离奇的科学人生之路

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孤独的科学之路——钱德拉塞卡传(哲人石丛书第二辑:当代科技名家传记系列)

ISBN: 
7-5428-4269-2/N.702
出版日期: 
2006-12
开本: 
大32开
页码: 
414
定价(元): 
36.00
作者: 
[美]卡迈什瓦尔·C·瓦利
译者: 
何妙福 傅承启
  

      本书讲述了印度裔美国天体物理学家、诺贝尔物理学奖得主钱德拉塞卡(1910~1995)的故事。本书的写法让读者看到了一个尽可能接近原貌的钱德拉。

书评作者: 
杨建邺
发布媒体: 
科学时报

        钱德拉塞卡由于第一次突然遭到严重打击而转变研究领域,这一转变居然使他感到受益匪浅,形成了以后不断转变研究领域的特殊风格。虽然不免孤独,却因为每到一个新的领域它都不可避免的是“新手”,不可能有“傲慢”的可能,只能老老实实从虚心当学生开始。这样倒使得他一生谦逊地对待大自然。这岂不是“塞翁失马,焉知非福”吗?

        我们很少看到印度科学家的传记。这本书使我们有机会了解20世纪30年代前后印度科学家经历的人生历程。所以这本书的翻译出版,可以说填补了一个空白,因此很有价值。仔细看了这本书以后,它给我的震撼和对于科学界曾经发生过的一些不公正事件,有了深入肺腑的了解,而让我感到惊心动魄的是发生在1935年的事件。这件事情几乎可以说决定了钱德拉塞卡将走上“孤独的科学之路”,而且妙不可言的是,它居然塞翁失马得到了一个伟大的启示!要弄清楚其中一些事情和奥妙,还得从1930年讲起。

        1930年,钱德拉塞卡带着两篇论文来到了英国剑桥大学。一篇论述的是非相对论性的简并结构,另一篇则论述了相对论简并机制和恒星临界质量的出现。福勒看了这两篇文章,对第一篇他没有什么意见,赞同钱德拉塞卡已取得进展;然而第二篇所说的相对论简并以及由此而生的临界质量,福勒持怀疑态度。福勒把第二篇论文给著名天体物理学家米尔恩看,征求他的意见。米尔恩同福勒一样,也持怀疑态度。

        虽然两位教授对钱德拉塞卡的结论持强烈怀疑态度,但钱德拉塞卡通过与他们的讨论和争辩,愈加相信临界质量是狭义相对论和量子统计结合的必然产物。1932年,钱德拉塞卡在《天文物理学杂志》上发表了一篇论文,公开宣布了自己的观点。

        1933年,钱德拉塞卡在剑桥大学三一学院获得了哲学博士学位,并被推举为三一学院的研究员。几年来,他与米尔恩已经建立了密切的工作联系和深厚的友谊,他也逐渐熟悉了英国著名的天文学家和物理学家爱丁顿。爱丁顿经常到三一学院来,与钱德拉塞卡一起吃饭,一起讨论问题,爱丁顿几乎了解钱德拉塞卡每天在干什么。

        到1934年底,钱德拉塞卡关于白矮星的研究终于顺利完成。他相信他的研究一定具有重大意义,是恒星演化理论中的一个重大突破。他把他的研究成果写成两篇论文,交给了英国皇家天文学会。皇家天文学会作出决定,邀请他在1935年1月的会议上,简单说明自己的研究成果。

        会议定于1935年1月11日星期五举行,钱德拉塞卡踌躇满志,自信在星期五下午的发言中,他宣布的重要发现将一鸣惊人。在下午会议上,钱德拉塞卡简短介绍了自己的研究:一颗恒星在烧完了它所有的核燃料之后,将会发生什么情形?如果不考虑相对论性简并,恒星最终都塌缩为白矮星。这正是爱丁顿同意的理论。但是,当人们考虑到相对论简并的时候,任何一颗质量大于1.44M⊙(太阳质量)的恒星在塌缩时,由于巨大的引力超过恒星物质在压缩时产生的简并压力,这颗恒星将经过白矮星阶段继续塌缩,它的直径越变越小,物质密度也越来越大,直到……

        “啊,那可是一个很有趣的问题。”他明确地宣称:“一颗大质量的恒星不会停留在白矮星阶段,人们应该推测其他的可能性。”

        接着,大会主席请爱丁顿讲“相对论性简并”,爱丁顿开始发言了。钱德拉塞卡怀着异常紧张的心情,等待着这位权威的裁定。爱丁顿说:

        钱德拉塞卡博士谈到了简并。就此而论,通常使用两种表达:“普通的”简并和“相对论性”简并。……我不知道我是否应该逃离这次正在召开的会议,不过我的论文的论点是并不存在像相对论性简并这样的东西!……恒星不得不继续辐射、再辐射和收缩、再收缩,我推测,这样直到它达到几千米的半径为止,此时重力变大,足以抑制住辐射,从而恒星最终能归于平静。……

        各种不同的偶然事件也许会介入以拯救恒星,但我希望有比这更多的保护。我认为应有一条自然定律阻止恒星以这种荒谬的方式行动!

        钱德拉塞卡惊呆了!怎么爱丁顿从来没有同他讨论过这一点呢?!在那么多的相互讨论中,爱丁顿至少应该表白一下他的观点才对呀!但是,爱丁顿并没有办法驳倒钱德拉塞卡的逻辑和计算,他只是声称,钱德拉塞卡的结果过于“稀奇古怪和荒诞”。这哪里是科学的反驳!

        钱德拉塞卡说的这种恒星的最终结局(“直径越变越小,物质密度也越来越大,直到……”),实际上就是现在已被广泛承认的黑洞(black hole),这个名称是30多年后于1969年由美国科学家惠勒正式定下的。但1935年1月11日的那天下午,爱丁顿断然宣布它是绝不可能存在的。他的理由只不过是一种直觉:“我认为应有一条自然定律阻止恒星以这种荒谬的方式行动!”

        可以想象,1935年1月11日的下午对于钱德拉塞卡来说,真是一个惨淡得可怕的下午。他曾经心疼地回忆过那天下午会议结束后的惨况,他写道:

        在会议结束后,每个人走到我面前说“太糟糕了,钱德拉,太糟糕了”。我来参加会议时,本以为我将宣布一个十分重要的发现,结果呢,爱丁顿使我出够了洋相。我心里乱极了。我甚至不知道我是否还要继续我的研究。那天深夜大约1点钟左右我才回到剑桥,我记得我走进了教员休息室,那是人们经常聚会的场所。那时当然空无一人,但炉火仍然在燃烧。我记得我站在炉火前,不断地自言自语地说:“世界就是这样结束的,不是砰的一声巨响,而是一声呜咽。”

        钱德拉塞卡原本想通过玻尔、泡利等的介入,把这个争论继续下去,但是由于当时物理学家们正忙于建立量子力学而无心介入,钱德拉塞卡的处境变得十分不利,他几乎失去了在英国寻找一个职位的任何机会,人们对爱丁顿的嘲笑记忆极深。没有办法,他只得于1937年来到美国,很幸运的是他在芝加哥大学找到了一个教职。与此同时,钱德拉塞卡决定不与爱丁顿争论,暂时放弃恒星演化的研究,但他坚信他的理论总有出头露面的一天。于是他把他的整个理论推导、计算、公式等统统写进了一本书中,这本书的书名是《恒星结构研究导论》。

        写完了这本书以后,他改弦更张,开始研究星体在星系中的几率分布,后来又转而研究天空为什么是蓝颜色的。有趣的是,钱德拉塞卡后来似乎十分满意这种不断转换研究领域的做法,以致他后来又全面地研究了磁场中热流体的行为、旋转物体的稳定性,广义相对论,最后他又从一种全然不同的角度回到了黑洞理论。1983年,他终于因为“对恒星结构和演化过程的研究,特别是因为对白矮星的结构和变化的精确预言”,获得了诺贝尔物理学奖。但这已是他最初提出这种理论后的48年了!

        法国著名作家蒙田曾意味隽永地说过:

        命运对于我们并无所谓利害,它只供给我们利害的原料和种子,任那比它更强的灵魂随意变转和利用,因为灵魂才是自己的幸与不幸的唯一主宰。

        钱德拉塞卡后来的经历,可以说是蒙田说法的一个佐证。1935年1月11日那天下午突然落到钱德拉塞卡头上的严重打击,有可能毁掉一个人的人生;但对于具有“更强的灵魂”的钱德拉塞卡,这一严重的打击却给了他一个千载难逢的机会,使他悟出了一个深刻的道理:为什么科学家到了50岁以后(甚至更早),就基本上不再会有什么创造性了。科学家为什么不能像伟大的文学家、艺术家那样不断地具有创新精神呢?钱德拉塞卡通过自己奇特的经历,找到一个答案,那就是:

        “由于没有更恰当的词,我只能说这似乎是有一些科学家对大自然产生某种傲慢的态度。这些科学家有过伟大的洞见,作出过伟大的发现,但他们此后就以为他们的成就,足以说明他们看待科学的特殊方法必然是最正确的。但是科学并不承认这种看法,大自然一次又一次地表明,构成大自然基础的各种真理超越了最强有力的科学家。”

        钱德拉塞卡举爱丁顿和爱因斯坦为例:

        以爱丁顿为例,他是一位科学伟人,但他却认为,必然有一条自然定律阻止一个恒星变为一个黑洞。他为什么会这么说呢?无非是他不喜欢黑洞的想法。但他有什么理由认为自然规律应该是怎样的呢?同样,人们都十分熟悉爱因斯坦的那句不赞成量子力学的话:“上帝是不会掷骰子的。”他怎么知道上帝喜欢做什么呢?

        而钱德拉塞卡由于第一次突然遭到严重打击而转变研究领域,这一转变居然使他感到受益匪浅,形成了以后不断转变研究领域的特殊风格。虽然不免孤独,却因为每到一个新的领域它都不可避免的是“新手”,不可能有“傲慢”的可能,只能老老实实从虚心当学生开始。这样倒使得他一生谦逊地对待大自然。这岂不是“塞翁失马,焉知非福”吗?这一事例大约会使我们得到很多很多的感受吧?

                                                    摘自《科学时报》
                                                    2007年3月15日