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载2007年3月20日《中国图书商报·阅读周刊》


钱德拉塞卡:科学小道上的一位优雅独行者

钮卫星

 

  对一些读者来说,钱德拉塞卡(Subramanyan Chandrasekhar,简称钱德拉)不是一个陌生的名字,它常常出现在科普读物和科技新闻中。譬如,在一些介绍恒星演化和黑洞的普及读物中,常会提到一个白矮星的质量上限叫做“钱德拉塞卡极限”。1999美国发射了一台命名为“钱德拉”的X射线空间望远镜,其观测成果也不时出现在科技报道中。但是钱德拉具体是个什么样的人?他取得的成就到底有多大?影响有多深远?他又是如何取得这些成就的?对于这些问题,一般读者可能并不会知道多少。对笔者自己而言,钱德拉原本也只是一个熟悉的名字和一位陌生的科学家;直到读完《孤独的科学之路:钱德拉塞卡传》,钱德拉这个名字的内涵终于变得非常丰富和充实了。
  首先是让我了解了钱德拉神秘而奇特的身世。钱德拉于1910年10月19日出生在印度的一个婆罗门家族。从他的祖父这一代开始他的家族就从一个以土地为生、过着传统乡村生活的典型婆罗门家族转变成了一个英式教育下的中产阶级家族。钱德拉的父亲是一位著名会计师,其收入能让包括钱德拉在内的子女们过上幸福的生活并受到良好的教育。钱德拉在学校里是一位出类拔萃的学生,数学尤其突出,有神童之誉。因为把拉玛努金作为心中偶像,钱德拉原本立志成为数学家,但在他父亲的坚持下转向了物理学。
  其次是了解了钱德拉的成功除了他的天赋外还来自他的勤奋。钱德拉学习非常刻苦用功,以至于他的父亲要常常劝他出去海边走走,每当这个时候钱德拉就会跑到邻居家去读几个小时书再回家。在大学求学时钱德拉就开始在著名的学术刊物上发表论文。他的成绩是如此突出,以至于专门为他设立了一个政府奖学金,资助他去英国深造。1930年7月31日,19岁多一点的钱德拉独自踏上去英国的航程。正是在那10多天的漫长航行中,在同船其他人沉浸在美酒、音乐和舞蹈的狂欢中时,钱德拉初步计算出了白矮星的质量上限为1.4个太阳质量。钱德拉在剑桥师从物理学家R.H.福勒攻读博士学位。在三年的学习中,钱德拉的学习和研究非常出众,发表了一系列有分量的学术论文,最后于1933年10月被聘为剑桥大学三一学院的研究员。这是十分荣耀的职位!此前获得同样职位的唯一一个印度人是16年前的拉玛努金。
  《钱德拉塞卡传》还告诉我们在钱德拉一生中产生过重要影响的人和事。譬如拉曼和爱丁顿。拉曼是钱德拉的叔父,因发现用他的名字命名的可见光并合散射效应即“拉曼效应”而获得1930年诺贝尔物理学奖。事实上拉曼对钱德拉的影响是比较复杂的。拉曼作为家族中的这样一位名人,钱德拉自然把他当做仿效的榜样;但在后来的求学、求职过程中,钱德拉却在尽力回避拉曼的影响。这也许是他母亲的遗愿在起作用。钱德拉的母亲在家族中受到拉曼一定程度的歧视,她希望自己儿子的名望超越拉曼,而他的成功不依靠拉曼。
  爱丁顿的影响则显然超出了钱德拉个人的一生,乃至影响了恒星物理学的历史。钱德拉在从印度前往英国的航程中发现的白矮星质量上限并没有引起福勒、米尔恩等师辈物理学家们的重视。1934年7月钱德拉应邀到苏联访问,在这个问题上受到苏联同行的鼓励。回到剑桥后,爱丁顿也鼓励他对这个问题进行严格论证。钱德拉埋头苦干四个月,努力完成了白矮星的完整理论。在1935年1月的皇家天文学会钱德拉应邀作30分钟的报告,简要介绍了自己的发现,指出质量超过1.4个太阳质量的白矮星会继续坍缩下去。但是爱丁顿在紧接着的报告中指责钱德拉犯了一个根本的原则性错误,并说“应有一条自然定律阻止恒星以这种荒谬的方式行动!”曾经勇敢地接受和宣传广义相对论的爱丁顿,在拥有了崇高学术威望和地位之后,在新事物面前也保守起来。由于爱丁顿的这个批评,钱德拉被认为真的犯了一个严重错误。当时玻尔、狄拉克、泡利等人虽然私下承认钱德拉是对的,但是他们不原意发表公开声明支持他。黑洞物理学研究因此停滞了30年。
  爱丁顿的批评,对24岁出头的钱德拉的打击无疑是很大的。在那种情况下钱德拉明智地决定不再发表任何白矮星研究方面的工作,并于1939年出版了《恒星结构研究导论》总结了自己的研究,然后转向了恒星动力学领域的研究,并于1943年以一部《恒星动力学原理》的著作结束了在这个领域的研究,然后把研究兴趣转向了辐射转移领域,1950年他又出版了专著《辐射转移》。如今这些著作都成了各个领域内的经典。也许正是爱丁顿的批评,才启动了钱德拉的定期兴趣转移,从而造就了一位涉略多个领域的天体物理学大师。
  钱德拉常把自己比做是一位科学小道上的徘徊者,终其一生――在印度成长,在英国求学,在美国度过整个职业生涯――无论是在学术上还是生活上确实都像一位踯躅独行者。他的创新学术观点受到权威打压,在职位升迁和日常生活中遭受种族歧视。1937年钱德拉接受芝加哥大学叶凯士天文台的聘任到美国工作,为了自己的科学生涯和便于学术交流的考虑,他于1952年加入了美国籍,他的这一举动没有得到父亲和家人的谅解。钱德拉忍受了这一切,以他的优雅和奉献回报世人。
  钱德拉的奉献之一是作为一位杰出的研究生导师,培养了一大批优秀的科学家。钱德拉的教学以严谨和一丝不苟著称,他的板书和讲稿是那样的整洁和优美,简直可以直接去印刷出来。在如今动辄计算教学成本的年代,钱德拉的一个教学故事应该值得我们深刻反思。在20世纪40年代中后期,钱德拉经常从叶凯士天文台驱车数百英里到芝加哥大学为只有两名学生的班级上课(另一种说法是包括费米在内的其他几个人偶尔也来插班听课),1957年的诺贝尔物理学奖授予了这个班级的两位学生杨振宁和李政道。1983年钱德拉自己也因对“恒星结构和演化中物理过程重要性的理论研究”获得了诺贝尔物理学奖。这样,这个班级的师生三人都获得了诺贝尔奖。钱德拉的另一项服务于科学的无私奉献是他连续19年主编《天体物理学报》,他投入了大量的时间和精力,把一本校级刊物办成一本国际性著名学术刊物。如今能否在《天体物理学报》上发表文章成了衡量一位天文工作者水平高低的重要标志。
  《钱德拉塞卡传》就这样全面地为读者刻画了一位真正的科学家形象。这种真正科学家的优秀品质还从下面的事迹中可见一斑。1987年是牛顿的《自然哲学的数学原理》出版300周年,钱德拉为了响应剑桥和其他地方的邀请演讲,开始钻研起《原理》来。他对《原理》中的命题构建了自己的证明,然后跟牛顿的证明作比较,他说这种体验让人头脑清醒,“每次我都陷落于惊奇之中,那种优雅、那种精心安排、那种堂堂正正的风格、那种不可思议的创造,尤其是牛顿的证明放射的惊人光芒使我惊讶不已,每次我都感觉像个被教师轻轻责备的小学生。”历史上科学大师们的思想也许只有后代同样的大师才能去体会吧!前不久笔者从媒体上读到一位物理学院士说的话:“我是搞物理的,我们搞物理的学者几乎没有人读过牛顿的力学原著,因为没有必要。”面对此言,让人不禁喟然!也许我们不该奢求此时此地出一位科学大师,但就是真正的科学家恐怕也快绝迹了,有的只是“科学匠”。希望像钱德拉这样的真正科学家的榜样能稍稍改变这种局面。
  最后,《钱德拉塞卡传》还给我们描绘了一位优雅的科学家。钱德拉的优雅处处体现在他的言谈、举止、穿着和写作中。钱德拉对文学和古典音乐保持着持久的兴趣,他阅读屠格涅夫、陀斯妥耶夫斯基、契诃夫、伍尔芙、艾略特、托马斯·哈代,当然还有莎士比亚的作品。他从这些名著中汲取的不仅仅是思想而且还有优雅的英语。据说在所有用英语写作的科学论文和书籍中,钱德拉写出来的英语是最优美的。在1983年诺贝尔颁奖仪式的宴会演讲中,当钱德拉熟练地引用伍尔芙《海浪》中的段落时,我相信他征服的不仅仅是在座的科学家们。

《孤独的科学之路:钱德拉塞卡传》,卡迈什瓦尔·C·瓦利 著,何妙福、傅承启译,上海科技教育出版社2006年12月第1版,定价:36元。

 

 

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