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博文

只靠高等数学能够拯救物理学家吗?

已有 8074 次阅读 2018-9-3 22:10 |个人分类:没事贤得|系统分类:观点评述| 历史来自于不同的故事

物理学家姬扬老师最近在博文里讲了1958年诺贝尔物理学奖塔姆 Tamm 的一个流传很久的故事,即那个马克劳林级数,帮助塔姆幸免于被“马赫诺匪帮”枪毙。这个故事的来源一般都指向《伽莫夫自传》(George Gamow's autobiography, "My World Line", Viking Press, 1970. Pages 19-20) 。

在科学网上,这个版本始于蒋迅的博文:这个审问够数学的,随后赵明的博文:学好数学可以救命,最近是姬扬的博文:谈谈《物理学家的睿智与趣闻》。去世的老邪也为此写过博文,介绍目前广场舞小苹果的由来以及苏维埃时期介于红军和白匪之间的黑帮“马赫诺匪帮”:小苹果与马赫诺  

百度上的介绍:塔姆,苏联物理学家。1895年7月8日生于海参崴;1971年4月12日卒于莫斯科。塔姆是一个工程师的儿子,1918年毕业于国立莫斯科大学。第一次世界大战前夕,他在爱丁堡学习。回到俄国后,他积极投入了1917年革命,但没有正式参加共产党。在二十年代和三十年代早期,他以量子力学为基础,研究了固体中光的色散问题。但他的主要成就是在1937年与弗兰克一起对切伦科夫辐射现象进行了解释。因此使他分享了1958年的诺贝尔物理学奖。第二次世界大战之后,塔姆从事控制氢弹聚变的技术研究,以使这种聚变反应转入和平应用。1950年,他建议利用“箍缩效应”,用磁场把热等离子体(带电的原子碎片)控制在适当位置上。 1924年以后,他执教于国立莫斯科大学,1927年获得教授头衔。

然而与上述传说大相径庭的故事,来自于塔姆的孙子 L.I. Vernsky 以及塔姆文选中的生平介绍。

塔姆的祖父来自德国,但在母系方面,他是来自俄罗斯、乌克兰、鞑靼和格鲁吉亚等不同民族的后裔,是在俄罗斯文化下长大的。他的教育使他自认为是国际主义者。

除了数学,中学时期的塔姆对政治和政治经济学有着浓厚的兴趣。他的父母害怕他卷入革命运动而被流放,将他送到爱丁堡大学,在那里他只呆了一年时间。期间,塔姆听了著名数学家 Edmund Taylor Whittaker 的数学强化课。1914年夏天,塔姆从苏格兰回国度假,由于第一次世界大战的爆发,他不能返回爱丁堡。

俺以前在博文中提到从 Whittaker 的书中,狄拉克学习了泊松括号。或许正是在 Whittaker 的数学课上,塔姆学习到了泰勒级数(马克劳林级数是其特例)。

塔姆于是在莫斯科大学学习。随后在1917年秋天,在伟大的十月革命中,他没有置身事外,一直是革命的积极参与者,先在其家乡、后在莫斯科。

那个秋天在莫斯科,他因革命活动被捕。革命结束后,他很快被释放了。1918年春,在乌克兰首府基辅,他的父母当时住在那里,塔姆被德国占领当局逮捕。然而,他的德语知识帮助他很快获释。1918年秋天,他回到莫斯科,完成了学业,并留在那里接受物理系的职业培训。

在1919年冬天,塔姆离开莫斯科去了叶利沙维特格勒(克洛佩夫尼茨基,旧称叶利沙维特格勒,是位于乌克兰中部的一个城市)。1920年的二月份他被任命为叶利沙维特格勒人民教育部成人教育部的负责人。同年8月,白匪攻打该城。塔姆被疏散到基辅,随后去了乌克兰南部城市敖德萨,最终到了克里米亚的首府辛菲罗波尔。在辛菲罗波尔,塔夫里亚大学已经运作了一年多,那里的一些著名科学家对塔姆有影响。塔姆经常在数学学会里报告现代物理学成就。

在辛菲罗波尔,与朋友弗伦克尔一道,塔姆从未停止过革命活动。弗伦克尔被邓尼金政府逮捕。当塔姆受到 Wrangel 将军逮捕的威胁时,他决定逃离辛菲罗波尔。他逃走得很及时,在他离开的几个小时后,警察来到他的住所逮捕他。

塔姆的那个吸引人的故事发生在他从克里米亚逃回叶利沙维特格勒的路上,他要经过被红军占领的敖德萨。

塔姆亲口所述的故事是这样的:

在逃亡路上,塔姆必须要经过白匪和红军双方的前线,他没有身份证件,唯一随身携带的“文件”是一张他未婚妻 Natalia Vasilyevna Shuiskaya 的照片,上面写着:“送给我亲爱的间谍(你的特工们表现得很好)。”这个题词背后的故事是:在叶利沙维特格勒,塔姆知道了她未婚妻工作的某些事情。她非常惊讶,问他是怎么知道的。塔姆狡猾地笑了笑说:“我有一帮特工为我收集情报。”

在穿越前线时,塔姆和一名陌生的旅行者被一支红军先遣队扣留。红军士兵发现了这张带有题字的照片,自然这使得他变得相当可疑。他们拒绝相信塔姆对其未婚妻题字的解释,也不相信他是逃离白匪占领地的大学教师。

他们被押解去见最近红军部队的指挥官。幸运的是,这个指挥官碰巧以前是个学生。他决定考察核实一下塔姆:“你说你毕业于莫斯科大学的数学物理系——那么,把一个任意函数写成一个泰勒级数,并找到剩余项的表达式!如果你能做到,你就自由了!如果不是的话,明天这里就是你们两人的葬身之地。”

塔姆笑着回忆道:“这是我一生中最困难的一次考试,我紧张得厉害,当然,一开始我的计算全错了,推导余项占去我大部分时间。”最后,他终于成功了。一名士兵被命令带他去哈尔科夫的苏联情报总部。在去那儿的路上,塔姆从一份地上捡到的报纸(根据另一个版本的故事,这是从在哈尔科夫火车站出口读到的报纸)得知,盖辛斯基,他父亲的好朋友,在叶利沙维特格勒一家当地报社做编辑,正在哈尔科夫。塔姆马上和他取得了联系。结果是,列宁的妻子 Nadezhda Konstantinovna Krupskaya 被请了出来,她求助于肃反委员会负责人 F.E. Dzerzhinskii(克格勃的前身),后者发了一封电报到哈尔科夫,这封电报值得一提:“致哈尔科夫监狱的负责人,如果你有任何证据表明塔姆有罪,就把他和证据一起送往莫斯科。如果没有,立即释放他。”

塔姆被释放,并于1920年11月去了敖德萨,在 Mandelstam 指导下工作,同时在敖德萨理工学院教书。在1922年秋天,塔姆追随其他学者,回到莫斯科,在那里开始了一个物理学家的职业生涯。

塔姆的故事告诉我们什么呢?首先你不能背离主流,一旦不被信任,高等数学其实救不了你。另外和政治联姻,如塔姆,这将有助于你的科学事业。

注:内容译自 Igor Tamm selected papers, Springer-Verlag, 1991,塔姆的生平介绍 Igor Evgen'evich Tamm (1895-1971) By V.Ya. Frenkel and B.M. Bolotovskii 以及塔姆孙子的回忆文章。

塔姆1958年5月曾访问中国,据说转达了苏联不能卖给中国原子弹的信息。1958年《自然辩证法研究通讯》报道了塔姆来中国讲学(报道者:何。何祚庥?)



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