險些被學霸的傲慢「湮沒」的黑洞先驅

2020-12-05 財新網

  【財新博客】

  文 | 於達維(財新記者)

  今晚,當地球人第一次看到黑洞的照片的時候,人類對於宇宙的這一理論語言,終於用肉眼得到了證實。但是曾經為這一研究天才般開疆拓土的一位先驅,已經離世超過了30年。而提出這一天才般理論的時候,他只有19歲。

  作為一個剛剛從印度大學畢業,即將進入劍橋大學的年輕人,他在乘船從印度去英國的路上,就算出了這個結果。但是當他用了幾年的時間把理論完善,希望一鳴驚人的時候,遭到的是無情的打擊和嘲笑。這讓他最終決定放棄了黑洞的研究,轉而在天體物理的其他領域尋求自己的突破。

  他就是蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡,而把他推入泥潭的那位學霸——亞瑟·愛丁頓,也榮膺科學史上著名的惡棍之一。

  1930年7月,19歲的錢德拉塞卡已經大學畢業,他獲得印度政府的獎學金,前往英國劍橋大學深造。在長達十幾天的航行中,他手上有一篇福勒關於白矮星「緻密狀態」解釋的論文。

  福勒提出,在這種緻密狀態下,電子會被「壓」到它原來可活動空間小10000倍的「格子」中,被稱為「電子簡併態」。這種狀態產生的「簡併壓力」非常大,大到可以抵抗引力的收縮。

  在船上,他試圖將愛因斯坦的相對論引入福勒的論文中,希望求出一個更加簡潔的相對論推廣。但是結果發現,當恆星質量超過太陽質量的1.44倍後,白矮星將不是它的最終歸宿。

  這個極限後來稱為錢德拉塞卡極限。後來的科學家研究得出的預測,隨著恆星質量的增大,它在生命末期可能成為更為緻密的中子星,甚至形成連光線都無法逃離的黑洞。

  雖然僅用3年時間,他就獲得了劍橋大學三一學院的博士學位,但他完善自己的理論用了5年時間。當時他的導師天體物理學家亞瑟·艾丁頓不僅幫他在1935年的皇家天文學會會議上爭取了發言的機會,並且幫他準備繁瑣的材料、昂貴的設備。

  然而在1935年皇家天文學會的會議上,當這個24歲的青年宣讀完自己的論文時,艾丁頓走上講臺,當眾把錢德拉塞卡的講稿撕成兩半,說這樣的論文,簡直一無是處!是在 「開星級玩笑」。

  在聽眾的鬨笑聲中,這位年輕人甚至沒有得到解釋的機會,就黯然離場了。

  在與愛丁頓持續爭論了幾年後,錢德拉塞卡沒有得到任何權威科學家的支持,甚至無法謀得教職,最終他也完全放棄這個研究課題。他離開了英國,也離開了他所愛的恆星結構研究。

  1937年,錢德拉塞卡開始在美國芝加哥大學任教,在他教過的學生中,有兩位著名的中國人,就是1957年獲得諾貝爾物理學獎的李政道和楊振寧。

  在後續的研究生涯中,他對於恆星內部結構理論、恆星和行星大氣的輻射轉移理論、星系動力學、等離子體天體物理學、宇宙磁流體力學和相對論天體物理學等方面都有重要貢獻。

  但是這些貢獻,都沒有他19歲時提出的那個天才般的發現重大。直到30年後,這個後來被稱為「錢德拉塞卡極限」的發現得到了天體物理學界的公認。然後又過了20年,在1983年錢德拉塞卡獲得了諾貝爾獎。

  在這個時候,對於年輕時的遭遇,他已經不再耿耿於懷。他說,假定當時艾丁頓同意自然界有黑洞,這種對天文學是有益處的,但他不認為對他個人有益。他沒有信心,如果當時獲得的是讚美,並獲得了更高的地位,對他後來的學術生涯會有什麼影響。

  他的意思可能是,年輕時獲得過多讚美,可能會讓他迷失自己。

  但是對於艾丁頓當時的態度,錢德拉塞卡認為,這些成功的人「對大自然逐漸產生了一種傲慢的態度」,他們以為自己有一種看待科學的特殊方法,並且這種方法一定是正確的。

  但實際上,「作為大自然基礎的各種真理,比最聰明的科學家更加強大和有力」。

  他是不幸的,也是幸運的,因為他知道,有多少天才和他們的想法,就這樣自以為是的學霸們壓制甚至剽竊,他不僅能夠重新尋找自己的支點,並且能把自己的價值觀傳承下去。所以他的兩位學生李政道和楊振寧,獲得諾貝爾獎要比他早二十多年。

  雖然他本人沒有看到真正的黑洞,但是1999年發射升空的以他命名的錢德拉X射線天文望遠鏡,在星暴星系M82中發現了中等質量黑洞的證據。

  (全文完)

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