自学成才的核武专家,后半生转战天体物理,再创高产奇迹

作者: 郑政

来源: 中国科学院国家天文台

发布日期: 2024-03-23

雅科夫·鲍里索维奇·泽尔多维奇是一位自学成才的苏联科学家,曾参与核武器项目,后转向天体物理研究,取得了显著成就。他的科研生涯跨越多个领域,影响深远,并以其独特的教学风格和科研哲学著称。

苏联科学家雅科夫·鲍里索维奇·泽尔多维奇是位极具天赋的全能型学者。他从未接受过正统的大学教育,但成为苏联核武器项目的核心人物之一,32岁即当选苏联科学院通讯院士,50岁转向从未触及天文学研究,带领一批年轻人开辟出崭新的研究领域。其旺盛的精力和高数量高质量的科研产出持续到了生命最后一刻,可谓奇迹。

泽尔多维奇1914年3月8日出生于白俄罗斯明斯克的一个犹太家庭,他的父亲是一名律师,母亲是一名精通法语的翻译家。出生不久,他们举家搬迁到了圣彼得堡(列宁格勒)。泽尔多维奇天资过人,基本自学成才,而且是一名全能型学者。17岁那年,泽尔多维奇在苏联科学院的化学物理研究所找了一份实验员的工作。他在研究方面非常活跃,18岁那年就发表了他的第一篇论文。

他觉得与其花四五年时间读大学,还不如集中精力做研究有意思。所以泽尔多维奇从未正式进入大学接受高等教育,只是在列宁格勒国立大学和列宁格勒理工学院上了一些本科物理课和数学课。

22岁那年,泽尔多维奇得以以一篇“异相表面的吸收与催化”的论文通过了等效于博士的候选资格。后来,泽尔多维奇建立了数学物理理论解释氮的氧化过程,在物理化学领域,他发现的这一热氮氧化机制被称为泽尔多维奇机制。凭借这项工作,25岁的泽尔多维奇成功地获得了博士学位,继续他开挂的人生。

按照泽尔多维奇两卷著作选集里的分类,金兹堡把泽尔多维奇的人生大致划分为四个阶段:1914年-1930年是童年和求学阶段;1931年-1947年,在化学物理研究所进行物理化学研究;1947年-1963年,进行核技术,核物理,以及基本粒子研究(这期间他主要参与并领导了苏联核武器包括原子弹和氢弹的研制);1963年-1987年,转向天体物理研究,集中在相对论天体物理和宇宙学。

1946年,32岁的泽尔多维奇被选为苏联科学院通讯院士,朗道在推荐信里称他为苏联最具天赋的理论物理学家之一,盛赞他在燃烧学方面的理论研究,并总结出他罕见而鲜明的研究特色:广泛地把流体力学和理论物理方法结合起来。

1953年,泽尔多维奇当选苏联科学院院士,库尔恰托夫在推荐信里归纳了泽尔多维奇进行科学研究的四个特点:涉猎广泛(理论,实验,吸收现象,化学动力学,燃烧和爆炸理论,气体动力学,核物理),化繁为简寻找近似的能力,解决难题的高超理论水平,将严格和精确的理论分析应用于解决重大应用问题的特有才能。

在年届五十知天命的时候,泽尔多维奇告别核武器项目,重出江湖,回归学术圈,选择转向之前从未触及的天文领域。他引领一帮年轻人,开辟崭新的研究领域,其旺盛的精力和高数量高质量的科研产出持续到了生命最后一刻(1987年12月2日因心脏病突发去世),可谓奇迹。

泽尔多维奇著作颇丰。前面提到的那两卷著作选集是在泽尔多维奇70岁的时候出版的,第一卷包括19部专著和156篇论文,第二卷包括14部专著和教科书还有296篇论文。在天文相关研究中,他开创了相对论天体物理,研究课题广泛,包括中子星,黑洞,吸积,宇宙中物质和辐射的相互作用,大尺度结构的形成,以及各种观测效应。

泽尔多维奇之所以涉猎广泛,部分原因源自他的科研哲学和风格。在他看来,对一个新领域能做到学习了10%就可以开展研究工作了,通过努力可以对该领域达到90%的理解,这个时候就该换一个新领域了,因为要把剩下的10%真正攻克需要消耗大量时间和精力。

泽尔多维奇和莫斯科国立大学的斯腾伯格天文研究所定期举办联合天体物理研讨会,介绍天文领域进展和他们的工作,这个研讨会吸引了众多学者和学生,不少人从外地赶来参加。在这个研讨会上,泽尔多维奇的讲座座无虚席,影响了众多学生走上天文研究的道路。

泽尔多维奇对学生因材施教,没有什么架子,和学生平等讨论,也勇于承认自己的错误。他习惯早起,经常早上6点就开始和学生打电话讨论问题。泽尔多维奇无时无刻不在工作,即便是会议间隙,他也会把一些想法和推导随手写在纸上,传给学生整理。

泽尔多维奇要求学生对最基本的知识了然于胸。他喜欢和他的学生以及其他学者就学术问题打赌。如果他自己输了,就会拿出一瓶白兰地酒,而对方(尤其是学生)输了就要拿一瓶矿泉水,在上面贴上纸条写明前因后果。绝大多数情况,泽尔多维奇是赢家。在研究所一个柜橱里,摆满了他赢得的矿泉水。

泽尔多维奇物理直觉非常强,而且讲解的时候往往风趣幽默。因为曾参与苏联核武器的研制,泽尔多维奇被苏联方面限制出境,无法到西方国家访问和参加学术会议,出国仅限于东欧。他通过文献期刊了解各领域进展,在他的带领下,他和学生们的科研从未滞后,甚至还常常超前于西方学者。

泽尔多维奇拥有极高的声望和地位,曾荣获包括列宁勋章在内的十几项荣誉。这些荣誉成为了泽尔多维奇的护身符,让他能够采取一套行之有效的方法解决不少日常问题。泽尔多维奇有四女两子,其中两个女儿和一个儿子也成为了物理学家。泽尔多维奇身后为我们留下了丰厚而宝贵的科学遗产,因篇幅所限,此处无法展开讨论。他的许多工作依然引领我们在探索宇宙的道路上前进,值此泽尔多维奇诞辰110周年之际,谨以此文致敬传奇。

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