界面新聞記者 | 潘文捷
界面新聞編輯 | 黃月
電影《奧本海默》正在熱映，人們對“原子彈之父”的一生充滿唏噓和感嘆。一個問題也浮出水面：J. 羅伯特·奧本海默 (J. Robert Oppenheimer) 為何沒有獲得過諾貝爾物理學(xué)獎？
在奧本海默求學(xué)的過程中，他的很多導(dǎo)師和同學(xué)都曾經(jīng)得到過或者未來會獲得諾獎。在洛斯阿拉莫斯的曼哈頓計劃中，短短27個月的時間，科學(xué)家們在與納粹德國的競爭中制造出了第一批核武器。他們的努力將世界帶入原子時代，并幫助結(jié)束了第二次世界大戰(zhàn)。奧本海默在曼哈頓計劃現(xiàn)場工作的同事中有18名獲得了諾獎——有些人在來到戰(zhàn)時實驗室工作之前就獲得了該獎項，而大多數(shù)人在之后的日子里獲得此獎。奧本海默本人也曾經(jīng)三次獲得諾貝爾物理學(xué)獎提名，分別是在1946年、1951年和1967年，可是，他最終沒有獲得這一獎項。
出生太晚
“他不是愛因斯坦，他甚至達(dá)不到20世紀(jì)20年代量子革命領(lǐng)袖海森堡、沃爾夫?qū)づ堇?、薛定諤、狄拉克的水平?！薄禞 ·羅伯特·奧本海默和美國世紀(jì)》（J. Robert Oppenheimer and the American Century）一書作者、霍夫斯特拉大學(xué)的物理學(xué)家和榮譽(yù)歷史學(xué)家戴維·C·卡西迪 （David C. Cassidy）在《科學(xué)》雜志上談到，使得奧本海默的物理學(xué)成就不夠高的一大原因，是他的出生晚了一些。
奧本海默出生于1904年——比海森堡小3歲，比泡利小4歲——所以，他身處于量子革命的第二波浪潮中。這段時期被科學(xué)哲學(xué)家托馬斯·庫恩稱為“收尾工作”，即新理論的應(yīng)用。
奧本海默在25歲之前就發(fā)表了十幾篇研究論文，內(nèi)容主要是利用某些新舊實驗觀察最新的量子理論?？ㄎ鞯险J(rèn)為，這些雖然是重要的工作，但只是衍生品，價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前沿理論。
但這并不代表奧本海默的物理學(xué)水平不夠，他在知識儲備方面超越了許多同時代的物理學(xué)者。凱·伯德（Kai Bird）和馬丁·J.舍溫（Martin J.Sherwin）在《奧本海默傳》（American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer）中談到，奧本海默是一名理論研究者，同時又了解實驗物理學(xué)的進(jìn)展，他將來自不同研究領(lǐng)域的大量信息進(jìn)行整合，這種能力難得一見。有些物理學(xué)家曾提議說，奧本海默擁有的知識和資源足以出版一部全面系統(tǒng)的量子物理學(xué)“圣經(jīng)”。
1935年，他的量子力學(xué)基礎(chǔ)課程在學(xué)校大受歡迎，秘書油印了他的課堂筆記賣給學(xué)生，所得款項被作為物理系的零用現(xiàn)金。奧本海默的一位同事說：“如果奧比能更進(jìn)一步把他的講座和論文匯編在一起，他的著作將成為有史以來最好的量子物理學(xué)教科書之一?！?/p>
[美] 凱·伯德 [美] 馬丁·J.舍溫 著 汪冰 譯
中信出版集團(tuán) 2023-8-20
缺乏焦點
“他有技術(shù)，也有才華，但他沒有焦點。他并不像一位偉大的物理學(xué)家那樣完全致力于物理學(xué)。物理學(xué)只是他眾多愛好之一。”戴維·C.卡西迪這樣評價奧本海默。
奧本海默的關(guān)注點不僅從一個話題跳到另一個話題，甚至還會跳到物理學(xué)以外的領(lǐng)域——他曾干脆丟掉物理，用幾個月時間閱讀普魯斯特或?qū)W習(xí)梵語；也曾投身于流行的左翼政治，在西班牙內(nèi)戰(zhàn)中為共產(chǎn)黨人籌款。
據(jù)《奧本海默傳》記載，1930年2月14日，奧本海默完成了一篇開創(chuàng)性的論文《關(guān)于電子和質(zhì)子理論》。根據(jù)狄拉克方程，奧本海默認(rèn)為，電子一定有一個帶正電的對應(yīng)物，而且這個神秘的對應(yīng)物應(yīng)該與電子本身具有相同的質(zhì)量。正是奧本海默促使狄拉克預(yù)言了反物質(zhì)的存在，這證明了奧本海默的原創(chuàng)思維。到1932年，實驗物理學(xué)家卡爾·安德森證明了正電子的存在，正電子是與電子對應(yīng)的帶正電的反物質(zhì)。1933年，狄拉克獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
但是問題在于，奧本海默沒有耐心在一個問題上駐足太久，因此，經(jīng)常是他先開啟一個研究，由后來者取得重大發(fā)現(xiàn)?！秺W本海默傳》里提到，他在1930年基于一些基本理論完成了一篇關(guān)于譜線無限性的著名論文。氫原子的譜線分裂表明，氫原子兩種可能狀態(tài)的能級略有不同，狄拉克則認(rèn)為氫的這兩種狀態(tài)應(yīng)該具有完全相同的能量。奧本海默在論文中不同意這一觀點，但他沒有進(jìn)一步驗證結(jié)論。
幾年后，奧本海默的博士生之一、實驗物理學(xué)家威利斯·尤金·蘭姆解決了這個問題。“蘭姆移位”準(zhǔn)確地將兩個能級之間的差異歸因于自相互作用過程，即帶電粒子與電磁場的相互作用。蘭姆在1955年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，部分原因就在于他精確測量了蘭姆移位，這是量子電動力學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵一步。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室國家安全研究中心（NSRC）的高級歷史學(xué)家艾倫·卡爾認(rèn)為，“諾貝爾獎需要的不僅僅是一個非凡的想法，它還需要證據(jù)?！?/p>
奧本海默發(fā)表的重要論文不多，而且他經(jīng)常與學(xué)生共同撰寫論文，而不是發(fā)起論文。諾貝爾獎獲得者和物理學(xué)家、曼哈頓計劃的洛斯阿拉莫斯實驗室理論物理部主任漢斯·貝特也曾指出，雖然奧本海默和其他人可能更聰明，但貝特自己的生產(chǎn)力更高。
凱·伯德和馬丁·J.舍溫稱，在當(dāng)今物理學(xué)家眼中，奧本海默最令人驚嘆的、最具獨創(chuàng)性的工作是在20世紀(jì)30年代末完成的關(guān)于中子星的研究。1938年，奧本海默與羅伯特·瑟伯爾合著了一篇題為《恒星中子核的穩(wěn)定性》的論文，探討了被稱為“白矮星”的高度壓縮的恒星的某些特性。之后他與學(xué)生喬治·沃爾科夫合作，發(fā)表了一篇題為《關(guān)于大質(zhì)量中子核》的論文。他們通過計算認(rèn)為，這些中子星的質(zhì)量存在一個上限，超過限度它們就會變得不穩(wěn)定。1939年9月1日，奧本海默和另一位學(xué)生哈特蘭·斯奈德發(fā)表論文預(yù)測坍縮的恒星可能形成黑洞，雖然他們并沒有使用“黑洞”這個術(shù)語。論文沒有引起很大的反響：這一天，希特勒入侵波蘭，二戰(zhàn)全面爆發(fā)。
后來，物理學(xué)家約翰·惠勒在20世紀(jì)60年代重新提出了這個問題。直到20世紀(jì)70年代早期，天文觀測技術(shù)趕上了理論的發(fā)展，天文學(xué)家才發(fā)現(xiàn)黑洞。卡西迪認(rèn)為，如果奧本海默當(dāng)時還活著，他會因此獲得諾獎。
曼哈頓工程
曼哈頓工程區(qū)司令萊斯利·理查德·格羅夫斯在選擇曼哈頓中心實驗室主管時注意到，奧本海默未曾獲得諾貝爾物理學(xué)獎是一個問題，可能會導(dǎo)致他在領(lǐng)導(dǎo)眾多諾獎得主的時候難以服眾，但奧本海默對各個學(xué)科的熟稔打動了他。格羅夫斯看到，奧本海默擅于整合整個研究領(lǐng)域，他后來告訴記者：“奧本海默無所不知，你聊什么，他都有的說?！?/p>
奧本海默認(rèn)為，制造原子彈需要對各種各樣的跨學(xué)科問題提出切實可行的解決方案。在格羅夫斯考察實驗室的過程中，奧本海默是他遇到的第一個有這種認(rèn)識的科學(xué)家。奧本海默指出，那些在普林斯頓、芝加哥和伯克利進(jìn)行的快中子核裂變研究有時屬于重復(fù)勞動，這些科學(xué)家需要集中起來通力合作。這一點也打動了工程師出身的格羅夫斯。
發(fā)明原子彈這件事本身，是否也值得獲得諾獎？奧本海默在1949年《生活》雜志上發(fā)表的一篇文章中表示，制造原子彈更具有創(chuàng)造性（inventive），而不是科學(xué)性（scientific）。
阿爾弗雷德·諾貝爾希望他發(fā)明的炸藥能夠使戰(zhàn)爭屠殺的可能性成倍增加，從而使人們永遠(yuǎn)遠(yuǎn)離戰(zhàn)爭，這沒有發(fā)生。奧本海默主持的原子彈制造工作，也沒有帶來人們希冀已久的真正的和平?！秺W本海默傳》更是提出，在奧本海默1946年首次獲得諾貝爾獎提名時，諾貝爾委員會猶豫是否要將其授予與原子彈如此密切相關(guān)的人，畢竟他的名字已經(jīng)與廣島和長崎緊密聯(lián)系在了一起。多年來，許多學(xué)者和科學(xué)家都同意這一觀點。
1946年秋，奧本海默與漢斯·貝特共同撰寫了一篇關(guān)于電子散射的論文并發(fā)表在《物理評論》上。在接下來的4年里，他又發(fā)表了3篇簡短的物理學(xué)論文和1篇生物物理學(xué)領(lǐng)域的論文。1950年之后，他再也沒有發(fā)表過科研論文。
“他沒有Sitzfleisch，”物理學(xué)家默里·蓋爾曼說。Sitzfleisch是德語單詞，直譯為“坐功”，指的是“長時間坐在椅子上做艱苦工作的能力”。蓋爾曼認(rèn)為，奧本海默“既沒寫過長篇的論文，也未做過詳盡的演算，他對這些缺乏耐心。他的工作主要是些短小精悍的見解，當(dāng)然它們也非常精彩。他啟發(fā)了別人的工作，產(chǎn)生了極大的影響”。
參考資料：
《奧本海默傳 : 美國“原子彈之父”的勝利與悲劇》
[美] 凱·伯德 [美] 馬丁·J.舍溫 著 汪冰 譯
中信出版集團(tuán) 2023-8-20
Hollywood movie aside, just how good a physicist was Oppenheimer?
Why didn't Oppenheimer ever win a Nobel Prize?
https://discover.lanl.gov/news/0609-oppie-nobel-prize/
The Agony of Atomic Genius
https://www.thenewatlantis.com/publications/the-agony-of-atomic-genius