他20岁就写出了诺奖级的论文,但却被自己的导师当众撕毁,还被科学界不断打压,在蛰伏了50年后才得到诺贝尔奖的认可,他就是天体物理学家:苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(SubrahmanyanChandrasekhar)。
故事要从1910年说起,那一年,钱德拉塞卡出生于,英属印度旁遮普地区拉合尔(现在的巴基斯坦),他家境优渥,有贵族身份,叔父拉曼更是1930年诺贝尔奖获得者,所以他从小就获得了良好的教育,并且在数学和物理方面极有天赋,也常被称为“神童”。
19岁那年,他因成绩优异获得政府奖学金只身乘船前往英国剑桥求学,在那个时候的交通条件下,从印度赶往英国需要经过18天的海上航行,不仅漫长,而且乏味,作为一名学霸,钱德拉塞卡自然不会白白浪费这十八天的时间。
在这段日子里,看得最多的除了大海,就是高悬于天空的太阳了。于是,他决定对恒星命运的演变,进行一次推算,在那个时期,人们不知道中子星、超新星,更是无从知晓什么是“黑洞”,因此在科学界里的主流观点就是,所有的恒星都会在晚年塌缩成白矮星。
而白矮星的特点就是:密度非常之大。据推算,白矮星的密度为1000000g/cm3,简单点讲就是,大约一颗黄豆大小就有一吨重。当时的钱德拉塞卡手上正好有一篇福勒关于白矮星“致密状态”的论文。
根据费米-狄拉克统计,福勒解释道:在这种致密状态下,电子会被“压”到它原来可活动空间小10000倍的“格子”中,被称为“电子简并态”。这种状态产生的“简并压力”非常大,大到可以抵抗引力的收缩。
这篇论文得到了当时主流科学的认可,认为它完美的解释了白矮星为何拥有如此高密度的密度,当时的钱德拉塞卡也同意这个观点,但是,变故也就在这旅途中产生了。
因为实在无聊,钱德拉塞卡不自觉的拿起了笔,试图将爱因斯坦的相对论,引入到福勒的这篇论文当中去,结果,不算不知道,一算吓一跳。经过多次重复推演和计算后,钱德拉塞卡发现并不是所有恒星都能演化成白矮星,这是有一定质量极限的。当超过1.44倍的太阳质量(钱德拉塞卡极限),白矮星将不是最终归宿,反而是会因引力继续塌缩。
看着1.44倍这个数据,钱德拉塞卡又惊又喜,因为他明白,这个结果将会引起天文界的一场革命。因为当时的人们对中子星和黑洞毫无所知,如果沿着钱德拉塞卡的推算继续下去的话,中子星、超新星甚至是黑洞,都有可能提早20至30年进入天文物理学。
钱德拉塞卡一到英国剑桥,就开始着手完善自己的推论。让钱德拉塞卡万万没想到的是:他的推论竟然遭遇到了漠视,以及难以想象的羞辱和抨击!
并且最让人感到诧异的是,这一切的始作俑者竟然是日夜辅导自己的导师:爱丁顿爵士!
或许你可能不知道爱丁顿是谁,但是你肯定听过爱因斯坦的相对论。在那个时代,爱丁顿爵士是科学界的伟人,是他首次提出了恒星的能量来源于核聚变。而且他还发现了自然密实物体发光强度的极限,被命名为“爱丁顿极限”。并且在相对论刚刚提出的时候,爱丁顿更是第一位理解了相对论的科学家。此外,还是由他带队通过观察日全食时太阳周围星体的位置,证实了爱因斯坦的预言,并成为了相对论最有力的推广者。
所以在那个时候,爱丁顿全身上下都散发着一种气场,仿佛在告诉所有人:
“我很牛逼!”
甚至在他的身上还发生过一件很有趣的事。当记者问爱丁顿全世界是否有第三个人理解相对论时,而他却毫不谦逊的反问道:“谁是第三人?”就是这么牛逼,就是这么强势。
钱德拉塞卡在刚开始进行研究时就将自己的推论告诉了爱丁顿,而爱丁顿并未反驳他,反而为了帮他,将自己的手摇计算机借给了他,还时不时前来探访,了解他对白矮星的计算进行到什么程度。而且在钱德拉塞卡24岁的时候,爱丁顿还为他争取到了皇家天文学会会议的发言权,让钱德拉塞卡自己都感觉:这一波肯定稳了。
1935年,24周岁的钱德拉塞卡站在了台上,踌躇满志地把自己关于白矮星的发现公之于众,他论文当中所有的结论都非常的明显,那就是:一颗大质量的恒星将不会停留在白矮星阶段,恒星会继续塌缩,体积越变越小,密度越来越大。当时他的结论几乎已经说出了现在的黑洞理论,可就在他自信地宣读完结论后,一场巨大的羞辱让他出尽了洋相。爱丁顿刚开始还很平和地说着白矮星的研究历史,但说到到钱德拉塞卡的推论时却把它批得一文不值。
“这几乎是相对论性简并公式的一个谬论,可能会有各种偶然事件介入拯救恒星,但是我认为绝不会是钱德拉塞卡博士所说的方式,应该会存在一个自然律来阻止恒星这么荒谬的行为!”“钱德拉塞卡博士提到了简并,还认为存在着两种简并:经典的和相对论的......但我的论点是:根本不存在相对论简并”
说到激动处,爱丁顿还当场把他的论文撕成了两半。看着爱丁顿的所有举动,钱德拉塞卡全程都处于懵逼状态,这跟之前说好的不一样啊!而且在事前,他也没少跟爱丁顿进行讨论,可为什么到上台之后才被如此激烈的攻击,连反应时间都没有。他想进行反驳,但是主持人没有给他机会,甚至在最后,还让他感谢爱丁顿的“建议”。
年轻气盛的钱德拉塞卡因为这件事而感到很沮丧,但是在事后,他还是向大人物爱丁顿发起了挑战。当时许多皇家学会会员都不假思索地选择支持爱丁顿,原因无他,只因年过半百的爱丁顿威望名气很大,而他只不过是个24岁的无名小卒。
在这件事之后,钱德拉塞卡明白这是一个物理问题,求助皇家学会是没用的,因为大多数人并不了解这个问题。所以他转而向当时的量子力学大牛玻尔和泡利求助,后者在与他讨论过后,都选择了相信钱德拉塞卡,认为爱丁顿不懂物理,但是他们都不愿公开对抗爱丁顿,避免自己被牵扯到这场实力悬殊的斗争中。
玻尔与泡利与爱丁顿的争论持续了好几年,没有一个权威科学家愿意站出来支持钱德拉塞卡,他被爱丁顿多次公开抨击,几乎无法在英国找到合适的研究工作,最后,在1937年的时候,落寞的钱德拉塞卡只身来到美国芝加哥大学任教,也就是在这个时候他把自己的理论写进了《恒星结构研究导论》然后便不再去理会它。
也正是在芝加哥任教期间,有一次,他往返200英里去为他的学生上课。可是由于暴风雪,当他赶到教室的时候,发现只有2名学生在等待他的出现。这两人正是中国留美学者:李政道和杨振宁。倘若不是十年前发生的那场闹剧,现在的台下的学生估计绝对不止他们两个人。在这件事情过去之后,他选择了一种与众不同的科研方式,首先,他每次选择的科研项目都是脱离热点,远离大众的类型,并且,几乎每十年他都会改变自己的研究方向,重新投入新的研究领域,恒星内部结构理论、恒星动力学、大气辐射转移、磁流体力学、广义相对论应用、黑洞的数学理论等,都有他深入的研究成果,特别是在1969年出版的《平衡椭球体》更是解决了困扰众多数学家近一个世纪的难题。
每当一个项目有所成就之后,他就不再继续研究下去。对此,钱德拉塞卡是这么解释的:
“每个10年投身于一个新的领域,可以保证你具有谦虚精神,你就没有可能与年轻人闹矛盾,因为他们在这个新领域里比你干的时间还长!”
或许这一切还是跟当年的那场令人心寒争论有关,他的一生接触过许多诺奖得主,甚至他的两个学生李政道和杨振宁在1957年的时候也都获得了诺贝尔奖,而他还是一如既往的被人们所遗忘。
直到1983年,距离他登上前往英国的轮船53年后,这位“神童”的理论才被诺奖所认可。事实证明了爱丁顿的错误,也证明了钱德拉塞卡是对的,即使当初那绝望的一幕,还回荡在这个两鬓斑白的老者脑中,但谁对谁错已经不那么重要了。很多人可能会认为钱德拉塞卡肯定恨透了爱丁顿,但其实在1944年爱丁顿逝世的时候,他就已经原谅他的导师了。从钱德拉塞卡对爱丁顿的讣告中就可以看得出来,他对爱丁顿仍给予极高的评价,称赞他是仅次于施瓦西的最伟大天文学家。他认为:“当初爱丁顿的激烈抨击并不是出于个人动机,更多的是一种高人一等、贵族气派的科学观和世界观。”
回顾年轻时的挫折,钱德拉塞卡却已有了不同的看法。“假定当时爱丁顿同意自然界有黑洞,这种结局对天文学是有益处的。”
他说:“但我不认为对我个人有益。爱丁顿的赞美之词,将使我那时在科学界的地位有根本的改变,但我不会知道,在那种诱惑的魔力面前我会怎么样。”
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