近日,由諾蘭自編自導的傳記影片《奧本海默》在北美上映,将這位有着“原子彈之父”稱謂的傳奇科學家再次拉入公衆視野。《哈佛大學公報》采訪了著名科學史家夏平,談到了奧本海默其人的複雜性——他成為了一代偶像,但他也是我們促成的。
撰文 | Samantha Laine Perfas翻譯 | 1/137
奧本海默于1926年、1958年在哈佛大學的留影。圖源:J. Robert Oppenheimer, 1926. HUD 326.870 Folder 4. Harvard University Archives; AP file photo
奧本海默(J.Robert)是個複雜的人。作為從哈佛大學畢業的理論實體學家和二戰期間新墨西哥州洛斯阿拉莫斯實驗室(Los Alamos Laboratory)的科學主任,他經常被稱為“原子彈之父”。但在麥卡錫時代,他的聯邦安全許可被吊銷了,這是一個極具争議的決定,直到他去世後很久的2022年才被撤銷[注1]。人們對他與共産主義者的關系提出了質疑,尤為重要的是,他反對發展氫彈——他最終成為了核軍備控制的堅定支援者。在新的傳記影片《奧本海默》(Oppenheimer)上映之前,《哈佛公報》(Harvard Gazette,以下簡稱HG)采訪了富蘭克林·L·福特(Franklin L. Ford)科學史研究教授史蒂文·夏平(Steven Shapin),以了解更多關于這位具有超凡魅力的人物背後。限于篇幅和可讀性,這篇訪談經過了編輯。
HG:夏平教授,你能否簡單介紹一下洛斯阿拉莫斯的曼哈頓計劃?
夏平:曼哈頓計劃是指美國制造原子彈事業的總稱,它始于1942年夏天,1945年8月在廣島和長崎投下原子彈時達到高潮。該項目得名于紐約的曼哈頓工程區;它由美國陸軍工程兵團管理,由萊斯利·格羅夫斯将軍(Gen. Leslie Groves)指揮。
它被稱為世界曆史上最大的技性科學(technoscience)項目:當時耗資超過20億美元。人們常常把曼哈頓計劃與新墨西哥州的設計中心洛斯阿拉莫斯聯系在一起,但重要的是要認識到,這是一項真正巨大的全國性努力的結果。曼哈頓計劃是所有參與設計群組裝原子彈的設施的統稱,其中洛斯阿拉莫斯是神經中樞,還包括分離鈾-235的大型工廠(位于田納西州橡樹嶺)和生産钚的大型工廠(位于華盛頓州漢福德)。
HG:洛斯阿拉莫斯國家實驗室有什麼獨特之處,能讓像奧本海默這樣的科學家聚集在一起,開發如此先進的技術?
夏平:事實上,它的一切都是獨一無二的。在洛斯阿拉莫斯,彙集了一些世界上最偉大的人才——不僅在實體學方面,同樣在計算、數學、冶金、化學和許多工程領域——這是前所未有的。在這裡“每個人都大有來頭”(Everybody who was anybody)——包括許多諾貝爾獎得主。
它的另一個獨特之處在于,它是一個軍事設施,但其中包括一個偉大的科學研究中心。這種為軍事目的而聚集科學人才的情況以前從未發生過——當然更沒有達到這種規模。科學和軍事之間的關系非常緊張;軍方對保密和安全的理念往往與科學上相對自由交流的期望發生沖突。這種科學合作群組織沒有明顯的現成模式,是以科學家和軍方都不清楚洛斯阿拉莫斯是什麼樣的地方。
對于科學家們來說,時間緊迫,因為他們明白必須趕在德國人之前先制造出這種炸彈,才能擊敗他們。這項任務的複雜程度無法想象,但資源也是巨大的。
HG:很多人把制造原子彈的成功歸功于奧本海默獨一無二的個性,你在2000年與查爾斯·索普(Charles Thorpe)合著的一篇論文[注2]中将其稱為“魅力型權威”(charismatic authority)。你能多談談他嗎?他作為一個現實中的人和一個上司者是怎樣的?
夏平:奧本海默實際上幾乎不可能成為洛斯阿拉莫斯國家實驗室科學主任的人選。許多人認為他缺乏組織能力,也不太懂得如何管理人。他的一個同僚曾經說過,他連個漢堡包攤都經營不了。然而,他确實成功地管理了洛斯阿拉莫斯。很多人後來都說他是這個項目的關鍵人物——他在組織、激勵人們以及在科學家和軍方之間架起橋梁方面的作用絕對是關鍵的。我喜歡英國人說的一句俗話:“危急時刻,力挽狂瀾。”
奧本海默被認為是一個有魅力的上司者,但皆賴衆人所成就。他這獨一無二的個體是集體的成就。也就是說,奧本海默隻是參與這個項目的數十萬人中的一員。他與裂變材料的生産沒有多大關系,而沒有裂變材料就不會有原子彈。他對沖擊波的數學計算或炸藥透鏡(explosive lenses)的工程設計了解并不深。當然,他也沒有對如何使用核彈做出決定。
我懷疑奧本海默之是以如此引人注目,是因為他如此高深莫測,如此複雜。我們對古怪的科學天才有約定俗成的刻闆印象,而奧本海默很符合這種模式。相比之下,格羅夫斯将軍不僅看上去不像我們心目中的科學天才,行為舉止也不像——但有一點可以肯定的是,他在大型工程項目方面的經驗使他成為項目成功的核心人物。如果必須隻有一個“原子彈之父”,為什麼不是格羅夫斯?但一部名為《格羅夫斯》的電影會同樣叫座嗎?(我)深表懷疑。
HG:人們對奧本海默有一種描述,即有時他幾乎是一種精神上的存在。這對人們對他的尊重和他的上司能力有什麼影響?
夏平:洛斯阿拉莫斯的一些科學家被這種精神、道德上的遠見卓識和文化廣度所感動。其他科學家認為這有點太誇張了,奧本海默是在炫耀。當“三一”(Trinity)[注3]試驗彈爆炸時,他曾說過一句著名的話,他想起了印度教徒的聖典《薄伽梵歌》(Bhagavad Gita)中的一句話:“我即死神,世界的毀滅者。”其他人則回憶,他實際上說的是一些更世俗的話——類似于:“這東西管用。”
我了解演員希裡安·墨菲(Cillian Murphy)為了飾演奧本海默瘦了很多;人們确實回憶了奧本海默曾有多瘦,他在這個項目中掉了多少體重——部分是由于疾病,但部分是由于焦慮和令人望而生畏的責任重擔。洛斯阿拉莫斯的一些科學家在奧本海默的瘦削中發現了一種帶有宗教色彩的禁欲主義理想。他們說,奧本海默幾乎骨瘦如柴,隻剩下思想和精神,全神貫注。
奧本海默博士和格羅夫斯将軍在三一試驗場。格羅夫斯将軍是負責曼哈頓計劃的進階官員。圖源:網絡
HG:在這個項目中有很多不确定因素,特别是在上司力方面,誰要管理哪些東西。奧本海默是如何幫助解決這些問題的?
夏平:這個故事通常講得過于簡化了:軍方想要保密;科學家們想要開放性。事情的真相是,在科學領域從來沒有完全公開的交流,許多科學家對軍事類型的保密感到滿意,尤其是在具有戰略重要性的事業中。但奧本海默所做的一件事是提倡每周舉行一次研讨會,讓不同部門的人真正互相交流。他不得不說服格羅夫斯,如果不同領域的科學家被分隔開來,隻知道他們具體需要知道的東西,這個項目就不可能成功。奧本海預設為,有必要讓擁有不同技能的人溝通,解決項目的不同部分,這是正确的。他為此做了很多。
HG:當奧本海默和整個科學家團隊在研制原子彈時,他們知道它将來如何被使用嗎?
夏平:直到納粹德國戰敗,或者說直到情報機構在那之前不久建立起來,德國都沒有制造原子彈的緊急行動計劃——在那之前,奧本海默他們完全緻力于制造原子彈,目的是防止德國人獨享這種武器。在此之前,洛斯阿拉莫斯的科學家們并沒有認真考慮拿這種武器幹什麼——它是否會被用來對付德國,或者動用它的威脅是否足夠。這是一個極具挑戰性的科學和技術問題,他們全身心地投入其中以確定這個項目成功。是以,關于原子彈所緻的道德和政治上的痛苦,以及如何使用它,隻發生于項目結束前的一小段時間,涉及的人相對較少。
納粹德國戰敗後,一些項目科學家認為沒有必要在日本投下原子彈,也許隻需要在沿海宣示,或者明确告知日本原子彈的存在以及它的威力,但奧本海默幾乎沒有或者根本沒有幫助他們。目前也不清楚奧本海默是否能對原子彈的使用産生多大影響。他有科學權威,但沒有直接的公權力。廣島和長崎是軍事及政治決策。很明顯,盡管令人痛苦,但許多頂尖科學家不隻是想知道原子彈是否有效——“三一”試驗已證明了它确實奏效——還想知道它作為一種戰略武器能達到什麼效果。我認為可以公平地說,奧本海默自己的态度有一定程度的沖突。
奧本海默手裡的《薄伽梵歌》是亞瑟·萊德(Arthur W. Ryder)翻譯的版本,是洛斯阿拉莫斯實驗室科學博物館收藏的一部分。右邊卷首空頁右上角是奧本海默手寫的姓名首字母(R.O.)。這本書是實驗室擁有唯二的私人物品之一,另一件是他的辦公椅。圖源:洛斯阿拉莫斯國家實驗室網站
HG:你覺得奧本海默的上司能力最終促成了原子彈的發明嗎?
夏平:不,我并不這麼覺得——不是因為奧本海默沒有(上司力),而其他人有,而是因為你不能就這樣談論一個如此複雜和規模的項目,并把它的成功歸功于一個人。我認為這是一個原則問題。你可能會理智地說,工業組織的形式和巨額資金支出制造了原子彈。但沒人會去看那樣一部電影——工業組織形式沒有堅毅的藍色雙眼,也缺乏個人魅力,更沒有道德焦慮。
HG:那麼,奧本海默給科學界留下了什麼遺産呢?
夏平:這一點很有趣。奧本海默沒有獲得過諾貝爾獎;參加過曼哈頓計劃的其他實體學家得到過。戰後,他隻寫了幾篇科學論文。如果他不是洛斯阿拉莫斯的科學主任,奧本海默會在實體學領域獲得諾貝爾獎嗎?也許不會。會有很多關于他的傳記嗎?可能不會。作為戰後文化評論員,他會有一個平台嗎,他的觀點是否會被傾聽?可能也不會。我們都要去看關于他的電影嗎?當然不會。格羅夫斯将軍完全可以選擇其他人來擔任洛斯阿拉莫斯的科學主任。如果他這麼做了,奧本海默會變成什麼樣子?如果有的話,我們會怎麼看待他?
HG:有些人喜歡他。有些人厭惡他。根據這些年對他的了解,你怎麼看待奧本海默?
夏平:我認為偉大的科學領袖,就像偉大的政治領袖一樣,一部分是由他們帶來的東西造就的,還有一部分是由環境造就的。我們往往高估了先天個性的作用,而低估了意外、環境,尤其是其他人在塑造我們所認為的獨特個性方面的作用。盡管如此,多年來,意外、環境、戲劇慣例(dramatic conventions)、曆史學家的研究以及許多其他因素都為奧本海默籠罩上了一層光環,使他變得格外迷人。這既是關于奧本海默的事實,也是關于我們的事實。我們用奧本海默的形象來思考科學與道德、科學與政治、科學與宗教、科學與哲學,以及知識分子在現代社會中的角色。他成了一個偶像。舍奧(本海默)其誰?
譯者注:
[1] 參見:https://www.nytimes.com/2022/12/16/science/j-robert-oppenheimer-energy-department.html。
[2] 參見:Charles Thorpe, Steven Shapin, Who Was J. Robert Oppenheimer?: Charisma and Complex Organization. Who Was J. Robert Oppenheimer?: Charisma and Complex Organization - Charles Thorpe, Steven Shapin, 2000 (sagepub.com)
[3] Trinity,友善起見,一律譯為“三一”。”Trinity test”的名稱是奧本海默受詩人John Donne詩歌的啟發而取的。1962年,曼哈頓計劃負責人格羅夫斯将軍寫信給奧本海默,詢問trinity這個名字的起源。奧本海默回複說:“我不清楚為什麼選擇這個名字,但我知道當時我腦海中的想法。我喜歡約翰·多恩臨終前寫的那首詩。”他随後引用了十四行詩“Hymn to God, My God, in My Sickness”。然後繼續說,“這仍不是選擇trinity(的原因),在另一首更有名的禱告詩中,多恩以‘‘Batter my heart, three person’d God’開頭。此外沒有别的任何線索了。”
後記
對于非實體行業的讀者而言,知曉奧本海默,來自曼哈頓計劃的名聲也許大大超過來自其實體成就的。譯者嘗試通過一份極簡年譜和短注的方式,對正文沒有過多涉及的實體内容做一适當補充,希望能使讀者對奧本海默的實體成就有一個初步的認知。當然,要在如此簡短的後記内讨論奧本海默的科學研究工作,是不現實的。在補充這份後記的過程中,譯者參考了奧本海默的幾部傳記和幾篇對他的回憶文章、有關論文,限于篇幅,恕不一一列出。
奧本海默極簡年譜
1904年4月22日 生于紐約。1911年-1921年 紐約道德教化學校(Ethical Culture School)。1915年 入選紐約礦物學會,次年在學會舉辦地質學講座,年僅12歲。1922年-1925年 三年即以最高榮譽(summa cum laude)從哈佛大學畢業。在哈佛大學,奧本海默深受布裡奇曼(Percy.W.Bridgman)教授的影響。布裡奇曼教授是一位極具獨創性的偉大的實驗實體學家。奧本海默貪婪地學習,他說,“我喜歡這裡……我學了比我應學的更多的課程,我住在圖書館的書架上,在智力上突襲這個地方。” 除了學習實體和化學,他還學習了拉丁語和希臘語。他用三年時間完成了四年制課程(他獲得博士學位的速度甚至更快:僅兩年)。
1925年-1927年 赴英國劍橋大學卡文迪許實驗室(Cavendish Laboratory)和德國哥廷根大學學習,并于哥廷根大學獲得實體學博士學位(1927年)。奧本海默是受玻恩的邀請前往哥廷根大學的,并在那裡結識了不少當時的著名實體學家,如泡利,海森堡等人。獲得博士學位後,奧本海默前往荷蘭萊頓和瑞士蘇黎世做了短暫通路。在萊頓他同埃倫費斯特合作,在蘇黎世他同泡利一起工作,這對奧本海默以後的科學生涯産生了很大影響。博士期間(1927年),奧本海默與玻恩合作發表了一篇著名的論文《分子的量子理論》(Zur Quantentheorie der Molekeln. Ann. Phys.84,(1927) 457-484.)。在這篇論文中,他們展示了如何将問題分為兩部分:一個描述電子圍繞固定原子核的運動,另一個描述核骨架的運動(振動和轉動自由度)。此即著名的玻恩—奧本海默近似。這一方法至今仍然是處理分子的基礎。
1929年 在加州理工學院和加州大學伯克利分校任教。奧本海默在兩校同時任教。在任教的十多年裡,他在兩地之間往返“通勤”,秋天和冬天在伯克利,春天學期從4月開始,在(加州理工)帕薩迪納。他的許多合作者和學生都和他一起通勤。奧本海默在伯克利建立了一個世界級的理論實體系,或者說,屬于他的理論實體學派。在那個年代成長起來的大多數最優秀的美國理論實體學家都曾在人生的某個階段接受過奧本海默的訓練。其中很多是他的研究所學生,還有一些是他的博士後。他們親切地叫他“奧皮”(Oppie)。奧本海默的早期研究特别緻力于亞原子粒子的能量過程,包括電子、正電子和宇宙射線。他還在中子星和黑洞方面做出了開創性的工作1930年 奧本海默完成了一篇重要論文《關于電子和質子的理論》(On the theory of electrons and protons, Phys. Rev.35, (1930) 562-563.),本質上預言了正電子的可能性。奧本海默通過涉及對稱性的非常有力的論證表明,正電荷不可能有質子的品質,而必須和電子的品質相同。這隐含地預言了三年後發現的正電子。遺憾的是,他對狄拉克方程的有效性持懷疑态度,這使他無緣發現正電子。
1932年 計算了相對論性電子的能量損失。1933年安德森(Carl. D. Anderson)在宇宙線中發現正電子,這促使奧本海默立即着手計算了低能下正電子産生截面。他還利用自己的電子對産生理論解釋了宇宙線中的簇射。此後奧本海默和他的助手卡爾森(J. F. Carlson)及學生斯奈德(H. Snyder)一起,發展了一套優雅的大氣簇射多重性(multiplicity)的數學理論,著名實體學家H.貝特評論說,“這是一個利用數學工具處理實體現象的傑作。”同年,他和他的學生将注意力轉移到了核實體領域。奧本海默在這一領域最重要的貢獻是著名的奧本海默-菲利普斯過程(Oppenheimer-Phillips process)。1934年 他和法裡(W. H. Furry)一起發展了狄拉克方程的一種場論,把電子和正電子以相同的地位處理。這篇論文包含了現代形式的電子-正電子理論。他和他的學生還發現了真空極化現象。
1936年-1942年 涉嫌參加美國共産黨的活動1939年 發表了20世紀實體學中最偉大的論文之一,從理論上暗示了黑洞的可能性。早在1936年奧本海默就對中子星實體很感興趣。1939年的早些時候,奧本海默與學生沃爾科夫(G. M. Volkoff)證明了中子星不可能無限緻密。他們将廣義相對論和量子力學結合來描述中子流體(Neutron fluid)。用論文中的話講,“對于一個球對稱分布的冷中子系統,如果這些中子的總品質超過0.7Msun (Msun為太陽品質),那麼其對應的時空不可能是場方程的靜态解。”換句話說,這一結論确立了穩定中子星品質上限,後來更細緻的天體實體學計算表明這一上限實際上在1.5∼3Msun之間,此即著名的托爾曼—奧本海默—沃爾科夫極限(Tolman–Oppenheimer–Volkoff limit)。該極限引起一個重要問題:對于品質足夠大的中子星核心,持續地坍縮會導緻什麼後果?奧本海默和學生斯奈德一起研究了引力引起的大品質恒星的坍縮(On continued gravitational contraction, Phys.Rev.56,(1939) 455-459.),得到一個重要結論:“恒星傾向于隔絕自己和遠方觀測者的任何交流;隻有其引力場存在……盡管從遠方觀測者看來,建立這種漸近隔離需要無限時間,但對于恒星物質的共動觀測者來說,這個時間是有限的,而且可能相當短。”這幾乎就是黑洞的預言了。遺憾的是,這一結果在當時未引起足夠的重視。
1940年-1941年 奧本海默的注意力轉移到了介子(meson)理論和利用介子解釋核力的嘗試。1942年10月15日 被委派在新墨西哥州建立并運作絕密的洛斯阿拉莫斯實驗室,其後三年上司曼哈頓計劃,全力發展原子彈。1945年7月16日 第一顆原子彈的三一試爆(The Trinity test)獲得成功,試爆地點位于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯以南100英裡的阿拉莫戈多(Alamogordo)靶場的貧瘠平原上。
1945年11月2日 在洛斯阿拉莫斯向其他實體學家發表告别演說,譴責在未來戰争中使用原子武器。1945年-1952年,奧本海默是最重要和最受尊敬的美國和國際原子能政策顧問之一。1946年 因對洛斯阿拉莫斯實驗室的上司而獲得總統嘉獎和勳章。1947年-1966年 擔任紐澤西州普林斯頓進階研究院(IAS)主任。在他的上司下,IAS成為世界著名的實體學中心之一。奧本海默本人其時已經成為美國實體學界、乃至自然能科學界的代表性人物。1953年 被指控為共産黨員,并向蘇聯洩露了原子彈秘密。1954年 6月29日 美國原子能委員會(Atomic Energy Commission)正式剝奪了奧本海默的最高機密安全許可,結束了他與原子能計劃的關系。1963年 林登·約翰遜(Lyndon Johnson)總統授予奧本海默著名的費米獎(Fermi Award)。1967年2月18日 在普林斯頓因喉癌去世,享年62歲。
受訪者簡介
史蒂文·夏平(Steven Shapin,1943-):哈佛大學科學史教授,美國藝術與科學院院士,當代最重要的“科學知識社會學家”之一。2014年,他獲得了科學史學會(HSS)的最高榮譽“薩頓獎章”,以表彰他“一生的學術成就”。
夏平教授的著作頗豐,包括《利維坦和氣泵:霍布斯、波義耳和實驗生活》(與西蒙·謝弗合著),《真理的社會史:十七世紀英格蘭的文明與科學》《科學革命》(現已被翻譯成16種語言),Wetenschap is cultuur(科學即文化),《科學生活:晚期現代職業的道德史》《永不純潔:科學的曆史研究》等。
本文譯自Sammantha Laine Perfas, Closer look at ‘father of atomic bomb’,Harvard Gazette,原文連結:https://news.harvard.edu/gazette/story/2023/07/closer-look-at-father-of-atomic-bomb/
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