“孤独的科学之路”
——读《钱德拉塞卡传》
以前听一个老师说,芝加哥大学有两位与众不同的物理学家,他们的研究在当时都是没人关注的冷门,而若干年后,这些研究都成为了重要的领域。其中一位是南部阳一郎,另一位是钱德拉塞卡。
相比之下,南部阳一郎为更多人所知,一来是他的研究和对称性有关,这在近年来是一大热门。钱德拉塞卡的研究更多集中在和天体物理有关的方面,除了天体物理研究者,没有很多人关注钱德拉塞卡的这些研究。然而天体物理工作者都知道钱德拉塞卡对天体物理的巨大贡献。
最早知道钱德拉塞卡这个名字是在了解到白矮星的“钱德拉塞卡极限”的时候。那时的感觉是,一个叫钱德拉塞卡的人发现了白矮星的质量上限。但是学习研究生课程之后,我发现在我学习的很多课程里都会多次提到钱德拉塞卡,这些课程包括了《恒星物理》、《恒星大气》、《星系动力学》。我开始觉得钱德拉塞卡和很多“某某效应”里面的某某是很不一样的,他在众多领域里有很多贡献。我一直很好奇,到底是什么促使他成为“论文狂人”的呢,他发表论文是为了什么呢?
有一次暑假,一个同学来我们宿舍借宿,走的时候送了我一本《孤独的科学之路——钱德拉塞卡传》。之后我没事就会翻一翻。我渐渐了解了钱德拉塞卡的生活和他走的科学道路。
钱德拉塞卡不是一个一般的天文学家,他的家庭也不是一个一般的家庭。钱德拉塞卡的家族是南印度的沙伊维特婆罗门,算是印度社会的上层。通过钱德拉塞卡曾祖父和祖父的努力,这个家族在马德拉斯城里定居下来。而且钱德拉塞卡的祖父留下了一笔十分不同的遗产,各种各样科目的精致的藏书以及更重要的,让子女接受高等教育的一种生活模式。这些遗产使得这个家族变得与众不同。
学物理的人大多都知道拉曼,他因为发现以他名字命名的效应而获得了诺贝尔奖。但是大概很少有人知道拉曼是钱德拉塞卡的叔父(钱德拉塞卡父亲的弟弟)。不过,拉曼对钱德拉塞卡的影响不多,因为钱德拉塞卡的父母以及他自己极力避免受到拉曼的影响。钱德拉塞卡的成长更多的得感谢他的父母,尤其是他开明的母亲。她的母亲鼓励他走自己的路,鼓励他到国外去学习。要说有什么著名人物影响了年轻的钱德拉塞卡的话,这个人就是传奇的印度数学家拉马努金,第一个成为英国皇家学会会员的印度人。从十岁听说拉马努金之后,钱德拉塞卡就一直受到他的事迹的影响,并一直将成为皇家学会的会员作为一个目标。
钱德拉塞卡从小就显示出在数学上的天赋,并致力于成为拉马努金那样的人物。但是其父亲希望他学习物理,他迫于压力,并且觉得学习物理并不影响他对数学的追求,因而开始学习物理并同时保持了对数学的极大兴趣。钱德拉念大学的时候正是理论物理的黄金年代,新的统计法刚刚出现。钱德拉把费米-狄拉克统计应用到了康普顿效应的计算中,写出了他早期的一些文章。由于其优异的表现,钱德拉塞卡得到了奖学金赴英国学习。
在离开印度到英国的旅程中,钱德拉塞卡开始考虑费米-狄拉克统计应用到恒星结构中的可能性。他得到的结果出乎他的预料,而这个结果对他的科学道路的影响更是无法预料的。钱德拉塞卡在剑桥的最初两年并没有确定自己的研究方向,他尝试过进行基础物理的研究,他访问了哥本哈根的玻尔研究所。他也考虑过进行纯数学研究。不过在这些日子里他的研究还是集中在天体物理领域,研究包括旋转流体椭球的平衡结构以及辐射转移。至于白矮星的质量上限,他是在一次访问俄罗斯之后才又重新开始。他减少了近似,进行了仔细的数值计算,虽然那个时候还没有计算机。但是最终的结果没有变化,白矮星有一个质量上限。之后的事很多人都听说过,爱丁顿没有根据地反对这个结果,没有人愿意反抗爱丁顿的权威,所以钱德拉塞卡处于了孤立的状态。本来如果没有爱丁顿的反对,钱德拉塞卡会在这个领域接着走下去,但是由于爱丁顿的反对,钱德拉塞卡选择了离开。
这个事件对钱德拉塞卡有很大的影响,从此,钱德拉塞卡开始了他与众不同的科学之路。他的研究似乎总是在众人的视野之外,他一直努力工作,一直做着艰苦的“年轻人才会从事的”计算。这或许和他的信念有关——“科学的发展不是靠这个或那个发现,也不是靠撰写和发表一篇论文,而是靠热诚的研究和大量的工作。”
不仅如此,要是再考虑到钱德拉塞卡在1952年至1971年的19年期间负责了《天体物理学杂志》的很多繁琐的事务,同时还进行研究和教学,人们都会对钱德拉塞卡一生中完成的任务感到吃惊。他怎么会有那么多时间呢?这个问题没有什么答案。不过我觉得从这本传记里可以得到一些启示。
书中提到,钱德拉塞卡狂热地投入学习,其父亲逐渐关心他的身体健康。“他父亲始终坚持说:‘到海滨去呼吸一下新鲜空气。’在这样的场合,钱德拉总是从父亲的视线中消失。他去邻居家,在那里读上好几个小时,然后回家告诉父亲,他已去过海滨了。”
在钱德拉的学生对艰难的计算感到泄气的时候,钱德拉会讲他特别喜欢的故事之一。“
从前有五位王子。在他们都师从一位名师上射箭课程时,其中一位王子被认为是所有王子中最了不起的。有一次,一名访问者——吟游诗人——来到这所射箭学校看五位王子演习。就他看来,他们全都表现得非常好,彼此之间并没有什么区别。他带着自己的观测结果去见这位教师并问他为什么其中一位被选为了最了不起的。于是此教师领他到五位王子跟前。教师要求每位王子把目标对准落在一棵树上一只鸟的眼睛,但不射。他们准备妥当后,此教师问他们中间的每一位:‘你看见了什么?’第一位王子说,他看到鸟的眼睛、树枝、花和远处的天空。第二个王子稍微缩小了所见的范围,但当轮到其中那位被称为最佳射箭手的王子时,他却说:‘尊敬的老师,真是奇怪,除了这只鸟的眼睛以外我没有看见别的任何东西。’”
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《钱德拉塞卡传》封面,图片来源于网络。
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