怎樣避免冷戰期間研究核武器?這位諾獎得主望向月球
Angela N。H。Creager因為那位發現氘的諾獎得主的人生經歷而大受鼓舞。在見證了1945年的三一核試驗後,理論物理學家J。Robert Oppenheimer想起了印度教經文:“現在,我變成了死亡,世界的毀滅者。”儘管這通常被解釋為是承認作為曼哈頓計劃的科學主管而在道德上背負的罪責,但直到20世紀50年代中期被吊銷安全特許權之前,Oppenheimer一直是核武器創制機構中的核心人物。
圖| Antoine Dore
Harold Urey(哈羅德·C·尤里)也為曼哈頓計劃工作。但與Oppenheimer不同的是,這位獲得諾貝爾獎的化學家在戰後遠離了核武器的開發。他對國防工作之外的科學的探索令其轉向研究生命起源和月球地質學。而今,科學歷史學家Matthew Shin DELL根據Urey的生平創作了引人入勝的傳記《哈羅德·C·尤里的生平和科研》一書,以期展示這位勤勉認真有良心的化學家是如何度過冷戰的。
《 哈羅德·C·尤里的生平和科研》
( The Life and Science of Harold C。 Urey)
作者:Matthew Shindell
出版社:芝加哥大學出版社(2019年)
Shindell認為,Urey成長中接受的虔誠教育使他堅信核軍備競賽的危險性,並堅定了他對科研誠信的身體力行。Urey來自印第安納州一個貧窮的農家,他的父親是一個牧師,屬於一個生活簡樸的新教教派——兄弟教會。他在日益多樣化的教育環境中成長,謹記著家族的熱烈信仰,最終在加州大學伯克利分校獲得博士學位。他也找到了一條通向國際化的中產階級生活道路。
20世紀20年代,Urey是與物理學家密切合作的一小群化學家之一。在哥本哈根大學Niels Bohr的理論物理研究所工作時,他緊跟量子力學的發展。在那里以及在德國旅行期間,他遇到了海森堡、泡利和愛因斯坦這樣的學術大牛。但Urey認為他缺乏在量子化學領域取得理論進展所需的數學技能。回到美國後,他成立了家庭並且開啟了學術生涯。
哥本哈根大學Niels Bohr理論物理研究所| Wikimedia commons
在馬里蘭州巴爾的摩市的約翰·霍普金斯大學,以及後來在紐約市的哥倫比亞大學,Urey給化學家們教授量子力學,同時他也開始著手探索氘。他根據Bohr、Frederick Soddy和J。J。Thomson的研究工作,預測出氘的存在,但是這一點曾受到許多化學家和物理學家的懷疑。最終在1931年,Urey成功地發現了氫的這種同位素。三年後,Urey的發現為他贏得了諾貝爾獎。在此之前,他還與人合著了《原子、量子和分子》(Atoms, Quanta and Molecules,1930年),這是最早關於將量子力學應用於分子系統的英文著作之一。
Urey對其它化學元素(如氮和氧)的穩定同位素的持續研究,使得它們在生物化學和地球化學中得到重要應用,包括開創性地使用同位素標籤來研究代謝途徑。生活在紐約也讓Urey走向了政治自由主義。他開始意識到影響猶太科學家的反猶太主義,以及女性科學家們的缺乏機會。作為一位慷慨的導師,他與兩名合作者分享了自己的諾貝爾獎獎金,並且又與年輕的Isidor Rabi(後來發現了核磁共振)分享了自己另一筆獎金。
曼哈頓調動
第二次世界大戰改變了尤里的生活,也改變了許多國家的多數物理學家和研究人員的生活。他在同位素方面的專長使他對於曼哈頓計劃很有價值。在這裡,他最終領導了一個由科學家和工程師組成的龐大團隊,致力於用氣體擴散法分離鈾同位素。然而,他並不適合管理這個技術複雜而繁瑣的項目,而且該項目的總負責人Leslie Groves對他產生了懷疑。甚至在戰爭結束之前,Urey就對為軍方工作深感失望。
戰爭結束後,Urey利用自己的諾貝爾獎得主身份,對核戰爭的前景發出了警告。他支持通過世界政府進行國際干預,以規範原子能在未來軍事上的應用。這在1946年並不是一個激進的觀點;這一觀點在美國政府關於原子能國際管控的報告中得到了推進,報告中的許多內容是由Oppenheimer起草的。
尤里希望規範原子能在未來軍事上的應用| Pixabay
然而,當蘇聯拒絕了這一維護美國在原子能方面壟斷地位的國際管控計劃時,世界政府的支持者發現,他們作為公民的忠誠受到了質疑。1946年,J。Parnell Thomas(後來成為眾議院非美活動委員會主席)抨擊Urey“世界大同”的思想,說他不夠愛國。聯邦調查局還調查了Urey,聲稱他屬於幾個共產主義陣線組織。
在這段痛苦的時期,Urey對現代世俗社會應對原子時代新威脅的能力失去了信心。雖然他早已拋棄了父母的宗教信仰,但他開始認為猶太-基督教是民主的關鍵。他把科學本身的成功,以及它對誠實和信用的堅持,歸功於宗教倫理。
20世紀40年代末,Urey利用他在質譜分析方面的專長,開始了地球化學的研究,後來又開始了行星科學的研究。這是一種逃脫核武器建設軌道的方法(儘管他仍然是美國原子能委員會的顧問)。他和化學專業的Stanley Miller一起,檢驗了蘇聯生物化學家Alexander Oparin和生物學家J。B。S。Haldane關於生命起源的假說,並成功地在水、甲烷、氨和氫的溶液中通過放電產生了氨基酸。1952年,Urey出版了《行星》(The Planets)——一本關於太陽系形成的化學專著。
探月
1957年蘇聯人造衛星“Sputnik”發射後,美國國家航空航天局(NASA)成立,在其成立之初,Urey對其有很大的影響力,他提出了很有說服力的理由,向NASA說明為什麼應該優先探索月球而不是其他天體。1969年,他分析了阿波羅11號任務期間收集的月球岩石,這支持了他的月球與地球共同起源的理論。他想讓這個資金充足的機構來檢驗關於太陽繫起源的理論——這是超出任何高校科學家個人能力範圍的實驗。儘管他具有影響力,但NASA的一些方針還是讓他感到失望,比如NASA把重點放在載人太空探索上,而不是對宇宙起源的探索。Urey生命中最後這令人沮喪的一章表明了以任務為導向的研究中充斥著勾心鬥角的政治,在這種研究中,公眾的興趣或政府的優先事項可以優先於科學問題本身。
Shindell在整本書中都緊緊圍繞著他的傳記主題。有時,讀者可能希望他能多談一點,描繪一下Urey時代的美國文化生活,或者評論一下太空競賽是怎麼契合全球冷戰的。不管怎麼說,這部優秀的傳記精彩地展示了Urey在科學上的貢獻是如何將化學帶向新的方向,包括帶到月球之上。此外,Shindell在描述一位頂尖科學家的生活時,也探討了在美國,信仰、價值觀和政治之間錯綜複雜的關係。