赵忠尧的诺贝尔奖遗憾

    方黑虎

    1992年5月，适逢我国著名物理学家、中国科学技术大学（以下简称中国科大）原子核物理与原子核工程系首任系主任赵忠尧院士90寿辰，中国科学院院士、中国科大教授钱临照写下一份贺贴，遥祝赵忠尧先生福寿绵长。这份贺贴现存于中国科大档案馆中，其载体是一份A4纸见方的大红稿纸，纸面朴实无华，颇似中国人过春节时书写对联的红纸，由于图像处理的缘故，呈现在读者眼前的贺贴仅仅保留了文字内容。

    钱临照也是我国著名的物理学家，1955年当选中国科学院学部委员，1958年后长期任职于中国科大。赵、钱二位先生同时执教于中国科大，又先后受教于著名物理学家胡刚复。二人有同门同校之谊，在物理学领域内自成一家又相互欣赏，长期以来保持着非常好的私交及工作情谊。

    钱临照的贺贴内容仅寥寥十字：“寿过普朗克、学启安德森”。对于“寿过普朗克”，钱临照在括号中加以注释：“M.Planck得寿八十九”，这是说德国著名物理学家、量子力学的奠基人之一，马克斯·普朗克（Max.Planck）享年89岁。钱临照以寿过普朗克为贺，是对赵忠尧的敬重。下一句“学启安德森”并注“C.D.Anderson之发现正电子实由赵先生之硬r射线吸收所启发”则是对赵忠尧学术造诣的准确评价，既表达了他对赵忠尧科学成就的推重之情，同时也隐含着对于历史偶然性的深深遗憾。

    说起科学史上的这桩公案，让我们把目光拉回到20世纪30年代。赵忠尧1927年远渡重洋来到美国加州理工学院，师从诺贝尔物理学奖得主密立根教授。密立根交给赵忠尧的第一个题目是利用干涉仪做一个光学实验，但赵忠尧提出换一个难一些的题目。经过一段时间的思考，密立根决定让这位中国学生做“硬r射线通过物质时的吸收系数”测量题目，并说：“这个题目你考虑一下”。不料赵忠尧仍嫌这个实验简单，于是老实回答：“好，我考虑一下”。密立根一听这话当场就火了，“这个题目很有意思，相当重要。我看了你的成绩，觉得你做还比较合适，你要是不做，告诉我就是了，不必再考虑。”赵忠尧这才表示愿意接受这个题目。或许师生二人谁都没有料到，正是这个勉强接受的题目，把赵忠尧推到了一个伟大发现的门口，并无限接近诺贝尔物理学奖。

    经过一年多的实验研究，赵忠尧发现了很奇特的物理现象：硬r射线通过轻、重元素时的吸收系数不一致。虽然暂时没有找到原因，但赵忠尧意识到这是一种新的物理现象，于是把实验成果写成论文，并发表在1930年5月的《美国国家科学院院报》上。这些发现就像一扇机遇之门在赵忠尧面前打开，他孜孜以求，在科学发现的道路上继续前进。时隔不久，赵忠尧在新的实验中首次发现，伴随着硬r射线在重元素物质中的反常吸收，还存在着一种特殊辐射，并且测出这种特殊辐射的能量为0.5兆伏，大约等于一个电子的质量，辐射角的分布大致为各相同性。这时，赵忠尧其实已经打开了正电子探索的大门，他测量到的特殊辐射来自于正电子。如果把已经发现的负电子称为物质的话，赵忠尧则是在世界物理学史上第一个发现反物质的物理学家。

    赵忠尧的实验结果震动了当时的实验物理学界，很多科学家因此走上了寻找正电子的科学征程，其中也包括与赵忠尧同为密立根教授研究生的C.D.安德森。1932年9月，安德森采用与赵忠尧不同的仪器，在有磁场的云雾室中观测到正电子的径迹，并以此成果于1936年获得了诺贝尔物理学奖。安德森的发现是建立在赵忠尧工作的基础上的，这一点连安德森自己也不否认，他在1983年出版的一本著作中公开承认，他的实验受到了赵忠尧实验结果的直接启发。几个月后，P.M.S.布莱克特与G.P.S.奥恰里尼又发现了更多的正电子，并对正负电子对产生与湮灭的机制做出了合理的解释，布莱克特也因此获得1948年的诺贝尔物理学奖。然而，这两位著名科学家在自己的论文中引述赵忠尧的工作时发生了不应有的错误，他们竟然把赵忠尧于1930年发表的重要成果注释成另外两名科学家的论文，以致混淆了当时物理学界的视听。另据时任诺贝尔物理委员会主席爱克斯朋教授回忆，1936年那次评审也曾议论到赵忠尧博士在这项重大發现中所做的工作，但是，当时德国著名科学家L.迈特纳等两组学者进行类似实验时未获得赵忠尧所发现的结果，因而评审会对赵忠尧实验研究结果的科学可靠性产生疑问。由于上述诸多历史偶然因素，使诺贝尔物理学奖戏剧性地跳过了赵忠尧，成为他终身的遗憾，也成为包括钱临照在内的中国物理学界的遗憾。

    无缘诺贝尔奖的遗憾是无法弥补的，但是物理学界并没有忘记赵忠尧的历史贡献，诺贝尔物理学奖获得者安德森、杨振宁、李政道等都十分推崇赵忠尧在正电子发现过程中起到的重要作用。1999年，中国科大修建了赵忠尧教授纪念馆，杨振宁感于赵忠尧的科学成就，欣然为之题词：“赵忠尧先生一九三〇年所发表的两个工作是最早关于正电子的工作。是十分了不起的实验。”

    作者单位：中国科学技术大学档案馆