英国皇家学会会员钱德拉塞卡——科学之路上的独行者_楚_竹_新

著名的物理学家、天文物理学家钱德拉塞卡出身于印度科学名门。他的叔叔拉曼是全亚洲第一个诺贝尔科学奖得主。

钱德拉塞卡从小就是一个远近闻名的神童，每次考试都是年级第一。有一次，一个老师问钱德拉塞卡喜欢吃什么蔬菜，他回答是黄秋葵。从那以后，这个老师就开始劝告班上的其他学生要多吃黄秋葵，他认为钱德拉塞卡就是因为爱吃这种蔬菜才会变得这么聪明。

钱德拉塞卡15岁就考上了大学。尽管年纪小，但在学术上他可谓是鹤立鸡群。在没人指导的情况下，他自己写了一篇科研论文，然后发表在当时很有名的《英国皇家学会会刊》上。这让他得到了一笔印度政府的奖学金，可以去英国继续深造。

得到奖学金后，钱德拉塞卡和当地的教育局官员见了一面。那个官员问了一个让人啼笑皆非的问题：“我们对你寄予厚望，所以才会把奖学金给你，你去英国以后，能否在4年之内当上英国皇家学会的院士，好让我们也长长脸？”钱德拉塞卡哭笑不得，只好委婉地告诉那位官员，当英国皇家学会院士是一件极端困难的事，就连大名鼎鼎的狄拉克当时也还没被选上。

顺便说一句。钱德拉塞卡确实没能在4年之内当上英国皇家学会的院士，但他也只花了14年。

倒霉青年

19岁那年，钱德拉塞卡坐上了开往英国的客轮，要去剑桥大学攻读博士学位。但他上船的时候却满怀悲伤，因为他妈妈得了重病，肯定活不到他学成归来。此外，他是第一次坐远洋客轮，所以晕船晕得特别厉害。

为了摆脱这些痛苦，钱德拉塞卡决定在坐船期间做一点科学研究。他研究的是白矮星。

天上所有的恒星，终其一生都要面对一个艰巨的任务，那就是要抵抗自身的引力。绝大多数恒星（例如太阳）都是靠核聚变来对抗引力的。具体地说，就是靠其中心区域的氢原子核不断聚合成氦原子核所释放出的巨大能量。但核聚变的原料并非无穷无尽。当中心区域的核聚变原料都耗尽的时候，恒星就难逃一死；届时它会抛出所有外围的物质，然后留下一个内核。

但这个内核又靠什么来抗衡引力呢？答案是“电子简并压力”。电子大家应该都很熟悉了，那什么是简并压力呢？

要解释简并压力，就不得不提到著名的泡利不相容原理。这个原理是“一山不容二虎”在微观世界的具体体现。你可以把原子核和电子当成是一对跳舞的男女。跳得正高兴的女生，都会讨厌别的女生来抢自己的舞伴。类似地，如果有一个新的电子靠近，原来的那个电子就会对她产生出一种强大的排斥力，从而把这个新电子赶走。这种排斥力，就是我们前面说的“简并压力”。顾名思义，“电子简并压力”就是发生在电子之间的简并压力。而靠电子简并压力对抗引力的天体，就是所谓的白矮星。

很长一段时间，天文学家都相信天上所有的恒星最后都会变成白矮星。但正是在这艘开往英国的客轮上，钱德拉塞卡有了一个惊人的发现：白矮星存在着一个质量上限，也就是1.44倍太阳质量；如果白矮星的质量超过这个上限，其内部的电子简并压力就不足以再抵抗引力，它就会继续地塌缩下去。英国皇家学会会员这就是著名的钱德拉塞卡极限。

但倒霉的是，钱德拉塞卡遇到了一个非常可怕的敌人，他就是英国著名天文学家爱丁顿。之前我们谈到，爱丁顿由于1919年的日全食观测而名动天下；除此之外，他也是当时恒星结构领域最大的权威。

钱德拉塞卡刚提出白矮星质量极限的时候，爱丁顿还是很宽容的：他认为钱德拉塞卡的推导过程中，使用了很多近似和假设；要是用最严格的数学方法推导，肯定能推翻这个错误的结论。但当钱德拉塞卡真的用最严格的数学方法，再次证明他的结论正确的时候，爱丁顿被彻底激怒了。

在1935年的一次英国皇家天文学会会议上，爱丁顿以公开羞辱的方式向钱德拉塞卡发难；他宣称泡利不相容原理根本不能研究白矮星结构，所以钱德拉塞卡的白矮星质量极限是彻头彻尾的歪理邪说。此后4年，爱丁顿一直对此念念不忘，只要参加学术会议，必然会痛批钱德拉塞卡的理论。