怎样避免冷战期间研究核武器?这位诺奖得主望向月球

2020年01月13日 11:24 次阅读 稿源:Nature自然科研 条评论

Angela N。 H。 Creager因为那位发现氘的诺奖得主的人生经历而大受鼓舞。在见证了1945年的三一核试验后,理论物理学家J。 Robert Oppenheimer想起了印度教经文:“现在,我变成了死亡,世界的毁灭者。”尽管这通常被解释为是承认作为曼哈顿计划的科学主管而在道德上背负的罪责,但直到20世纪50年代中期被吊销安全特许权之前,Oppenheimer一直是核武器创制机构中的核心人物。

图 | Antoine Dore

Harold Urey(哈罗德·C·尤里)也为曼哈顿计划工作。但与Oppenheimer不同的是,这位获得诺贝尔奖的化学家在战后远离了核武器的开发。他对国防工作之外的科学的探索令其转向研究生命起源和月球地质学。而今,科学历史学家Matthew ShinDELL根据Urey的生平创作了引人入胜的传记《哈罗德·C·尤里的生平和科研》一书,以期展示这位勤勉认真有良心的化学家是如何度过冷战的。

《 哈罗德·C·尤里的生平和科研》

 The Life and Science of Harold C。 Urey

作者:Matthew Shindell

出版社:芝加哥大学出版社(2019年)

Shindell认为,Urey成长中接受的虔诚教育使他坚信核军备竞赛的危险性,并坚定了他对科研诚信的身体力行。Urey来自印第安纳州一个贫穷的农家,他的父亲是一个牧师,属于一个生活简朴的新教教派——兄弟教会。他在日益多样化的教育环境中成长,谨记着家族的热烈信仰,最终在加州大学伯克利分校获得博士学位。他也找到了一条通向国际化的中产阶级生活道路。

20世纪20年代,Urey是与物理学家密切合作的一小群化学家之一。在哥本哈根大学Niels Bohr的理论物理研究所工作时,他紧跟量子力学的发展。在那里以及在德国旅行期间,他遇到了海森堡、泡利和爱因斯坦这样的学术大牛。但Urey认为他缺乏在量子化学领域取得理论进展所需的数学技能。回到美国后,他成立了家庭并且开启了学术生涯。

哥本哈根大学Niels Bohr理论物理研究所 | Wikimedia commons

在马里兰州巴尔的摩市的约翰·霍普金斯大学,以及后来在纽约市的哥伦比亚大学,Urey给化学家们教授量子力学,同时他也开始着手探索氘。他根据Bohr、Frederick Soddy和J。 J。 Thomson的研究工作,预测出氘的存在,但是这一点曾受到许多化学家和物理学家的怀疑。最终在1931年,Urey成功地发现了氢的这种同位素。三年后,Urey的发现为他赢得了诺贝尔奖。在此之前,他还与人合著了《原子、量子和分子》(Atoms, Quanta and Molecules,1930年),这是最早关于将量子力学应用于分子系统的英文著作之一。

Urey对其它化学元素(如氮和氧)的稳定同位素的持续研究,使得它们在生物化学和地球化学中得到重要应用,包括开创性地使用同位素标签来研究代谢途径。生活在纽约也让Urey走向了政治自由主义。他开始意识到影响犹太科学家的反犹太主义,以及女性科学家们的缺乏机会。作为一位慷慨的导师,他与两名合作者分享了自己的诺贝尔奖奖金,并且又与年轻的Isidor Rabi(后来发现了核磁共振)分享了自己另一笔奖金。

曼哈顿调动

第二次世界大战改变了尤里的生活,也改变了许多国家的多数物理学家和研究人员的生活。他在同位素方面的专长使他对于曼哈顿计划很有价值。在这里,他最终领导了一个由科学家和工程师组成的庞大团队,致力于用气体扩散法分离铀同位素。然而,他并不适合管理这个技术复杂而繁琐的项目,而且该项目的总负责人Leslie Groves对他产生了怀疑。甚至在战争结束之前,Urey就对为军方工作深感失望。

战争结束后,Urey利用自己的诺贝尔奖得主身份,对核战争的前景发出了警告。他支持通过世界政府进行国际干预,以规范原子能在未来军事上的应用。这在1946年并不是一个激进的观点;这一观点在美国政府关于原子能国际管控的报告中得到了推进,报告中的许多内容是由Oppenheimer起草的。

尤里希望规范原子能在未来军事上的应用 | Pixabay

然而,当苏联拒绝了这一维护美国在原子能方面垄断地位的国际管控计划时,世界政府的支持者发现,他们作为公民的忠诚受到了质疑。1946年,J。 Parnell Thomas(后来成为众议院非美活动委员会主席)抨击Urey“世界大同”的思想,说他不够爱国。联邦调查局还调查了Urey,声称他属于几个共产主义阵线组织。

在这段痛苦的时期,Urey对现代世俗社会应对原子时代新威胁的能力失去了信心。虽然他早已抛弃了父母的宗教信仰,但他开始认为犹太-基督教是民主的关键。他把科学本身的成功,以及它对诚实和信用的坚持,归功于宗教伦理

20世纪40年代末,Urey利用他在质谱分析方面的专长,开始了地球化学的研究,后来又开始了行星科学的研究。这是一种逃脱核武器建设轨道的方法(尽管他仍然是美国原子能委员会的顾问)。他和化学专业的Stanley Miller一起,检验了苏联生物化学家Alexander Oparin和生物学家J。 B。 S。 Haldane关于生命起源的假说,并成功地在水、甲烷、氨和氢的溶液中通过放电产生了氨基酸。1952年,Urey出版了《行星》(The Planets)——一本关于太阳系形成的化学专著。

探月

1957年苏联人造卫星“Sputnik”发射后,美国国家航空航天局(NASA)成立,在其成立之初,Urey对其有很大的影响力,他提出了很有说服力的理由,向NASA说明为什么应该优先探索月球而不是其他天体。1969年,他分析了阿波罗11号任务期间收集的月球岩石,这支持了他的月球与地球共同起源的理论。他想让这个资金充足的机构来检验关于太阳系起源的理论——这是超出任何高校科学家个人能力范围的实验。尽管他具有影响力,但NASA的一些方针还是让他感到失望,比如NASA把重点放在载人太空探索上,而不是对宇宙起源的探索。Urey生命中最后这令人沮丧的一章表明了以任务为导向的研究中充斥着勾心斗角的政治,在这种研究中,公众的兴趣或政府的优先事项可以优先于科学问题本身。

Shindell在整本书中都紧紧围绕着他的传记主题。有时,读者可能希望他能多谈一点,描绘一下Urey时代的美国文化生活,或者评论一下太空竞赛是怎么契合全球冷战的。不管怎么说,这部优秀的传记精彩地展示了Urey在科学上的贡献是如何将化学带向新的方向,包括带到月球之上。此外,Shindell在描述一位顶尖科学家的生活时,也探讨了在美国,信仰、价值观和政治之间错综复杂的关系。

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