离奇失踪的天才物理学家
2023-04-26裘伟廷
裘伟廷
20世纪30年代,意大利物理学界有一位杰出的怪才——埃托雷·马约拉纳。因他在1938年3月27日失踪,有人推断他在该日溺水身亡。他的生命(在世界上公示的生命)虽只有短短的32年,且其中真正用于研究物理的时间只有五六年,但他显现出的才华和极敏锐的洞察力,特别是应对当时很多物理难题的超前思维,只能用“无与伦比”来形容。
把成果丢进垃圾桶的“怪人”
马约拉纳于1906年出生在意大利西西里岛的卡塔尼亚,自小便拥有极高的数学天分。他的父亲是一位普通商人,但他的叔叔季里诺·馬约拉纳却是一个奇怪的物理学家。叔叔最出名的事迹是他认为爱因斯坦的相对论是胡说八道,并一直致力于推翻相对论,但他的实验总是证明爱因斯坦是对的。马约拉纳与他的叔叔有几分相像,且有着典型西西里人的风格——从来不在乎世界对自己的看法,因此他的行为经常与众不同。
1923年刚进罗马大学时,马约拉纳读的是工程学。1928年,马约拉纳因为各种原因在工程学院待不下去了,在朋友塞格雷的建议下转到物理学领域。塞格雷还介绍他加入罗马大学物理研究所,并跟他说“你和那些天才在一起肯定会很开心的”。这个研究所由著名科学家费米领导,会集了当时意大利最优秀的一批物理学家。
在研究所里,大家都在费米的指导下开展工作,只有马约拉纳一个人喜欢单独做研究。不过,费米对此并不介意,因为马约拉纳超强的分析与计算能力及天才的物理直觉,令研究所的同事们十分佩服,他的工作对整个研究组的帮助无法估量。据说,马约拉纳是个计算天才,只要有他在的地方,就没有人会用计算尺和笔算。因为只要问他,就立马有了答案。费米和马约拉纳曾有过一场计算能力比赛,费米用纸、笔、尺,马约拉纳只用脑子,结果是平局——要知道,费米的计算能力也是一流的。
不过,费米对马约拉纳也有些不满,比如马约拉纳对发表自己的研究成果相当消极,几乎可以说毫无兴趣。在科学界,第一个公布成果的人会获得崇高的荣誉,第二个就没人那么在意了。许多时候,研究所的同事完成一项实验后,把数据交给马约拉纳,他立刻就能分析和计算,然后给出理论上的解释。有了数据和解释,只要写出论文,就可以发表出来。可是马约拉纳经常把自己的研究成果随手写在抓来的烟盒背面或者餐巾纸上。更令费米生气的是,马约拉纳搞清楚某个问题后,居然会把写有成果的纸片一揉,而后直接丢进垃圾桶。
马约拉纳确实是个谜一样的人物,他不但在物理学研究方面的做派令人匪夷所思,他对生活中一些小事的判断也颇令人费解。比如他从来没交过女朋友,原因竟是他自认为长得太丑。其实从他的照片上看,他长得还算英俊。
最早提出中子的人
马约拉纳一度被列为可与牛顿、伽利略比肩的人物,费米也十分看重他。他的确有一些重要的发现,并非徒有虚名。
现代人都知道,原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的。但在马约拉纳做研究的时期,中子还没有被发现,人们以为原子核是由带正电的质子和带负电的电子构成的。1929年,马约拉纳的同事、费米研究组的成员瑞萨缇,对氮原子核进行了研究。马约拉纳看到他的研究成果后,立刻意识到过去的原子核模型是错误的,原子核里没有电子,而应该由带正电的质子和一种不带电的、质量与质子相近的粒子构成。他把这种粒子称为“中性质子”,也就是人们后来所说的“中子”。不知出于什么原因,马约拉纳迟迟不发表自己关于中子的研究成果。后来,英国科学家查德威克通过实验发现了中子,并因此获得1935年诺贝尔物理学奖。费米抱怨马约拉纳错失良机,马约拉纳却一笑置之。这仍然没有改变他只研究却不发表论文的习惯。
深具洞察力的马约拉纳还意识到,既然原子核里带电的只有质子,质子们彼此会“同性相斥”,而原子核却没有散架,肯定是因为里面存在着一种比电磁力还强大的相互作用力,他将此称为“交换作用力”。马约拉纳的推测是对的,这种作用力就是后人所说的“强相互作用力”。如果马约拉纳将对原子核的这番理解发表出来,足以轰动当时的科学界。可是他仍然没有发表。后来,德国科学家海森堡发表了与马约拉纳原子核理论非常接近的理论,人们就把成果归功于海森堡了。费米觉得马约拉纳至少可以把已有的研究成果发表出来,但马约拉纳淡淡地回了一句话:“现在海森堡已经把该做的都做了。”也许在马约拉纳眼中,这个理论既然已经搞清楚了,就该转入新问题的研究了。
马约拉纳最著名的成就之一是关于中微子的论文,而这篇论文之所以能流传于世,其中还有一段故事。1932年前后,马约拉纳曾经致力于构造一种能涵盖所有基本粒子及其相互作用的“超级”理论,这一想法与爱因斯坦穷其后半生所追求的大统一理论颇有几分相似。可惜的是,他的这个“超级”理论未能完成。于是这篇未完成的论文被他扔进了抽屉,而他的中微子理论仅是这个“超级”理论的一个附录,当然也一并被扔进了抽屉。
1933年,马约拉纳在费米的要求下前往德国,并在那里学习了海森堡的理论和玻尔的原子模型。当年夏天,马约拉纳带着病痛回到罗马,然后以健康原因为由,离开了罗马大学物理研究所,开始长达4年几乎足不出户的生活。这期间,他没发表什么论文,却完成了一批小型研究,包括地球物理、电子工程、数学和相对论。
1937年,意大利那不勒斯大学有个教授职位要招聘,马约拉纳在没有任何征兆的情况下,突然“出山”,要应聘这个职位。由于要求应聘人员必须提交一篇论文,他就将那篇已尘封五年之久的有关中微子的附录拿了出来,这才让世人有机会一睹他那极富想象力的理论。
马约拉纳如愿履职——在那不勒斯大学任教。起初,意大利教育机构没有料到马约拉纳会提出申请,所以他的出现大大出乎招聘委员会的预料,也令他们十分为难。以马约拉纳在物理学界的地位和才干,只要他申请,这个职位当然非他莫属。可麻烦的是,这个位置早就内定好了给另外一个申请人,而且牵涉到其他几个人的升迁问题。最后,意大利的教育机构只得以马约拉纳过于杰出为由,在那不勒斯大学为他专门设立了一个新职位,才算把这件事妥善解决。
不过,一篇附录就具有如此水准,马约拉纳的头脑里不知还有多少天才发现呢。只可惜他的这些研究,人们已无缘见到,因为那些“宝贝”随着马约拉纳本人的失踪,也无迹可寻了。
扑朔迷离的行踪
马约拉纳的失踪颇为离奇。当时,他已经如愿在那不勒斯大学为他专门设立的理论物理学教授职位上履职。
1938年3月25日,32岁的马约拉纳离开那不勒斯,前去西西里首府巴勒莫,准备在那里停留几天。他最亲密的朋友和同事都知道这个行程计划,而且大家看到了他的疲惫和沮丧,也都支持他出去散散心。不过,后来马约拉纳的密友塞格雷认为,马约拉纳打算去巴勒莫就是为了与他会面(塞格雷在巴勒莫一所大學任教),但不巧的是,塞格雷当时因事身在美国加利福尼亚州。
后来的调查发现,马约拉纳在25日曾入住那不勒斯的博洛尼亚酒店,在那里他写下了两封笔迹工整且态度坚定的简短书信,一封写给他任职的那不勒斯大学物理学院院长卡瑞利,并寄出去了;另一封是写给家人的私人信件,但没有寄出,而是留在了宾馆的房间里。写完信的当天,他登上了开往巴勒莫的邮船,按照行程,船将于次日黎明时分到达目的地。
26日上午11点,卡瑞利收到一封署名为马约拉纳的电报:“别紧张,信随后就到。”这封电报曾经使卡瑞利困惑不已:自己应该紧张什么呢?原来,迟发的电报比马约拉纳写给他的第一封信早到(这封信卡瑞利于26日下午2点收到)。而在26日晚些时候,卡瑞利收到了电报上所指的那封信。这封信是用巴勒莫索莱酒店的信纸写的,由此可以证明,马约拉纳在26日早晨的确已经到达巴勒莫,并登上岸,进了索莱酒店。
从巴勒莫回那不勒斯的船在26日晚上起航。根据船舶公司的记录,在巴勒莫时,马约拉纳买了一张返回那不勒斯的船票,如果上船的话,他将在次日早晨抵达。和马约拉纳同住一个船舱的还有两个人,其中一个同舱人、巴勒莫某大学的教授,曾信誓旦旦地做证说,3月27日早晨,他在那不勒斯下船时,看到马约拉纳还在舱里睡觉。如果该证词可靠的话,那就是一个不好的信号:为什么船在那不勒斯靠岸了,马约拉纳还不下船?
诡异的是,从此之后,马约拉纳就像人间蒸发一般,没人确切知道他后来是否在那不勒斯下了船,甚至连他到底上没上开往那不勒斯的船也是个未知数——有人怀疑,那个同舱人看到的并非马约拉纳本人,很可能是马约拉纳在船上雇用的一个冒充他的人,以方便自己隐姓埋名,无声无息地到其他任何他想去的地方。
马约拉纳失踪的消息传开后,当即引起许多人的关注,甚至意大利独裁者墨索里尼也试图寻找他,并许诺对提供马约拉纳踪迹线索的人,给予3万英镑的奖励。1938年7月17日,报上曾出现关于寻找马约拉纳的寻人启事……
马约拉纳曾有一句名言:“物理已入歧途,我们都已入歧途。”这句话是否意味着马约拉纳觉得整个物理学的研究方向错了,而他已看到了通往真理的道路?也有人认为,马约拉纳的意思是物理本应造福人类,现在却可能沦为毁灭人类的工具。一些熟人曾怀疑,马约拉纳也许是发现核裂变及链式反应(原子弹和原子反应堆的基础)奥秘的第一人,并可能被该研究结果的破坏性后果吓坏了,以此推断这是他后来带着所有重要笔记从世界上消失的根本原因。无论如何,大多数人认为,马约拉纳的出走是“自愿”失踪。
神秘失踪
关于马约拉纳“失踪”后的归宿,有一种流传颇广的说法,就是马约拉纳自杀了,甚至直指他是“投海自杀身亡”,主要根据是1938年3月25日,马约拉纳在那不勒斯的博洛尼亚酒店所写的两封信。另外,据同事们观察,马约拉纳是一个比较淡漠的青年,可能还有点抑郁,也可以说他具有某种先天的自杀倾向。再加上当时马约拉纳正被疾病所困扰,这不可避免地会对他的性格和情绪产生一些负面影响。
前面已提到过,1938年3月26日下午2点,卡瑞利收到了马约拉纳写给他的信,信中这样写道:“亲爱的卡瑞利,我已经下定决心了。这绝不是出于私心,虽然我知道,我的突然消失会给您和同学们带来不便。对此,我请求您原谅,特别是辜负了您在过去几个月里给我的信任、真诚的友谊和同情。也请您将此意转达给院里那些我认识和钦佩的人,特别是休蒂。在今夜11点前,我都会保存他们最美好的记忆,甚至可能更晚些。”信的落款日期是25日,署名是“E.马约拉纳”。
而马约拉纳写给家人的信,内容是这样的:“我不希望你们为我穿丧服。如果一定要按照习俗进行哀悼,也希望你们承受悲痛不要超过三日。之后,如果你们愿意,请在心里记住我,并宽恕我。”
人们(包括警方)通常都把这两封信解读为绝命书,至少从字面上看,这两封信都暗示着一个不好的结局。他的密友塞格雷和阿马尔迪就坚信,他是打算自杀的。尽管马约拉纳在信中并没有谈论自杀,最多只是说到“消失”。而马约拉纳在信中使用的意大利语“scomparire”,同时具有“消失”和“死亡”的含义;而“wear black(穿丧服)”本就有多重含义,承受三日悲痛也可能仅是其家乡的传统而已。总之,语义上的含糊与书写时的坚定是矛盾的。
不过有件事令人费解——马约拉纳预支了半年的薪水,并带走了所有重要的科研笔记,同时带走了他的护照。这不大像一个准备自杀之人所为,看起来更像是去隐居。而且出人意料的是,在平安抵达巴勒莫后,次日即3月26日,他又发了一封电报给卡瑞利,电报里的那句“别紧张,信随后就到”意思是告诉卡瑞利,看了第一封信后不要紧张,因为在看了“随后就到”的信的内容后,就会明白没有什么可担心的。
在26日晚些时候,卡瑞利果然收到了这“随后就到”的一封信(也就是最后一封信),信上是这样写的:“亲爱的卡瑞利:我希望你会同时收到我发出的一份电报和上一封信。大海拒绝了我,明天我将回到博洛尼亚酒店,继续旅行。别把我看作易卜生笔下的女主角,我的情况截然不同。不过无论如何,我不打算再教书了。至于进一步的细节,我以后再与你商讨。E.马约拉纳。”
可见,在这封信里,马约拉纳明确说他取消了早先的计划。意图的突然变化(从那不勒斯出发一下子又决定回到那不勒斯其实只有两天时间)可能有个性的因素在内,但是态度的转变仍然具备相当的勇气,特别是“大海拒绝了我”(外界就是据此理解为他放弃了自杀的念头),似乎说明他的确有过投海自尽的打算,但不知为何又放弃了。而且,这句话显示出的诗意的委婉,明显透露出马约拉纳内心激烈的思想斗争。
马约拉纳的离奇失踪,为后人留下了许多想象的空间。几十年来,人们对他的结局有诸多猜测,除了投海自杀身亡外,诸如被纳粹绑架、自愿隐身某地、失忆症发作等,不一而足。不断有人宣称在世界不同角落遇见过马约拉纳,比如,有一个人说,在20世纪60年代初,他看见马约拉纳经常在智利某小酒馆里吃饭,还在餐巾纸上演算数学问题……
不过,这些传闻虽然说得有模有样,但无一可以证实。也许还是费米说得意味深长:“马约拉纳太聪明了,一旦他决定消失或将自己隐蔽起来,就没有人能找到他。”
无论如何,人们之所以把马约拉纳的结局想象得如此五花八门,而偏偏不让他“死亡”,某种意义上是在肯定他的才能,实际上也是对他的一种美好祝愿。