书城科普读物物理的妙趣
33516600000018

第18章 经典人物——物理学家(5)

1951年,巴丁离开贝尔实验室,担任伊利诺大学的教授。1955年,巴丁把研究领域转向了超导研究,之后库珀、施里弗也参加了进来。1957年,三人合作写作发表了论文,一个全新的揭示超导电性的微观理论就诞生了。现在人们习惯采用这个理论的三位作者各自姓氏的第一个字母,称之为BCS理论。

1972年,巴丁、库珀和施里弗分享了这一年的诺贝尔物理学奖。

默默无闻的诺贝尔奖获得者

带着荣誉回到学校的巴丁,依旧低调。他担任学生拉塞尔的论文委员会成员。在做开题报告时,拉塞尔告诉委员会,自己无法找到某方面的论文资料。巴丁在台下一言不发。报告结束时,他递给拉塞尔一个书单,上面列着的学术刊物,大都晦涩难懂。

大部分时间,巴丁默默做着自己的事情。1941年,巴丁研究超导性的论文,曾被人交给泡利。得知泡利不赞同这篇论文后,已经被征召到海军军械实验室的巴丁,便把论文暂时放了起来。

可是在伊利诺伊大学物理系和电子工程系,巴丁却不得不多说。“约翰会知道的”,已经成为大家的口头禅。很多同事和学生,都跑来向巴丁求教。这甚至让他的同事感叹,自己好像“同佛祖待在一个办公室”。

正是这种品格和成就,让巴丁成为国际理论物理学和应用物理学联合会低温委员会主席。在日本和匈牙利召开国际会议时,出现了政治事件干涉科学自由的情况。这一次,一贯沉默的主席公开声称,“因为政治原因不让物理学家参加专业会议是难以接受的。”

一个平凡的人

在1972年10月20日清晨,巴丁被瑞典官方打来的电话吵醒。他因为超导性研究,再次获得诺贝尔物理学奖。

在颁奖典礼那天,妻子注意到,经过大厅时,巴丁和后来成为诺贝尔奖委员会主席的伦德奎斯特走在最前面,但巴丁的害羞让他有些畏缩不前,伦德奎斯特只好拽着他往前走。

曾有作家打算为这位唯一一个两次获得诺贝尔物理学奖的奇才立传,最终未能如愿。因为在很多人看来,巴丁在生活中实在太普通,引不起读者的兴趣。

巴丁也觉得自己不过是一个凡人。欧洲犯罪问题委员会曾询问巴丁对死刑在现代社会中的地位有何看法?巴丁回答:“我不认为获得了诺贝尔物理学奖就具备了对这个问题发表看法的特殊资格。”

宇宙之王——霍金

坐在轮椅上的科学巨人

斯蒂芬·威廉·霍金,英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是当今享有国际盛誉的伟人之一。霍金被誉为继爱因斯坦之后最伟大的科学思想家和最杰出的物理学家,还被称为“宇宙之王”。2012年1月8日霍金预言,地球将在千年内面临核战之类的大灾难,人类只有移民火星或太阳系其他星球,才能避免灭绝。

霍金于1942年1月8日在英国牛津出生,当天正是伽利略逝世300年忌日。霍金先后毕业于牛津大学和剑桥大学,并获剑桥大学哲学博士学位。

霍金之所以在轮椅上坐了39年,是因为他在21岁时就不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症,因而演讲和问答只能通过语音合成器来完成。

霍金的奇性定律与黑洞理论

20世纪70年代,霍金与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。

霍金还证明了黑洞的面积定理,即随着时间的增加黑洞的面积不减。这很自然使人将黑洞的面积和热力学的熵联系在一起。1973年,霍金考虑黑洞附近的量子效应,发现黑洞会像黑体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小,而温度却越变越高,它以最后一刻的爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义,它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。

被病痛折磨的学生时代

从童年时代起,运动从来就不是霍金的长项,几乎所有的球类活动他都不行。到牛津的第三年,霍金注意到自己变得更笨拙了,有一两回没有任何原因地跌倒。一次,他不知何故从楼梯上突然跌下来,当即昏迷,差一点死去。

直到1962年霍金在剑桥读研究生后,他的母亲才注意到儿子的异常状况。刚过完21岁生日的霍金在医院里住了两个星期,经过各种各样的检查,他被确诊患上了“卢伽雷氏症”,即运动神经细胞萎缩症。大夫对他说,他的身体会越来越不听使唤,只有心脏、肺和大脑还能运转,到最后,心和肺也会失效。

霍金被“宣判”只剩两年的生命,那是在1963年。起初,这种病恶化得相当迅速,这对霍金的打击是可想而知的,他几乎放弃了一切学习和研究,因为他认为自己不可能活到完成硕士论文的那一天。然而,一个女子出现了。

伴随着死神的伟大爱情

爱情不期而遇,1962年的夏天,简通过朋友,认识了走路笨拙、脚步踉跄的霍金,后来又发生了几次偶遇。于是,他们碰到了爱情。但是,他们之间总是存在着一个第三者——死神。然而,爱情的力量却无法抗拒。第二年7月14日,简和霍金结了婚。

多年之后,简在自己的回忆录《音乐移动群星》中写道:“我非常爱他,任何东西都不能阻止我和他结婚,我愿意为他做饭、洗衣、购物和收拾家务,放弃我自己以前的远大志向。”

与简的婚姻使霍金的生活发生了真正的变化,他开始了一生中的第一次用功。令他十分惊讶的是,他发现自己很喜欢研究。爱情有了圆满的结局,然而,就在这个时候,轮椅出现了。

轮椅上的科学巨人

霍金的病情渐渐加重。1970年,在学术上声誉日隆的霍金已无法自己走动,他开始使用轮椅。直到今天,他再也没离开它。1991年3月,霍金在一次坐轮椅回柏林公寓,过马路时被小汽车撞倒,左臂骨折,头被划破,缝了13针,但48小时后,他又回到办公室投入工作。又有一次,他和友人去乡间别墅,上坡时拐弯过急,轮椅向后倾倒,不料这位引力大师却被地球引力翻倒在灌木丛中。

虽然身体的残疾日益严重,霍金却力图像普通人一样生活,完成自己所能做的任何事情。他甚至是活泼好动的——这听来有点好笑,在他已经完全无法移动之后,他仍然坚持用唯一可以活动的手指驱动着轮椅在前往办公室的路上“横冲直撞”;在莫斯科的饭店中,他建议大家来跳舞,他在大厅里转动轮椅的身影真是一大奇景;当他与查尔斯王子会晤时,旋转自己的轮椅来炫耀,结果轧到了查尔斯王子的脚趾头。

当然,霍金也尝到过“自由”行动的恶果,这位量子引力的大师级人物,多次在微弱的地球引力左右下,跌下轮椅,幸运的是,每一次他都顽强地重新“站”起来。

1985年,霍金动了一次穿气管手术,从此完全失去了说话的能力。他就是在这样的情况下,极其艰难地写出了著名的《时间简史》,探索着宇宙的起源。

黑洞里的光

霍金的研究对象是宇宙,但他对观测天文从不感兴趣,只有几次用望远镜观测过。与传统的实验、观测等科学方法相比,霍金的方法是靠直觉。“黑洞不黑”这一伟大成就就来源于一个闪念。

在1970年11月的一个夜晚,霍金在慢慢爬上床时开始思考黑洞的问题。他突然意识到,黑洞应该是有温度的,这样它就会释放辐射。

1973年11月,霍金正式向世界宣布,黑洞不断地辐射出X光、伽马射线等,这就是有名的“霍金辐射”。而在此之前,人们认为黑洞只吞不吐。

从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制,霍金对量子宇宙论的发展做出了杰出的贡献。

畅销全球的《时间简史》

霍金的科普著作《时间简史——从大爆炸到黑洞》在全世界的销量已经高达2500万册,从1988年出版以来一直雄踞畅销书榜,创下了畅销书的一个世界纪录。在这本书里,霍金力图以普通人能理解的方式来讲解黑洞、宇宙的起源和命运、黑洞和时间旅行等。

在《时间简史》一书的开头,霍金指出:“有人告诉我,我在书中每写一个方程式,都将使销量减半。于是我决定不写什么方程。不过在书的末尾,我还是写进一个方程,爱因斯坦的著名方程E=mc2。我希望此举不致吓跑一半我的潜在读者。”现在看来,霍金完全是多虑了。

两弹元勋——邓稼先

邓稼先(1924~1986),中国杰出的核物理学家、中国“两弹”元勋,被誉为“中国原子弹之父”。

邓稼先出生于安徽省一个书香门第,父亲邓以蛰当时是北京大学教授。他在少年时代,深受爱国救亡运动的影响,1941年考入了西南联合大学物理系。

1945年,邓稼先从西南联大毕业,后受聘担任了北京大学物理系助教。1947年通过了赴美研究生考试,于翌年秋进入美国印第安那州的普渡大学研究生院。由于他学习成绩突出,不足两年便读满学分,并通过博士论文答辩。此时,邓稼先只有26岁,人称“娃娃博士”。

获取学位后的第九天,邓稼先便毅然登轮回国,进入钱三强主持的中科院近代物理所担任研究员,与于敏等人一道开创性地开展了对原子核理论的研究。