近期熱播的電影《奧本海默》涉及了不少上世紀活躍的科學家,而歷史或許比藝術創作還要精彩。
在從無到有制造核彈的過程里,各方大牛需要彼此協力,同時也不乏爭論碰撞,可以說是真正的“高能圈子”。同為璀璨的人類群星,這些科學家究竟有什么關系?
文|Roxie 圖|四象設計部
01
奧本海默身邊有多少牛人
作為電影的題眼,羅伯特·奧本海默至關重要。他是“曼哈頓計劃”的領導者之一,從各方面促成了世界上第一顆原子彈的誕生,但再厲害的大牛也有青澀甚至“不堪回首”的歲月。
奧本海默并非一開始就和物理學結緣,他其實是個“轉專業生”。1922年,奧本海默進入哈佛大學主修化學專業,學校要給他獎學金,他卻表示“沒錢我也能過得很好”。大學期間,他在后來的諾貝爾物理學獎得主布里奇曼的帶領下,逐漸愛上了實驗物理學。
隨后奧本海默前往劍橋大學深造,一心想跟隨實驗物理學大師盧瑟福,卻被無情拒絕——只因布里奇曼的推薦信里寫明了,這小子搞理論可以,做實驗有點弱。天無絕人之路,曾是盧瑟福導師的湯姆遜給了他一次機會,前提是要好好上一門基礎實驗課,沒想到差點釀成大禍。
由于實驗技能差、思鄉等原因,奧本海默在劍橋的日子不算好過,甚至患上了抑郁癥。有天,奧本海默在實驗課老師布萊克特的桌上放了一個毒蘋果,如果布萊克特中了招,不僅“原子彈之父”將變成階下囚,某一年的諾貝爾獎也要換人。
所幸,布萊克特沒吃那蘋果。在家人的請求下,奧本海默被判了緩刑,且必須定期接受心理治療,躲過一劫的布萊克特最終因實驗物理學方面的成就,獲得了1948年的諾貝爾物理學獎。
放棄實驗室的奧本海默在1926年轉學到了哥廷根大學,開始跟隨量子力學奠基人之一玻恩學習理論物理,才逐漸走上適合自己的道路。他在德國遇到了不少當時還很年輕的物理學大師:海森堡、狄拉克、泡利……
奧本海默本人的天才也有目共睹,在校期間發表了不少論文,23歲即博士畢業,但這不代表他能逃脫同僚的吐槽:合寫論文的泡利表示,很欣賞奧本海默洞察問題核心的能力,但他總是不注意細節,搞出一些計算錯誤來。
02
物理學界最高能的盛會
電影《奧本海默》因還原了大量歷史細節而受到好評,但也有一些為了戲劇夸張而做的虛構。比如,奧本海默的毒蘋果差點害到了著名物理學家玻爾,以及他后期在湖畔和愛因斯坦的一場重要談話,這些在歷史上應該并未發生過。
當然,現實中的奧本海默和這兩位大牛同樣關系匪淺。玻爾是量子力學奠基人之一,和奧本海默的導師玻恩同屬哥本哈根學派。奧本海默與愛因斯坦的緣分則多是源自同在普林斯頓任教期間,他在自傳中寫道“我認識愛因斯坦已有二三十年了,但直到他生命的最后十年,我們才成為親密的同事和朋友”。
歷史上,奧本海默身邊確實有一位導師般的人物,奧本海默湖邊談話的對象其實是他——獲得1927年諾貝爾物理學獎的物理學家康普頓。而他和玻爾、愛因斯坦一起,都出現在了物理學界最著名的大合照“1927年索爾維會議合影”中。
20世紀初,比利時化學家、企業家歐內斯特·索爾維創立了索爾維會議,他和諾貝爾的心態類似,后者把萬貫家財捐出來創辦諾貝爾獎,他則為召開世界最高水平的學術會議提供資金。
1927年,第五屆索爾維會議在比利時布魯塞爾召開,29位與會者中有17人是諾貝爾獎得主,陣容堪比武俠小說中的華山論劍。但這次會議最讓人難忘的,當屬玻爾與愛因斯坦關于量子力學的大辯論。
玻爾這方是玻恩、海森堡、泡利組成的哥本哈根學派,愛因斯坦領銜的質疑者陣營里也有薛定諤、德布羅意這樣的大牛,而康普頓所屬的實驗派拒絕站隊,只關注實驗結果。愛玻之爭持續了快30年,直到1955年愛因斯坦去世,且至今都沒有完全定論。
論戰曠日持久,但始終保持在學術爭論的范疇,并未影響大家的關系。然而,在猝不及防之際,隨著二戰爆發,科學家們需要為了更現實也更殘酷的東西分庭抗禮。
03
群星薈萃的“曼哈頓計劃”
1938年,德國化學家哈恩和施特拉斯曼發現了核裂變現象,不久后邁特納與弗里施又洞曉了背后原理,使核武器的開發有了理論依據。納粹德國開始召集眾多科學家研制原子彈,海森堡便是其中的核心人物。
1940到1941年,海森堡及其同事建立了第一個研究性的原子反應堆,但最后德國并沒有造出原子彈,有一說法是海森堡未盡全力,但他本人拒絕披露真相。而在一切都成為歷史之前,人們很擔心納粹德國會率先造出原子彈,英美等地的科學家必須爭分奪秒展開競賽。
1939年,物理學家西拉德和維格納共同起草了愛因斯坦-西拉德信,警告有人要研發一種“極為強力的新型炸彈”,強烈建議美國政府開展相關研究。信件由愛因斯坦落款署名,遞到了時任美國總統羅斯福的手中。
1941年,美國參與二戰后不久,羅斯福批準了研發原子彈的應急計劃,后被稱為“曼哈頓計劃”。1942年,奧本海默被任命為“曼哈頓計劃”的首席科學家,他建議在荒郊地帶建立一個實驗基地,跨學科處理研發面臨的多種問題。
1943年,位于美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯實驗室正式開放,39歲的奧本海默成為了實驗室的主任,他招攬到了不少科學家以及自己的學生。不到六個月這里就來了1000人,到1945年已發展為擁有至少4000個居民、其中2000名是工作人員的小鎮。
相關統計數據庫指出,累計有302名科學家在這個基地參與過研發,包括但不限于“氫彈之父”泰勒、數學物理學家貝特、理論物理學家費曼、理論和實驗物理學家費米等等。
實際上,“曼哈頓計劃”并不僅限于洛斯阿拉莫斯實驗室一地,原子彈的研發和生產分散在美國、英國、加拿大30多個不同的地點。比如電影里沒有出現的華裔物理學家吳健雄,這位來自蘇州的傳奇女性,當時在哥倫比亞大學參與濃縮鈾的制造工作,她還開發了用于測量核輻射水平的改良蓋革計數器。
在“三位一體”核彈試驗場進行首次核試驗時,為了緩解緊張,一些科學家開始賭爆炸的規模相當于多少噸TNT炸藥,奧本海默賭只有3000噸,拉比賭了18000噸,泰勒賭45000噸 ,費米則賭得最大,說能炸了整個新墨西哥州甚至地球。正確答案是21000噸TNT炸藥,拉比預測得最接近。
當蘑菇云真正升起,忙個不停的奧本海默才意識到,自己已完成了足以改變世界的任務。他的心態十分矛盾,一方面覺得“戰時的精神似乎只是對知識不顧一切地無情掠奪”,另一方面又認為“科學家不能因為害怕人類可能利用他的發現去做壞事,而拒絕推動科學前進”。
與他相比,愛因斯坦的態度更為明確——他雖寫信促成了曼哈頓計劃的誕生,但并未參與其中,且在二戰后致力于控制核擴散。他后來曾說,如果早知道德國人研制不出原子彈,他就不會給美國總統寫信了。
回顧奧本海默的一生,他只用1年讀完博士,在35歲完成了中子星極限質量與黑洞形成的先驅性工作,奠定了他在物理學領域的地位。他的身邊從不缺少獲得諾貝爾獎的大牛,自己也曾三次獲得提名,遺憾未能獲獎。
在加州大學伯克利分校任教時,奧本海默將它的理論物理學提升到世界一流的水平,培養了眾多博士研究生,其中不乏著名的物理學家。而在普林斯頓高等研究院擔任主任期間,他又邀請了一批閃耀青史的學者,來打造世界一流的理論物理中心。1949年,奧本海默招募了一個27歲的年輕中國人,他的名字叫楊振寧。
奧本海默最廣為人知的稱號是“原子彈之父”,但或許更重要的是,在推動科學前進的道路上,他數經波折也未曾止步。從奧本海默身上能看到,一代代的科學家是如何奮斗與傳承的。