Thursday, December 29, 2016

与诺贝尔奖失之交臂的惠勒

2009是物理学家惠勒(John Wheeler)逝世一周年的纪念日,《今日物理》(Physics Today)杂志在2009年4月号发表了几篇回忆文章。惠勒不算是非常出名的物理学家,大家知道他可能出于两个原因,一个是他号称是“黑洞”这个名字的发明人(其实他不是,那是在他的一次讲座中一个听众即兴提出而被他认可的),再一个便是他是众所周知的费曼(Richard Feynman)的导师。



惠勒拿到博士学位时还不到二十二岁。那是1933年的事。与那时几乎所有的年轻物理学家一样,他不久便远走欧洲,拜师于哥本哈根的波尔(Niels Bohr)门下。在那里他做了好几个很像样的工作,但都被波尔觉得“只是有意思”而压下没有发表,只有一篇论文侥幸过关面世。惠勒回国后开始了他漫长而硕果累累的教学生涯。但战争也随之而至。

1939年1月,波尔乘船远赴美国访问,在哥本哈根的码头上,弗里希赶来送行,在他的耳边悄悄地说了几句话。许多天以后,波尔在纽约的码头上见到了前来迎接的费米和惠勒,便又分别地同他们耳语了几句。人类实现原子核裂变的消息就是这样飘洋过海的。(《今日物理》上另一篇文章说当时波尔并未透露这个新闻,而是他一个学生擅自传给惠勒的。)在接下来的几个月里,波尔和惠勒进行了一场著名的合作,奠定了原子核裂变的液滴模型,为后来研制原子弹打下了先期的理论基础。

费曼也就是在这期间成为惠勒在普林斯顿的学生的。惠勒当时着迷于正电子,因为突然醒悟到正电子不过是在时间里倒着跑的电子而激动不已,半夜三更跑到费曼宿舍把他叫起来神侃。若干年后,费曼把这个图像用箭头画出来,成了量子电动力学中不可或缺的费曼图。费曼的毕业论文也是惠勒当时的一个怪想法,把所有的东西都看成粒子,而把场的效应归结成“远程作用” (action at a distance)。即使是在拉斯阿拉莫斯造原子弹的期间,这师徒两人仍然忙里偷闲的发展这一怪异的东西,但没什么结果。又是若干年后,费曼终于看出奥妙,把这个原来是作为经典物理研究的东西套在量子世界,发展出一套叫做“路径积分”(path integral)的对量子物理的一个新表象。

二战打完后,惠勒再度跑到欧洲游学,以巴黎为基地并不时去哥本哈根拜会波尔。每每作出成果便巴巴地献给波尔审阅,却又一如既往地被波尔压下。1949年的秋天,惠勒作出了对原子核非对称形状的解释,寄送波尔后长达一年未见回音。在这个期间,惠勒收到了一个预印本,他在哥伦比亚大学的同行雨水(James Rainwater)已经作出了同样的理论。又是若干年后的1975年,雨水因这一工作获得诺贝尔奖。波尔的儿子也在那年分享了这个荣誉。

素有绅士风度的惠勒无怨无悔,从来没有抱怨过波尔一句,也未曾自我哀怜什么“擦肩而过”的伤感,只是偶尔会提醒自己的学生如果他们作出重要的发现应该立即发表,不要消极等待更多的成果。惠勒也没有太多时间反思——苏联的原子弹爆炸了,他赶回美国投入到老朋友泰勒(Edward Teller)主持的氢弹研究工作。

惠勒是在九十六岁高龄时去世的,他的本子上还留有九十五岁时写下的物理研究笔记。与其他著名物理学家相比,惠勒最突出的是他那些群星灿烂的学生们。《今日物理》做了一个统计,在普林斯顿(Princeton)施教期间,惠勒无论是在培养的研究生学位,其他学生对他的致谢,还是辅导本科生论文的数目上都远远超出了其他任何教授。他曾经说过,大学之所以需要有学生,纯粹是为了教授们能受到教育。

(2009年4月9日)


科普人物

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