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神秘失踪的物理学家,放言物理学已入歧途,费米:他就是个天才!

神秘失踪物理学怪才。物理学家费米曾将他列为牛顿伽利略一个级别的人物。他性格孤僻,自认为自己长得丑而不愿意交女朋友。从照片上来看的话他并不丑,甚至有点帅。他曾经说过:物理学已经误入歧途,我们都已经误入歧途。他还说过:我喜欢伽利略,因为他知道什么是害怕,人们只会看见他们想看见的东西。这位年轻的物理学家名叫埃托雷・马约拉纳,他失踪的时候年仅32岁。

埃托雷・马约拉纳

1906年,马约拉纳出生在意大利的卡塔尼亚。他从小便拥有极高的数学天赋,计算速度非常之快,善于心算。他的父亲是一个精明的商人。父亲希望他可以接替自己的事业,从事商业。但是他有一个物理学家叔叔季里诺・马约拉纳,这位从事物理学研究的叔叔,从小给年幼的马约拉纳带来很深刻的影响。季里诺・马约拉纳非常有趣,他一直认为爱因斯坦的相对论是错误的,他一直在证明自己的看法是正确的,但是自己这么多年来的实验,结果又始终证明爱因斯坦的相对论是正确的,这让他自己感觉到很苦恼。可能是他叔叔的执着影响了他,于是在他17岁的时候,他进入了罗马大学学习工程学。

在大学生活中,马约拉纳似乎对自己的专业并不感兴趣。于是在1928年22岁的马约拉纳在好友赛格雷的建议下开始攻读物理学,有实力的人自然会受到他人的认可。马约拉纳在好友赛格雷的推荐下,加入了罗马大学物理研究所费米领导的研究小组。费米是何许人也呢?费米于1938年获得诺贝尔物理学奖,他还被誉为原子能之父。

费米

研究所里都是一些朝气蓬勃的年轻人,因此马约拉纳很快就融入到其中。马约拉纳有着很强的分析与计算能力,最为关键的是他有着天才一般的物理直觉。也难怪,就连他的老师费米这位大物理学家也说,他就是一个天才!马约拉纳作为理论物理学家,曾发表过9篇文章,发表时间大部分集中在1931年到1932年间,这个时间距离他转行攻读物理也就三四年的时间而已。

前文说过,马约拉纳有着天才一般的物理直觉。1929年,他的一位同事将他对氮原子核的研究数据拿给马约拉纳看,希望马约拉纳能够做一些修正。结果马约拉纳看到结果时,随手就拿起一张纸开始计算起来,他忽然发现以往的原子核模型是错误的,他认为原子核中有一种不带电的、质量和质子相差无几的粒子,他给这种粒子还取了个名字,名叫中性粒子,而这个中性粒子就是我们现在常说的中子。物理的直觉告诉他,既然原子核里面有这个中性粒子,它不带电荷,根据同性相斥的原理那么在原子核里面一定还存在比电磁力还要强大的作用力,以保证原子核不会散架。

这些想法只是马约拉纳在得出自己的结果时的一种联想,但后来我们都知道马约拉纳的想法是正确的,这种比电磁力还要强大的作用力,就是后来人们发现的强相互作用力。他的老师费米在知道这个情况后,坚决想让自己的学生马约拉纳将自己的结果整理出来发表,如果马约拉纳听从他老师的建议,将他的成果发表出来,定然会震惊当时的科学界,获得诺贝尔奖也不在话下。但固执的马约拉纳没有听从他老师的意见,费米也是无可奈何。

果不其然,在1932年物理学家詹姆斯・查德威克用实验证实了中子的存在,并于1935年获得诺贝尔物理学奖。虽然查德威克已经做出了发现,但是费米仍然希望他的学生马约拉纳能够将他自己在1929年的发现发表出来,但是马约拉纳只是随意的说了一句话:现在已经有人把该做的都做了。马约拉纳对于诺贝尔奖、对于荣誉,他似乎并不在意,或许在马约拉纳的眼里,既然这个理论已经搞出来了就没有必要再说了,与其在这上面浪费时间,不如展开新的研究。

费米曾这样介绍过自己的这位学生,他对发表研究成果很消极,他不愿意在这上面浪费时间,他有很多的成果,往往只需要稍加补充和完善就可以发表出来了,但是他从来都不这么做,有时候马约拉纳还会随手将自己的计算成果写在餐巾纸上或者是烟盒的背面,然后随手一揉就扔到了他桌前的垃圾桶中,他的同事都知道他的性格有些孤僻,爱单打独斗,但是他对于整个物理学研究所的帮助是巨大的。

1932年,马约拉纳致力于研究一种能够涵盖所有已发现的基本粒子,以及其相互作用的超级理论,这与爱因斯坦所追求的大统一理论有一些相似。他为他的超级理论写了很多附录,这些附录中的研究就是通往超级理论的基础,他对于中微子的研究就是附录之一。他在20世纪30年代初期就研究过宇称不守恒的问题,同样这也只是其中的一个附录。

1933年,马约拉纳离开罗马大学物理研究所前往德国学习,他来到哥本哈根,找到了玻尔,向他学习原子模型。没过多久,马约拉纳患上了严重的胃炎,同年的秋天,他回到了家里。因为疾病他的性格变得十分的冷酷,不爱说话。于是在自己的家里开始了长达4年的几乎像闭关一样的生活,在这4年中他没有发表任何论文,但是却完成了其它一些杂七杂八的研究,比如电子工程、数学、相对论、地球物理等等,他的这些研究成果同样也没有发表出来。

沉寂了4年之后,1937年马约拉纳突然要去应聘意大利那不勒斯大学的一个教授职位。但是这个教授职位规定要提交一篇研究论文,于是马约拉纳从他的抽屉中随手拿出了一篇关于中微子的研究论文,顺利应聘上了教授职位。可是他在这所学校里并没有待很久的时间,在这所学校待了几个月之后,1938年3月25日,马约拉纳给自己的家人和那布勒斯大学物理研究所所长各自留了一封信,然后自己就登上了一艘开往西西里首府巴勒莫的轮船。他在出发之前带走了所有重要的科研笔记,以及他半年的薪水。

在他抵达巴勒莫时,他又给那不勒斯大学物理研究所所长卡瑞利回了一封电报,电报中只有一句话:别紧张,信随后就到。他在巴勒莫没有呆多久时间就买了回那不勒斯的船票,和他一同坐船的人可以证明马约拉纳确实坐船回到那不勒斯了,因为他们在那不勒斯下船之时还发现马约拉纳在船舱里睡觉,但是自此之后马约拉纳就离奇失踪了,人们不知道他究竟去了哪里。时至今日,意大利人民也没有忘记他,他多次成为科幻作品中的主角,还有关于他的连环画集,在连环画中,马约拉纳的结局是被外星人接走了。

结语:

马约拉纳曾预言一种可能存在的自然界组成的基本粒子,现在物理学家习惯称其为马约拉纳粒子,这是一种中性的不带有任何电荷的满足相对论量子力学、自旋为1/2的粒子。但是直到现在实验中也没有证实这种粒子的存在,但是可以确定的是,马约拉纳粒子将会是人类解开大自然最终奥秘的一把关键的钥匙。物理学家执着于在实验中找到马约拉纳粒子,同时它也成为了当今人类在物理学中最基础的科学难题之一,入选科学杂志列出的人类现阶段最重要的125个科学难题。

他到底去了哪里?现在已无从知晓。我们需要记住的是,这是一位天才一般的年轻物理学家,他22岁的时候才开始学习物理,仅用了几年的时间就做出了很大成就,他的老师费米给予他很高的评价。