奥本海默为什么没拿到诺贝尔物理学奖？

奥本海默在洛斯阿拉莫斯实验室的证件照。图源：维基百科

导读： 电影《奥本海默》正在热映，人们对“原子弹之父”的一生充满唏嘘和感叹。一个问题也浮出水面：J. 罗伯特·奥本海默 (J. Robert Oppenheimer) 为何没有获得过诺贝尔物理学奖？ 本文来自公众号：界面文化（ID：BooksAndFun)，未经授权不得转载。
潘文捷 ｜ 撰文 黄月  林子人｜ 编辑 在奥本海默求学的过程中，他的很多导师和同学都曾经得到过或者未来会获得诺奖。 在洛斯阿拉莫斯的曼哈顿计划中，短短27个月的时间，科学家们在与纳粹德国的竞争中制造出了第一批核武器。他们的努力将世界带入原子时代，并帮助结束了第二次世界大战。 奥本海默在曼哈顿计划现场工作的同事中有18名获得了诺奖——有些人在来到战时实验室工作之前就获得了该奖项，而大多数人在之后的日子里获得此奖。奥本海默本人也曾经三次获得诺贝尔物理学奖提名，分别是在1946年、1951年和1967年，可是，他最终没有获得这一奖项。
01 出生太晚 “他不是爱因斯坦，他甚至达不到20世纪20年代量子革命领袖海森堡、沃尔夫冈·泡利、薛定谔、狄拉克的水平。”《J ·罗伯特·奥本海默和美国世纪》（ J. Robert Oppenheimer and the American Century ）一书作者、霍夫斯特拉大学的物理学家和荣誉历史学家戴维·C·卡西迪 （David C. Cassidy）在《科学》杂志上谈到，使得奥本海默的物理学成就不够高的一大原因，是他的出生晚了一些。 奥本海默出生于1904年——比海森堡小3岁，比泡利小4岁——所以，他身处于量子革命的第二波浪潮中。这段时期被科学哲学家托马斯·库恩称为“收尾工作”，即新理论的应用。

J. Robert Oppenheimer and the American Century 奥本海默在25岁之前就发表了十几篇研究论文，内容主要是利用某些新旧实验观察最新的量子理论。卡西迪认为，这些虽然是重要的工作，但只是衍生品，价值远远低于前沿理论。 但这并不代表奥本海默的物理学水平不够，他在知识储备方面超越了许多同时代的物理学者。凯·伯德（Kai Bird）和马丁·J.舍温（Martin J.Sherwin）在《奥本海默传》（American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer）中谈到，奥本海默是一名理论研究者，同时又了解实验物理学的进展，他将来自不同研究领域的大量信息进行整合，这种能力难得一见。有些物理学家曾提议说，奥本海默拥有的知识和资源足以出版一部全面系统的量子物理学“圣经”。 1935年，他的量子力学基础课程在学校大受欢迎，秘书油印了他的课堂笔记卖给学生，所得款项被作为物理系的零用现金。奥本海默的一位同事说：“如果奥比能更进一步把他的讲座和论文汇编在一起，他的著作将成为有史以来最好的量子物理学教科书之一。” 《奥本海默传 : 美国“原子弹之父”的胜利与悲剧》
[美] 凯·伯德 [美] 马丁·J.舍温 著 汪冰 译
中信出版集团  2023-8-20 02 缺乏焦点 “他有技术，也有才华，但他没有焦点。他并不像一位伟大的物理学家那样完全致力于物理学。物理学只是他众多爱好之一。”戴维·C.卡西迪这样评价奥本海默。 奥本海默的关注点不仅从一个话题跳到另一个话题，甚至还会跳到物理学以外的领域——他曾干脆丢掉物理，用几个月时间阅读普鲁斯特或学习梵语；也曾投身于流行的左翼政治，在西班牙内战中为共产党人筹款。 据《奥本海默传》记载，1930年2月14日，奥本海默完成了一篇开创性的论文《关于电子和质子理论》。根据狄拉克方程，奥本海默认为，电子一定有一个带正电的对应物，而且这个神秘的对应物应该与电子本身具有相同的质量。正是奥本海默促使狄拉克预言了反物质的存在，这证明了奥本海默的原创思维。到1932年，实验物理学家卡尔·安德森证明了正电子的存在，正电子是与电子对应的带正电的反物质。1933年，狄拉克获得了诺贝尔物理学奖。 但是问题在于，奥本海默没有耐心在一个问题上驻足太久，因此，经常是他先开启一个研究，由后来者取得重大发现。《奥本海默传》里提到，他在1930年基于一些基本理论完成了一篇关于谱线无限性的著名论文。氢原子的谱线分裂表明，氢原子两种可能状态的能级略有不同，狄拉克则认为氢的这两种状态应该具有完全相同的能量。奥本海默在论文中不同意这一观点，但他没有进一步验证结论。 几年后，奥本海默的博士生之一、实验物理学家威利斯·尤金·兰姆解决了这个问题。“兰姆移位”准确地将两个能级之间的差异归因于自相互作用过程，即带电粒子与电磁场的相互作用。兰姆在1955年获得诺贝尔物理学奖，部分原因就在于他精确测量了兰姆移位，这是量子电动力学发展的关键一步。 洛斯阿拉莫斯国家实验室国家安全研究中心（NSRC）的高级历史学家艾伦·卡尔认为，“诺贝尔奖需要的不仅仅是一个非凡的想法，它还需要证据。” 奥本海默发表的重要论文不多，而且他经常与学生共同撰写论文，而不是发起论文。诺贝尔奖获得者和物理学家、曼哈顿计划的洛斯阿拉莫斯实验室理论物理部主任汉斯·贝特也曾指出，虽然奥本海默和其他人可能更聪明，但贝特自己的生产力更高。 凯·伯德和马丁·J.舍温称，在当今物理学家眼中，奥本海默最令人惊叹的、最具独创性的工作是在20世纪30年代末完成的关于中子星的研究。1938年，奥本海默与罗伯特·瑟伯尔合著了一篇题为《恒星中子核的稳定性》的论文，探讨了被称为“白矮星”的高度压缩的恒星的某些特性。之后他与学生乔治·沃尔科夫合作，发表了一篇题为《关于大质量中子核》的论文。他们通过计算认为，这些中子星的质量存在一个上限，超过限度它们就会变得不稳定。1939年9月1日，奥本海默和另一位学生哈特兰·斯奈德发表论文预测坍缩的恒星可能形成黑洞，虽然他们并没有使用“黑洞”这个术语。论文没有引起很大的反响：这一天，希特勒入侵波兰，二战全面爆发。 后来，物理学家约翰·惠勒在20世纪60年代重新提出了这个问题。直到20世纪70年代早期，天文观测技术赶上了理论的发展，天文学家才发现黑洞。卡西迪认为，如果奥本海默当时还活着，他会因此获得诺奖。 03 曼哈顿工程 曼哈顿工程区司令莱斯利·理查德·格罗夫斯在选择曼哈顿中心实验室主管时注意到，奥本海默未曾获得诺贝尔物理学奖是一个问题，可能会导致他在领导众多诺奖得主的时候难以服众，但奥本海默对各个学科的熟稔打动了他。格罗夫斯看到，奥本海默擅于整合整个研究领域，他后来告诉记者：“奥本海默无所不知，你聊什么，他都有的说。” 奥本海默认为，制造原子弹需要对各种各样的跨学科问题提出切实可行的解决方案。在格罗夫斯考察实验室的过程中，奥本海默是他遇到的第一个有这种认识的科学家。奥本海默指出，那些在普林斯顿、芝加哥和伯克利进行的快中子核裂变研究有时属于重复劳动，这些科学家需要集中起来通力合作。这一点也打动了工程师出身的格罗夫斯。 发明原子弹这件事本身，是否也值得获得诺奖？奥本海默在1949年《生活》杂志上发表的一篇文章中表示，制造原子弹更具有创造性（inventive），而不是科学性（scientific）。

奥本海默和格罗夫斯。图源：维基百科 阿尔弗雷德·诺贝尔希望他发明的炸药能够使战争屠杀的可能性成倍增加，从而使人们永远远离战争，这没有发生。奥本海默主持的原子弹制造工作，也没有带来人们希冀已久的真正的和平。《奥本海默传》更是提出，在奥本海默1946年首次获得诺贝尔奖提名时，诺贝尔委员会犹豫是否要将其授予与原子弹如此密切相关的人，毕竟他的名字已经与广岛和长崎紧密联系在了一起。多年来，许多学者和科学家都同意这一观点。 1946年秋，奥本海默与汉斯·贝特共同撰写了一篇关于电子散射的论文并发表在《物理评论》上。在接下来的4年里，他又发表了3篇简短的物理学论文和1篇生物物理学领域的论文。1950年之后，他再也没有发表过科研论文。

“他没有Sitzfleisch，”物理学家默里·盖尔曼说。Sitzfleisch是德语单词，直译为“坐功”，指的是“长时间坐在椅子上做艰苦工作的能力”。盖尔曼认为，奥本海默“既没写过长篇的论文，也未做过详尽的演算，他对这些缺乏耐心。他的工作主要是些短小精悍的见解，当然它们也非常精彩。他启发了别人的工作，产生了极大的影响”。

封面图来源：图源：James Vaughan/Flickr 参考资料： 1.《奥本海默传 : 美国“原子弹之父”的胜利与悲剧》[美] 凯·伯德 [美] 马丁·J.舍温 著 汪冰 译，中信出版集团  2023-8-20 2. Hollywood movie aside, just how good a physicist was Oppenheimer? https://www.science.org/content/article/movie-adds-oppenheimer-s-celebrity-just-how-good-physicist-was-he 3. Why didn't Oppenheimer ever win a Nobel Prize? https://discover.lanl.gov/news/0609-oppie-nobel-prize/ 4. The Agony of Atomic Genius https://www.thenewatlantis.com/publications/the-agony-of-atomic-genius

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