文|[美]周道远(Dao-Yuan Chou)
“在我还是一个‘娃娃物理学家’时,我就学会了尊重概念……,费米在研究中只追求概念和对其的理解……,他的理念是,客观世界真实存在着,并等待着我们去理解。” ——寒春
寒春刚回到芝加哥,电话就响了——这是从洛斯阿拉莫斯实验室打来的,询问她是否还记得哈里•达利安的硬币的辐射计数。因为另一起事故发生了,这次是路易斯·斯洛廷。斯洛廷是峡谷快速反应堆小组的一员(峡谷快速反应堆小组是寒春参加曼哈顿计划时的工作小组,因为工作极为危险,所以安置在一个峡谷中,如果发生事故,受影响的人和物会少一点——译者注),战后留任从事研究。他也是在“摸老虎屁股”时出事的。当时他在几位同事面前演示钚的反应,然而他用来控制填隙片的螺丝刀滑了下来。填隙片击中了钚球,钚球变成了紫色。为了保护房间里的其他人,斯洛廷徒手抓住了上半球将之分开。他在一周内去世了。他是峡谷中的第二个伤亡者,不过是在数以万计的核辐射死难者——达利安以及大部分广岛、长崎的平民之后。
在核物理研究所内,寒春作为艾利森的助手,协助他完成有关考克饶夫特-瓦尔顿加速器的各项工作,那是一台巨大的机器,像“在电影里可以看到的那种,两层楼高的、连接着许多物体的大球体”。她在机器前的空地上拍了张照片,并寄给阳早,但照片在芝加哥和上海之间的某处丢失了。
艾利森知道博士候选人最希望的是有时间来学习,所以他对寒春比较宽松。寒春一头扎进课堂,拼命补上自己落下的许多基础数学和科学的课程。她刻苦学习,通过大量记背方程式和推演公式来弥补自己在处理概念或理论时创造力的不足。
第一年,当寒春在上基础课程的时候,费米组建了一个小型的晚间讨论小组,作为洛斯阿拉莫斯研究基地的延伸。寒春有一辆德国制造的双速自行车,是在一次国际生活实验旅行中带回来的,每天晚上她都骑车去学校。费米的家就在途中,所以她总是先骑到他家门口,然后在门廊等候,却总是不好意思按门铃。在讨论中,费米称他们为年轻的“娃娃物理学家”,像欧文·张伯伦和爱德华·泰勒这样的物理巨匠也和寒春一样坐在同一面黑板前。利昂娜·马歇尔(华盛顿负责钚制造的两位主要物理学家之一)和杨振宁也经常出席。
在晚间的学习小组里,他们讨论任何他们感兴趣的物理问题;渐渐地,寒春开始领悟一些先进的理论和观点。费米是一位教导有方的老师,能为最复杂的理论提供实践的理解。他果断删去大量不必要的复杂细节,揭开抽象的物理学的面纱。在那些日子里,大多数科学家都使用计算尺来测量和计算。费米喜欢计算尺,因为它显示的数字只精确到误差允许的边界——其他不必要的小数都被去掉了。通过和费米、张伯伦和杨振宁这样的科学家在一起,寒春明白了,“只有真正透彻地理解的人,才能将事物表达得足够简单,让外行人也能听懂。”
费米经常在周末带着他的小团体去芝加哥的湿地散步和露营。他们观察并分析周围的自然世界,像卡梅丽塔那样。(有一次,他们发现了一窝蛋,并带回研究所。寒春把它们放在巨大的考克饶夫特-瓦尔顿加速器旁,后来这些蛋孵化成了快乐的小蝾螈。其中一只“逃跑”了,所有的科学家都慌乱地趴在地上寻找它。)有一天,穿过铁轨时,费米转过身问寒春:“铁的膨胀系数是多少?”当寒春支支吾吾,在脑子里拼命计算时,费米继续说道:“你只需要估计一下就行。你看那里的铁轨,你可以看到他们留下了多大的空隙给铁以便于它在受热的时候膨胀……”他说出了一个数字,并告诉她,如果她回家查一下书(她确实如此做了),会发现查到的结果应该是很接近的(结果确实如此)。
在一次夜间旅行中,费米告诉寒春,与他年龄相仿、心灵互通的哥哥在他很小的时候就去世了。悲痛之余,他一头扎进书堆里,最终成为了一名理论物理学家。当他十二岁时,他只凭思考陀螺不倒的原因,就推算出了解释陀螺运动的公式。根据他毕生的经验,他相信人们可以通过思考来解决各种问题及理解各种理念。
杨振宁是来自中国的新移民,为了跟从费米学习,他专门选择在芝加哥定居。寒春第一次看见他是在量子力学课上。他安静而谦虚,但由于他的理论见解出众,同学们还是很快记住了他,但杨振宁钦佩费米的原因之一是费米既善于动脑也善于动手。他是核物理理论和实验领域的领军人物。虽然杨振宁在理论上几乎可以与费米分庭抗礼,但他的实验能力相对较差——他是中国的精英知识分子。在中国,任何脑力劳动和体力劳动之间的差异可以跨越好几个社会经济阶层。为了弥补短板,他把目光投向了实验物理学。杨振宁参加了寒春和艾利森的考克饶夫特-瓦尔顿加速器项目,以训练动手能力。艾利森第一次见到他时,就称杨振宁为“黄魔”,这个绰号不断流传,后来研究所的所有科学家都称他为“黄魔”。
考克饶夫特-瓦尔顿加速器像回旋粒子加速器一样,加速原子用于对撞。和回旋前进的方式不同,该机器可以在顶部的半球里产生4000伏特的电火花,将质子加速到底部,而将原子输送到另一端。一天,寒春站在靠近机器顶部的一个小木平台上,她的手放在机器的圆盖板上,当时杨振宁正因为电气问题而结束了当前工作。出人意料的是,他无意中拧动旋钮,致使4000伏特的电压直达圆盖,并在盖上烧了一个洞,强烈的震颤穿过了寒春的身体。很多时候人触电致死是因为电流在身体里形成回路,肌肉收缩,从而将带电物体抓得更紧,最后被电死。寒春深知这一点,她向后扑到了平台的小木栏杆上,断开了和电流的接触。她活了下来,但无名指背上的伤疤陪伴了她的一生,当天她一直在发抖。近30年后,寒春在中国见到杨振宁,向他展示她的伤疤时,他却不记得曾在加速器的顶部发出了穿过寒春身体的4000伏电压。
1946年寒春在芝加哥大学加速器实验室工作
杨振宁从未真正成为一个实验主义者,但他的理论理解能力远超他人,泰勒在读完他的一篇论文后告诉他,如果把这篇论文正式写完就可以授予他博士学位。
接下来的一个学期,寒春上了第二季量子力学课,这次由泰勒讲授。“氢弹之父”泰勒后来成了进步科学家反对扩大核武器运动的主要反对目标。他极力鼓吹应在苏联拥有相应防御武器前将核弹投到苏联,并因此而闻名。20世纪50年代,麦卡锡主义横行,他变得更为极端。对当时的寒春来说,他只是一个难以应付的老师——从来不关心自己的学生理解了多少,他想看到的是学生们知道如何运用他们的大脑——而对此寒春却没有多少信心。
在那门课程上,另一名中国学生李政道出现了。他比杨振宁更年轻,而且和杨振宁不同的是——他是一位实验物理学家。他来到美国,已经深入研究了最尖端的物理学。不过他没有接受过正规的大学课程,因而他在上量子力学课的同时,还不得不忍受其他的学术课程的折磨。
有一天,泰勒用粉笔在黑板上写下一个问题,然后开始向全班同学解释。李政道中途举起了手,礼貌地提出了不同的见解。泰勒考虑了很长时间后,同意了李政道的看法。课堂继续,但寒春的脑中一直在思考这个问题。回到自己的小办公室后,她对加速器的每一个部件进行详细的研究,想用李政道描述的方式构想它们,但发现难以做到。最后,她得出的结论是,泰勒的最初结论是正确的。于是寒春去了他的办公室,向他解释了这一点。下一节课上,泰勒再次纠正了这个问题。
寒春在研究所的第一年为艾利森担任助理,收入足以支付学费。随着第二学年的临近,她申请了一个研究助理职位,但是在100多名申请者中,只有10个人能突围。为了得到该职位,她必须在所有的课程中都得A。期末考试时,她坐在量子力学教室里回答泰勒的提问,她的心一下子如同石沉大海——泰勒提出的三个复杂问题中,她只能答出一个。
想到自己获得研究助理职位的机会已经失去,在研究所的工作也已经结束了,她流着眼泪回到自己的小屋。费米低着头进来,看到她在流泪,就问她是怎么回事,她回答道:“考试时的三道题我只能答出其中一道,我就要因为不及格退学了。”但最后泰勒给了她A,寒春更愿意认为是由于她努力思考,解决了李政道弄混的问题,而不是费米为她说了一两句好话。
由于她所有的成绩都得了A,第二年秋天,也就是1947年,学院授予她研究助理职位。
此时,日本在第二次世界大战中投降,也宣告了侵略中国的失败。随着帝国主义侵略的威胁消失,争夺国家统治权的内战不可避免地又开始了。中国共产党和国民党之间开始发生摩擦,停战协议摇摇欲坠。1946年6月内战爆发——共产党依靠农民阶级,而国民党依靠美军装备的军队。根据从前方传来的信件,阳早此时正在中国陕北奔走转战。
本书原名:Silage Choppers and Snake Spirits
中文书名:踏遍青山人未老
作者:[美]周道远(Dao-Yuan Chou)
本书中文版翻译已获作者授权
本章翻译:Echo
本章校对:寿星的海豹喝咖啡,大钻风
二校:大钻风
编辑:三好君
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(作者:周道远。来源:正经沙龙。责任编辑:子山)