趙忠堯,憾失諾貝爾獎,64年後諾獎評審主任向李政道承認:是疏漏

他是物理學史上第一個發現反物質的科學家,同時也是我國核物理的鼻祖,在兩彈一星的元勛中,有多位是他的學生(他的學生包括鄧稼先錢三強朱光亞彭桓武等後世聞名的大科學家);華人最早的諾獎得主李政道楊振寧,都曾得到過他的教導。

他就是中國科學院院士、著名核物理學家趙忠堯,也是我國核物理研究以及其他諸多物理領域的開拓者,因為他的努力與奉獻,極大推動了我國核武器及核工業的發展。

圖|趙忠堯(中)

1902年6月27日,趙忠堯出生於浙江諸暨南門趙家,從小趙忠堯就營養不良,身體素質較差。雖然身體羸弱,但趙忠堯從小就知道刻苦學習,在學業上他的各門學科成績都名列前茅。

1920年,18歲的趙忠堯考上了夢寐以求的學府——南京高等師範學院,趙忠堯非常珍惜學習的時光,在南高師學習的日子裡,趙忠堯刻苦鑽研物理學,為今後的發展打下了堅實的基礎。

1924年,趙忠堯畢業後曾去浙江吳興師範學校任教,半年後返回東南大學(1923年南京高等師範學校改建為東南大學),任物理助教並補修物理系課程。

1927年秋,趙忠堯赴美國留學,在加州理工學院師從羅伯特·安德魯·密立根教授,密立根教授是著名的物理學家,他在1923年獲得了諾貝爾物理學獎

在名師的教導下,趙忠堯在物理學方面取得了快速的進步,在這期間,趙忠堯第一次發現了正電子,震驚了整個物理學界。

在美國留學期間,密立根教授給了趙忠堯一個“硬γ射線在物質中的吸收係數”的實驗課題。趙忠堯經過一年多艱苦而又細緻的實驗,不僅完成了課題,而且在1929年底,趙忠堯竟然有了一個重大發現:硬γ射線的高能量光子束,在通過重金屬鉛時出現了“反常吸收”現象。此為正負電子對撞產生的最早實驗證據。

他據此現象寫成論文,以《硬γ射線吸收係數測量》為題,發表於1930年5月的《美國國家科學院院報》上。接着趙忠堯繼續實驗,通過實驗,再次證實了正電子的存在,1930年10月,趙忠堯在美國《物理學評論》上發表了他的這一重要發現。

圖|趙忠堯

在此解釋一下,負電子屬於正物質,即我們平時所稱的物質:正電子則屬於反物質。趙忠堯是人類物理學史上第一個發現反物質的科學家。他觀測到的正、負電子湮滅輻射比後來安德遜看到的正電子徑跡早兩年。

趙忠堯的研究成果為研製正負電子對撞機提供了理論基礎,同時也奠定了他在世界物理學界的地位。

發現正電子,這是物理學一次里程碑式的進步,但是1936年的諾貝爾物理學獎,卻頒給了晚於趙忠堯兩年發現正電子的美國物理學家,同時也是趙忠堯在美國留學時的同學卡爾·戴維·安德遜

趙忠堯明明是第一個發現正電子的人,卻連半個諾貝爾獎沒有得到,消息一出物理學界一片嘩然。

密立根教授,在聞聽趙忠堯沒有獲得諾獎後,痛苦地說:"這是我最不願意接受的事情"。

這是諾貝爾物理學獎歷史上最大的不公平事件,直到64年後,這場不公的真相才得以被查清。

2000年,曾擔任諾貝爾物理學獎委員會評審主任的瑞典科學院院士愛克斯朋,向李政道博士揭開了這個謎的謎底。

原來當年瑞典皇家學會曾經鄭重考慮過授予趙忠堯諾貝爾獎,沒想到當時有一位在德國工作的女學者,同時她也是位物理學家,在一篇文獻中報告她的實驗結果與趙忠堯的觀察結論不同,並對趙的實驗結果的正確性提出了質疑。

這件事在瑞典皇家學會內引起了爭論,為慎重起見,他們決定放棄原來的意見,不授予趙忠堯諾貝爾獎,而把該獎項授予了趙忠堯的同學,晚於趙忠堯兩年才發現正電子的安德遜。

幾年後,多位物理學家終於證實,趙忠堯的實驗和觀察是完全準確的,而那位提出疑問的女物理學家是由於設備靈敏度不夠,才造成了錯誤的觀察,導致她的實驗結果與趙忠堯的不同,並且混淆了視聽,影響了科學界對趙忠堯成果的評價和認識。

雖然揭秘了真相,但也為時已晚,趙忠堯在1998年已離世。就這樣,趙忠堯蒙受了巨大的冤屈,導致已經來到他身邊的諾貝爾獎又擦肩而過,成為諾貝爾獎歷史上的一大遺憾。

1929年趙忠堯在美國加州理工大學留學時與導師合影。前排右四正後方為趙忠堯

同時,愛克斯朋也承認這是一次重大疏漏,並肯定了趙忠堯在物理學界的地位,他說:

“這是一樁很令人不安的、沒法再彌補的疏漏,趙忠堯先生在世界物理學家心中是實實在在的諾貝爾獎得主!

愛克斯朋也直言:“世界欠中國一個諾貝爾獎。”

而得到諾貝爾物理學獎的安德遜,在1983年出版的一本著作中也承認:當他的同學趙忠堯的實驗結果出來的時候,他正在趙忠堯的隔壁辦公室,當時他就意識到趙忠堯的實驗結果已經表明存在着一種人們尚未知道的新物質,他的研究是受趙忠堯的啟發才做的。

為此,李政道曾為自己的老師鳴不平,他說:

趙老師本來應該是第一個獲諾貝爾物理學獎的中國人,只是由於當時別人的錯誤把趙老師的光榮埋沒了。”

言語中可見李政道對趙忠堯沒有獲得諾獎,有多麼惋惜。

趙忠堯的功績也深深地印在了每一個物理學家的心裡,直到多年後,後輩的物理學家依然記得趙忠堯在物理學的重大貢獻。

1979年,丁肇中教授(中國科學院外籍院士、1976年諾貝爾物理學獎得主)在西德同步輻射中心佩特拉加速器落成典禮上,向與會的十多個國家上百名科學家介紹趙忠堯時,說:

“這位就是正負電子產生和湮滅的最早發現者:沒有他的發現,就沒有現在的正負電子對撞機。”

明明可以得到諾貝爾獎的榮譽,可惜卻陰差陽錯失之交臂,讓無數人深感惋惜。

圖|趙忠堯(中)

趙忠堯的另一個歷史功績就是以自己的一人之力,保住了全中國僅有的50毫克鐳。

1931年,趙忠堯帶着求知的目光進入了英國劍橋大學卡文迪許實驗室,並結識了當時著名的物理學家盧瑟福。在盧瑟福的指導下,趙忠堯同時進行着多項研究,苦心鑽研的他深深感動了盧瑟福,作為禮物,盧瑟福贈送給了他五十毫克的放射性實驗鐳。

鐳是一種具有很強的放射性的元素,在化學元素周期表中位於第7周期,第IIA族,原子序數88,元素符號Ra,能不斷放出大量的熱量。

而且鐳極其不容易提煉,當時的中國別說50毫克了,就連1毫克都沒有,可見,這50毫克的鐳有多麼珍貴。

同年,趙忠堯學成回國,到清華大學擔任物理系教授,趙忠堯深知國內需要鐳做實驗,便將這50毫克鐳也帶回國,他把這份珍貴的禮物存在清華大學實驗室的保險柜里。

在清華大學期間,趙忠堯開設了中國首個核物理課程,主持建立了中國第一個核物理實驗室。趙忠堯與他的老師葉企孫一起,還培養了一批後來為中國的原子能業做出重要貢獻的人才:包括王淦昌、彭桓武、錢三強、鄧稼先、朱光亞、周光召、程開甲、唐孝威,這八位為中國兩彈一星事業作出突出貢獻的功勛科學家,都曾經受業於趙忠堯。

圖|“兩彈一星”科學家

正當趙忠堯將全部精力投入到國內物理學建設和研究中時,抗戰爆發了,日本侵略者的炮火打破了寧靜的課堂,以至於幅員遼闊的華夏卻放不下一張安靜的書桌。

隨着形勢日益危急,清華大學成為了極其危險的地方,在此情況下,北方各大高校緊急南下躲避戰火。

在撤退前,趙忠堯馬上想到了放在實驗室保險柜的五十毫克放射鐳,這是極其珍貴的物質,絕對不能讓日本人搶去。

可是此時已經是1937年10月了,日軍已經佔領了清華園。雖然返回清華很危險,但是趙忠堯毅然決定搶回50毫克鐳。

他聯繫了同樣是清華的老師梁思成,兩人冒着生命危險奔赴清華大學,將50毫克鐳取了出來,也正因為如此,趙忠堯沒有趕得上與清華師生大部隊一起撤離。

無奈,趙忠堯只能自己帶着50毫克鐳獨自南下。可是在戰火紛飛的年代,想要安全南下與清華師生匯合談何容易,到處是戰火、不斷有土匪搶劫。為了掩人耳目,趙忠堯找到一個不起眼的破罈子,把放着鐳的鉛桶裝了進去,他又找了破舊的衣服,把自己弄得披頭散髮,扮成一個乞丐跟着難民前行。

白天趙忠堯與眾人躲起來,晚上急忙趕路,一路上風餐露宿、吃盡苦頭,但是那個破鹹菜罈子永遠不離身。同行的難民有人注意到他的異常,就打趣問道:"你這裡裝的是什麼寶貝呀?"。

趙忠堯謹慎地說:"裝的是我父親的骨灰。"

圖|趙忠堯上世紀四十年代在美國的照片

經過一個多月的長途跋涉,衣衫襤褸的趙忠堯終於在長沙找到了清華大學在長沙的臨時學校。當趙忠堯在學校門口出現時,門衛誤以為他是乞丐,直到趙忠堯見到了清華大學校長梅貽琦,梅校長得知這竟然是趙忠堯時,不禁淚濕衣襟。

趙忠堯的50毫克鐳有多麼重要?可以說,如果沒有這50毫克鐳,兩彈一星事業將更加困難。趙忠堯帶領學生,用這僅有的50毫克寶貴的鐳,做了很多人工放射性實驗,為今後的兩彈一星事業積累了大量的實驗數據和資料。

1938年到1945年,趙忠堯在西南聯大執教,物理學獎得主楊振寧也曾在西南聯大學習,並曾得到趙忠堯的親自教導,楊振寧曾回憶自己在西南聯大的求學生涯:

我在昆明學到的物理已經達到當時世界最高水平。

為什麼楊振寧敢這麼說,因為教導他的正是趙忠堯,一位本應得到諾貝爾獎的物理學家,在這樣的名師下學習,當然是世界最高水平了。

圖|1946年趙忠堯以觀察員身份參觀美國試爆原子彈,前排左一為趙忠堯

趙忠堯也是第一個親眼看到核爆炸的中國物理學家。1946年,趙忠堯去參觀美國的原子彈試驗。6月30日,趙忠堯作為應美國政府之邀前來的英、法、蘇、中四個同盟國中,中國的代表,在距太平洋小島———比基尼島25公里遠的“潘敏娜”號驅逐艦上,看到了原子彈爆炸的磨菇雲,並將有關數據默默地牢記在自己的腦海中。

之後,趙忠堯又在美國麻省理工學院、加州理工學院等處進行核物理和宇宙線方面的研究。

圖|趙忠堯(左)回國前夕與友人合影

新中國成立後,趙忠堯看到了中華民族崛起的希望,決定衝破萬難回國。在物理學界馳騁多年的趙忠堯深知加速器是製造原子彈的核心設備,為躲開美國聯邦調查局和海關的嚴密檢查,他將自己幾年來收集到的加速器零部件分裝入30多個箱子,與購買的教學設備混在一起,陸續運回祖國。

設備雖然安全的運回,但是趙忠堯本人的歸途卻遇到了難以想象的困難。直到1950年8月,他才僥倖獲得一份過境香港的簽證,1950年8月29日,趙忠堯和錢學森、鄧稼先等100多名留美學者一起登上了美國的“威爾遜總統號”,準備返回祖國。

圖|趙忠堯、錢學森、鄧稼先等百名留美學生學成歸國,在甲板上集體合影

看似回國在即,可是美國怎麼會如此輕易放走這批精英呢,正要啟航時,美國聯邦調查局的特工突然上船搜查,錢學森的書籍和筆記本都被扣留,而錢學森本人也被被押送到特米那島上關了起來。

趙忠堯雖然被放行了,可輪船開到日本橫濱時,美國特工反過神來:抓錢學森是因為他一個人頂五個師,而這個叫趙忠堯的中國人,輾轉在美國最頂級的四個核物理實驗室混跡了四年之久,他究竟能頂五個師還是十個師,已經無法估算了。

就這樣,美軍武裝人員氣勢洶洶地衝上船,抓走趙忠堯,在無憑無據的情況下,將他押進了美軍在日本的巢鴨軍事監獄。

趙忠堯以“莫須有”的罪名被逮捕的消息傳出後,在國際上引起了軒然大波,美國科學界也對此表示強烈抗議,中國政府更為此發表嚴正聲明。

在經歷了長時間的中美談判和斡旋之後,趙忠堯終於在1950年11月28日回到祖國的懷抱。

圖|1950年11月,沈善炯、羅時鈞、趙忠堯(自左至右)於日本蒙難釋放後留影

到祖國的趙忠堯馬不停蹄地參與了當時的物理學研究,他把自己在美國學到的研究的內容悉數和他的團隊分享。

有了更深的理論基礎研究和理解,中國的物理學發展如日中天,趙忠堯還主持建成了中國第一台70萬電子伏的質子靜電加速器。

之後,趙忠堯還主持研製成功了250萬電子伏的質子靜電加速器。這兩項研究的成功,都為國家發展核工業發展打下了最堅實的基礎。

值得一提的是,趙忠堯主持研製的這台250萬電子伏靜電加速器,一直為共和國服役到2000年前後,為我國的核工業作出了巨大貢獻。

正當趙忠堯全力以赴開展核物理研究時,動蕩的歲月來臨了,趙忠堯無辜被指責入獄。而恰好就是這段時間,我國開始了“兩彈一星”的研究,他則因為牢獄之災,與此次研究無緣。不然,他也必定是“兩彈一星”元勛之一。

雖然趙忠堯沒有親自參與“兩彈一星”的工程,但是他的學生們沒有辜負他的期望,成功完成了“兩彈一星”,為中華民族的崛起,打下了堅實的基礎。

1998年5月28日,趙忠堯因病逝世,享年96歲。趙忠堯院士,是中國物理科學史上的一座豐碑,也是世界物理科學史上的一顆耀眼的明星,他的事迹及為祖國作出的重大貢獻,我們將永遠銘記在心!