伊西多·依塞克·拉比(Isider Isaac Rabi) — 為現代物理體系的形成作出巨大貢獻的科學家

伊西多·依塞克·拉比(Isider Isaac Rabi,1898- )是 20世紀20年代以來的美國著名物理學家,尤其是他致力將經典理論物理和現代物理相結合的研究,成為美國現代物理學奠基人之一。

1898年7月29日,拉比出生於當時屬奧匈帝國現屬波蘭的靠近捷克的一個山川秀麗的小山村—科曼諾夫。拉比一家是該村清一色猶太家庭的一個組成部分。因生活所迫,拉比的父親只好撇下弱妻幼子,遠涉重洋,隻身來到美國紐約,尋找工作,拚命幹了幾年才把妻兒接到美國。紐約市儘管繁華,卻不是窮人的樂園。拉比一家同其他外籍窮人一道住在紐約東城的棚戶貧民區里。拉比後來回顧當時的生活情景時曾說:「我們住的地方擁擠不堪,到處是垃圾汙水,被迫行乞賣身的男女比比皆是,更可悲的是他們還經常遭到流氓無賴的襲擊,一片慘象,實在不堪回首!」

拉比生活在如此環境中,很難想象會有接受正規教育的機會,他只能在街頭巷尾學幾句隻言片語的粗俗英文,再就是從猶太教的《舊約》中讀到一些無聊的神鬼演義。那個時期的小拉比,他心目中認為蒼茫大地,社會貧富都將一成不變。

在他9歲那年、拉比的家境有所好轉,全家搬到紐約郊區的布魯克林。拉比這才有機會進了學校,儘管比別的孩子晚了幾年,但也異常興高采烈。走進學校門的拉比,不久就成了哥白尼學說的崇拜者。他滿腦子的鬼神形象很快就被打雷、閃電、風、雲、地球、月亮、太陽和星星之類的天文知識驅趕出去,成了天文學的小小愛好者。他勤于觀察、善於思索,經常向父母親提出詢問,這可難壞了沒念多少書的父母親。於是,小拉比從10歲開始就成了市立圖書館的經常讀者。他一頭撲進了書的海洋,如饑似渴地吮吸著科學文化知識。

拉比酷愛讀書,然而他並不是一個死讀書的書呆子,他熱衷於把科學知識與實踐行動結合起來。當他從書本上讀到關於電的一些知識後,興趣大增,決定親自做這方面的實驗。他首先專心學習了摩爾斯電碼,然後約了幾個對此有興趣的同學,在附近的幾幢公寓里進行發報實驗。當時他年僅11歲。

小學畢業的拉比申請到了一份微薄的獎學金,並跨進了中學的門檻。上了中學以後,他逐漸養成了一個習慣:每逢星期一都要借五、六本書回家,課餘擠時間去閱讀,有的還作了筆記,到了週末,就全都讀完。拉比勤奮學習,使他的知識積累很快,不僅使他對自然狀態給予科學的認識,而且也使他逐步加深了對社會的理解。1907年,拉比讀到了傑克·倫敦新發表的《鐵後跟》一書,深受啟發,尤其對他這樣一個出身貧寒的青少年倍感親切。在後來的數十年間,他對此書長期不忘,經常提到這本書,他曾這樣講過:「書中講到芝加哥工人罷工,體現了關於勞動、利潤、剩餘價值等道理,使我對社會和自己的家庭境遇也有了更深的理解,所以長期不忘。」

在中學里,拉比感到數學和化學等教員教得不錯,但只有物理教員不能令這個「小電迷」滿意。他無法從老師那裡得到想得到的物理知識,於是只好通過自學,向書本、雜誌去求教,向懂得電學的專門人才去求教。他時常把節省下來的零錢用來買書,購置實驗零件。經過多次實驗,他終於找到了一種製作電容的新方法。在那期間,《現代電學》這本以成年人為讀者的科學雜誌,曾刊登了小拉比的一篇談論電學的文章。拉比的少年科學才華開始顯露出來。

中學畢業的拉比,按照自己的意願考入了科內爾大學的電工系。然而,進了電工系之後拉比大失所望。他實指望在電工系能使自己的電工技術會大有長進,可電工系的教學氣氛非常沉悶,學生難以學到新鮮活潑的知識,也難以培養自己的創新開拓精神。這一切使拉比產生了激烈的思想鬥爭,是隨波逐流閒混幾年,拿幾張文憑算了呢?還是另闢新境,走一條探索真才實學的道路呢?通過了解,最終他下定決心轉到化學系去學習化學。

進了化學系,他在中學時厚實的化學知識為他學好化學打下了基礎;化學系的教授們思想活躍,又使他茅塞頓開、大開眼界;從事物質的化學定性分析工作,又使他在培養科學的嚴謹作風和擴大對微觀世界的認識方面收穫很大。

1919年,懷揣化學專業畢業文憑的拉比步入了社會。經過一番努力,才在紐約的勒德爾勒化驗所找到一個低工資差事,擔任人奶、銅的防護材料的分析化驗工作。經過一個短時期的實踐,立志上進的拉比覺得自己的知識面太窄,需要進一步擴展自己的視野。於是他擬定計畫,決定積攢下自己辛勤勞動得來的錢,準備日後再進校門深造,進修物理學。有了計畫以後,他每天從化驗所下班後,就到一家銀行去幫助核對帳目。到了節假日他又走上街頭,去賣《新聞簡報》。1923年,拉比終於申請到了一份哥倫比亞大學的獎學金,再拿出自己所積攢的錢,實現了再次入校深造的夙願。

1926年,正在埋頭撰寫晶體磁化率論文的拉比聽到了從歐洲大陸傳來的「量子力學理論」的消息,這時拉比非常敏銳地意識到,過去自己的關於把化學與物理結合在一起的觀點現在應當更新,應當從更加廣泛的角度去研究經典理論物理同現代物理結合的問題。但當時,美國對理論物理缺乏重視,基礎薄弱,需要派人赴歐洲去學習。經過努力爭取,拉比以其品學兼優的優勢獲得了哥倫比亞大學三個赴歐洲學習名額中的一個。

在歐洲兩年既清苦又緊張的學習,對拉比的學業影響很大。他先向施羅丁格教授學習,後又在奧托·斯特恩的手下當助手,接著又在海森伯格教授手下當助手。深得導師賞識的拉比,在學習過程中時常提出一些嶄新的有價值的建議,頗有學術見地,因此受到老師們的重視,也得到了老師們的真傳。1928年,拉比的獎學金用完了,又趕上了年底出現的資本主義世界特大經濟危機,迫使拉比中斷了在德國的勤工儉學。尤其是日益逼近的反猶惡浪,迫使這個猶太青年學者最後不得不告別老師,返回美國。

整個30年代,拉比全身心地致力於磁學、分子束流和量子力學的研究。經長期且不懈努力,他終於發現了「核磁共振方法」的著名規律。即「原子的磁矩、核自旋的動量矩同軌道電子的動量矩一樣,在恆定的外磁場中能採取各種量子化的方位。在一定條件下,如果從垂直於磁場的方向加交變磁場,就能改變磁矩的方位,使磁矩體系有選擇地吸收特定頻率的交變磁場的能量。這個特定的頻率約為10°赫茨。」拉比在發明這個方法之後,曾用它測出幾種原子核的核動量矩。他所進行的研究和實驗,不僅具有重要的理論意義,而且具有重要的實用價值。從20世紀50年代以來,許多種類的核磁共振儀器研製了出來,並對物理、化學、生物、冶金和地質等行業的科學研究及生產實踐的發展起到了極大的促進作用。由於拉比所作出的巨大貢獻,1937年他榮升為哥倫比亞大學教授,並於1944年被授予諾貝爾物理學獎。

40年代,拉比作為美國高等學校第一批理論物理教師,兢兢業業的從事教學。他與著名物理學家拉爾夫·克羅尼格合著的回憶錄,在量子理論教科書中一直被當作典範著作來引用。拉比不僅在理論物理學作出了巨大的貢獻,而且也是一位卓越的技術專家。第二次世界大戰期間,他參加了核子彈的研製工作,作為顧問親臨新墨西哥州沙漠試驗場,參與指導了1945年7月16日美國第一顆核子彈爆炸試驗。他還負責美國雷達的研製及發展工作。他曾出版《人類與科學》等大量科學專著。他為人耿直,是一位德高望重的科學家。

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