最近一个月读了 Kai bird 和 Martin J. Sherwin 的《American prometheus》,这本书是著名物理学家奥本海默的传记,详细讲述了奥本海默的一生。为了写这本书,作者花了 25 年的时间,做了很多采访,查看了很多 FBI 关于奥本海默的资料。这本书是关于奥本海默的权威著作,2005 甫一问世, 2006 年就获得了普利策奖(传记类)

少年天才

奥本海默于 1904 年生于美国纽约一个富庶的犹太裔德国移民家庭,他的父亲是一名布匹商人,他的母亲是一名画家。生在一个富裕的家庭,奥本海默的父母尽量满足他的需求,支持他发展广泛的兴趣爱好,他从十几岁时爱上了收集岩石,12岁时就在纽约的地理学会登台演讲。进入中学,奥本海默各门功课都能得 A,同时他也喜欢阅读诗歌,能阅读拉丁文,希腊文的著作。对诗歌的爱好也伴随了奥本海默的一生,在1930年代担任伯克利物理教授时,他向伯克利的语言教授学习梵文,阅读梵文经典《薄伽梵歌》。1945 年第一颗原子弹试爆( trinity 测试)以后,奥本海默从博迦梵歌引用了一句来表达自己的心情:“Now I am become death, the destroyer of worlds”。(参见这里)。

哈佛时光

1921年春中学毕业以后,奥本海默被哈佛大学录取,他本应该在 1921 入学,但是由于在随父母去欧洲游览途中生病,不得不延迟一年入学。在身体恢复修养期间,奥本海默随着自己中学老师 herbert smith 第一次去新墨西哥州 santa fe 旅行,那里美丽而粗犷的环境给奥本海默留下了深刻的印象,在那里奥本海默学会了骑马,他们经常骑着马长途跋涉,虽然奥本海默外表看上去很虚弱,但是这种经历磨练了奥本海默的内心,养成了他坚韧的精神。在这附近有一个地方叫洛斯阿拉莫斯,日后成了曼哈顿计划选定的地点。

进入哈佛大学以后,奥本海默仍然显示出他极高的领悟能力,对于学习的课程都能优异成绩通过,有一位同学说,在他为物理课程苦苦挣扎的时候,奥本海默却能够轻松通过:

I had visions of him suddenly bursting forth as a great physicsts, and here I was just trying to get through Harvard.

奥本海默的思维非常敏捷,经常在别人提出问题以后,他能马上提出解决方法,他的哈佛同学 William C. Boyd 说:

He had a very quick mind. For instance, when someone would propose a problem, he would give two or three wrong answers, followed by the right ones, before I could think of a single answer.

奥本海默并没有选择物理学作为自己的专业,而是选择了化学。为了能在三年毕业,他每学期都学习六门课程,并且去旁听额外的课程,但是他会隐藏自己刻苦学习的状态以使得表面上看起来他的聪慧看起来毫不费力。在哈佛,他继续自己在人文方面的爱好,学习历史,哲学,法国文学,他大量阅读,并开始写作诗歌:

He read all three thousand pages of Gibbon’s classic history, The Decline and Fall of the Roman Empire. He also read in French literature and began writing poetry…

在大学第一年,他就明白了自己真正夏欢的物理学,而不是化学,于是他说服学校让自己跳过基础物理学习,直接学习研究生级别的物理,他的导师是 Percy Bridgman。奥本海默对于实验物理学很不擅长,操作各种设备笨拙,他的特长在于理论分析。仅仅用了三年时间,奥本海默于1925年以最高荣誉(Summa Cum Laude)从哈佛大学以化学学士学位毕业。但是他的志向在物理学,当时(1920年代),世界物理的中心在英国,于是奥本海默说服 Bridgman 帮他写了一封推荐信给剑桥大学卡文迪许实验室的卢瑟福。然而卢瑟福并没有接受奥本海默,把他推荐给了 J. J. Thomson。

欧洲岁月

抑郁的剑桥岁月

1925 年九月,21 岁的奥本海默前往剑桥大学,开始了他的博士生涯。研究生活不同于本科的学习,他不再是课堂上的“天才”,他也经历人生中非常重大的危机。一方面,奥本海默并不擅长实验物理学,因为实验物理学要求研究者具有动手能力,而奥本海默对此并没有天赋:

Clumsy and inept at his meticulous work, Robert soom found himself avoiding the laboratory.

在给朋友 Fergusson 信中,奥本海默写到他那时的状态:

I am having a pretty bad time. The lab work is a terrible bore, and I am so bad at it that it is impossible to feel that I am learning anything.

奥本海默处在一种极度抑郁的状态,他和导师 Backett 关系也很糟糕,据传他曾在一个苹果上抹上药物,放在导师的桌上。由于这起事件,他险些被剑桥大学开除,经过他父亲的斡旋,剑桥大学同意保留奥本海默的学籍,但是要求奥本海默定期去看心理医生,进行治疗。

当时正是量子力学的萌芽阶段,海森堡和薛定谔分别提出了自己的量子力学理论,由于不擅长实验物理学,奥本海默的注意力也集中到量子力学上。1926 年春天,奥本海默在剑桥大学遇到了 Max Born,Born 当时是哥廷根大学理论物理学研究所的主任,Born 认为奥本海默是一个有天分的年轻人,邀请奥本海默前往哥廷根学习。

奥本海默也慢慢从自己抑郁的状态走了出来,开始了哥廷根求学生涯。

崭露头角–哥廷根大学

1926 年夏,奥本海默前往哥廷根大学。哥廷根当时是世界的理论物理中心,群星汇聚,狄拉克,冯诺伊曼等都在哥廷根做研究。在哥廷根,奥本海默活跃了起来,一扫在剑桥的阴霾,奥本海默开始夜以继日研究量子力学,也为自己赢得了初步的名声(少年天才)。一位正巧在哥廷根访问的哈佛教授,如此评论道:

Oppenheimer is turning out to be even more brilliant than we thought when we had him at harvard. He is turning out new work very rapidly and is able to hold his own with any of the galaxy of young mathematical physicists here.

1927 年 6 月,在仅仅到达哥廷根九个月之后,奥本海默就完成了自己的博士论文。

博士后生涯

1927 年完成博士学位以后,奥本海默短暂返回美国,后又重返欧洲开始博士后研究,在 Paul Ehrenfest 手下研究,后又前往瑞士在 Wolfgang Pauli 指导下学习。等他 1929 年返回美国时,他在物理学界已经有世界级声望,从 1926 年到 1929 年,他总共发表了惊人的 16 篇论文!

伯克利执教

1929 年奥本海默选择加州大学伯克利分校物理系,在那里担任教授,介绍新兴的量子力学。在伯克利,奥本海默研究范围广泛,他发表了一些关于宇宙射线,伽马射线,量子电动力学的论文。 1939 年 9 月 1 日,奥本海默和自己的学生 Hartland Snyder 提出了最早的黑洞理论1,然而未被重视。奥本海默的研究风格是直击问题核心,但是却不愿花过多篇幅详细阐释,所以论文通常比较简短。有一位伯克利同时如此评价奥本海默做研究的风格:

Oppie was extremely good at seeing the physics and doing the calculations on the back of the envelope and getting all the main factors… As far as finishing and doing an elegant job like Dirac would do, that wasn’t Oppie’s style. He worked “Fast and dirty, like the American way of building a machine.”

关于奥本海默为什么没有获得诺贝尔奖,作者认为奥本海默太聪明,但是又具有强烈的批判和怀疑精神,对于提出的新想法不能坚持做下去,而这正是做出诺奖级别研究需要的东西。奥本海默总是在做出新的东西以后,又转向另外一个感兴趣的问题,所以与诺奖错失。曾经在奥本海默手下做博士后研究的 Edwin Uehling 认为:

His knowledge of physics was extremely comprehensive. I am not sure that one should say that he didn’t do Nobel Prize-quality work; but it just didn’t happen to lead to that kind of result which the Nobel Prize committee regarded as exciting.

师生关系

奥本海默对于聪明的研究生通常要求更加严格,但是对于相对没有天赋的学生,则比较温柔和充满温情。他的博士生 Joe Weinberg 讲到了一件小事,有一次他去奥本海默的办公室,抽出一篇论文,才看了一段,就觉得这是一个可以继续做下去的课题。然而奥本海默让他把论文放回远处,奥本海默对他说:“这不是你应该研究的内容”。后来他发现,奥本海默的另外一个研究生,开始研究这个课题,这个课题对他很合适,适合他的理解深度,他也凭借这篇论文获得了博士学位。 Weinberg 认为奥本海默就像带自己蹒跚学步的小孩一样,照顾着这位学生:

He needed special treatment, and by God, Oppie was going to give it to him. It showed a great deal of love, sympathy and human understanding.

社会活动与生活

1930 年代的大萧条,给美国社会带来了巨大的打击,很多毕业生难以找到合适的工作,工人罢工争取提高薪酬和福利。奥本海默的生活看上去高雅,富足,他对当时社会的变化并非一无所知,同时他对自己优越的生活也有一丝愧疚,因此也慢慢介入到社会政治生活中,不再是象牙塔中的一名物理学教授。

1933 年代随着希特勒的上台,反犹运动引起了奥本海默的关注,1934 年,为了支持犹太物理学家离开德国,奥本海默立即同意把每年工资的 3% 捐出来用于这项工作。1936 年,奥本海默还通过美国共产党渠道捐款给西班牙内战中对抗法西斯政权的武装力量。在 1930 年代的时代背景下,美国大学里的知识分子,有很多属于 左翼知识分子,追求种族平等、社会公平,当时关于成立没多久的苏联社会的正面消息也让很多美国人向往,正是基于自己的追求和对共产主义的认识 ,一些人加入了美国共产党。当时虽然共产党员并没有被公开欢迎,但也没有像麦卡锡主义盛行的 50 年代前期那样被排斥和迫害:

Party membership, to be sure, was not without its risks. But in 1937 there was little stigma attached to it among Berkeley liberals.

后来在恋人 Jean 的鼓励下,奥本海默更多地参与社会组织和活动,并与许多共产党员结识,参加共产党小组的会议,但是他从未成为正式的注册共产党员。奥本海默的弟弟,Frank Oppenhimer,比他更加激进,正式加入了美国共产党。

1938 年,两位在苏联短暂逗留的物理学家 George Placzek 和 Victor Weisskopf,拜访奥本海默,向奥本海默讲述了他们在苏联的遭遇,奥本海默对苏联和共产注意的幻想也逐渐破灭:

This was a very decisive week in his life, and he told me so… That weekend started Oppenheimer;s turning wasy from the Communist Party.

奥本海默过去的共产主义活动其实早就被 FBI 盯上了,与奥本海默曾过从甚密的美国共产党党员 steve nelson 的办公室被 FBI 安装了窃听器。奥本海默的好几个学生也与美国共产党有密切联系,这些情况都被 FBI 所掌握。在一名名为 joe 的人和 nelson 的窃听对话中,nelson 提到奥本海默不肯透露关于他们正在进行的的工作(指的是原子弹研究)的信息,同时奥本海默和共产党的关系几近断绝了,然而 FBI 还是据此认为奥本海默是一个可疑的共产主义分子。

当然由于奥本海默的巨大声望,军方和 FBI 暂时都对他无可奈何,然而奥本海默的学生就没那么幸运了。1943 年春天,David bohm 的研究材料被收缴,被列为机密材料,他被禁止用自己的研究内容写毕业论文,奥本海默不得不写了一封证明信,说明 Bohm 已经达到了 phd 毕业的要求,bohm 在没有写论文的情况下拿到了博士学位。Lomanitz 和 weinberg 被军方征调前往军方服役,Max friedman 被大学解雇,他唯一能找到教职的地方是波多黎各大学。

感情生活

1936 年春天,奥本海默在聚会上认识了 Jean Tatlock,Jean 当时是斯坦福医学院的一名研究生,同时也是一位美国共产党的党员,在此之前,奥本海默也曾约会多位女性,但 Jean 成为奥本海默一生的最爱(即使奥本海默日后和其他人结婚,奥本海默还是深爱着 Jean,曾多次和 Jean 约会,从这个意义上看,奥本海默好像是一个大家口中的“渣男”)。然而 Jean 和奥本海默关系未能长久,到了 1939 年,两人的关系已经接近破裂,奥本海默甚至曾向 Jean 求婚,Jean 拒绝了他。

1939 年 8 月,奥本海默在聚会上遇到了 Kitty Harrison,Kitty 对奥本海默一见钟情:

I fell in love with Robert that day, but hoped to conceal it.

Kitty 曾经有过三段婚姻,第一段婚姻在很短时间就结束了,第二任丈夫 Joe Dallet 因为参加西班牙内战而死。当她在 1939 年遇到奥本海默时,和第三任丈夫还未离婚:

Though Kitty was still married, they made no effort to conceal the affair.

1940 年夏天,奥本海默邀请 Kitty 夫妇去他的农场做客,Kitty 丈夫未能前往,Kitty 和奥本海默一起在农场呆了两个月,最后 Kitty 怀孕了,奥本海默打电话给 Kitty 的丈夫通知了这件事,Kitty 丈夫同意和 Kitty 离婚,1940 年 11 月 1 日,Kitty 在离婚当天和奥本海默领取了结婚证书。

曼哈顿计划

初试锋芒

早在 1941 年,Ernest Lawrence 曾想拉奥本海默参加原子弹研究,然而由于奥本海默与共产党千丝万缕的联系,军方不肯给奥本海默相关的权限。1941 年秋天,Lawrence 担心美国原子弹研究严重滞后于德国人,极力劝说原子弹研究委员会主席康普顿允许奥本海默参加 10 月 21 号的一次讨论。在这次会议上,奥本海默给出制造原子弹所需要的 U-235 的大致质量:100 公斤左右。

1942 年 1 月,奥本海默被委派主导快中子研究,奥本海默在 1942 年夏天组织了一场研讨会,研究原子弹的设计,材料等问题。与会者包括 Hans Bethe 以及 Edward Teller,奥本海默广泛的知识给 Bethe 留下了深刻的印象:

Now I could see at firsthand the tremendous intellectual power of Oppenheimer who was the unquestioned leader of our group…. The intellectual experience was unforgettable.

他们的研究也发现,原子弹制造需要大量的铀,光靠实验室是无法生产如此大量的铀,必须要靠大规模工业生产,这也意味着制造原子弹成本高昂(参考 这里)。

洛斯阿拉莫斯实验室

到了 1942 年,美国原子弹委员会的委员们已经被奥本海默的能力所折服,他们当时想要成立一个致力于原子弹研究的实验室,来统筹美国所有原子弹研究的力量,奥本海默就成了绝佳人选。此时军方仍然拒绝给予奥本海默相关的安全权限,奥本海默作为一名忠诚的爱国者,也意识到自己“可疑”的过去给自己为国效力带来了麻烦,也决定断绝自己和共产党的联系。

原子弹的研制也离不开军方,1942 年 9 月 18 日,Leslie Groves 将军被任命为曼哈顿计划军方总负责人。10 月,Groves 第一次和奥本海默会面,奥本海默建议新的实验室应该建在一个偏远与世隔绝的地方,确保绝密信息不易外泄。奥本海默也指出了,建造原子弹这样一个实际的武器,需要多学科合作,涉及到许多方面,包括化学,冶金,工程,物资供应等方面,此前从未有人考虑过这些问题。Groves 被奥本海默的气质和智慧所吸引,Groves 告诉记者:

He’s a genius, a real genius. While Lawrence is very bright, he’s not a genius, just a good hard worder. Oppenhemier knows about everything.

这次会面以后,Groves 心中已敲定奥本海默作为新实验室的主任。Groves 的提议遭到了科学界的反对,Hans Bethe 认为奥本海默没有领导一群人的经验,另外奥本海默是一个理论物理学家,对于实际的设备一窍不通,怎么能领导一个实际的工程项目呢?他的朋友 I. I. Rabi 说到:

He was a very impractical fellow… He didn’t know anything about equipment. He couldn’t run a hamburger stand.

军方人士也反对任命奥本海默,然而他们并不能找到一个比奥本海默更合适的人选,于是 1942 年 10 月末,奥本海默被正式任命为要筹建的新实验室的主任。战争结束以后,Rabi 回首往事,认为 Groves 选择奥本海默作为实验室主任是“天才的选择”。

1942 年 11 月,奥本海默与劳伦斯同军方人员一起敲定了新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯作为新实验室的场地,他们买下了一个学校的场地作为实验室的地点,要在几近蛮荒的地方建立实验室需要的工作量是巨大的。首先是要建立科学家以及工作人员的居住房屋,另外要建立各种实验室,安装原子弹研究需要的各种设备。所有琐碎的工作,都要求一个事无巨细,认真的领导者,奥本海默显然不是这种人。最初的几个月实验室的建设一片混乱,然而奥本海默很快改变了自己的个性以适应自己的领导工作,他的助手 Wilson 说到:

Whatever we felt about his deficiencies, in a few months he had corrected those deficiencies, and obviously knew a lot more than we did about administrative procedures.

奥本海默将实验室分为四个不同部门,实验物理,理论物理,化学和冶金, 以及物资供应。然而最初对这项工作所需要的人力显然低估了,他最初认为只需要六个科学家,再加一些工程师和技术人员,即可完成这项工作。实际上,到 1945 年夏天,洛斯阿拉莫斯已经成为一个小镇,居住了 4000 平民和 2000 军人。

Chevalier 事件

1942 年冬天发生的 Chevalier 事件影响了奥本海默之后的命运。Chevalier 是一名文学教授,很早就与奥本海默熟识,Chevalier 的一位朋友 Elenton 是壳牌公司的员工,Elenton 对苏联抱有同情,认为当时正在同德军作战的苏联没有得到盟友应有的待遇(美国并没有和苏联共享所有的情报消息),Elenton 向 Chevalier 提议,要他从奥本海默那里打探关于原子弹研究的消息,然后由 Elenton 转发给旧金山苏联领事馆。

在 1942 冬天奥本海默举办的家庭宴会上,Chevalier 向奥本海默转达了 Elenton 的想法,奥本海默认为这是叛国行为,不予考虑,但是并没有向军方报告(可能是为了保护 Chevalier)。


  1. 论文名字叫“On Continued Gravitational Contraction”,具体见 这里↩︎