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含冤50年后终获诺奖被认可的钱德拉

2017-06-28
钱德拉,白矮星,爱丁顿
李蔚:《20岁就得出诺奖级别的成果,却惨遭导师手撕论文、学界猛烈抨击,含冤50年后终获诺奖被认可》

2017-06-13 超模君 学术中国

来源 | 超级数学建模(ID:supermodeling)

作者 | 超模君 编辑:学妹

今天要讲的这位孤独的天才。

1910年10月19日,苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)出生在英属印度的旁遮普地区(现在的巴基斯坦)的一个名门家庭,家境优渥。

父亲是印度会计暨审计部门的一名高阶官员,同时也是一个音乐爱好者,会演奏卡纳蒂克音乐以及撰写音乐著作;

母亲是一位知识分子,曾将亨利克·易卜生的剧作《玩偶之家》翻译成泰米尔语;

叔叔拉曼(Raman)因光散射方面的研究工作和喇曼拉曼效应的发现而获得1930年度的诺贝尔物理学奖,是第一位获得诺贝尔物理学奖的亚洲科学家。

起初,钱德拉只是在家里学习,直到12岁,在去到清奈的高中就读。在学校里,钱德拉是一个出类拔萃的学生,数学才华尤其突出,在当地有神童之誉。出于对数学的兴趣,钱德拉了解到印度数学家拉马努金,并把他作为自己的偶像,立志成为数学家。

不过,在父亲的坚持下,钱德拉转而学习物理,并于1925年进入到清奈院长学院物理系学习。数学天赋好,物理自然上手也快,再加上钱德拉本身勤奋好学,钱德拉很快成为物理系的佼佼者,并开始在著名的学术期刊上发表论文。

1928年,著名物理学家索末菲来到院长学院访问,一眼便相中了钱德拉,还把自己将要发表的关于费米-狄拉克统计的论文送给了钱德拉,幸运的是,钱德拉是世界上首次阅读此论文的人之一。

事实上,在索末菲来访之前,钱德拉就做足了功课,勤奋的他将索末菲的经典教材《原子结构和谱线》已经完全弄懂了,并且敢于在索末菲面前介绍自己。

就在这一年,经常去读书馆学习的钱德拉,偶然间看到了英国物理学家福勒(Fowler)的《论致密物质》以及爱丁顿的《恒星的内部结构》,他被论文中的内容深深吸引,开始了解到白矮星,从此便一发不可收地爱上天文物理。

白矮星是演化到末期的恒星,体积小,亮度低,但密度高,质量大,据说像一粒黄豆那么一点大就已经有了一吨的重量。

由于钱德拉的成绩异常突出,印度政府专门为他设立了奖学金,资助他去英国深造,而这正是钱德拉所希望的,因为英国剑桥有他喜爱的福勒和爱丁顿。

爱丁顿

1930年,19岁的钱德拉大学毕业,已经被剑桥大学录取,并于7月31日登上去英国的轮船。

在那个时候,从印度去英国需要长达18天的海上航行,勤奋的钱德拉表示绝不能就这样白白浪费掉这十几天,便带了偶像爱丁顿的《恒星的内部结构》来解解闷,并且打算重新计算福勒的推论(电子是非相对论性的粒子并遵循牛顿定律,白矮星的密度同它的质量的平方成正比),试图将因相对论所引起的变化加入到福勒理论中,期望求出福勒理论的一个简洁的、相对论性推广。

福勒

轮船上,当其他人都沉浸在美酒、音乐和舞蹈的狂欢中时,钱德拉沉迷于他的演算,算着算着,竟然发现了一个惊人的结论!

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,但是此时此刻的钱德拉通过计算,发现并不是所有恒星都能演化成白矮星,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!并且钱德拉初步计算出这个上限就是1.44倍的太阳质量!(后来称为“钱德拉塞卡极限”)

钱德拉深知这个发现会引发一场天文物理的革命,便满怀激动的心情将这些相关计算记录下来。

钱德拉的这一发现被认为是二十世纪天体物理学领域最重要的一项研究成果。

到达剑桥大学之后,钱德拉十分幸运地跟着他的偶像福勒一起进行研究工作。刚开学的时候,钱德拉就把他在来英途中所算出的结果给福勒看,希望得到福勒的认可。

然而,福勒对钱德拉的结果表示强烈怀疑,也不同意资助钱德拉的文章在皇家学会发表。

无奈之下,钱德拉只好将文章改投美国《天体物理学报》杂志。结果,该杂志将文章交给了完全不懂天文学的地球物理学家卡尔·埃卡特审阅,一年之后,终于将钱德拉的文章发表了,但却没有引起任何关注。。。

后来,钱德拉又将关于白矮星质量上限的计算递交给自己的另一位偶像——爱丁顿。

爱丁顿代表的是当时天文学界的绝对权威,“爱丁顿所说的都是对的!”

非常幸运,爱丁顿表示非常认可钱德拉的研究成果,鼓励钱德拉继续去完善他的发现,经常来跟钱德拉聊天,确认研究进展,甚至还将学院唯一的一台手摇计算机借给了钱德拉。后来还帮钱德拉争取到皇家天文学会会议的发言权!

爱丁堡的重视让钱德拉有点受宠若惊,但同时也鼓舞了之前屡屡受挫的钱德拉。

钱德拉埋头苦干四个月,终于完成了白矮星的完整理论,并将此写成了论文,随时准备着发表。

1935年的英国皇家天文学会会议上,钱德拉进行了长达30分钟的演讲(在爱丁顿的强烈建议下,皇家学会终于同意给这位年轻人由之前15分钟的增加到30分钟),踌躇满志地将自己关于白矮星的发现公布于众!

然而,在钱德拉作完报告后,爱丁顿走上讲台,立马将钱德拉的讲稿撕成两半,宣称这完全是谬论!

“这几乎是相对论性简并公式的一个谬论,我认为根本不存在相对论简并。

也许可能会有各种偶然事件介入拯救恒星,但是绝不会是钱德拉塞卡博士所说的方式,我认为应该有一个自然定律阻止恒星以如此荒唐的方式运动。”

这突如其来的打击让钱德拉瞬间一脸懵逼,而台下此起彼伏的笑声让钱德拉尴尬得无地自容,刚想要反驳,会议主席就出声阻止了,让钱德拉下台后好好感谢爱丁顿的建议。。。

从此,钱德拉就与爱丁顿产生了不可调和的矛盾,而当时人们对爱丁顿的话深信不疑,在这场关于恒星演化的争论中,都毫不犹豫地站在爱丁顿这边。爱丁顿的权威无法忽视,就连量子力学的几位大牛玻尔、狄拉克、泡利尽管私底下认可钱德拉的理论,也不愿公开声明支持钱德拉。

黑洞物理学研究就因为这样而停滞了30年。。。

被爱丁顿公开抨击多次之后,钱德拉已经无法在英国立足,只好去到美国芝加哥大学另寻出路,并且决定放弃对关于白矮星的研究课题。

至于为何离开自己一直研究的领域,钱德拉是这样说的:

“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。”

1939年,钱德拉出版了《恒星结构研究导论》总结了自己之前的研究,结束了对恒星结构的研究;

然后转向了恒星动力学领域,并于1943年以一部《恒星动力学原理》的著作结束了在这个领域的研究;

接着又把研究兴趣转向了辐射转移领域,于1950年出版了专著《辐射转移》。

还有磁流体稳定性与流体动力学、黑洞的数学理论、引力波碰撞的课题等,并发表著作《等离子体物理》、《流体动力学和磁流体力学的稳定性》、《平衡椭球体》等

如今这些著作都成了各个领域内的经典。

还有他含辛茹苦连续19年主编的《天体物理学报》,从一本校级刊物办成一本国际性著名学术刊物,如今能否在《天体物理学报》上发表文章成了衡量一位天文工作者水平高低的重要标志。

就是因为爱丁顿的打压,让钱德拉意识到,一个人不能总在一个领域霸占权威,因为没有几个人能够做到在功成名就之后,还能长久保持谦虚好学的精神,甚至还会阻碍一个年轻人的发展。

从此,钱德拉便形成了每当在一个领域做出成绩之后,就毫不犹豫地放弃,转而去研究另一个领域的作风。

在芝加哥大学任教初期,由于爱丁顿等英国天文物理权威人士的抨击,尽管钱德拉教学严谨,板书讲稿整洁优美到可以拿去印刷出来,还是没有几个人去听他的课。

而当时令钱德拉经常不惜几百英里的车程去到芝加哥大学上课的两位学生,就是中国的杨振宁和李政道(两人于1957年获得诺贝尔物理学奖)。

1983年,钱德拉因对“恒星结构和演化中物理过程重要性的理论研究”获得了诺贝尔物理学奖。(没错,就是53年前钱德拉在赴英的旅途中所计算出的“钱德拉塞卡极限”。)

此时的钱德拉已经年过七旬,两鬓斑白,颤抖着手,接过了这个迟到了53年的荣誉,终于得到认可。


钱德拉意识到,一个人不能总在一个领域霸占权威,因为没有几个人能够做到在功成名就之后,还能长久保持谦虚好学的精神,甚至还会阻碍一个年轻人的发展。从此,钱德拉便形成了每当在一个领域做出成绩之后,就毫不犹豫地放弃,转而去研究另一个领域的作风。




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