錢德拉塞卡的一生

錢德拉塞卡的一生

2017-05-25 08:27:07  《錢德拉塞卡傳》

發表時間:2017-05-25 08:27:07來源:《錢德拉塞卡傳》字體大小:A+  A-

 大約在70年前,20出頭的楊振寧和李政道在芝加哥大學參加了一個天體物理學高級研討班。

但是讓人覺得奇怪的是,整個教室只有三個人。

除了楊、李兩位學生外,第三人就是老師錢德拉塞卡博士。

 

李政道和楊振寧

雖然只有兩位學生,但這位來自印度的錢德拉塞卡先生仍堅持備課上課。

無論刮風還是下雨,他每周都會驅車幾百里趕來,給這兩位求知若渴的學生授課。

 

錢德拉塞卡


倘若不是十年前臺上那場無情的嘲弄,現在他臺下應該也會是座無虛席的情景。

剛從印度到英國,才二十出頭的他就得出了諾獎級別的推論。

現在被稱“錢德拉塞卡極限”,是天文物理學中最重要的概念之一。

但是在每天都與諾獎人物擦肩而過的劍橋,他的成果卻被一直被權威抨擊、打壓和漠視,全世界竟無一認可他的研究。

 

錢德拉塞卡


他教過的楊、李兩位學生,早已捧得諾獎歸,但他還是一如既往被遺忘。


到兩鬢斑白的73歲,錢德拉塞卡才因二十歲時提出的概念,終獲諾貝爾物理學獎。


最左為錢德拉塞卡

 

1910年蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡出生在英屬印度的旁遮普地區。

他出身貴族,家境優渥,叔父拉曼更是1930年的諾貝爾物理學獎得主。


良好的教育,再加上數學和物理方面的天賦,錢德拉塞卡從小就有神童之譽。

 

6歲的錢德拉塞卡

 

1930年大學畢業后,他便考取了印度政府資金,前往英國繼續深造。


那時候從印度到英國,需要18天的海上航行。


從小就是學霸的錢德拉,肯定也不會浪費這漫長的航程,于是決定進行一項關于恒星演變命運的計算。

 

 

 

當時的主流觀點是,所有恒星都會在晚期塌縮成白矮星。

通俗點說白矮星就是恒星的尸體、最終的歸宿。


但白矮星這種天體有一個特點就是——密度大到不可思議,黃豆那么一丁點就已經有一噸的重量。

 

所以關于白矮星的這種“致密物質”狀態,也一直是科學家們難以理解的謎題。


白矮星幻想圖

 

當時錢德拉塞卡手上有一篇福勒關于白矮星“致密狀態”解釋的論文。

根據費米-狄拉克統計,福勒解釋道:

在這種致密狀態下,電子會被“壓”到它原來可活動空間小10000倍的“格子”中,被稱為“電子簡并態”。這種狀態產生的“簡并壓力”非常大,大到可以抵抗引力的收縮。


福勒這一解釋得到了當時主流科學界的認同,完美地揭開了白矮星為何擁有如此高密度的謎底。


 

錢德拉塞卡


作為后輩的錢德拉塞卡雖然對這一結論沒有異議,但壞就壞在這漫長的旅途實在是百無聊賴。


他不自覺地就拿起筆來,試圖將愛因斯坦的相對論引入福勒的論文中,想要求出一個更加簡潔的相對論推廣。

 


不算不知道,一算嚇一跳。

經過多次重復推演和計算后,錢德拉發現并不是所有恒星都能演化成白矮星,這是有一定質量極限的。


當超過1.44倍的太陽質量(錢德拉塞卡極限),白矮星將不是最終歸宿,反而是會因引力繼續塌縮。

 

 

 

在搖晃的船艙里,錢德拉塞卡看著1.44倍這個數字,心里是既驚又喜。

因為他明白這種結果,對所有的天體學家來說,都將引發一場革命。


...


現在我們都知道,恒星除了白矮星這一最終狀態外,還有中子星和黑洞


中子星比白矮星的密度還要大得多,每立方厘米的質量竟然有一億噸,而黑洞的密度自然就不必說了。

 

 

恒星演化示意圖


那時人們對中子星和黑洞可以說是一無所知。


但如果沿著錢德拉塞卡的推論計算,中子星和黑洞兩個概念會比現實早20到30年進入天文物理學。

 

一到英國劍橋,錢德拉塞卡逐步完善自己的推論,心心念念地想早日將此推論公布,功成名就。


 

但讓錢德拉塞卡萬萬沒想到的是,他的推論竟遭到了難以想象的漠視和瘋狂的抨擊。


而且對他打壓得最嚴重的一位,竟是當時自己的恩師愛丁頓爵士。

 

 

愛丁頓


那時候,愛丁頓是科學界的偉人,舉手投足間都散發出一種“我很牛逼”的氣場。


他首次提出恒星的能量來源于核聚變,還發現了自然密實物體發光強度的極限,被命名為“愛丁頓極限”。

 

 

愛因斯坦與愛丁頓


相對論剛提出時,愛丁頓更是第一位理解愛因斯坦的物理學家。


此外,他還帶領觀測隊,通過觀察日全食時太陽周圍星體的位置,證實了愛因斯坦的預言,是相對論最有力的推廣者。


 

他們的友誼,還被拍成了電影《愛因斯坦與愛丁頓》

 

當記者問愛丁頓全世界是否只有三個人真正懂得相對論時。

愛丁頓的回答可以說也毫不謙虛,反問道“誰是第三個人?”

就是這么強,不允許反駁。

 

愛丁頓


不過,錢德拉塞卡的推論直接被拒絕倒還好,但愛丁頓卻玩起了小把戲。

愛丁頓是錢德拉塞卡的老師,關于錢德拉塞卡的研究他可以說是知根知底。

 

為了幫助他,愛丁頓還把自己的手搖計算機借給錢德拉塞卡,時不時前來探訪,看他白矮星的計算進行到什么程度。

 

在愛丁頓為他爭取到皇家天文學會會議發言權時,連錢德拉塞卡自己都覺得這波肯定穩了。


 

1935年在英國皇家學會上,錢德拉躊躇滿志地把自己關于白矮星的發現公之于眾。


他的結論很明顯:“一顆大質量的恒星不會停留在白矮星階段,我們應該考慮其他的可能性。”


當時的他幾乎已說出現在黑洞的概念:“恒星會持續塌縮,這顆星體積會越變越小、密度越來越大,直到......”

 

 

 

但自信地宣讀完論文的錢德拉塞卡,怎么樣也想不到接下來要面對一場巨大的羞辱,“出盡了洋相”。


愛丁頓剛開始還很平和地說著白矮星的研究歷史,但說到道錢德拉塞卡的推論時卻把它批得一文不值。

 

“這幾乎是相對論性簡并公式的一個謬論,可能會有各種偶然事件介入拯救恒星,但是我認為絕不會是錢德拉塞卡博士所說的方式,應該會存在一個自然律來阻止恒星這么荒謬的行為!”


“錢德拉塞卡博士提到了簡并,還認為存在著兩種簡并:經典的和相對論的......但我的論點是:根本不存在相對論簡并


說到激動處,愛丁頓還當場把他的論文撕成了兩半。


 

 

聽著愛丁頓的發言和舉動,錢德拉塞卡全程都是震驚的,這和說好的完全不一樣啊!


他事先并不是沒有和愛丁頓討論過,為什么到了臺上才開展這么猛烈的攻勢,連反應時間都不留。

 

他想反駁,但是主持人不但機會都沒給他,還讓他感謝愛丁頓的“建議”。

 

 

 

錢德拉塞卡雖然沮喪,但他事后還是向大人物愛丁頓發起持續多年的挑戰。


當時的皇家學會會員全都不假思索地支持愛丁頓,會后很多人都對錢德拉塞卡表達了一樣的觀點:

“盡管不知道為什么,但我知道愛丁頓是對的”

 

 

原因很簡單,年過半百的愛丁頓威望名氣很大,而錢德拉只不過是個24歲的無名小卒。

 

 

玻爾與泡利


錢德拉知道他們爭論的是一個物理問題,天文圈子里懂的人太少太少,于是他轉向求助玻爾、泡利這些量子力學大牛。

 

他們讀過錢德拉和愛丁頓的論文后,都選擇相信錢德拉,認為愛丁頓不懂物理。


但是遺憾的是,他們都不愿意公開聲明對抗愛丁頓,避免牽扯到這場實力懸殊的戰爭中。

 

 

這場爭論持續了好幾年,錢德拉的處境也越來越不利。


被愛丁頓公開抨擊多次,他幾乎無法在英國覓得一職,最后只好來到美國芝加哥大學另尋出路。


到了美國,他落寞地把“錢德拉塞卡極限”寫進《恒星結構研究導論》后,便放棄了這一課題的研究。


 

 

在這之后,他選擇了一種與眾不同的科研之路。


首先他選擇的研究總是脫離熱點,遠離大眾視線。

而且幾乎每10年他都會改變方向,投入新的研究領域。


 

恒星內部結構理論、恒星動力學、大氣輻射轉移、磁流體力學、廣義相對論應用、黑洞的數學理論等,都有他深入的研究成果。


特別是在1969年出版的《平衡橢球體》,更是解決了困擾眾多數學家近一個世紀的難題。

 


不過,這只要作出了成績,便不再停留的科學研究作風,或許還是與當年那場讓人心寒的爭論有關。


用錢德拉的話說是這樣的:“每個10年投身于一個新的領域,可以保證你具有謙虛精神,你就沒有可能與年輕人鬧矛盾,因為他們在這個新領域里比你干的時間還長!”

 

 

 

1983年,錢德拉塞卡因20歲時迸發的天才理論,被授予諾貝爾物理學獎。


50多年過去,事實也證明了愛丁頓是錯的,錢德拉塞卡是對的。


即使當初絕望的情景還歷歷在目,但在那一刻,誰對誰錯已經顯得不那么重要了。

 


其實早在1944年,愛丁頓去世時,錢德拉已經選擇了原諒愛丁頓。

從錢德拉塞卡給愛丁頓的訃告中,就可以看出。


他對愛丁頓仍給予極高的評價,稱贊他是僅次于施瓦西的最偉大天文學家。


他認為當初愛丁頓的激烈抨擊并不是出于個人動機,更多的是一種高人一等、貴族氣派的科學觀和世界觀。”


 

 

成功,總會帶來傲慢的態度。

 

這些成功過的人,總會以為科學給自己開了后門,并認為這絕對正確,不可置疑。

 

但真理總會來臨,并且永遠會比權威科學家更強而有力。

責編:科普知識網

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