假如您曾经作出一项重大发现,虽然也很有名,长期以来却没有得到重要的奖励。50年后,就在您自己都快要忘掉的时候,突然有人打电话通知您得奖了,会有什么感想?
听上去有点不可思议,然而这正是莫斯科列别杰夫物理研究所的京茨堡(Vitaly L.Ginzburg)上星期的遭遇:他与他的俄罗斯同胞阿布里科索夫(Alexei A.Abrikosov)以及英国人莱格特(Anthony J.Leggett)共同分享了2003年的诺贝尔物理学奖。
“他们已经提名了我30多年,所以在这个意义上,这并非一件始料不及的事,”京茨堡在接受美联社采访时说,“但是我猜想他们并没有打算把奖给我,毕竟有很多竞争者。所以,很久以前我就忘了这回事了。”
京茨堡的获奖简直是一个让人们重新温习超导历史的机会。1911年,荷兰的科学家昂尼斯发现,温度降到-269℃的水银失去了电阻。这是人类首次发现超导体——电阻为零的导体。20多年后,科学家发现了超导体的另一个特点:超导体排斥磁场进入其内部,但是如果磁场太强,那么它的超导电性就可能被破坏。
1950年,当时只有34岁的京茨堡和前苏联另一位著名的物理学家朗道一同提出了一个描述超导体特性的理论。这个理论可以准确地预测诸如超导体能负荷的最大电流等特性。
然而京茨堡—朗道理论是“从现象或已知的物理量出发而发展出来的描述现象的理论,它未必是最根本的理论”。中科院物理所的闻海虎研究员解释说。
更根本的理论要等到1957年才出现。这一年,3位美国科学家库柏、巴丁和施里弗提出了BCS理论(BCS是三人姓氏第一个字母的组合),从微观上解释了超导的机制。1972年,他们3人因此而获得了诺贝尔物理学奖。然而,一直以来比BCS理论更早的京茨堡—朗道理论却没有获奖:20世纪五六十年代,正值东西方两大阵营对垒的时刻,西方的科学家可能对京茨堡—朗道理论并没有留下太多的印象。
“BCS理论从微观的角度解释了超导材料为什么会超导,而京茨堡—朗道理论不能解释超导的原因,但是能够描述超导材料进入超导态后在磁场中的行为,两个理论都很伟大,各有侧重点。”闻海虎告诉《南方周末》记者,“可能冷战对京茨堡—朗道理论的创立者获得诺贝尔奖有些影响,但BCS理论绝对是一个伟大的工作,图像很清晰、准确,应该很快获得诺贝尔奖。”
但是京茨堡以及其研究建立在其基础之上的阿布里科索夫却没有很快得奖。在最初发现超导体之后很多年,人们才知道世界上存在不止一种类型的超导体。那种不允许磁场穿过的,是第一类超导体。而阿布里科索夫在1953年的研究表明,还存在第二类超导体,这种超导体允许磁场穿过。
如果没有阿布里科索夫的发现,或许今年的诺贝尔生理学或医学奖就不会授予劳特布尔和曼斯菲尔德:今天几乎所有产生强大磁场的超导磁铁都是由第二类超导体制造的。而没有强大的磁场,就没有磁共振成像技术。
如果一定要找到一个连接莱格特和其他两位获奖者的人,那么这个人仍然是朗道。1962年,朗道因为对液氦超流动性的研究而获得诺贝尔物理学奖。超流动性在常人看来是非常奇异的现象:如果你把液氦注入一个敞口的容器,那么液氦会“自动地”溢出容器。
当时,人们发现能产生超流动现象的是氦4(氦的一种同位素),而氦3不会产生这种现象。后来发现事实并非如此。当时还在英格兰苏塞克斯大学的莱格特对这一奇特的现象作出了精彩的解释。
“(莱格特)只用了不到三个星期的时间就给出了解释,”当年发现氦3超流动性的奥谢罗夫在《纽约时报》上回忆说,“这确实是很关键的一步。”
尽管关键,莱格特却和京茨堡一样不太走运。1996年,诺贝尔物理学奖授予了当年康奈尔大学发现氦3超流动性的三个人,莱格特却榜上无名。
岁月流逝,获奖时的京茨堡已届87岁高龄,阿布里科索夫75岁,而莱格特也有65岁了。20世纪80年代末,阿布里科索夫移民到美国,在阿贡国家实验室继续他的科学生涯,京茨堡一直在莫斯科,莱格特则来到了伊利诺伊大学,至今还活跃在超流动研究领域。或许可以认为,今年的诺贝尔物理学奖也含有一点对历史“补偿”的意味。即便没得到补偿,他们也比因车祸而于60年代逝世的朗道幸运得多。
《南方周末》特约撰稿:柯南
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