花果山水帘洞
 公元六世纪的大兴城 

2008-08-04 Mon

心素如简的钱德拉塞卡

长城小站是由志愿者支持的公益性网站,无固定经济来源。2012年小站台历是由各方网友赞助图片、设计、印刷精心制作的纪念品,用于小站运营经费筹款。
欢迎您购买小站台历,支持长城小站与小站博客的发展。
美就是真,
真就是美;
这是一切你知道的,
这是一切你应该知道的。
--济慈

对天文只是浅层的了解,小学时听老师讲述白矮星,觉得好神奇,却不知道世界上曾有一个人因为白矮星理论而蒙受灾难,乃至在理论研究出来半个世纪之后才获得诺贝尔奖,而因为此人的研究被阻止,致使黑洞理论被推迟了30年,而这个人就是白矮星理论的创建人、印度裔美籍科学家Subrahmanyan Chandrasekhar。

知道Subrahmanyan Chandrasekhar其人,因为李政道的某篇文章,提及他与杨振宁的某些话题的同时,他说“在天体物理,我1950年的论文将白矮星的钱德拉塞卡极限 (Chandrasekhar Limit)上限质量从5.6倍太阳质量降到现在大家公认的1.4倍太阳质量。 白矮星理论的创建人钱德拉塞卡(S. Chandrasekhar)(1983年诺贝尔奖获得者)很推崇我的贡献,并在1986年和他夫人一起专程来纽约给我祝寿、致贺词。”白矮星理论的创建人钱德拉塞卡,于是跃然纸上,只是可惜,李政道并未对此过多笔墨,乃至后来读到《孤独的科学之路——钱德拉塞卡传》,才获悉这位天才的人生之坎坷。

Chandrasekhar于1910年10月19日出生在印度的一个婆罗门家族,从小他就显出非凡的数学才能,受到叔父拉曼(1930年诺贝尔物理学奖得主)的影响,他对物理学产生浓厚的兴趣。他在印度马德拉斯大学期间成绩突出,得到政府奖励赴英国留学。1930年7月31日,19岁的他踏上了英国的轮船。正是那漫长的路途中,让他初步计算出了白矮星的质量上限为1.4个太阳质量。在当时,恒星的白矮星阶段被认为是一切恒星演化过程的最终阶段,但是钱德拉的计算表明,当恒星质量超过某一上限时,它的最终归宿将不会是白矮星。这个质量上限后来被称作“钱德拉塞卡极限”,差不多三十年后,它得到了天体物理学界的公认。一个19岁的孩子啊,1930年还没有电脑的年代,可想而知,这个人天才到什么程度?!

白矮星的特性是大约在1915年由美国天文学家亚当斯(W.S.Adams)发现的。1925年英国物理学家R.H.福勒(R.H.Fowler)用物质简并假说解释了白矮星的巨大密度。物质简并假说称,电子和电离的核在极大的压力下组成高度密集的物质。 1926年爱丁顿(A.S.Eddington )建议,氢转变为氦是恒星能量的可能泉源,这就为恒星演化理论奠定了基础。

到了英国之后,他在剑桥师从物理学家R.H.福勒攻读博士学位,1933年10月毕业后被聘为剑桥大学三一学院的研究员。与此同时,他也在完善着自己的白矮星上限理论。1934年底,钱德拉塞卡关于白矮星的研究终于顺利完成。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。在1935年1月的皇家天文学会上,Chandrasekhar应邀作30分钟的报告,简要介绍了自己的发现,指出质量超过1.44个太阳质量的白矮星会继续坍缩下去。但是,Chandrasekhar一向颇为尊崇的英国著名的天文学家和物理学家爱丁顿却跳出来指责他的理论存在着严重的错误,爱丁顿说:“应有一条自然定律阻止恒星以这种荒谬的方式行动!”爱丁顿并没有办法驳倒Chandrasekhar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”,并且把Chandrasekhar的讲稿撕成了两半。在拥有崇高的学术威望和地位的爱丁顿面前,皇家天文学会甚至没有给Chandrasekhar一个辩解的机会。Chandrasekhar顿时入坠入地域一般,他说“世界就是这样终结的,世界就是这样终结的,世界就是这样终结的。不是伴着一声巨响,而是伴着一声呜咽。”

从此,Chandrasekhar与爱丁顿有关白矮星的争论不休。科学界也并非都是那么清明的世界,爱丁顿的地位促使一些科学家即便认为Chandrasekhar正确也不敢公然支持他,于是,Chandrasekhar被孤立了。他的创新学术观点受到权威打压,在职位升迁和日常生活中遭受种族歧视,他几乎失去了在英国寻找一个职位的任何机会。

几年后他在给父亲的信中这样写道:“我发觉自己同天文学的领袖人物处于一场争论之中,我的研究工作完全和整个儿受到天文学界的怀疑。我必须下决心究竟做什么。我的余生应继续斗争下去吗?……我真的认为不断唠叨地反复讲已做过的某些事是无效果的。对我来说,更好得多的是改变感兴趣的领域和研究别的问题。如果我是对的话,那么它终究会被人知道是对的。…… 我并没有必要留在那里,所以我就离开了它。”

1937年,Chandrasekhar接受芝加哥大学叶凯士天文台的聘任到美国工作,1939年Chandrasekhar以《恒星结构研究导论》总结了自己的研究,终止了与爱丁顿的对立局面。1943年,他以《恒星动力学原理》的著作结束了在这个领域的研究,之后把研究兴趣转向了辐射转移领域。1950年,他出版了专著《辐射转移》。

在20世纪40年代,Chandrasekhar经常从叶凯士天文台驱车数百英里到芝加哥大学任教,这就有后来获得闻名天下的杨振宁和李政道。众所周知,李政道博士论文的指导老师是费米,然而他写论文期间,曾在Chandrasekhar工作的天文台学习,得到Chandrasekhar的很多帮助。这也是李政道与Chandrasekhar深厚感情的由来。

《天体物理学报》原是一本校级刊物,Chandrasekhar接手时已经惨不忍睹,在他19年的努力之下,它已成为一本国际性的学术刊物,成为天文学界的一个尺度。与此同时,他从未中断过研究和教学,不仅发表的论文数量没有减少,还培养了50多名博士生。或许是他曾经所受过伤害,让他谦卑而不迷信“看待科学的特殊方法”。

一颗星体在烧完了它所有的核燃料之后,将会发生什么情形?按照当时的理论,如果不考虑相对论性简并,星体最终都塌缩为一颗小的、细密的白矮星。然而Chandrasekhar想到,当人们考虑到相对论简并的时候,任何一颗质量大于1.44个太阳质量星体在塌缩时,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……因此,“我们应该考虑其他的可能性。”——这个可能性,而今我们都耳熟能详,它就是黑洞(black hole)。直到1969年,美国科学家惠勒才正式定下了这个名称,而这已经是Chandrasekhar发表论文之后三十年的事情了。

1983年,Chandrasekhar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。成就了他某种意义上的权威身份。然而,这距离他最初提出这种理论,已经过去了48年。

对于Chandrasekhar的“大仇家”爱丁顿,Chandrasekhar却并没有太多的怨言,Chandrasekhar曾说,或许反而是爱丁顿成就了自己中年晚年的成绩。倘若“他的赞美之词将使我那时在科学界的地位有根本的改变,我会在天文学界里大有名气。但我的确不知道,在那种诱惑的魔力面前我会怎么样。”这样的一份胸襟,让两个人成为一生的好友。

Chandrasekhar1953年成为美国公民,两年后被选为美国院士,其后一直在芝加哥大学任教并从事科学研究。1962年获皇家学会金质奖章。1967年由美国总统授予国家科学奖。1995年8月21日,Chandrasekhar由于心脏病发作而去世,享年84岁。他在晚年时潜心研究牛顿的《自然哲学的数学原理》。1995年3月20日他还在美国物理学会圣何塞年会上做过题为“牛顿‘原理’的一些命题”的特邀报告,可惜他有关牛顿的书未能写完。

钱德拉塞卡去世后,芝加哥大学帕克(EugeneN.Parker)教授撰写的讣闻称:“钱德拉塞卡的去世标志着这样一个时代的结束:物理学家首次达到向内探究原子和基本粒子、向外探索恒星宇宙的水平。”

普林斯顿大学的天体物理学家史瓦西(M.Schwarzschild)说:“他那种不怕困难的奋斗精神,是别人做不到的。钱德拉的专心致志的能力难以令人相信,这是一种真正的数学才智和惊人毅力的结合。在他所研究的任何一个领域里,他都得出了一些我们现在天天在应用的重要结果。”

数十年如一日,穿着优雅考究的西装,坐在整洁的办公桌上演算。Chandrasekhar每天至少工作12小时,一周工作7天。如此勤奋工作到宇宙的某一个方面已经完全约化为一组方程时才罢休。然后,把他研究的结果写在一本书里,就不再注意这个研究课题,而去寻找天体物理学领域里另一个完全不同的课题,重新埋头研究下去。这种研究风格被人们称为“钱德拉风格”。这种风格让他注定在天体物理学界是一个另类,那么,他优雅的措辞、完美的文字表述、在方程式中使用的哥特体字符,也就不足为怪了。

Chandrasekhar让人乐道的总是他的传奇境遇,然而他更多打动我的是那份淡然,真理永远不会被埋没,真相永远会浮出水面,而自己并一定要成就什么功名利禄,而是一直向往着科学的殿堂,他说那是一种魔力。诚如诗人说他们的灵感,王勃之有如神助的腾王阁序,相比之下,我更相信真的有这种魔力的存在,才会有Chandrasekhar的人,成就非凡却心素如简。


————————
图1,Subrahmanyan Chandrasekhar。
图2,Subrahmayan Chandrasekhar(左)与荷兰裔美籍天文学家Kuiper(中)、 美国天文学家Otto Struve(右)在叶凯士天文台(Yerkes Observatory)门前留影。
图3,1967年,Subrahmanyan Chandrasekhar从总统Lyndon Johnson手中接过国家科学奖牌。
图4,Subrahmanyan Chandrasekhar作为年轻教员在芝加哥大学任教。
图5,1983年,Subrahmanyan Chandrasekhar获诺贝尔奖物理学奖。











阿印于 2008-08-04 17:42:58 发表在分类:理想主义
(48863次点击) | 标签:  



 评论
 · 发表新帖
 留言总数0帖 页次:1/0 每页:20条 


Power by 小站博客, Ver0.7 update at 2006-03-04