惊 ,然后使大家感到高兴,因为这位讲演者才12岁哩——由于他通信的质量,他被认作一个成年人而被接纳成了这个俱乐部的会员。

四、雏鸟出巢,尚不会飞翔

14岁时,父母大概觉得这个雏鸟应该出巢了——父母鼓励他去野营。野营活动中,他腼腆,笨手笨脚,并且表现了令人难忍的矜持,但优越感并没有丧失。有人找了他的麻烦,但他没有回击。他给父母写信说他能参加野营很高兴,并说他正在面对生活的现实。父母从信中嗅到了异味,急忙跑来了。经过是:野营主任严厉训斥了一些开下流玩笑的人,而这些人判定是罗伯特给主任打了小报告,于是把他拖到营地的冰窖中,剥光他的衣服,把他痛打了一顿,还把他的生殖器和屁股涂上了绿漆,并让他赤身裸体在冰窖里呆了一夜。

父母让他回家。他非常认真,坚持到野营的结束。

1921年2月,他从道德文化学校毕业了,并代表毕业生致了告别词。4月,他得了盲肠炎,做了手术,恢复以后他和全家到欧洲旅行,并单独去了约阿希姆斯塔尔。

第一部分:核物理界又一颗巨星冉冉升起奥本海默在铀发祥地朝圣

喀尔巴阡山脉在捷克斯洛伐克境内拐了一个弯,它的北沿形成了这个国家的北部边界。在布拉格西南约60英里处,和德国之间,有一条低矮的山脉,德语称它为厄尔士,意为“矿山”。中世纪时这里发现并开采了铁矿。1516年,在这段山区的约阿希姆斯塔尔(圣约阿希姆峡谷)发现了银矿。那里是冯·施利克伯爵的领地,伯爵理所当然地占有了它。1519年,用约阿希姆斯塔尔出产的银子铸造出了钱币,命名为“约阿希姆斯塔勒”,缩短为“塔勒”。1600年,这一概念传入英国,英语中,它变成了“达勒”(dollar)。这被认为是美元名称的最初来源。

古老的约阿希姆斯塔尔矿场不但产铁,产白银,而且还产一种像沥青那样黑糊糊、粘稠而沉重的矿石。

自学成才的化学家、药剂师、柏林大学教授马丁·海因里希·克拉普洛斯,在1789年从约阿希姆斯塔尔沥青样的矿物样品中成功地提炼出一种灰色的金属物质。他想给它找一个适当的名字,最后,他以几年前被发现的天王星(Uranus)给它命了名:Uranium——铀。天王星的名字来源于希腊神话中最早的天王尤拉纳斯。

克拉普洛斯新发现的金属以二铀化钾和二铀化铵的形式存在着,人们发现它们是陶瓷釉料极好的着色剂,所以,为制陶瓷而大力开采了这种矿物。

厄尔士山矿石的放射性还使这个地区的几个矿泉一时名声大噪。

这里充满了神秘色彩,很快成为年轻人冒险寻宝的场所。

罗伯特·奥本海默来到了约阿希姆斯塔尔,当年他17岁。他来是为了到这里来看看原产地的铀矿石究竟是什么样子。他知道,正是从约阿希姆斯塔尔的沥青铀矿的残渣中,玛丽和皮埃尔·居里辛劳地分离出他们命名为镭和钋的两种新元素。他崇拜铀,也崇拜那两位镭泰斗。他来此,带有朝圣的意味。

罗伯特·奥本海默收集矿石,开始于战前他还是一个小孩之时。当时他去德国哈瑙看望还住在那里的祖父。祖父给了他一些矿藏收集品。这成了他收集的开始。他把他对科学发生兴趣的时间也定在了那时。他在晚年告诉一个采访者说:“最初这肯定只是收集者的兴趣,但它也开始有一点科学家的兴趣了。它不是关于岩石和矿物如何形成的历史问题,只沉醉于晶体、结构、双折射、在偏振光中所能见到的现象以及正则排列问题,等等。”

他的祖父是一位不成功的商人,出生在一个落后的、实际上几乎是中世纪的德国乡村,但对学问有偏爱。

罗伯特走进了那个黑暗的、看上去认为它们腐朽得就要折断的木头支撑着的采矿工作面,亲自在那里触摸到了那黑乎乎、黏糊糊的矿物,并把他带来的特制的厚铅皮小盒子装满。

这时,他有了往后令他说不完的感想。

可是,约阿希姆斯塔尔之行差一点要了他的命。

回来的途中,他患了严重的、致命性战壕痢疾。问题是,他还是客居欧洲啊——他卧病在床。

本来,他要9月进入哈佛。这样,当年的大学只好放弃了。

真是祸不单行,一场痢疾过后接着他又得了结肠炎。这使得他虚弱不堪。

回到美国后他呆在家中过了一冬。

第一部分:核物理界又一颗巨星冉冉升起大学生活

夏天,经历了大病的罗伯特从欧洲回到美国。他父亲为了使罗伯特康复得更完满并使他健壮一些,安排一位道德文化学校教英语的教师赫伯特·史密斯带罗伯特找一个荒野之地去度夏。

他们去的是洛斯阿拉莫斯。这里真够得上是一片荒野了。荒原中有一所学校,名字也叫洛斯阿拉莫斯。

奥本海默与原野邂逅了,他从过度文明的束缚中解脱出来。这不仅是一次身体的康复活动,而且是对信心的医治。经过一次生气勃勃的夏季锻炼,这个生病的,无病时自疑生病的男孩,身体变得好了起来,自信心也增强了许多。

这个洛斯阿拉莫斯对罗伯特·奥本海默的意义还远不止此。这往后我们还会看到。

他最终进了哈佛。

哈佛,成了他抢掠知识的地方。他经常选6门计算学分的课程,并且旁听另外的4门。这些全不是容易的课。他主修化学,旁听的是法国文学、数学、哲学和物理学。他还自己阅读,而且特别用心学习语文。偶尔,在周末,他驾驶父亲给他的27英尺的单桅小帆船,在哈得逊河上游荡一圈儿,有时则整晚同朋友徒步旅行。当灵感来时,他写短篇小说和诗歌。他没有女友,因此不同她们约会。他还不够成熟,只限于敬而远之地望着较年长的妇女。

一般说,他不愿意在课外活动和小组中露面。他后来说:“我喜欢工作——我同时干许多工作而不愿让人发现。”

他不愿让人发现的结果是得到一份充满了“A”,间有几个“B”的学业证书。

他用3年的时间,以优异的成绩毕了业。

他常说:“哈佛是我一生中最兴奋的时代。我确实有机会学习,我爱它。我几乎觉醒起来。”

可他真的觉醒了吗?

在理性激情的后面存在着痛苦。

这可能源于他对事物的新奇感。他的内心总有这样那样的问题提出来,而多数情况下,他不能解答它们。他如饥似渴地寻找答案,有时通过阅读,有时通过思考。不幸的是,旧有的问题还没有得到解答,新的问题又提了出来,层出不穷。许多事情令他伤心,而找不到答案令他丧失信心。因此,他的痛苦也和问题一样,层出不穷。

他是一个善良的人。他哀怜别人,另一方面,经过自我解剖,他由于产生罪恶感而憎恨自己。后来人们发现了当时他写给一个朋友的信,信中说:“你问我做些什么。我的回答是:我在苦干,写了无数的论文、笔记、诗、小说——一些废物。我到数学图书馆去念书,同时寻找自己的罪过,并希望我已经死去。就是这样。”

这是夸张吗,怎么会“希望已经死去”?

奥本海默两个最亲近的大学朋友弗朗西斯·弗格森和保罗·霍根说,这不是罗伯特的怪诞夸张,而是他内心感到极度空虚的一种反映。

经过一定的磨练,奥本海默对生活不再感到害怕了,但仍然感到不安全,不稳定。为了使自己对生活感到安全、稳定,他采取了“掠夺战略”——通过大量的阅读,通过思考,让头脑感到充实。

学习期间,他在珀西·布里奇曼的实验室里工作了一段时间。许多年以后布里奇曼获诺贝尔奖。

奥本海默认为自己的这个老师还不坏。

他学物理,但没有计划,毕业后却成了一个化学家。

八、进入“中心”

他开始了另一方面的“胡思乱想”。他想到欧内斯特·卢瑟福那里去,认为卢瑟福会欢迎他。这时,卢瑟福从曼彻斯特到剑桥接替年迈的J·J·汤姆生领导卡文迪许实验室。

他真的做了尝试。布里奇曼为他写了推荐信。推荐信中说:“奥本海默具有十分惊人的吸收能力,而且,他研究问题在许多情况下表现出高度的创造性和数学能力。”推荐信没有避讳自己学生的弱点,布里奇曼说: “他的弱点是在实验方面。他的思想是分析型的,而不是物理型的——他在实验室操作方面并不熟练。”布里奇曼诚实地说出,他认为奥本海默有点“冒险性”。可他紧接着说:“另一方面,假如他终于搞得好,我相信他将取得非凡的成功。”

结果如何?

奥本海默原有一个估计,他给朋友写信说:“卢瑟福极有可能不要我,他不怎么重视布里奇曼,而且我的证件没有吸引力——对于卢瑟福那样的人肯定没有吸引力……我甚至不知道我为什么离开了哈佛,惟一的理由觉得剑桥是……中心。”

实际上卢瑟福接受了奥本海默。只是,这个诺贝尔奖获得者觉得,奥本海默并不适宜做他的学生。他想到了玻尔,认为奥本海默最适宜的老师是玻尔。卢瑟福等待着机会。

卢瑟福没有看错。奥本海默适应不了这位终日泡在实验室的人。根本的原因,是像布里奇曼所讲的那样,他的思想是分析型的,而不是物理型的——他在实验室操作方面并不熟练,因此也不太喜欢。这期间,奥本海默给朋友写信说:“我的日子过得相当坏。实验室工作非常令人讨厌,而且我对实验很不在行,我无法感到我是在学习什么东西……”

他在卡文迪许的一个巨大地下室(被称为车库)的一角工作。罗伯特辛苦地制造供实验用的铍的薄膜——从曼彻斯特迁来现在是卢瑟福的研究助理主任的詹姆斯·查德威克后来用上了这些薄膜——似乎觉得这个实验永远也搞不完。但奥本海默承认,他并非一无所获,他回忆这段生活时道:“实验室相当糟糕,但它使我进入了——在那里我可以听到谈话,并且有所发现。”

量子论的研究极大地吸引了奥本海默。他要参加进来。他担心自己也许太晚了。

所有他以前的学习都来得很容易,但这时,在剑桥他碰了壁。

第一部分:核物理界又一颗巨星冉冉升起在“中心”涅NFDA2

他所碰到的是一面知识方面的墙,又是一面感情方面的墙。

他苦干了起来,试图冲破它们。

罗伯特苦干的劲头卢瑟福看到了,他很高兴。高兴的是,见玻尔不能没有见面礼,没经过提醒,这份见面礼奥本海默自己在准备着。

可实际上,他苦干了三年,也同时受到了三年的煎熬。

奥本海默冲破了那面知识的墙,感情的那面墙却似乎变得越来越坚固,难以冲破。对自己的处境有一种感觉,他形容说,那是“一个小男孩因为遭到冷落而不能玩的伤心感”。当初,英国人曾经慢待了尼尔斯·玻尔。现在,他们又慢待奥本海默了。而奥本海默与玻尔不同的是,他对改变自己的处境的预测却不像玻尔那样自信。

他投入了工作,以期在工作中获得解脱。

奥本海默大学的好友保罗·霍根感觉到自己的朋友像是灾难日益临近。他给奥本海默另一个大学好友弗朗西斯·弗格森写信问:“罗伯特过得如何?寒冷的英国社会和天气是否像你发现的那样可怕?他是否欣赏异国情调?顺便说说,我有一个想法,你推动他获取对社会的适应性的努力可能反而会增强他的失望感……我担心他会不会去想自己的生命是否还有价值继续下去。”

他们的担忧很快就被证实了。他们接到了奥本海默的信,信中说:“我并没有忙于自己的事……我在做一件更加困难的工作,以便让自己去适应这个世界。”

实际情况很是糟糕。像他自己后来所说的,他实际上“接近于杀死自己——不过是慢性的”。

这时,又赶上他抄起了丘必特的工具,可发现箭矢没有击中目标。

圣诞节时他来到巴黎看在那里工作的弗格森,并向弗格森述说了他对实验室工作的失望和在恋爱冒险中的挫折,并且难以控制,扑向弗格森并要扼死自己的这位朋友。回到剑桥,奥本海默写信试图加以解释。他说他送给弗格森一首“喧闹的”诗。他写道:“可我把它抽掉了。也许这更有趣,正如同我在巴黎干的,全是在追求卓越的可怕行为。但你知道,现在正是这个行为,加上我没能把两根铜线焊在一起而变得发狂。”

好在“追求卓越”的可怕行为并没有继续困扰他。当他接近心理崩溃时,他遇到了玻尔。

实验狂卢瑟福只看到了工作狂奥本海默的表面,没有看到奥本海默的内心。可话再说回来,即使那位老人了解了奥本海默的内心,他也不会理解它。因此,那个内心世界还是不被这位老人发现的好。

也就在这时,卢瑟福把奥本海默介绍给了玻尔。

玻尔讲了那句“那太糟了”之后,由于有急事要处理离开了,但他并没有把奥本海默搁到那里不管。当天一处理完那件急事,它便回到了奥本海默身边。

“来,我们看看困难究竟出在了哪里……”

奥本海默根本就没有指望玻尔会回来。玻尔临走时给奥本海默留下的亲切之感曾在心底引起波澜。但那种温暖的感觉不可能是持久的。和蔼待人,这是伟人所共有的。对许多崇拜者,他们会和蔼地,甚至是真挚而热情地伸出手来,与大家寒暄。如此而已。他们有很多重要的事情等着去办。你不应该指望别的。

与玻尔邂逅,奥本海默认为事情就会像上面讲的那样发生,那样结束。

但玻尔回来了。

这样,奥本海默内心尚存的那丝温情,一下子燃成熊熊大火。

事情就是这样。玻尔回来了,奥本海默得了救,他接近了玻尔,从此他紧张的神经松弛下来,渐渐恢复常态,而且事业有成。而我们设想,如果事情相反,玻尔讲了那句话后不再回来——尽管有老师之命,但玻尔有一千个、一万个理由推掉它——在那样一种思想状态之下的奥本海默,会有怎样的发展呢?

在这之前,有人把奥本海默糟糕的情况写信告诉了他的父母。他们匆忙赶来,就像多年以前他们赶到柯尼希营地一样。他们推动他们的儿子去看精神病医生。奥本海默在伦敦的哈利大街上找到一位。经过几次就诊后,奥本海默被诊断为“早发性痴呆”,就是平常讲的精神分裂症,病象是:过早成熟、思维过程不完善,行为古怪,倾向于生活在一个内心世界里,不能保持正常的人际关系……

令父母担忧的是,医生告诉他们,此病人极难断定能否治愈。

弗格森和霍根也都来到了伦敦。这时奥本海默刚刚见过了玻尔。弗格森和霍根知道了医生讲的话,问奥本海默究竟怎样了?奥本海默笑了,说:“那是个蠢货,别听他的。”

是啊,他不信那个“蠢货”,因为他心中有了尼尔斯·玻尔。

这之后,奥本海默同弗格森和霍根到科西嘉岛住了10天。奥本海默和他的两个朋友去那里究竟干了什么?他在那里见到了什么人?这至今依然是一个谜。但有一点可以肯定:这是对奥本海默人生具有重要意义的一个谜。旅行后不久,奥本海默给他的弟弟写信说:“科西嘉是一个了不起的地方,有各式各样奇异之物,从美酒到冰川,从多刺的龙虾到双桅帆船……”晚年,他向传记作家纽尔·戴维斯说:“多年来,美国政府汇集的有关我的材料数以百页计,有人甚至说我整个的一生都被‘忠诚地记录’了。但可以肯定并让我感到骄傲的是,有关科西嘉之行的材料他们没有搞到。”

奥本海默还对戴维斯说:“你问我是否能把整个故事告诉你,或者你表示你一定有本事把它挖出来。我想,你不会成功的。在这个世界上,这段往事只有有限的少数几个人晓得。我不告诉你,他们也不会告诉你。不过,我愿意向你讲明一点:这不是一次单纯的爱情事件,或者说,它根本不是爱情事件,它是爱。”他进一步透露说:“这是我生活中的一件大事,或者说是我整个生活的巨大的和持久的部分。”

十、一只凤凰完成涅NFDA2,获得新生

他在科西嘉那里得到了某人的爱,在伦敦得到了玻尔的情。它们共同促使奥本海默的内心走向平和。

他在科学上迸发了耀眼的火花。他最早的两篇论文是《论转震光带的量子论》和《论二体问题的量子理论》。到1932年,他共发表了论文16篇。许多论文是在他的老师玻尔的指导下完成的。它们使他成为有国际声誉的理论物理学家。

有一点,玻尔留下了极深的印象,他观察到,自己的这个学生与众不同,他真心真意地不把诺贝尔奖放在心上,他工作,他钻研,但绝对不是为获奖而做任何的一点努力。

第一部分:核物理界又一颗巨星冉冉升起卢瑟福发现质子

要想干活,就会想到工具。打碎原子核的有效“工具”是中子。但当初人们想到中子时,并没有想到它是这样一种“工具”。它靠科学的内在规律被发现。

一、前奏:卢瑟福发现质子

一次大战后,J·J·汤姆生退休,欧内斯特·卢瑟福接替他的老师主持卡文迪许。这是合乎逻辑的。

实验室的房子显得古老了,设备也已显得陈旧。但是,卢瑟福立即使它恢复了生气。

詹姆斯·查德威克与卢瑟福一起从曼彻斯特来到了卡文迪许。他看到的情形是:未铺地毯的地板,失去油漆光泽的松木门,弄脏了的粉刷墙壁,装着肮脏玻璃的天窗……

但实验室的新主人却生气勃勃。那时卢瑟福50多岁,脸色依然红润,一头稀薄的浅色头发,下巴上有一把浓重的胡子。

实验室来了一位新的成员,他是马克·奥利芬特。奥利芬特后来回忆在卢瑟福办公室自己被接见的情景时说:“卢瑟福亲切地接待了我,他强烈地使我想起了在阿德莱得(我部分的童年是在那里度过的)后面山中的一个小村庄里管理杂货店和邮包的负责人。这使我立刻觉得受到了欢迎并驱除了拘束之感。” 奥利芬特还说,他随后注意到,卢瑟福不时地用火柴点烟斗,烟从他的巨大烟斗和胡须间冒出来,看上去,卢瑟福就像一座喷着烟雾的火山。

卢瑟福总是用简单的实验仪器做出惊人的发现。发现原子核之后,他又有了新的发现。来到卡文迪许,他招来了詹姆斯·查德威克

与卢瑟福一起研究α粒子散射现象导致原子核的发现的欧内斯特·马斯登曾发现用α粒子轰击氢原子,氢原子会出现反跳现象,正像在弹子游戏中小弹子同大弹子相碰时出现的情况一模一样。

进一步的实验使马斯登得出结论:氢来自放射性物质本身。这一猜测如果是真的,那结果将是惊人的—一向来人们只发现放射性原子在衰变过程中仅仅放出氦核、β电子和γ射线。现在看来,情况并不这样简单。

马斯登没有把事情做完,于1915年回到新西兰去了。这样,卢瑟福便亲自追踪这一奇怪的现象。

最后,经过大量的实验,卢瑟福发现,马斯登实验中所发现的氢核,实际上是构成原子的另一种微粒——质子。

卢瑟福是用α粒子轰击氮发现质子的,他宣布时说,是氮原子被分解了。

尽管声明是低调的,但“原子被分解”,这可是重磅的新闻,于是,报纸上出现了这样的大标题:欧内斯特·卢瑟福分裂了原子。

自然,这不是原子的分裂,而是像卢瑟福讲的那样,是氮原子的分解,或者准确地讲,这是一次原子的人工嬗变。

一个α粒子(原子量为4)同一个氮原子(原子量为14)相撞,打出一个氢核。

不久,卢瑟福自己将这种新发现的粒子称为质子。

第一部分:核物理界又一颗巨星冉冉升起惊天动地的大事

卢瑟福发现质子后,原子的另外一种基本粒子,对于人类认识原子、利用原子的能量具有重大意义的中子,也因卢瑟福的一次讲话而被呼之欲出。

1920年6月的一天,卢瑟福第二次被邀请举行伦敦皇家学会“贝克尔讲座”。这一次他利用这个场合总结了他对“核结构”所了解到的知识,讲解了上一年度他对氮原子的成功的嬗变问题的研究。

就在这次讲座中,他大胆地讲出了自己的一个预见。这在当时是极不寻常的。他的弟子们了解他,他在这方面一向是很谨慎的。

詹姆斯·查德威克到场听了卢瑟福的讲话。卢瑟福说,除了电子、质子外,原子极有可能存在着第三种主要成分。卢瑟福进一步谈道:“这种成分有可能是:质量为1,核电荷为零。”

卢瑟福预言:正因为它不带电荷,便容易地进入原子的结构。

卢瑟福的预言预示着,一个中性粒子——一个中子——如果存在的话,可能是探测原子核的最为有效的工具。

詹姆斯·查德威克理解不了老师所讲的深刻内容,因此对这一预言提出了异议。

当时,他正按照卢瑟福的要求做着把氮嬗变推广到重元素的工作。这是一项乏味而又艰辛的差事。实验需在黑暗中进行。因此,实验之前,查德威克必须使自己的眼睛得到调整,以适应黑暗。为此,他在室内放了一个大箱子,当别人在光亮中准备仪器时,他躲在里边,调节自己的视力,半小时过后,他便出来操作。

利用这段时间,师生二人进行了有意思的对话。查德威克在箱子里,卢瑟福便坐在箱子旁边一个凳子上。

卢瑟福首先说话了:“大多数物理学家满足于两种粒子在表面上的完全对称:一边是电子,一边是质子,一负一正。但我曾问自己并且不断地问自己:原子的结构究竟是怎样的?具体讲,究意怎样造成一个带有大的正电荷的大型的核?”

查德威克在箱子里搭话了:“于是,您就想到,存在一种中性的成分。”

“为什么不呢?”卢瑟福又讲话了。“周期表中,氢之后的最轻的一些元素到最重的元素,原子序数——核的电荷也就是质子数——同原子量是有差别的,你是不是注意到了这一点?差别由何而来呢?”

查德威克回答说:“当然。氦的原子序数是2,说明它有两个质子,可它的原子量为4;氮的原子序数是7,说明它有7个质子,可它的原子量为14;再往下去差别就更大:银分别为47和107,钡为56和137,镭为88和226,铀为92和235或238,如此等等……”

卢瑟福问:“为什么会是这样呢?”

查德威克道:“造成这一差别的原因是它们核内有更多的东西……”

卢瑟福道:“不错。”

查德威克:“就是说,一定存在有中子。”

卢瑟福:“对,惟一的问题是究意怎样去发现它……”

查德威克被说服了。他是这样一种人:只要认准了就去干,并且一定干到底。他投入了“怎样去发现它”的战斗。

他的性格也足以对付“怎样去发现它”的挑战。中子在通过物质时很少给自己留下痕迹。查德威克腼腆、安静、认真、可靠,整个一个人就活像是一个中子。

他的某些外表的特征也极似强有力的中子,高大、健壮、黝黑。

他额头很高,嘴唇很薄,有一个乌鸦嘴似的鼻子。

他的传记作者、也是他的同事说,“他有深沉的声音,不大懂得幽默,经常面带一种典型的暗笑”。他1891年出生在曼彻斯特南边的博灵顿镇。当他还是一个孩子时,他的父亲离开他们的家乡来到曼彻斯特开了一家洗衣店;似乎是查德威克的祖母把他带大的。他16岁时申请两项奖学金以备升入曼彻斯特大学,甚至在英国教育体制中这也算是年轻的,他两项都取得了,保持一项奖学金进入大学。

第一部分:核物理界又一颗巨星冉冉升起查德威克开始“炼金”

查德威克进入了“炼金时代”。

但他从一开始就走错了路:用α粒子轰击氢。他以为,氢的结构单一,或许较容易地得到中子。可实际情况是:中性粒子拒绝了他的优宠,氢核则顽强地抗拒了他的攻击。

他陷入了死胡同,工作毫无进展。

卢瑟福有点失望了。量子理论焕发着青春而核研究却在停滞中。

1923年时,卢瑟福还在欢呼:“我们正生活在物理学的英雄年代!”可现在到了1927年,卡文迪许发出了他的叹息声:“甚至对于较轻的和被认为是最不复杂的原子的结构,我们所能做的也不超过猜测了……”

事情一直到了1931年,卢瑟福60岁了。一项荣誉给他带来了喜悦:他被封为男爵。徽章上有新西兰鸵鸟鹬鸵图案做成的纹饰,右边支架是著有炼金术书的埃及的智慧之神赫托斯·特里斯美奇斯都的雕像,左边是一个执棍的毛利人,徽面上有两条象征放射性元素半衰期的曲线。

贺电和贺信像雪片一样飞来。老师J·J·汤姆生来了贺信,马可尼来了贺电,爱因斯坦来了贺电,玻尔来了贺电,哈恩、迈特纳……

庆祝活动使卢瑟福暂时忘记了攻取中子方面遇到铜墙铁壁所带来的苦恼。家庭庆祝活动很快地让卢瑟福重新拣起焦虑。在卢瑟福夫妇举行的由学生们单独参加的家宴上,卢瑟福开起了玩笑,看来像是恢复了诙谐的本性,其实,学生们都清楚,他是在借玩笑消愁,并且也借此鼓励大家干下去。他对大家说,他要讲一个未来诺贝尔奖获得者少年时的故事。他还没有开口,大家已经猜到,是要以查德威克做蓝本了。他道:“一个未来诺贝尔奖获得者大学入学考试,他本是要考数学的,可进入面试教室坐在老师前面时,却发现老师提了一个物理问题。他没有在乎,认为物理和数学有共通性,数学老师提一个物理问题也属正常。可令他困惑不解的是,从头到尾,老师提的都是物理方面的问题,数学题根本没有提到。为什么?他一时弄不清楚。”讲到这里,卢瑟福用上往常喜欢用的办法,向大家提出了问题:“为什么?哪个清楚?”

大家你看我,我看你,当然都乐着。

卢瑟福转向查德威克:“你自己回答好了。”

查德威克不好意思地说:“因为我排错了队。”

大家晓得查德威克的为人,即使像这样的欢快场合,他也是从来不讲假话的,于是,大家一起大笑了起来。

玛丽·卢瑟福是第一次听到查德威克这样的故事,也跟着大笑不止。然后问:“那次他是不是被录取了?”

卢瑟福回答说:“当然,要不,他如今怎么会在卢瑟福爵士麾下!”

然后,卢瑟福对查德威克讲:“后面的事你自己来跟大家讲一讲……”

查德威克讲起来,他充满了感激之情,但讲得自然朴实:“我改学了物理,自然是在曼彻斯特大学。第一年我感到恼火,班太大,嘈杂,令人感到头疼。第二年我听老师讲他在新西兰时的实验,我改变了对物理的印象。第三年,老师给了我一项研究计划。我天生胆小、怕羞,而且又赶上我发现那项计划中隐藏着一个严重障碍,我又不敢把它指出来,于是与老师发生了误会,老师以为我故意在绕过去。后来,是老师自己发现了那个障碍……”

这时,卢瑟福插进来道:“中国有一句古语:人非圣贤,孰能无过?我向学生道了歉……”

查德威克变得不好意思起来。

卢瑟福道:“讲下去……”

查德威克道:“再往下讲就离题了……”

卢瑟福:“离什么题?我让你讲的,就是《诺贝尔奖得主詹姆斯·查德威克略传》,讲!”

查德威克更加不好意思起来。

卢瑟福再次督促他:“讲!”

查德威克继续道:“1911年,我在曼彻斯特大学毕了业……”

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