過去的2018年里,有一位中國公民的無故羈押令無數(shù)國人憤怒。 而上世紀50年代,有一位中國科學(xué)家也被美軍無故阻擋回國。 就在他即將到達中國之際,以莫須有的罪名被送進了日本監(jiān)獄關(guān)押。 后來迫于正義的力量,美軍方面才下令將其釋放。 他就是中國原子能之父、抗戰(zhàn)時千里護送50毫克鐳的“乞丐教授”趙忠堯。 比起被無故關(guān)押,他受到最大的不公就是28歲時做出的偉大成果被諾獎評委會虧待了。 也正因他出色的科研工作,才使他在英國劍橋大學(xué)被贈予了全世界極其珍貴的物質(zhì)鐳。
1946年,美國邀請我國核物理學(xué)家趙忠堯參觀他們的原子彈試驗。 當大家為人類制造的核爆感到驚嘆時,這位中國科學(xué)家眉頭皺起了愁云。 他深知要想確保自己的祖國安全,就也得有跟外國一樣強大的武器。 為了回國后能自行研究核武,他在美國購買了相關(guān)的工具和零件。 在美國科學(xué)家的幫助下,他將花了錢購買的數(shù)十箱設(shè)備運送回國。 可等到1950年8月,趙忠堯本人歸國路過日本橫濱時,他被美方無理扣留。 在隨身攜帶的工作筆記本被抄走的同時,他還被以莫須有的罪名關(guān)進日本監(jiān)獄。 等消息曝光后,不光是我國表示強烈抗議,就連美國、乃至各國的科學(xué)界紛紛聲援趙忠堯。 最后美國政府在沒有證據(jù)可抓的情況下,只能將趙忠堯放行。 那么,趙忠堯憑借什么本事得到國際學(xué)者的敬重呢? 又為何美國人會說:錢學(xué)森抵五個師的話,那么他至少十個師才抵得上? 作為中國原子能研究的開拓者,他創(chuàng)辦了中國第一個核物理課程、第一個核物理實驗室。 他先后主持建成了中國第一臺70萬電子伏的質(zhì)子靜電加速器,250萬電子伏的質(zhì)子靜電加速器,對我國的核事業(yè)發(fā)展具有舉足輕重的作用。 而中國第一顆原子彈爆炸、中國第一枚氫彈爆炸、中國第一艘核潛艇入水、中國第一座核電站破土動工等有一半的技術(shù)力量來自他和他的學(xué)生們。
要知道,他的學(xué)生可是包括李政道、楊振寧、王淦昌、趙九章、彭桓武、錢三強、王大珩、陳芳允、朱光亞、鄧稼先等。 更牛逼的是:世界欠他、欠中國一個諾貝爾獎,是科學(xué)界的共識。
在趙忠堯25歲那年,他漂洋過海來到美國加州理工進修學(xué)習(xí)。 他自幼聰穎過人,23歲就成為了清華物理系最早的五名教師之一。 為了振興祖國、縮短中西方的巨大差距,他才決定選擇赴美留學(xué)的。 說來也巧,他的導(dǎo)師是著名的實驗物理學(xué)家密立根,曾獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎。
可能是出于對趙的喜愛,密立根分配選題時給他挑了個“好”的選題。 一個利用光學(xué)干涉儀測量相關(guān)數(shù)據(jù)的研究,對他來說基本沒多大難度。 既能出成果、拿文憑又不用太費勁,這對很多學(xué)生來說恐怕是夢寐以求的了。
可趙忠堯內(nèi)心希望的是自己能多學(xué)些技術(shù),回國后能用得上。 考慮一番后,他下定決心要換一個難度更大,更有挑戰(zhàn)性的題目。 當時幾乎沒有人會主動提出換選題,更何況還是密立根出的題目。
就連密立根本人聽到這位瘦小的中國人提出這樣的請求時,不免感到吃驚。 出于對學(xué)生的尊重,密立根同意了他的要求,并認真地給他想好了新的選題。 密立根還當面喊趙忠堯做這個關(guān)于“硬γ射線通過物質(zhì)時的吸收系數(shù)”的選題。 可趙忠堯認為難度還是不夠,便說:“好,我考慮一下?!?/span>
密立根一聽就不高興了,很不客氣地回答,這是個很有意思、也很重要的題目,你要是不想做就不做好了,不必再考慮了。
這項工作聽起來只是實驗觀測問題,但其實是個理論難題。 密立根想要趙忠堯通過測量數(shù)據(jù),來驗證剛問世的克萊因-仁科公式的正確性。
明白導(dǎo)師意圖后,趙忠堯才答應(yīng)了這一選題,并承諾自己一定會將它做好。 當然,他絲毫沒有食言,不僅論文完成得很出色,還做出了一個偉大的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)。
他的實驗測量了水、鋁、銅、鋅、錫等等吸收體對于硬 γ 射線的吸收系數(shù)。 當對測量結(jié)果總結(jié)計算時,他發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象:
硬γ射線通過輕元素時的散射是符合克萊因-仁科公式的。 而當硬γ射線通過重元素,比如鉛時,所得的吸收系數(shù)比公式計算的結(jié)果大了約40%。
再三確認后,他能確定這是一種前人從未發(fā)現(xiàn)過的新的物理現(xiàn)象。
于是,他很快把這項實驗研究的成果寫成了論文,并于1929年底將論文交給了密立根。 密立根確定其實驗可靠后,便于1930年將其發(fā)表在美國《國家科學(xué)院院報》。
那么,硬γ射線對輕重元素吸收系數(shù)差異意味著什么? 他決定做一個新的實驗,來觀測重元素對硬γ射線的散射現(xiàn)象。 一番努力下,他首次發(fā)現(xiàn):伴隨著硬γ射線在重元素中的反常吸收,存在一種從未見過的特殊輻射現(xiàn)象。 而這種輻射非常弱,能量約為0.5兆電子伏。 這大約等于一個電子的質(zhì)量,輻射角的分布大致為各向同性。
很快,他把這個結(jié)果撰寫成第二篇論文《硬γ射線的散射》發(fā)表。 幾乎在趙忠堯得出結(jié)果的同一階段,英國物理學(xué)家狄拉克建立了著名的狄拉克方程。 在這基礎(chǔ)上,狄拉克預(yù)言必然存在一種與電子相反的粒子——正電子。 然而,當時很多科學(xué)家對此付之一笑,認為它是異想天開的想法。
還沒等狄拉克的預(yù)言傳到美國,趙忠堯的研究就證實了他的預(yù)言。 如今我們知道趙忠堯觀測到的特殊輻射是正、負電子湮滅后產(chǎn)生一對 γ 光子的輻射。
這是正負電子的湮滅輻射現(xiàn)象的首次實驗發(fā)現(xiàn),是一個完全足以獲得諾獎的成果。
因為他的發(fā)現(xiàn)意義是偉大的,最早證實了正電子的存在。 很多人認為如果沒有他在發(fā)現(xiàn)正負電子湮沒所作出的巨大貢獻,就不可能有正負電子對撞機,也就沒有今天的物理研究。 1931年秋末,趙忠堯到英國劍橋大學(xué)訪問核物理大師盧瑟福(Rutherford)。 出于對他研究工作的賞識,盧瑟福特意將50毫克放射性實驗鐳贈送給他。這才有了大家耳熟能詳?shù)内w忠堯千里跋涉護鐳的感人故事。
盧瑟福 然而,等到1936年諾貝爾物理學(xué)獎對正電子的發(fā)現(xiàn)授獎時,獲獎的卻是比他晚兩年發(fā)現(xiàn)的同學(xué)安德遜。 從20世紀80年代起,楊振寧、李政道和丁肇中等人就做了大量的調(diào)研、考證,充分肯定了趙忠堯的成就。 將近半個世紀后,當諾貝爾獎評審情況解密時,這個不公之謎才得以解開。
原來當時有兩組學(xué)者進行類似實驗時,均未獲得趙忠堯所發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。 因此,評審會對趙忠堯?qū)嶒炑芯砍晒目茖W(xué)可靠性產(chǎn)生質(zhì)疑。
后來情況證明,他們之所以未能結(jié)果,一個是方法做錯了,另一位則是儀器問題。 經(jīng)許多科學(xué)家驗證,趙忠堯所進行的實驗研究方法是先進的,結(jié)果是正確可靠的。 當時年僅28歲的他,本應(yīng)是中國第一個諾貝爾獎得主,卻因別人的錯誤與它失之交臂。 曾任諾貝爾物理學(xué)獎評委主任的??怂古蠼淌谠寡裕?/span>這是一樁遺憾的、沒法再彌補的疏漏! 安德森本人也承認,他的實驗是直接在趙忠堯的實驗結(jié)果基礎(chǔ)上做出來的,并受到了趙忠堯?qū)嶒灲Y(jié)果的直接啟發(fā)。 這才說世界欠趙忠堯、欠中國一個諾貝爾獎,已是科學(xué)界的共識。 不過他本人一直都處之淡然,樸素?zé)o華,很少提及這段往事。 更沒有老將自己和諾獎聯(lián)系起來,只是實實在在在地搞了一輩子科學(xué)。 也許正應(yīng)了愛因斯坦的那句:“一個人的成就,不是看他取得了什么,而是看他奉獻了什么”。 參考資料: 侯新杰,陶壯壯.中國核物理事業(yè)的開拓者——趙忠堯[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2018,47(19):53-55. 張聞.“我有國士”風(fēng)骨存[J].中國科技獎勵,2018(09):77-79. 方黑虎.趙忠堯的諾貝爾獎遺憾[J].北京檔案,2017(04):58-59. 丁兆君.中國核物理事業(yè)的先驅(qū)者和奠基人——趙忠堯[J].現(xiàn)代物理知識,2016,28(05):67-72. 柯遵科.趙忠堯赴美購置加速器始末[J].民主與科學(xué),2014(05):34-37. 王洪見,白欣,劉樹勇.安德森與正電子的發(fā)現(xiàn)[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,34(01):13-18. 唐寶民.50毫克鐳里的愛國心[J].文史月刊,2012(04):12. 與諾貝爾獎失之交臂[J].現(xiàn)代物理知識,2008(04):61-71. 本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自公眾號“SME科技故事”,轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原賬號。 |
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