吉陽
中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷斯（Luis ，1911年6月13日—1988年9月1日）是著名的實(shí)驗(yàn)高能物理學(xué)家，1968年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)：“因?yàn)樗麑?duì)基本粒子物理學(xué)做出了決定性的貢獻(xiàn)物理學(xué)家 翻譯，特別是發(fā)展了氫氣泡室的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，使得發(fā)現(xiàn)大量共振粒子成為可能。”2007年《美國物理學(xué)雜志》的一篇文章認(rèn)為他是“20世紀(jì)最有才華和創(chuàng)造力的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家之一”。這并不夸張，因?yàn)榫瓦B費(fèi)曼也認(rèn)為他是一位“偉大的物理學(xué)家”，是自己的榜樣。費(fèi)曼在調(diào)查挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)事故時(shí)，為了更好地向公眾解釋低溫導(dǎo)致密封失效，想到了他：“如果阿爾瓦雷斯在這里物理學(xué)家 翻譯，他一定會(huì)做同樣的事情。既然如此，我又何必猶豫呢？”（圖1）
圖1 費(fèi)曼眼中的阿爾瓦雷斯
阿爾瓦雷斯1911年6月13日出生于美國加州舊金山。他先在芝加哥大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)，后來轉(zhuǎn)學(xué)物理，師從康普頓（康普頓效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者，1927年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者），1936年獲得博士學(xué)位。二戰(zhàn)期間，他參與了雷達(dá)和原子彈的研制，還作為科學(xué)觀察員飛赴日本廣島觀察原子彈爆炸的影響。20世紀(jì)50年代，他改進(jìn)了格拉澤（1960年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者）發(fā)明的氣泡室，建造了越來越大的氫氣泡室，設(shè)計(jì)和制作了用計(jì)算機(jī)分析處理數(shù)據(jù)的測(cè)量儀器，可以觀察壽命極短的粒子（他們稱之為“共振態(tài)”）。1968年，他獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
阿爾瓦雷斯在國內(nèi)知名度不高，主要在專業(yè)圈內(nèi)，只有幾篇文章介紹他的生平事跡。他成名的原因，是個(gè)謎，沒有人知道。比如費(fèi)曼，是理論物理學(xué)家，他做的事情，常人是無法理解的。人們認(rèn)識(shí)他，主要是因?yàn)樗@得諾貝爾獎(jiǎng)，參與航天飛機(jī)事故調(diào)查，還有他的自傳《別傻了，費(fèi)曼先生》。但阿爾瓦雷斯也獲得過諾貝爾獎(jiǎng)，也親眼目睹過原子彈的威力，調(diào)查過金字塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還寫了一本很有意思的自傳《一個(gè)物理學(xué)家的冒險(xiǎn)記》（圖2）。也許這就是緣分吧。
圖 2 Luis 和他的自傳《物理學(xué)家的冒險(xiǎn)》（：）
當(dāng)然你也可以說，沒人把他的自傳譯成中文是他的運(yùn)氣不好。這本書其實(shí)很有意思，從他在廣島事件中的經(jīng)歷講起（他當(dāng)時(shí)并不在投下原子彈的那架飛機(jī)上，而是在另一架陪同飛機(jī)上，這架飛機(jī)是專門用來觀察原子彈破壞效果的），然后講到他的成長經(jīng)歷，如何成為一名物理學(xué)家，如何開始他的研究生涯，如何在二戰(zhàn)期間參與雷達(dá)和原子彈的研究，以及二戰(zhàn)結(jié)束后如何恢復(fù)科學(xué)研究。他講到他在一次會(huì)議上如何遇到格拉澤，如何在幾分鐘內(nèi)意識(shí)到氣泡室的優(yōu)點(diǎn)，以及如何進(jìn)一步完善它（還有很多事情要做）。 他談到自己如何帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建造出越來越大的氫氣泡室，如何用計(jì)算機(jī)分析粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，如何發(fā)現(xiàn)越來越多的共振態(tài)，以及他在1960年（格拉瑟獲獎(jiǎng)）和1968年（他自己獲獎(jiǎng)）的感受。
他的經(jīng)歷遠(yuǎn)不止這些，精彩的事情（我們普通人能理解的）還在后面：他提出用宇宙射線探測(cè)埃及金字塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)（利用μ介子斷層掃描技術(shù)發(fā)現(xiàn)金字塔內(nèi)的暗室），最后發(fā)現(xiàn)卡夫拉金字塔完全是實(shí)心的——根本沒有密室。在這個(gè)過程中，他展現(xiàn)了科學(xué)家作為“偵探”的嚴(yán)肅精神：最初的數(shù)據(jù)分析似乎表明金字塔內(nèi)應(yīng)該有一個(gè)很大的空洞，“大到足以導(dǎo)致金字塔倒塌”。經(jīng)過不斷的追問，他和團(tuán)隊(duì)終于發(fā)現(xiàn)了分析中的錯(cuò)誤。后來，作為科學(xué)家偵探，他還排除了一項(xiàng)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)（磁單極子），粉碎了肯尼迪謀殺案的一個(gè)陰謀論：有傳言說，美國總統(tǒng)因?yàn)橄蚝笏さ梗缓笙蚯皼_，兩顆子彈擊中了他的頭部。阿爾瓦雷斯通過物理分析和實(shí)驗(yàn)論證（用西瓜代替人的頭），表明這只是物理學(xué)中“動(dòng)量守恒定律”的結(jié)果。 更令人驚奇的是，他還發(fā)現(xiàn)了恐龍滅絕的奧秘。
很遺憾，我們無法讀到這些有趣的故事，因?yàn)榘柾呃姿沟淖詡鳌兑粋€(gè)物理學(xué)家的冒險(xiǎn)記》并沒有中譯本。不過還好，有一本書可以幫助我們了解他，那就是《霸王龍與隕石坑：天體撞擊如何導(dǎo)致物種滅絕》（圖3）。這本書的作者沃爾特·阿爾瓦雷斯是美國科學(xué)院院士、加州大學(xué)伯克利分校地質(zhì)學(xué)與地球物理學(xué)教授，也是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主阿爾瓦雷斯的兒子（別問為什么他的名字和他爸爸那么相似，別問，答案是文化傳統(tǒng)；他的爺爺也是這個(gè)名字，也就是說，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主阿爾瓦雷斯父子都叫沃爾特·阿爾瓦雷斯——外國人的取名就是這么傳統(tǒng)）。
圖3 阿爾瓦雷斯父子密切合作，尋找天體撞擊地球?qū)е驴铸垳缃^的證據(jù)
地球上發(fā)生過多次大規(guī)模的滅絕事件，其中最著名的可能就是6500萬年前的恐龍滅絕事件。這次滅絕事件是由于彗星或小行星撞擊地球，導(dǎo)致環(huán)境突變，最終導(dǎo)致大量生物徹底失去生存條件——其中最著名的倒霉蛋就是恐龍。《霸王龍與隕石坑》這本書很薄（只有一百頁左右），但很有意思，詳細(xì)記錄了阿爾瓦雷斯父子如何緊密合作（當(dāng)然還有許多其他合作者）發(fā)現(xiàn)天體撞擊地球?qū)е驴铸垳缃^的證據(jù)。更重要的是，這本書揭示了整個(gè)發(fā)現(xiàn)過程的科學(xué)思想和方法，讀者可以了解到科學(xué)家思考問題、設(shè)計(jì)解決方案、發(fā)現(xiàn)線索并最終揭示真相的整個(gè)過程。
《霸王龍與隕石坑》一書中的“一窺豹全貌”不僅告訴我們恐龍滅絕的原因，還展示了偉大的物理學(xué)家阿爾瓦雷斯如何分析問題、制造儀器、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并找到證據(jù)。“從爪子來看，這是一只獅子”，數(shù)學(xué)家伯努利對(duì)牛頓的贊美之詞，讀者一定可以把它用在阿爾瓦雷斯身上。我們希望有一天，《物理學(xué)家歷險(xiǎn)記》能被翻譯成中文，讓更多的人領(lǐng)略這位偉大物理學(xué)家的迷人風(fēng)采。