主题:【文摘】相对论通俗演义 -- 不爱吱声
第十三章 钱德拉塞卡
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“我不知道风/在向那一个方向吹/我是在梦中/在梦的轻波里依洄/”中国的徐志摩乘船离开剑桥大学以后几年,另外一个来自东方文明古国印度的学生乘船来到了剑桥大学。他的名字是钱德拉塞卡。他想跟爱丁顿研究天体物理。爱丁顿当时是世界上一流的相对论学家,在第一次世界大战中他率领一群人开了船来到巴西某个岛屿发现了光线偏折,证明了相对论的正确性,而被人们看好。
爱丁顿年轻的时候就很聪慧,并且骄傲过人。这个人与女朋友谈恋爱,研究天象很有成功,刚刚推导出氢核反应,一天晚上草地上躺满了情侣,一对一对地看星星。女朋友望着美丽闪烁地星光出神,对爱丁顿说:“看,闪烁地星星好美啊!”爱丁顿说:“是啊,可是此时,我是这个星球上唯一懂得为什么那些星星是如何闪烁发亮的人。”语气里充满了无比的孤独感。
钱德拉塞卡来自英国的殖民地,1929年钱德拉18岁(当时还在印度读书),就写了两篇有份量的论文。其中一篇题为《康普顿散射和新统计学》的论文递交给剑桥大学三一学院的富勒(RalphH.Fowler)教授,富勒将论文推荐给《皇家学会会报》。第二篇论文刊在《哲学杂志》上。 后来经过漫长的海上航行, 钱德拉塞卡来到了英国,他当上了剑桥大学富勒教授的研究生。
钱德拉塞卡猜想假如星星的质量大于太阳的1.4倍,则这个星星将会不断坍缩,最后电子的简并压和引力平衡,星体变暗,成为白矮星。几乎在同时郎道也做出了同样的猜想。爱丁顿和爱因斯坦等著名科学家不同意钱德拉塞卡的猜想。因为他们想得更加远了,假如事情真如钱德拉塞卡所讲的那样,那么,当恒星的质量远远大于1.4倍太阳质量的时候,那时候引力会变得格外地强,于是,恒星不是以白矮星的命运结束,而是可能收缩为一个点了。这在爱丁顿看来,是违背自然规律的。
他说“我认为应该有一个自然定律阻止恒星以如此荒唐的方式运动”, 他后来又说泡利不相容原理不能应用于相对论性系统。爱丁顿的权威,使得天文学界基本上接受了爱丁顿的见 解。因为这个缘故,钱德拉塞卡的诺贝尔奖迟到了50年!钱德拉塞卡与爱丁顿的见解不可调和,他在英国难以获得合适的职位,这样钱德拉塞卡才到了美国芝加哥。
后来,钱德拉塞卡在芝加哥大学从事了长达58年的学术生涯,后来的芝加哥大学,成为相对论研究的一个前沿阵地,除了钱德拉塞卡致力于研究恒星结构和演化、黑洞的数学理论外,盖罗奇(R.Geroch)和沃德(R.Wald)也成为最一流的研究者,他俩也是惠勒的学生。R.Geroch在1973年美国数学家会议上跟数学家报告了广义相对论中的微分几何问题,引起微分几何学家开始关心正质量猜想。国内的梁灿彬教授在1981年前去芝加哥大学做访问学者两年,跟R.Wald和R.Geroch学到大量微分几何和广义相对论。
1944年为爱丁顿逝世,发表讣告演说时, 钱德拉塞卡给予爱丁顿高度评价,把爱丁顿誉为那个时代仅次于施瓦西(Karl Schwarzschild)的最伟大的天文学家。1983年 钱德拉塞卡与富勒(W.A. Fowler)分享了诺贝尔物理学奖,获奖理由是对恒星结构和演化的物理过程的研究。他的主要著作有《黑洞的数学理论》(1983)。他的这本专著成为后来几十年黑洞研究的必备用书,其中有大量篇幅研究黑洞微扰和黑洞的测地线的行为。因为黑洞是全黑的,要想在天文上观察到黑洞,人们期望在黑洞与地球之间有一个对黑洞的扰动,这个扰动会引起黑洞的辐射引力波。这些计算全是很数学,比如对于标量场来说,黑洞与地球之间的势称为里格--惠勒势。 黑洞微扰其实就是微分方程,数学家也会有兴趣的。
钱德拉塞卡1995年8月21日在美国芝加哥去世。《今日物理学》杂志 1995年11月号(48卷)发表了芝加哥大学帕克(EugeneN.Park?插r)
教授撰写的讣闻。讣告中称:“钱德拉塞卡的去世标志着这样一个时代的结束:物理学家首次达到向内探究原子和基本粒子、向外探索恒星宇
宙的水平。” 钱德拉塞卡最初的关于白矮星的计算,后来被推广到中子星,从恒星的观点看,这样的方法,导致的结论是:黑洞不能被避免。
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