奥本海默出生
趣历史 责任编辑:lgd 2019-04-22 09:42:19 奥本海默 马约拉纳 玻尔 托里拆利

  【历史上的今天】1904年4月22日原子弹之父、曼哈顿计划领导者罗伯特·奥本海默出生

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  罗伯特·奥本海默

  人物简介

  罗伯特·奥本海默,美国犹太人物理学家,曼哈顿计划的主要领导者之一。1945年主导制造出世界上第一颗原子弹,被称为美国“原子弹之父”;同时,他在原子能的控制与利用方面所从事的广泛的政治活动也深刻地影响人类社会。

  奥本海默的研究范围很广,从天文、宇宙射线、原子核、量子电动力学到基本粒子;他还擅长于组织管理能力,精通八种语言。奥本海默造出第一颗原子弹后成为举国上下人尽皆知的英雄,但当当原子弹试爆成功时,他内心产生了深深的负疚感。1954年,轰动一时的“奥本海默案件”又将他推上风口浪尖,最终获得平反。1967年,奥本海默病逝,火化后骨灰撒到维尔京群岛。

  主要经历

  奥本海默1904年出生于纽?#23478;?#20010;富有的德裔犹太人家庭。他的父亲朱利叶斯·奥本海默年轻时从德国移居美国,是一位成功的商人。母亲埃拉·弗里德曼是一位画家。奥本海默家境富裕,从小就受到了很好的教育。

  奥本海默是一位少有的天才,公认的神童。他在5岁时即能够收集地?#26102;?#26412;。

  1921年,奥本海默以十门全优的成绩毕业于纽约道德文化学校,因病?#21448;?#27425;年入哈佛大学化学系学?#22467;?#20020;近课?#25506;?#26463;时,他选修了著名实验物理学家布里奇曼讲授的的一门高等热力学,使他第一次对物理学产生了兴趣--这门科学触动了他心中的"原子情结",因而他全身心地投入了布里奇曼领导的科研项目,并决定毕业后申请去英国剑桥大学卡文迪许实验室继续深造。

  1925年,奥本海默提前以优异的成绩毕业于哈佛大学,并由布里奇曼推荐来到剑桥三一学院。其后,他又转战当时欧洲理论物理学研究中心之一的德国格廷根大学,师从M。 玻恩从事研究,他与玻恩合作,发表了"分子的量子理论"一文,奠定下研究分子光谱的基础,树立起分子研究的经典,并由玻恩指导于1927年获得博士学位。

  1927年夏,奥本海默学成归国,?#28909;?#21704;佛大学,然后到伯克利?#21448;?#22823;学和帕萨迪纳?#21448;?#29702;工学院任教。其间1928-1929年他曾又赴欧洲,先后在莱顿大学和苏黎士大学与艾伦菲斯特和W。泡利一起切磋研究,其后的工作也深受泡利影响,始终瞩目于物理学发展的最前沿。他曾早在1930年就预言正电子的存在,在1931年指出有整数和半整数不同自旋的粒子有不同的理论结构,并结合当时有关宇宙射线和原子核物理的大量观察实验结果,对种种基本粒子的性质进行了描述、计算和?#24471;鰨?#26410;及而立之年,他已确立起自身在美国物理学界的领先地位。

  与此同时,奥本海默也逐步?#25925;?#20986;他作为一个优秀教师的潜能和素质。他的周围总是聚集着一群才华横溢、思想敏锐的优秀青年,伯克利逐步成为美国的理论物理中心,他培养出的年轻物理学家后来也大多成为物理学界的顶尖高手,并由此形成美国物理学界著名的理论物理学派。

  1942年,是奥本海默人生的一大转折,他被任命为战时洛斯阿拉莫?#25925;?#39564;室主任,负责制造原子弹的"曼哈顿计划"的技术领导。

  奥本海默战后很快就回到?#21448;?#22823;学和理工学?#28023;?947年又任普林斯顿高等研究院院长,并于次年任美国物理学会主席。

  1945年至1953年,奥本海默成为美国政府和国会制定原子能政策的主要顾问之一,包括担任过两届美国政府原子能委?#34987;?#30340;总顾问委?#34987;?#20027;席。他怀着对于原子弹危害的深刻认识和内疚,怀着对于美苏之间将展开核军备竞赛的预见和担忧,怀着坚持人类基本价值的良知和对未来负责的社会责任感,满腔热情地致力于通过联合国?#35789;?#34892;原子能的国际控制和?#25512;?#21033;用,主张与包括?#20843;?#32852;在内的各大国交流核科学情报以达?#19978;?#20851;协议,并反对美国率先制造氢弹。然而,奥本海默的政治理念和从政经验显然是过于单纯幼稚了,在艾森豪威尔上台后,麦卡锡主义甚嚣尘上之时,成为政治?#32676;?#30340;对象。

  1953年12月,艾森豪威尔决定对奥本海默进行安全审查并吊销其安全特许权。1954年4月12日至5月6日长达四周的安全听证会上,以他早年的左倾活动和延误政府发?#39592;?#24377;的战略决策为罪状起诉,甚至怀疑他为苏联的代理人,这就是轰动一时的"奥本海默案件"。原子能委?#34987;?#30340;保安委?#34987;?#21644;原子能委?#34987;?#20197;2:1和4:1的多数,决定剥夺奥本海默的安全特许权,从而结束了他的从政生涯和借助于原子能来寻求国际合作与?#25512;?#30340;政治理想。

  退身政坛以后,奥本海默全身心地投入普林斯顿高等研究院的教学和管理,把他的教学风格和管理才能在这儿发扬光大,并组织了一系列重要的国际学术活动,促进了其间量子场论的发展。

  1965年,奥本海默患了肝炎,身体不?#36873;?#20182;于1966年退休,1967年2月18日在普林斯顿死于喉癌,许多科学家参加他的葬礼,遵照他的遗嘱,将他火化,骨灰撒到维尔京群岛。“原子弹之父”奥本海默是50年代麦卡锡主义的受害者,是冷战年代美国恐共病和陷害狂潮下的牺牲品。奥本海默没有得过?#24403;?#23572;奖,但他的成就绝不亚于任何一位?#24403;?#23572;奖得主。

  曼哈顿计划

  美国陆军部于1942年6月开始实施利用核裂变?#20174;?#26469;研制原子弹的计划,亦称曼哈顿计划(Manhattan Project)。该工程集中了当时西方国家(除纳粹德国外)最优秀的核科学家,动员了10万多人参加这一工程,历时3年,耗资20亿美元,于1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸,并按计划制造出两颗实用的原子弹。整个工程取得圆满成功。在工程执行过程?#26657;?#36127;责人L.R.格罗夫斯和R.奥本海默应用了系统工程的思?#27867;?#26041;法,大大缩短了工程所耗时间。这一工程的成功促进了第二次世界大战后系统工程的发展。

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  1939年9月,第二次世界大战在欧洲爆发了,情报也显示,德国已经在海森堡的主持进行原子弹的研究。美国罗斯福总统下达总动员令,成立了最高机密的曼哈顿计划,目标是赶在德国之前制造原子弹。主持人是雷斯理·格劳维斯少将,格劳维斯?#36824;?#38470;军情报单位的反?#35029;?#36873;定奥本海默为发展原子弹计划主任。如此迅速地把刚刚于1939年在实验室里发现的原子裂变现象,应用于大规模杀伤性武器的研制,众多科学家,包括以?#25512;?#20027;义者著称的爱因斯坦在其中起到了推动作用,他们的动机,主要是由于纳粹德国对这?#27835;?#22120;的加紧研制严重威胁着整个人类文明,但也并不排除奥本海默曾提及的其它原因,如为了早日结束战争,?#32422;?#23545;于原子科学的技术应用的好奇和冒险意识等等。然而,要把原子核裂变所提供的理论上的可能?#35029;?#30495;正变成军事上可靠易行的原子武器,其间所须克服的理论、方法、材料、直到技术工艺上的种种难题,无疑是对于人类才智的极大挑战。奥本海默告诉军方,想制造原子弹,就必须集中一流科学家和最好的设备于一个社区内,并统一?#23500;?#37096;统筹。

  1942年8月,奥本海默被任命为研制原子弹的?#22885;?#21704;顿计划”的实验室主任,在新墨西哥州沙漠建立洛斯阿拉莫?#25925;?#39564;室,整个计划的经费是20亿美元,总工作人数10万。“氢弹之父”泰勒协助奥本海默组织在罗沙拉摩斯工作的团队,1943年有4000名科学家进驻洛斯阿拉莫斯,著名的科学家费米、波尔、费曼、冯纽曼等大师级物理学家皆在其内,开始原子弹的研发工作。泰勒因执意研究“超级炸弹?#20445;?#36319;奥本海默起了不少冲突,后来泰勒作证指控奥本海默同情共产党,造成奥本海默处境的困?#36873;?#27931;斯阿拉莫?#25925;?#39564;室成功地制造了第一批原子弹,随后在阿拉摩高德沙漠上空引爆,并发出耀目闪光及冒起巨型蘑菇状云。1945年8月6日上午8时15分17秒,美国在太平洋蒂尼安岛上的空军基地朝日本广岛投下了第一枚原子弹。当原爆乍起,他想到了古印度《摩诃婆罗多经》中的《福者之歌》:?#22885;?#22825;奇光异彩,犹如圣灵逞威,祇有千只太阳,始能与它争辉。”

  奥本海默领导着整个团队完成了这场杜鲁门所盛赞的“一项历史上前所?#20174;?#30340;大规模有组织的科学奇迹?#20445;?#20174;而不仅验证了科学技术的巨大威力,为尽早结束战争作出了?#27605;祝?#20063;为?#32422;?#36194;得了崇高的声誉,成了举国上下人所共知的英雄。他被人们誉为“原子弹之父”。

  奥本海默极限

  1936年﹐奥本海默等首先讨论了由简并中子态物质构成的致密星体﹐即中子星的平衡和稳定性。这种星体的性质﹐主要由自引力和简并中子压力二者之间的平衡决定。利用广义相?#26376;?/a>的无转动球对称星体结构方程﹐并?#32654;?#24819;费密气体方程作为中子物质的物态方程﹐奥本海默等证明﹐存在一个临界质量M ≒0.75M ﹐M 表示太阳质量。当星体的质量小于M 时﹐存在稳定的平衡解﹔反之﹐没有稳定的平衡解。中子星的质量上限M 就是奥本海默极限。如果采用更接近?#23548;?#30340;中子物态方程。奥本海默极限的数值将不同于原来的数值。由于目前有关密度大于 10克/厘米时的物态方程还不?#33539;īo中子星的质量上限也不?#33539;īo一般可取为2M 。

  奥本海默极限(TOV极限,也叫奥本海默-沃尔科夫极限)?#35789;?#20013;子星的质量上限,类似于白矮星质量上限的钱德拉塞卡极限。如上节所述,奥本海默和沃尔科夫得到的中子星质量上限约为0.7倍太阳质量,这在今天看?#20174;?#35813;是错误的,当今的结果在1.5至3倍太阳质量之间。对于质量小于此极限的中子星,支?#20013;?#20307;的内部压力来自中子与中子之间的强相互作用?#32422;?#20013;子本身的量子简并压力;而对于质量大于此极限的中子星会在自身引力的作用下崩溃,从而坍缩为一个黑洞,理论上在其他途径的内部压力支持下还可能成为其他形式的星体(例如在夸克简并压力的支持下坍缩为夸克星)。但由于对这些理论上的夸克简并物质了解相对中子简并物质更少,一般天体物理学家相信,除非有?#23548;使?#27979;的反例证实,中子星在超过这一极限时都会直?#29369;?#32553;为黑?#30784;?/p>

  一颗热核能源耗尽的星体﹐如果质量大于奥本海默极限﹐不可能成为稳定的中子星。它的一种可能归宿是经过无限坍缩形成黑洞﹐另一种归宿是形成介于中子星与黑洞之间的其他类型的致密星。

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