奧本海默的悲劇，全人類的命運 | 袁嵐峯_風聞

■ 導讀

奧本海默當初製造核武器的時候，為了儘快結束戰爭竭盡心力，見到它的毀滅性後又積極投身反戰運動，這充分反映了知識分子的良心。然而，最具有諷刺意味的是，迄今為止唯一的核戰爭受害者日本，最近肆無忌憚地往海里排核污水，又成了全世界最大的核污染源。

朋友們大家好，我是中國科學技術大學袁嵐峯。最近電影《奧本海默》上映，很高興有這樣一部以科學家為主題的電影引起公眾熱議。

羅伯特·奧本海默（Julius Robert Oppenheimer，1904 - 1967）在科學家中是公眾知名度非常高的，——至少比大多數諾貝爾獎獲得者高。大家都知道他是曼哈頓計劃的組織者、原子彈之父，堪稱改變世界的人物。我以前也看過不少相關的資料（開玩笑地説，其中包括不少“黑歷史”），所以下面，就來給大家介紹一些背景。雖然不敢説，瞭解這些你就成為了奧本海默專家，但至少可以説，你對奧本海默的瞭解就超過了90%的人！

奧本海默

從科學界的視角看來，一個最基本的問題是，奧本海默對科學的貢獻有多大？

答案相當的微妙：很大，但沒有他的公眾名聲那麼大。或者説，奧本海默對研發原子彈的貢獻遠超過他對科學本身的貢獻。一個基本點是，奧本海默沒有得過諾貝爾獎。我們可以造個梗：連諾貝爾獎都沒得，對科學的貢獻又能大到哪裏去呢？

當然這是玩笑話，下面我們來講乾貨。奧本海默對科學最大的貢獻之一，叫做玻恩-奧本海默近似（Born-Oppenheimer approximation），這是我們處理原子分子體系時基本的出發點之一。其實，這就是我的專業領域“理論與計算化學”中的一個基本近似。

這個近似的背景是，用量子力學來處理原子核與電子組成的體系時，精確的方法是解一個多變量微分方程，其中原子核和電子的座標全都交織在一起，但這樣的方程太困難，簡直沒法解。好比你要預測太陽系中所有天體的運動，但其中有太陽、八大行星和數不勝數的小行星，所有這些天體互相之間都有萬有引力，你怎麼算得過來？

太陽系

一個順理成章的想法是：太陽比行星重得多，所以計算行星的運動時，可以認為太陽是固定在一個地方，而不是跟着行星動。這就大大簡化了計算，把原來幾乎沒法計算的問題變成了可以計算的問題。

玻恩-奧本海默近似其實就是類似的想法：由於原子核比電子重得多，所以對於電子而言，可以認為原子核是不動的。在固定原子核位置的前提下，解一個只包含電子座標的方程，就容易多了。這個近似是如此的自然、如此的基礎，以至於成了默認設置，很多人可能都忘了它是個近似。只有少數情況會突破這個近似，對於這少數情況需要發展特別的算法。

一個有趣的問題是，玻恩（Max Born，1882 - 1970）是誰？他是奧本海默的博士導師，德國物理學家，1954年諾貝爾物理學獎獲得者。

玻恩

這就引出一個非常富有奧本海默個人色彩的故事，這個故事來自《楊振寧文集：傳記、演講、隨筆》（華東師範大學出版社1998年出版）。1986年，楊振寧在中國科學技術大學研究生院演講時，講了“幾位物理學家的故事”。

《楊振寧文集：傳記、演講、隨筆》目錄

我們首先需要知道背景，奧本海默的一大特點是年少成名，恃才傲物。他得到博士學位是在23歲，跟我一樣（我是如何14歲上大學的？| 袁嵐峯）。

楊振寧説到，奧本海默到了玻恩那兒以後，立刻就引起了人們的注意。大家都知道來了一個高高瘦瘦的美國人，講起話來非常不客氣。奧本海默來後沒多久，有一次去看玻恩。玻恩恰巧寫了一篇文章，把它拿給奧本海默看。他對奧本海默説：“請你拿回去看一看，過兩天再告訴我，你有什麼意見。”其實，這篇文章就是玻恩-奧本海默近似。過了兩天，奧本海默把這篇文章還給了玻恩。奧本海默説：“這篇文章寫得非常之好，真是你寫的嗎？”

“這篇文章寫得非常之好，真是你寫的嗎？”

這個故事令我想起我的一位科大少年班師兄，他曾經在美國跟一位諾貝爾獎得主、理論物理學大師讀博。這位大師以眼高於頂而著名，但我這位師兄更有個性。據説他有一次對自己的導師説：“我看了你的文章，比愛因斯坦差遠了！”

關於奧本海默的才思敏捷，還有一個故事。著名空氣動力學家、錢學森的導師馮·卡門（Theodore von Kármán，1881-1963）寫過一個回憶（馮·卡門：我所認識的玻爾、費米、愛因斯坦 | 返樸），説愛因斯坦在加州理工學院指導過許多次關於物質結構的學術討論會。

馮·卡門

有一次，愛因斯坦和奧本海默一起主持討論會，參加討論的有許多大科學家。愛因斯坦的論述清澈明瞭，而奧本海默表達問題的方法太複雜，難於理解。奧本海默在黑板前動作迅速，推導方程式常跳過好幾步，以為聽的人都跟得上。

愛因斯坦接在奧本海默後面登上講台，然後他説什麼呢？愛因斯坦首先表示非常抱歉，説自己比不上奧本海默那樣敏捷，不過他將盡力而為。

愛因斯坦

這個故事在令人大笑之餘，馮·卡門的評論發人深思。他説：愛因斯坦是個思考緩慢的人，但卻是一位淵博的思想家。馮·卡門對奧本海默的評論更是發人深思：要不是早年父親及時教導我懂得堅韌而深刻的思考的價值，我也可能會滑到小聰明的老路上去了。

是的，這正是當時很多人對奧本海默的看法：大家都公認他聰明絕頂，卻惋惜他沒有做出最重要的發現。玻恩-奧本海默近似這樣的成果，搞個科學院院士之類的不在話下，但離諾貝爾獎還是有顯著的差距，因為它不是開創一個體系那樣的革命性成就。

《楊振寧文集》裏還有一篇文章，標題就叫做“奧本海默的悲劇”。裏面説，世界歷史上，像奧本海默那樣，生活充滿了戲劇性（或者説悲劇性）的人物並不多見。他的同輩人曾認為，奧本海默才氣橫溢，卻沒有對物理學做出什麼重大貢獻，這更增加了他一生的悲劇色彩。

奧本海默的悲劇

然而，下面是一個重要的然而，楊振寧緊接着就説，這種説法現在已有改變。後來大家發現，奧本海默最重要的科研成就其實還不是玻恩-奧本海默近似，而是——黑洞。

是的，《三體》、《星際穿越》等科幻作品中經常出現的黑洞，最初是奧本海默和他的學生在三十年代提出的，只不過那時還沒有黑洞（black hole）這個名字。他們的論文標題是《論持續的引力收縮》（On Continued Gravitational Contraction），這其實就是引力無限塌陷會導致黑洞的意思。

《星際穿越》中的黑洞

你也許想問，黑洞這個名字，是什麼時候出現的？是在1968年，由美國科學家惠勒（John Archibald Wheeler，1911-2008）和他的博士後、意大利科學家Remo Ruffini等人提出的（約翰·阿奇博爾德·惠勒：傳記回憶錄 | 中科院物理所）。

惠勒（他自己沒得諾貝爾獎，卻教出了兩位得諾貝爾獎的學生，理查德·費曼和基普·索恩）

2019年，全球科學家通過國際合作拍攝到第一張黑洞照片時，我的同事、科大天文學系袁業飛教授參與了這個工作（參與了首張黑洞照片拍攝的中國科學家，怎麼解讀這張照片？| 科技袁人plus），而Remo Ruffini老爺子剛好在科大訪問。於是我們三人做了一場對話，老爺子就講了他和惠勒、霍金、慄弗席茲等人研究黑洞的經歷（我40年前訪問中國，見證了一場中國科技的“長征” | 科技袁人plus）。

第一張黑洞照片

讓我們回到奧本海默。楊振寧評論道：非常不幸的是，當1967年他因患癌症去世時，黑洞的存在在天體物理學中還沒有被大家普遍承認。假如他再多活5年，黑洞就被大家承認了。那將無疑是他一生對純粹科學的貢獻中最重要的。

奧本海默一生最大的貢獻是黑洞

一個有趣的細節是，在《奧本海默》電影的預告片裏，有一段是奧本海默跟曼哈頓工程區司令格羅夫斯（Leslie Richard Groves，1896-1970）將軍對話。格羅夫斯問，你是説，我們的實驗有可能造成世界毀滅？奧本海默回答：這種概率接近於0。然後格羅夫斯説：0才是好的回答（Zero would be nice）。

格羅夫斯

那麼，是什麼有可能導致世界毀滅呢？在當時，大家擔心的是核裂變永不停止。這個擔心早就被排除了，然而現在我們會擔心另外一件事：粒子對撞造成微型黑洞，然後它不斷擴大，把整個地球吸進去。有趣的是，這也跟奧本海默的工作有關！

不過解釋一句，黑洞的危險基本也是“接近於0”，因為根據現在大多數宇宙學家相信的理論，黑洞並不是只進不出，它會因為“霍金輻射”（紀念霍金：人是一根會思想的蘆葦 | 袁嵐峯）蒸發質量。

霍金輻射

而霍金輻射的特點是黑洞越小，蒸發得越快，因此即使加速器能造出微型黑洞，它也會在長大前迅速蒸發掉，不會對我們造成威脅。

霍金

瞭解了這些背景，讓我們評價一下奧本海默對科學的整體貢獻。有一個概念值得向大家介紹：朗道分級（https://www.eoht.info/page/Landau%20genius%20scale）。

朗道（Lev Davidovich Landau，1908-1968）是蘇聯理論物理學家、1962年諾貝爾物理學獎獲得者，他提出了一種打分方法，給物理學家的成就評級。朗道用的是對數座標，每差1就意味着成就相差10倍。

朗道

他把牛頓放在最高，獨一無二的0。然後是愛因斯坦，唯一的一個0.5。然後是幾位量子力學的開創者，玻爾、海森堡、薛定諤、狄拉克等人都是1。至於他自己，朗道很謙虛地只給自己排了個2.5，多年以後才把自己提升到了2。

那麼，奧本海默在朗道分級中排在哪一檔呢？很遺憾，我搜來搜去，都沒找到朗道對他有打分。由此可見，奧本海默如果要評的話，應該是在2.5以後。

前面我們説了這麼多奧本海默在科學方面的悲劇，但實際上這只是依賴於你以什麼樣的標準去看而已。假如以愛因斯坦、普朗克這樣學科奠基人的標準去看，那奧本海默對科學的貢獻確實有點不如預期。但如果以對大多數科學家的標準去看，那奧本海默當然是出類拔萃的，至少能上教科書，這已經是不朽了。奧本海默真正的悲劇，是在政治方面。

大家都知道，奧本海默一生最重要的成就是主持曼哈頓計劃，開發出了原子彈。他自己也非常清楚這意味着什麼：人類第一次擁有了毀滅自己的力量。因此，在第一次核試驗的現場，他就想起了《薄伽梵歌》的名言：現在我變成了死神，世界的毀滅者。

第一次核試驗，1945年7月16日於新墨西哥州索科羅縣的託立尼提沙漠舉行，代號Trinity

二戰之後，奧本海默和愛因斯坦等人一道，投身於反戰運動。總之，在大義上，奧本海默是行得正、站得直的。

《時代》雜誌1948年11月8日封面人物：羅伯特·奧本海默博士

然而，這正成了他悲劇的來源。奧本海默是個典型的書生，同情左派和共產主義運動，説話又尖酸刻薄，有意無意之間得罪了很多人。在美國五十年代的反共浪潮中，他就成了最著名的受害者之一。

1954年，在有人指控奧本海默為蘇聯間諜的背景下，美國政府組織了一場對他的聽證會。雖然絕大多數科學家都堅決支持奧本海默，但聽證會的結果還是吊銷了他的安全許可，相當於把他以前對國家的貢獻一筆勾銷，他甚至不再能看到自己以前寫的信件。

《楊振寧文集》中寫的奧本海默事件

《楊振寧文集》裏，也講了很多這方面的故事。最特別的一個視角是，楊振寧在芝加哥大學的兩位老師都參加了奧本海默聽證會，但他們做出了截然相反的陳述。

第一位是費米（Enrico Fermi，1901-1954），1938年諾貝爾物理學獎獲得者。在聽證會上，費米説他很熟悉奧本海默，他認為奧本海默對美國的貢獻非常之大，對美國的安全絕對沒有什麼危險。費米非常明確地、直截了當地站在奧本海默一邊，堪稱“鐵肩擔道義”。

費米與奧本海默聽證會

另一位是愛德華·泰勒（Edward Teller，1908-2003），美國的氫彈之父。他跟楊振寧的關係更近，因為他是楊振寧的博士導師。非常遺憾的是，泰勒成了唯一的一位在聽證會上説奧本海默壞話的傑出科學家。他説，他並不知道奧本海默有過任何背叛美國的事情，可是奧本海默的許多決策是他所不能理解的，所以他覺得，假如美國的國防事業不放在奧本海默手裏，會更安全一些。

泰勒與奧本海默聽證會

根據楊振寧的回憶，這件事對奧本海默和對泰勒都造成了極大的影響。奧本海默在美國政府那裏遭到了巨大的打擊，在科學界卻得到了極度的擁護。反之，泰勒遭到了科學界的嚴重鄙視，許多朋友跟他斷交，他後來只剩下了政界、軍界、商界的朋友。

奧本海默事件對奧本海默和泰勒的影響

聽證會後不幾天，泰勒到洛斯阿拉莫斯去，在餐廳裏吃早飯時，看到了一個和他很熟的同事克里斯蒂，在戰時他們曾共事多年。泰勒跑過去跟克里斯蒂打招呼，想要握手。克里斯蒂不理他，走到別的地方去了。泰勒後來講，這件事對他和他的夫人都是極大的打擊。這個故事讓我想到，大多數科學家都是很正直的，至少可以説道德水準高於平均線。

最後，讓我們認真思考核武器引出的道德困境。奧本海默當初製造它的時候，為了儘快結束戰爭竭盡心力，見到它的毀滅性後又積極投身反戰運動，這充分反映了知識分子的良心。然而，最具有諷刺意味的是，迄今為止唯一的核戰爭受害者日本，最近肆無忌憚地往海里排核污水，又成了全世界最大的核污染源（日本排核污水，是安全合規還是以鄰為壑？| 袁嵐峯）。

日本核污水排海