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灵魂有趣的科学家

2020-06-12董洁林

南风窗 2020年12期
关键词:中微子洞见诺奖

董洁林

有一颗聪慧头脑的科学家很多,但聪慧又有趣的灵魂并不多,物理学家泡利(Wolfgan Pauli,1900—1958)兼而得之。他带着“神童”光环出身于奥地利书香之家,从小游走于著名科学家之间。高中最后一年,泡利读了一篇关于试图统一引力场和电磁场的论文,立刻给作者写了一封言辞犀利、火力十足的信。收信人是著名数学家外尔教授(H. Weyl),他就是规范场的创始人。从此,这二位就成为了忘年交。泡利因为不相容原理获得1945年诺奖时,诺奖晚宴上外尔教授还揶揄高中生泡利曾经给了他“恶毒的一拳”,此时他们二位与爱因斯坦都是普林斯顿高等研究院同事。

18岁的泡利进入德国慕尼黑大学后,师从索末菲教授,量子力学的开山鼻祖级人物。这位大师考察了泡利一段时间后,发现这孩子啥都知道,觉得自己没什么好教他了,那就直接做项目吧。于是大学生泡利接到了人生第一个科研项目:为数学百科全书撰写广义相对论综述章节。泡利花了两年时间完成了一份两百多页的文件、并附带3百多个参考文献和注释。泡利的两位老师索末菲和波恩大喜过望,决定为这位21岁的青年出个单行本,就叫《相对论》。波恩乐滋滋地把泡利版的《相对论》一书送给爱因斯坦,还附加了一封得意的便签:这孩子不仅物理好、文笔优美,还是一个码字狂人……爱因斯坦对此书也深感惊艳,评论到:“没人会想到这篇成熟、构思宏大之作的作者是一位21岁的青年。他对相对论思想发展过程之心理层面的理解,可靠的数学推导,深刻的物理洞见,清晰而系统的表达能力,文献知识,对主题的全面把握,还有挑剔赞许的拿捏,都很值得佩服。”后来,爱因斯坦一直视泡利为“精神儿子”,并提名他为诺奖候选人。

含着学术金钥匙长大的泡利科学成就很多,但发表的论文并不太多,却留下大量与同行和朋友们交流的信件(超过2600封),大方挥洒自己无与伦比的洞见与才华。很多人以收到泡利的信件为荣,并广泛传阅。无疑,泡利信件中的奇思妙想启发了很多同行开拓崭新的科学领域。

1930年,物理学界讨论的一个热门话题是“为什么β衰变时有一部分能量不见了?”当时这是一个危及能量守恒这个基本物理学定律的大问题,泡利坚信能量守恒律,认为是一种尚未被人观察到的无电中性小粒子带走了部分能量,于是写了一封信给同行阐述自己的想法,“中微子”就这么诞生了。1956年,科学家首次测量到了中微子的存在,大量相关成果接踵而至,至今至少有4次诺奖颁发给了数位与中微子直接相关的成就。

1953年7月,泡利给普林斯顿高等研究院的佩斯教授(A. Pais)寄了一封信,并附带了一份题为“介子-核子相互作用和微分几何”的文稿,该文基于外尔、Kaluza和Klein等人的工作推导出统一描述核力场与电磁场的非阿贝尔规范场方程。由于该理论所显示的场粒子质量为零,而这与已知物理学观测不符合,另外泡利也认为整个数学推导过程缺少难度,就没有正式投稿期刊发表。尽管如此,该文稿仍然影响甚广,成为今天理论物理“标准模型”的重要模块,后来多位基于这个方程在规范场领域耕耘的科学家都获得了诺奖。

泡利被譽为“物理学的良知”和“上帝之鞭”。他把过分客气礼貌看作人类关系的异端,对水平不高或者错误的科研工作毫不吝啬嘲讽和批评,对自己的工作也十分挑剔。他的口头禅是:“错,彻底错!”更有甚者,“连错都算不上”。有幸受到批评的高手不会受到伤害、反而受益匪浅,可见最顶级的大脑之间交流不需要太多虚与委蛇。

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