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《反叛的科學家》:身為科學家、管理者及詩人的奧本海默

文:弗里曼.戴森(Freeman Dyson)

一、反叛身為科學家的身為奧本海默

我將這一章分成三個部分,第一部分是科學身為科學家的奧本海默(J・ Robert Oppenheimer),第二部分是家管及詩身為管理者的奧本海默,第三部分是奧本身為詩人的奧本海默。要把奧本海默的海默故事講得完整,其實還要加上身為政治家的反叛奧本海默,但那部分的身為篇幅會跟這一整章一樣長。我不會嚴格遵照這三部分的科學區別,也會盡可能地讓奧本海默為自己發聲。家管及詩這一章中最精采的奧本部分,是海默直接引述奧本海默與其他人士的言談內容來告訴我們,他們所見的反叛奧本海默生平故事。

我以羅伯特.塞爾伯(Robert Serber)說的身為一則故事做為開場,這裡的科學塞爾伯與電影《復核之後》(The Day After Trinity裡出現的塞爾伯是同一人。我是從德州的一位朋友大衛.特魯洛克(David Trulock)那裡聽到這則故事的。故事發生在一九三八年九月,那時塞爾伯與奧本海默(他們兩人的名字都是羅伯特)都參加了在溫哥華舉辦的一場理論物理學家的會議。

會議期間的娛樂活動包括在離島之間乘船遊覽。那天有霧,在島嶼之間行船得仰賴駕駛吹口哨與聽迴音。 有人問,如果這艘載著理論物理學家的船沉了,會對物理學帶來什麼影響。奧本海奧馬上回應:「這不會帶來什麼永遠的好處。」

一年後,在一九三九年九月一日,希特勒入侵波蘭,第二次世界大戰就此展開。同一天,《物理評論》(Physical Review)第 五十五卷的第五期出刊,裡面有兩篇具有重大歷史意義的論文。 第一篇名為「核分裂機制」的論文,是由波耳與惠勒執筆,共二十五頁,對於九個月前才在德國發現的核分裂過程,進行完整徹底的理論解析。第二篇名為「關於持續性重力收縮」是由奧本海默與史奈德執筆,篇幅只有四頁,對我們現在稱為黑洞的東西做了同樣徹底的理論解析。

以下為奧本海默與史奈德的論文摘要(略去了某些太過專業的細節部分):

當所有熱核能源耗盡時,夠重的恆星會塌陷。在本篇論文中,我們研究了可以描述這個過程的重力場方程式解。恆星的半徑會漸漸接近於它的重力半徑。恆星表面發出的光逐漸變紅,可逃脫的角度範圍愈來愈窄。對於一個與恆星物質共同運動的觀察者而言,塌陷的時間是有限的,一般恆星質量大約是一天左右。外部觀察者會看到恆星逐漸收縮到重力半徑。

這篇論文跟摘要一樣,都不走聳動文風。奧本海默與史奈德在論文結尾處,並未說:「一切都難逃我們的法眼,這些塌陷物體可能在宇宙的動力與演化中扮演重要角色。」而這幾乎就是克里克與華生在十四年後,對於一篇類似論文所下的結論。

黑洞對於現代天文學家是再熟悉不過的天體了。我們知道,在我們整個銀河與其他星系中央,都存在有黑洞。我們將黑洞視為X射線的來源,當氣體因自身強大重力掉入黑洞中,並被加熱到數百萬度時,就會發出X射線。在我們銀河的中心,我們看到 一個有著數百萬太陽質量的黑洞,被大質量恆星像飛蛾繞著燭火那般地圍繞旋轉。黑洞並不罕見,也不是宇宙偶發的裝飾品。黑洞是宇宙演化的基本動力。黑洞是主要的能量來源。每消耗一盎司的物質,黑洞就可以產生超過核融合與核分裂反應十倍以上的能量,光是核融合與核分裂,就可以造就出太陽的光芒與氫彈爆炸。對於現代的天文學家來說,沒有黑洞的宇宙是無意義的。

對於現代物理學家來說,黑洞也是絕美之物。黑洞是宇宙中,唯一展現愛因斯坦廣義相對論全部力量與榮光的地方。只有在這裡,時間與空間會失去自我,合體為愛因斯坦方程式精確描繪的極扭曲四維結構。若你想像自己落入黑洞之中,你對時間與空間的感受,將會與從外界觀察你之人的時間空間感受有所不同。當你覺得自己平順且毫無減速地落入黑洞之際,外界觀察者 則是看到你在黑洞的視界中停住,並永遠保持自由落體的狀態。永遠的自由落體,是個只存在於時空扭曲之中的狀態。而這樣的時空扭曲,是由愛因斯坦的理論預測出的。

這是奧本海默在科學家生涯的主要矛盾。他對黑洞的理論預測,是他至今最偉大的科學成就,是相對論天文物理學(relativistic astrophysics)現代發展的基礎,但他對進一步研究黑洞從未展現過絲毫興趣。據我所知,他從未想要知道黑洞是否真實存在。有時 我會試著與他談論觀察黑洞,並驗證此理論的可能性。他會不耐煩地改變話題,改談別的事情。我也不時會在布魯克黑文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)遇到史奈德,他的大半輩子都在這裡渡過。他對黑洞也一樣沒興趣。他曾是出色的加速器設計師。

我們現在知道奧本海默及史奈德的計算正確,也描繪出大質 量恆星在生命盡頭會發生的情況。它解釋了為何黑洞的數量如此 之多,也順帶證實了愛因斯坦的廣義相對論是正確的。然而,奧本海默對此仍然沒有興趣。問題仍在於:他怎麼會對自己最偉大發現的重要性,視而不見?對此疑問,我沒有答案。它依然是這位天才人生中的一個矛盾。若是奧本海默及史奈德的計算,沒有 碰巧與波耳和惠勒的核分裂理論以及二次大戰開打同時出現,奧本海默或許會更重視它。

二、身為管理者的奧本海默

關於身為管理者的奧本海默,我沒有太多的親身接觸。這裡的主要見證者是蘭辛.哈蒙德(Lansing Hammond),他是我在哈克尼斯基金會(Harkness Foundation)工作的朋友。一九四七年,當我從英國來到美國時,哈蒙德負責聯盟基金會研究員(Commonwealth Fund Fellows)的計畫與安置。聯盟基金會研究員指的是,獲得基金會資助到美國大學研讀的英國年輕人,我是其中之一。


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