苏布拉曼扬·钱德拉塞卡：巴基斯坦裔美国天体物理学家的传奇生平

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    苏布拉曼扬·钱德拉塞卡

    苏布拉曼扬·钱德拉塞卡，这位巴基斯坦裔美国天体物理学家，于1910年10月19日在巴基斯坦拉合尔诞生，并在1995年8月21日于美国伊利诺伊州芝加哥逝世。他与威廉·福勒共同分享了1983年的诺贝尔物理学奖，该奖项是对他们在大质量恒星演化后期阶段理论方面所做重要发现的认可。

    苏布拉曼扬·钱德拉塞卡是1930年荣获诺贝尔物理学奖的Raman爵士的亲属。他曾在总统学院、马德拉斯大学以及剑桥三一学院接受过高等教育。在1933年至1936年期间，他在剑桥三一学院担任了一个特定的职务。

    至1930年代初期，研究者们得出了这样的结论：在将氢元素完全转化为氦元素的过程中，恒星会在自身引力的作用下逐渐耗尽能量，并随之发生收缩。这样的恒星被称作白矮星，其体积缩小至与地球相近，组成它们的原子中的电子和原子核被挤压至极高的密度。苏布拉曼扬·钱德拉塞卡提出了钱德拉塞卡极限的概念，指出那些质量超过太阳1.44倍的恒星无法形成白矮星，而是会持续坍缩。在超新星爆炸的过程中，这些恒星会将其气态包层抛出，最终演变成中子星。而对于质量更大的恒星，它们在继续坍缩后，最终会变成黑洞。这些计算对于全面理解超新星、中子星以及黑洞的形成机制具有重要意义。苏布拉曼扬·钱德拉塞卡在1930年萌生了限制其赴英格兰旅行的念头。遗憾的是，这一想法遭到了包括英国天文学家阿瑟·爱丁顿在内的诸多强烈抵制。经过数年的不懈努力，这一观点才逐渐为大众所接受。

    苏布拉曼扬·钱德拉塞卡加盟芝加哥大学，1938年，他从天体物理学助理教授的职位晋升为D. Hull天体物理学杰出服务教授（1952年），并在1953年正式成为美国公民。他在研究恒星大气层中能量通过辐射的传递以及太阳表面的对流现象方面，取得了显著的成就。他努力构建黑洞的数学模型，并在《黑洞的数学理论》一书中，于1983年详细阐述了自己的研究成果。

   

    苏布拉曼扬·钱德拉塞卡在1953年荣获了皇家天文学会颁发的金质奖章，随后在1962年，他又获得了皇家学会的皇家奖章，再后来，在1984年，他再次荣膺了皇家学会的科普利奖章。他的作品还包括《恒星结构研究导论》一书，出版于1939年；《恒星动力学原理》，发表于1942年；《辐射传输》一作，面世于1950年；《流体动力学和水磁稳定性》这部作品，于1961年问世；《真理与美：科学中的美学与动机》一文，出版于1987年；以及《牛顿的普通读者原理》这部著作，于1995年与读者见面。

    威廉·福勒

    威廉·福勒，一位来自美国的著名天体物理学家，于1911年8月9日降临人世。他与苏布拉曼扬·钱德拉塞卡携手合作，在1983年荣获诺贝尔物理学奖，该奖项的授予旨在肯定他在构建广受认可的元素生成理论中所作出的卓越贡献。

    福勒在位于帕萨迪纳的加州理工学院担任教职，并在此地创立了一门全新的学科——实验核天体物理学。在加州理工学院的凯洛格实验室，他致力于研究，通过加速质子并使之撞击原子，试图探究可能发生的核反应及其所释放的能量，期望借助这些知识来揭示恒星产生能量的奥秘。当他成功解析出为太阳提供能量的核反应过程时，他的名声迅速崛起。1939年，汉斯·贝特成功论证了太阳能量源于氢转变为氦的聚变过程，然而这一核反应存在两种途径：第一种是碳循环，其中碳原子依次吸附四个氢原子，最终释放出一个氦原子；第二种是质子-质子链反应，一个氢原子连续与三个氢原子聚变，最终生成一个氦原子。理论上分析，这两条途径均具备可行性，然而贝特却难以在这两者之间作出决定。

    在20世纪50年代的开端，福勒揭示了碳循环只能在体积更大、温度更高的恒星体内发生，而太阳的能源则源自质子-质子反应。那一年，福勒在英国剑桥大学度过了一个学期的时光，期间他结识了两位杰出的年轻天体物理学家，杰弗里·伯比奇与玛格丽特·伯比奇。他们在一部分恒星中发现了数量众多且令人惊讶的元素。福勒开始着手探讨这些元素在恒星中的生成机制。在剑桥的那段时光里，他结识了弗雷德·霍伊尔。霍伊尔曾在四年前公开发表意见，对乔治·伽莫夫等人提出的大爆炸理论表示异议。伽莫夫坚信所有元素都是在宇宙大爆炸过程中生成的，然而霍伊尔对此理论持否定态度，因此他必须寻求其他途径来解释元素的生成。在他看来，这个答案隐藏在恒星内部的“熔炉”之中。然而，他面临了一个看似难以逾越的难题：他成功阐释了两个氦原子如何结合成铍原子，然而，若要再引入一个氦原子以构成碳原子，似乎显得遥不可及，除非碳原子处于一种尚未被发现的能量形态之中。

    1953年，霍伊尔抵达帕萨迪纳，成功说服福勒实验室着手探寻那神秘碳元素的能量形态。他坚信这一形态的确存在，否则宇宙中便不会有碳，进而也就不会有我们人类。他引用了现今所提及的“人择原理”，即：鉴于我们的存在，这种碳的能量形态必然存在。福勒对此观点产生了浓厚的兴趣，他同意开展必要的实验研究，最终果真揭示出了之前未曾被察觉的碳元素所具有的能量形态。

   

    福勒、霍伊尔以及伯比奇夫妇持续携手研究，于1957年共同撰写并发表了一篇题为《恒星中元素的合成》的学术论文。在该论文中，他们揭示了巨星内部的环境条件，这些条件有利于氢原子聚变为氦原子，氦原子聚变为碳原子，碳原子聚变为氧原子，甚至在巨星发生爆炸的过程中，还能合成出更重的元素。他们详细阐述了七种核聚变反应过程，这些反应能够生成除最轻的几种元素（例如氦、氘和锂）以外的所有元素。

    该论文堪称20世纪科学界的重要里程碑之作，在天体物理学界的影响力与1953年沃森与克里克在分子生物学领域发表的具有划时代意义的论文相媲美。它享有极高的知名度，人们普遍将其简称为B2FH，这个名称源自四位作者姓氏的首字母缩写（顺便一提，这些姓氏的字母顺序排列，而霍伊尔与福勒则是该研究的主要贡献者）。

    1983年，福勒凭借其在恒星核合成领域的卓越研究，荣获了诺贝尔物理学奖。然而，与他共同获得这一荣誉的并非弗雷德·霍伊尔，而是另一位名叫苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡的印裔美国物理学家。至于弗雷德·霍伊尔为何未能被纳入获奖者行列，时至今日，这仍旧是一个未解之谜。这或许缘于霍伊尔对宇宙大爆炸理论的抵触，亦或是他长期坚持的反传统立场，还可能是因为他曾经坦率地批评过诺贝尔奖委员会过往的一些行为。他绝非其研究领域内那些墨守成规的“好好先生”之列。

    无论霍伊尔被排除的原因究竟为何，都不应将责任归咎于威利·福勒。他完全有资格获得诺贝尔奖的一半份额。此外，在威利·福勒为诺贝尔奖所撰写的个人简介中，他高度赞扬了霍伊尔在提出恒星核合成理论方面的贡献，并将霍伊尔视为对自己职业生涯产生重大影响的人物，仅次汉斯·贝特（汉斯·贝特因其研究成果荣获诺贝尔奖）。

    福勒对蒸汽机车情有独钟，这一特点也揭示了为何他收到的第一张照片上的生日礼物与蒸汽机车紧密相连。我坚信，聚会上那四位嘉宾按照“BBFG”的顺序站排，绝非偶然。