音响10大品牌:“原子弹之母”的遗憾

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科学文化 多维视野下的诺奖(2)

“原子弹之母”的遗憾

马建波 《 博览群书 》( 2011年06月07日)

    很多案例都表明,人们对传闻的兴趣,往往要超过事实。在本文的主人公丽丝·迈特纳(Lise Meitner,1878-1968)身上,这一点也有充分的体现。关于她和原子弹之间的故事,二战之后有种种不靠谱的传说。有人绘声绘色地描述,迈氏如何机智巧妙地避过纳粹的层层关卡,将有关原子弹的秘密偷运到盟军的手中;而有人则干脆说其是美国人安排在德国科学界的头号卧底。当然,这些都不是真的。事实上,对于“原子弹之母”这个称号,迈特纳从未接受,更不会欣赏。对她来说,这是一个完全名不符实的标签:首先,自己没有参加过跟原子弹研制相关的任何工作;其次,作为一名女性,对这种毁灭性的杀人武器只有由衷的反感和恐惧。不过,从事物发展前后相承的角度而言,称迈氏为“原子弹之母”,也不算太离谱,尽管她本人不喜欢。毕竟,原子弹的威力源自于原子核裂变释放的巨大能量,而在发现核裂变的过程中,迈氏居功甚伟。

    诺贝尔奖评审委员会将1944年的化学奖颁给了核裂变,获奖者中却没有迈特纳。这是有意为之,还是无心之失?

    天才的美好时代

    要说明迈氏的天赋及其在科学研究中付出的努力,一件事情就已经足够:1919年,她获得了德国威廉皇帝研究所的教授头衔。一名女性获此殊荣,这在德国的科学界是头一遭。要知道,十多年前,她获得特许进入研究所时,那里仍然禁止女性入内(因此,在长达1年的时间里,她不得不到研究所外去解决方便问题,因为所内未设女厕所)。

    20世纪的头30年,是天才们的美好时代,特别在物理学领域,似乎每天都有新的实验现象和新的理论成果出现。而这应该也是迈氏一生中最有创造力、最有成就感的幸福时光。这段时间中,迈氏最亲密的朋友和同事是奥托·哈恩(Otto Hahn,1879-1968)。在30年代之前,两人在放射性元素方面的合作研究,业已取得了卓越的成就,奠定了二人在学术界的声望和地位。

    1932年,随着中子的发现,人类对原子结构的认识和理解有了一个跨越,同时也获取了一种全新的研究微观世界的手段。于是,使用中子作为探测手段,轰击各种元素的原子核成为一个新兴的研究领域。迈氏和哈恩的研究,也逐渐向这个方向靠拢。不过,在相当长的一段时间里,和其他人一样,他们在这方面也没有做出令人耳目一新的成果。

    1939年,两人多年合作的友谊之花又一次结出了硕果,核裂变现象的发现和阐释震惊了整个科学界,最终也深刻地影响了整个世界。然而,正像“裂变”这个词含有的意味那样,他们之间那种无间的友谊也在不知不觉中发生了嬗变。

    亡命瑞典

    不是所有人都像爱因斯坦那样,在政治上有灵敏的嗅觉。当1933年,纳粹正式执掌德国政权的时候,爱氏即有不祥的预感,不久之后便决然离开了德国。同为犹太人的迈氏却没有这样果断。结果,她在当年就被当局撤销了在大学的执教资格,而且虽然研究所内还保持着她的职位,但她实际上已经成了一个“隐形人”,任何公开发表的文献上都不得出现她的名字。随着犹太人在德国的处境一天比一天艰难,最终迈氏觉察到自己会随时有性命之虞,这才仓皇而走。1938年夏天,在朋友的帮助下,迈氏逃奔至瑞典,随身仅带了10马克,几件换洗衣服,以及哈恩临行前送给她的一枚钻戒——他希望迈氏有急用时,它能帮上忙。

    在瑞典斯德哥尔摩大学,迈氏获得了栖身之所。在接下来的10余年里,她的处境用“寄人篱下”来形容再贴切不过了。迈氏的新老板西格班(Karl Manne Georg Siegbahn, 1886-1978,1924年度的诺贝尔物理学奖获得者)是瑞典科学界的重量级人物,他既无意也没有条件建立世界一流的科研机构。虽然迫于压力收留了迈氏,但对这样一个年长而又名声显赫的物理学家,西格班基本上是把她当作一个强悍的入侵者来提防,而非一个可以相互切磋、相互提高的良师益友来对待。当然,迈氏在一流的科研机构中曾经身居要职,面临一个陌生而又处处受掣肘的环境,难免心生郁郁。二者之间始终没有建立融洽友好的关系,迈氏这些年的研究工作实际上陷入了困境。

    迈氏有机会改变自己的这种命运。美国人曾经邀请她参与原子弹的研制,但她毫不犹豫地拒绝了。理由很简单:“我绝不和一个炸弹发生任何关系。”

    裂变

    一直以来,出于直观,人们本能地相信当原子核吸收中子之后,质量只会增加,变成更大的核;而没有考虑到相反的情形,也即是由于较重的那些原子核本身很不稳定,在吸收中子后会产生分裂,形成更小的核。1938年底,在迈氏逃亡之后,哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼(1902-1980)重复一些以前做过的实验。在经过仔细测量之后,他们发现,慢中子在轰击铀核之后,检测到的似乎不是比铀更大的元素,反而像是比铀小的元素钡。哈恩对此感到很不理解,难道是铀核发生了分裂?很快他写信将这个困惑告诉了远在瑞典的迈氏。

    迈氏其时正与同是出色的物理学家的侄子弗里施(Otto Robert Frisch,1904-1979)在一起。在哈恩新发现的基础上,经过讨论,最终迈氏和侄子提出了“核裂变”的概念,认为重的原子核在吸收中子之后,不是会变得更重,而是会发生分裂,并且更重要的是,他们预测,伴随着分裂,会释放出巨大的能量。据说,著名的物理学家玻尔在听到这种解释之后,大声说:“啊!我们真蠢啊!”

    在裂变这个概念在世界范围内正在掀起一场风暴的时候,哈恩对于同行某些时候没有适当地注意到自己在这个发现当中的地位而颇有些微词。在一封写给迈氏的信中,他认为毫无疑问应该是自己首先发现了裂变现象,在这个问题上应该享有当仁不让的优先权。迈氏在回应中非常豁达地肯定了哈恩的成就,并表示她和弗里施只是对这个发现作出了一个理论上的阐释,这丝毫不会影响哈恩本应享有的荣誉。这些小小的抱怨显然暂时还不会对一份长达30年的友谊带来很大影响,但就像在一首原本和谐的乐章中,突兀的杂音绝对显得刺耳。

    谁该得奖

    1945年底,诺贝尔奖委员会公布了1944年和1945年诺贝尔奖的获奖名单。出人意料的是,哈恩独自一个人获取了1944年的诺贝尔化学奖,理由是表彰他在“放射化学及发现核裂变方面的杰出贡献”。这个结果显然令人失望。核裂变的发现是近代学科交叉和重叠的一个经典案例,化学和物理学都在其中起到了重要作用。所以,从化学和物理学任何一个角度来为它颁奖,都没有问题。问题是,为什么单单是哈恩获奖?

    一种流行的观点认为,迈氏、哈恩、弗里施、斯特拉斯曼4人在裂变发现的过程中都扮演了重要角色,而按照单个诺贝尔奖最多不能授予超过三个人的惯例,之所以只选择哈恩就是为了避免4选3的麻烦。但这种观点无法解释的是为什么不选迈特纳?哈恩和迈氏的合作长达30年,如何确定哈恩在其中起到了比迈氏更大的作用呢?持有这种观点的人们进一步说,由于1933年之后,迈氏成为了“隐形人”,她在相关工作上的贡献没有在公共领域中显现出来,导致哈恩的作用看上去更大些。但是,在1945年前后,许多科学家对迈氏在这个过程中所起的作用已经有了相当公允的评价,这些信息,诺贝尔奖评审委员会应该很容易获得。所以,总体上,这种说法难以自圆其说。

    另一种观点则直接把这一结果归之于“阴谋论”:“有的人”不希望迈氏得奖,所以千方百计加以阻挠。“有的人”就是我们刚刚提到的西格班。他担心,诺贝尔奖将使迈氏声望更加卓著,从而损害到自己在瑞典科学界的利益。连续好几年,都有人提名迈氏为物理学奖候选人。但物理学奖评审委员会一直拒绝评价核裂变问题,而把这推给化学委员会。恰好,西格班正是物理学委员会当中最有权势的人物之一。所以,当年就有人对迈氏说,如果你不是在瑞典,诺贝尔奖早已是囊中之物了。

    还有一种更具传奇色彩的说法是,之所以单单授予哈恩化学奖,有深刻的政治内涵。战败的德国需要重建,重建需要优秀的带头大哥,哈恩从各方面都满足科学界的“带头大哥”这样一个角色——年纪不是太老、学术上颇有建树、纳粹时期几乎没有沾染上政治污点,一个完整的诺贝尔奖正好可以给他添上最后的点睛之笔。如果真是这样的话,瑞典人的政治眼光还真不错。哈恩在1946年当选为威廉皇帝学会(现名马克斯·普朗克学会)的会长,成为了德国科学界名符其实的领袖。

    也许哈恩获奖还有另外一种解释,用中国式的表述来说,就是:他和诺贝尔奖有缘分,其他人都没缘分呗。不管是这个结论正确,还是上面提到的某个结论正确,总之,某些时候,“谁该得奖”的标准的弹性要远远超过我们的想象。

    没有获得诺贝尔奖委员会的青睐,迈氏并未表现出太多的失望。她表达了对哈恩的祝贺,并由衷认为这对哈恩来说实至名归。

    真正令她感到难过的是,即使是持续了数十年的友谊,也无法抵挡人性当中某些阴暗东西的侵蚀。

    哈恩单独获奖之后不久,一种有关二者在科学研究上的合作的说法渐渐流传开来。这种说法认为,哈恩在整个过程中占据主导地位,甚至有人说迈氏只是哈恩的“助手”或“下属”。哈恩本人在许多公开表述中,似乎也暗示这样的说法是正确的。

    迈氏很难接受这样的观点,但她几乎从未在公开的场合进行过反驳,她与哈恩的朋友之情也仍然在持续。不过,有完全相反的另一种说法,认为迈氏才是真正的主导者。与他们有紧密合作的斯特拉斯曼,就倾向于认为迈氏才是他们三人小组的真正“精神领袖”。

(本文编辑 宋文佳)