2023年9月3日星期日

〈看电影《奥本海默》前,来预习一下片中的科学家及历史脉络〉—— 科學棋談

简单说,这次诺兰的《奥本海默》并不烧脑,可是资讯量庞大。不但出现很多科学家与历史事件,又是以倒叙与顺序交叉进行,不熟悉的观众大概很难立即掌握整个来龙去脉。为了帮助读者在看这部片时能进入状况,我就以奥本海默为主轴,尽量不剧透地依时间顺序,简单介绍片中比较关键的科学家及其背景。

💥1925年,奥本海默到英国剑桥大学留学

当时最先进的物理研究都在欧洲,“核子物理之父”拉塞福在剑桥大学主持的卡文迪许实验室更是聚集了青年才俊。不过奥本海默未能获得拉塞福指导,偏偏他的指导教授偏重实验物理,让手脚笨拙的奥本海默痛苦不堪。

这一年海森堡也到丹麦哥本哈根大学跟波耳学习。波耳当时已是量子物理的大师,他于1913年用量子理论修正了拉塞福的原子模型,指出电子只能在特定的一些公转轨道上,除非吸收或辐射足够的能量,才会跃迁到另一个轨道。波耳的原子模型成功符合许多光谱实验,因而获颁1922年的诺贝尔物理奖。奥本海默曾说波耳是他的上帝。

💥1926年,奥本海默转往德国哥廷根大学

哥廷根大学是当时量子理论的圣地。奥本海默在这裡结识了年纪相差不多的海森堡、费米、泰勒与许多后来成为量子物理大师的年轻学者;其中费米与泰勒二人之后都加入曼哈顿计画。

1927年奥本海默取得博士学位;海森堡则发表“不确定性原理”,指出粒子的位置与动量不可能同时获知,打破古典物理的认知,而于1932年获颁诺贝尔物理奖。

奥本海默返美短暂一年后,于1928年到荷兰进修;他在这裡得到“奥比耶”(Opje)的暱称,回到美国后就成了“奥比”(Oppie) 。他在造访德国莱比锡大学时,结识同样来自美国的物理学家拉比,成为他一辈子情义相挺的好友。拉比后来因为核磁共振的技术获颁1944年的诺贝尔物理奖。

💥1929年,奥本海默到加州大学柏克莱分校任教

奥本海默和比他早一年来的物理学家劳伦斯很快成为知交。劳伦斯未曾留学欧洲,算是美国土生土长的实验物理学家,两年之后他发明迴旋加速器,以前所未有的能量撞击粒子,开启了人造放射性元素的研究,因而获颁1939年的诺贝尔物理奖。

从1929年到1933年,美国陷入经济大萧条,很多人失去工作。同情劳工的奥本海默因此支持工会与共产主义,劳伦斯虽然相当不以为然,但仍相信奥本海默的忠诚,后来还力荐他加入曼哈顿计划。

💥1939年,奥本海默得知德国发现核分裂

这件事得从费米讲起。他于1934年用慢中子轰击各种元素,得到具有放射性的同位素,甚至发现比铀重的超铀元素,而于1938年获得诺贝尔物理奖。孰料德国科学家重做费米的实验,却发现他根本搞错了,铀原子核吸收中子后并没有变成超铀元素,而是分裂成两个较轻的原子核,并再释出2~3个中子,而减少的质量依E=MC^2公式换算后恰好就是产生的能量。

这消息是波耳于1月初来美国参加研讨会时透露的,刚移居美国的匈牙利物理学家西拉德得知后立刻觉得大事不妙。他几年前就想过核反应若产生两个以上的中子,可以引发连锁反应,产生巨大的能量,倘若德国用来发展原子弹,后果将不堪设想。于是他一方面找费米进行实验确认,一方面拟了封信请爱因斯坦一起背书,促请罗斯福总统展开核连锁反应的研究。

9月,德国入侵波兰,开启了第二次世界大战。10月罗斯福签署成立“铀谘询委员会”,著手评估多少铀才能产生连锁反应。结果花了将近两年的时间,才确认原子弹可以小到挂在轰炸机上,罗斯福终于在1941年10月批准原子弹研发计画。两个月后日本偷袭珍珠港,美国正式参战。

💥 从1942年到1945年,奥本海默领军开发原子弹并成功完成试爆的故事就请直接观看电影。有件事电影裡没特别交代,那就是罗斯福于1945年4月病逝,才由副总统杜鲁门接任总统。杜鲁门希望在7月17日举行的波兹坦会议前确认手上有什麽筹码,才要求核子试爆要在会议前完成。

💥1947年,奥本海默应史特劳斯之邀,担任普林斯顿高等研究院院长。

普林斯顿高等研究院是由几位犹太商人出资于1930年设立,并不隶属于普林斯顿大学,只是成立之初借用数学系的办公室。获邀进驻的科学家可以专心思考,无须教学也不用发表论文。

第一批进驻的六位科学家包括了爱因斯坦、哥德尔、冯纽曼。电影中特别拍摄爱因斯坦与哥德尔一起散步的场景,因为爱因斯坦曾说自己的工作没啥意思,进研究室就只为了有荣幸同哥德尔一起散步回家。哥德尔在1930年提出不完备定理,隔年发表后震惊各界,因为它彻底粉碎了数学家试图建立完善的数学体系的梦想。

除了担任高等研究院院长,奥本海默也在1947这一年成立的美国原子能委员会(AEC)中,担任总顾问委员会主席。

💥1954年,奥本海默接受听证会调查

前一年史特劳斯被艾森豪总统任命为新一任AEC主席后,突然在12月通知奥本海默,说他遭人检举危及国家安全,建议他辞去总顾问委员会主席。奥本海默不愿蒙受不白之冤,宁可接受听证会调查,电影便是从这裡开始以奥本海默的角度回顾……。

电影另一条叙事支线则是以黑白画面呈现史特劳斯的视角,从他1958年中结束AEC主席任期后,接受艾森豪任命为商务部长,也要面对参议院听证会,开始回顾与奥本海默的交集。

最后两人接受听证调查的结果虽然已是史实,这裡就不透露,留待读者随著剧情推展去体会奥本海默的情感纠结、良心挣扎、起伏人生以及最终命运囉。

左:饰演奥本海默的席尼墨菲 (Cillian Murphy);右:奥本海默本人

左:饰演史特勞斯的小劳勃道尼 (Robert Downey Jr.);右:史特劳斯本人


文章与图片摘自《科學棋談》


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