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诺贝尔奖亲睐寿星? 精选

已有 4771 次阅读 2017-10-9 23:32 |系统分类:海外观察

诺贝尔奖亲睐寿星?



施郁(复旦大学物理学系教授)



1.   为什么引力波诺奖得主年龄较大

2017年诺贝尔物理学奖授予了对首次直接探测引力波作出杰出贡献的雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、巴里•巴里什(Barry Clark Barish)和基普·索恩(Kip Stephen Thorne),这三位科学家分别出生于19329月、19361月、19406月,因此获奖时分别是85岁、81岁、77岁。

虽然引力波的首次直接探测从论文发表到获诺贝尔奖时间很短,但是获奖人年龄还是比较大了。另外一位LIGO的重要人物罗纳德·德雷弗(Ronald Drever)生于1931年,去年3月不幸去世。

根本原因就是引力波探测的漫长历史。LIGO的先驱韦斯、德雷弗和索恩从上世纪六七十年代开始就投身用激光干涉仪探测引力波,LIGO项目1984年开始。2002年,LIGO开始工作。

引力波传到地球以后,效应很微弱,非常难测。事实上,LIGO测到干涉仪的臂发生了0.0……04米的长度改变(小数点后面180),这相当于质子大小的千分之一。这个测量当然依赖于相关的科学技术,比如激光、精密测量、噪声控制、量子测量等等。因此只有在相关科学技术成熟到一定程度,才能成功探测到引力波。2015914LIGO首次探测到引力波,正好是在探测器完成一次升级后两天。这也反映了,在升级之前很难成功。

巴里什原本从事实验粒子物理,1994年开始任LIGO主任。他建立LIGO国际合作组织,使之成为大科学,从而保证了LIGO的成功。既然被聘为这个项目的主任,能做出这些行动,说明他富有大科学项目的经验。所以他必然也有一定的年龄了。

这就解释了为什么三位获奖人都较年长,另外还有一位重要人物已经去世。

我联想到,最早探测到中微子的几位科学家获奖年龄也比较大。

2.   中微子的早期诺奖得主

中微子是1956年首先由雷纳斯(F. Reines)和科万( C. L. Cowan Jr.)从核反应堆探测到。他们做出发现的时候还比较年轻,遗憾的是,诺贝尔奖姗姗来迟。

雷纳斯生于1918年,77岁时因为中微子探测而与68岁的曾发现陶轻子的佩尔(M. L. Perl)分享了1995年的诺贝尔物理学奖。科万生于1919年,1974就不幸去世了。

雷纳斯和科万探测到中微子后,发电报告诉1930年预言中微子的泡利。泡利回信中写道(笔者翻译):  

“任何东西来到会等的人手中。”

不过雷纳斯没收到这封回信,1986年左右才得到回信的副本——收个回信也要等。

泡利回信中说的“等”是指中微子从预言到被探测到,经历了26年之长。

而引力波等的时间比这要长得多。

不过,我们也可以用这句话形容,在做出科学发现之前要会等,或者是从做出发现后到诺贝尔奖,也要会等,或者兼而有之。这在引力波和中微子的最早发现中表现到了极致,因为它们都很难被探测到。  

雷纳斯和科万探测到的中微子来自核反应堆,而大自然的中微子则首先由戴维斯(Ray Davies)探测到。他1968年首先探测到太阳发出的中微子,在此后的30多年中,共捕捉到约2000个太阳中微子。

小柴昌俊(Masatoshi Koshiba)则用神冈探测器验证了戴维斯的结果,而且能够确认中微子确实来自太阳,并于1987年捕捉到12个来自超新星的中微子。

戴维斯生于1914年,小柴昌俊生于1926年。2002年,88岁的戴维斯和76岁的小柴昌俊与71岁的贾科尼(Riccardo Giacconi)分享了诺贝尔物理学奖。贾科尼生于1931年,他的获奖理由是对天体物理的开创性贡献导致宇宙X射线源的发现。戴维斯的获奖年龄是所有诺贝尔物理学奖得主中最大的。

不过,当中微子探测常态化后,作出贡献的科学家获诺贝尔奖就不一定要等很久了。比如1959年生、发现了大气中微子的振荡的梶田隆章和1943年生、发现了大气中微子的振荡的麦克堂纳(Arthur B. McDonald)分享了2015年的诺贝尔奖。可以想见,引力波探测常态化后,作出贡献的科学家也不一定要等很久才能做出重要贡献甚至得到诺贝尔奖。也因为如此,最初的先驱特别值得尊重。

3.   要得诺贝尔奖,最好长寿

在当代,诺奖得主中不乏高龄“选手”。

除了前面提到的几位,笔者统计出所有的获得诺贝尔物理学奖时超过70岁的得主。

  玻恩(Max Born)生于1882年,72岁时因为对量子力学的贡献,特别是波函数的几率解释,与提出符合法的博特(Walter Bothe)分享1954年的诺贝尔物理学奖。玻恩是量子力学的元老,除了波函数几率解释,也是矩阵力学的创始人之一。他的博士后海森堡写了第一篇矩阵力学论文,然后玻恩和他的学生约旦(P. Jordan)写了第二篇论文,这三个人一起写了第三篇论文。与其他量子力学创始人相比,玻恩的诺贝尔奖来得太迟了,很不公正。

卡皮查(L. Kapitsa)生于1894年,84岁时因为低温物理学中的基本发明和发现,与发现宇宙微波辐射的彭齐亚斯(A. Penzia)和威尔逊(R. Wilson)分享1978年的诺贝尔物理学奖。卡皮查发现了超流,得奖很迟,但是独立于他也发现超流的阿伦(John F. Allen)和米斯纳(Don Misener)根本没有得诺贝尔奖。

钱德拉塞卡(S. Chandrasekhar)生于1910年,富勒(W. A. Fowler  生于1911年。73岁的钱德拉塞卡(S. Chandrasekhar)与72岁的富勒(W. A. Fowler)分享了1983年的诺贝尔物理学家,前者是因为对恒星机构和演化的理论研究,后者是因为对宇宙中元素形成的核反应的实验和理论研究。

鲁斯卡(E. Ruska)生于1906年,80岁时因为对电子光学的基础性工作和第一台电子显微镜的发明,与设计扫描隧道显微镜的宾尼希(G. Binnig)和罗雷尔(H. Rohrer)分享了1986年的诺贝尔物理学家。

拉姆齐(N. F. Ramsey)生于1915年,保罗(W. Paul)生于1913年。因为发明分离振荡场方法并用于氢微波激射器及其他原子钟,78岁的拉姆齐与发展离子阱束缚的76岁的保罗德和67岁的梅尔特分享了1989年的诺贝尔物理学家。  

布罗克豪斯(B. N. Brockhouse)生于1918年,沙尔(C. G. Shull)生于1915年。因为发展了用于凝聚态物质研究的中子衍射技术,76岁的布罗克豪斯与79岁的沙尔分享了1994年的诺贝尔物理学家。

阿尔费罗夫(Zhores I. Alferov)生于1930年,克勒默(Herbert Kroemer)生于1928年,吉尔比(Alferov)生于1923年。70岁的阿尔费罗夫和72岁的克勒默因为发展用于高速光电子技术的半导体异质结而与发明集成电路的77岁的吉尔比分享了2000年的诺贝尔物理学奖。

阿布里科索夫(Alexei A. Abrikosov)生于1928年,金兹堡(Vitaly L. Ginzburg)生于191610月。金兹堡与已故的朗道(Lev Landau)提出一个关于超导电性的唯象理论,阿布里科索夫用它研究了磁场中的所谓第二类超导体的性质。因此87岁的金兹堡、75岁的阿布里科索夫与生于1938年的提出了氦3超流理论的莱格特(Anthony J. Leggett )分享了2003的诺贝尔物理学奖。

格劳伯(Roy J. Glauber)生于1925年,霍尔(John L. Hall)生于1934年。因为提出光学相干的量子理论,80岁的格劳伯与分别发展了激光精密光谱学,特别是光梳的71岁的霍尔和生于1916年汉斯(Theodor W. Hänsch)分享了2005的诺贝尔物理学奖。

南部(Yoichiro Nambu)生于19211月。他提出粒子物理中的自发对称破缺的机制。因此87岁的南部与小林诚和益川敏英分享了2008的诺贝尔物理学奖。后两人的得奖理由是发现了导致预言至少存在三族夸克的对称破缺的起因的。

高锟生于1933年,博伊尔(Willard S. Boyle)生于19248月,史密斯(George E. Smith)生于1930年。76岁的高锟对用于光通信的光纤中的光传输作出突破性贡献,85岁的博伊尔和79岁的史密斯发明了成像半导体回路,即CCD传感器。三人分享了2009的诺贝尔物理学奖。

恩格勒特(François Englert)生于193211月,希格斯(Peter W. Higgs)生于1929年。恩格勒特与已故的布劳特(Robert Brout)作为合作者,以及希格斯分别提出基本粒子获得质量的机制,这被CERN大型强子对撞机上的实验所证实。81岁的恩格勒特与84岁的希格斯分享了2013的诺贝尔物理学奖。

赤崎勇生于19291月。85岁的赤崎勇和天野浩作为合作者,以及中村修二,分别发明了蓝光发光二极管。他们分享了2014的诺贝尔物理学奖。

索利斯(David J. Thouless)生于1934年,科斯特里兹(J. Michael Kosterlitz)生于1943年。82岁的索利斯与73岁的科斯特里兹以及霍尔丹(F. Duncan M. Haldane)分享了2016的诺贝尔物理学奖。索利斯和科斯特里兹发现了拓扑相变,索利斯又发现量子霍尔效应红的拓扑,霍尔丹提出反铁磁中的拓扑和无磁场的量子霍尔效应。

4.   本世纪以来八旬得奖人频现

80岁以上获得诺贝尔物理学奖的有:88岁的戴维斯、87岁的南部、87岁的金兹堡、85岁的赤崎勇、85岁的博伊尔、85岁的韦斯、84岁的希格斯、82岁的索利斯、81岁的巴里什、81岁的恩格勒特、80岁的格劳伯。

他们都是在本世纪以来得奖。

因此目前,诺贝尔物理学奖的得奖人有高龄化的趋势。

想得诺贝尔奖的你,准备好了吗?



【原载果壳科学人2017.10.9., 标题“想要得诺贝尔奖,有一点必须要做到......”】







2017年诺贝尔奖
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