布莱克特
帕特里克·梅纳德·斯图尔特·布莱克特,布莱克特男爵OM CH FRS(1897年11月18日 - 1974年7月13日),英国物理学家,社会活动家。布莱克特的行星磁场和引力理论被科幻作家詹姆斯·布利什采用,他引用布莱克特效应作为他的“旋转引力”反重力推进器的理论基础。在他的密友查尔斯·斯诺的小说《陌生人和兄弟》(1940-1974)中,布莱克特的个性特点被用来描绘左派物理学家弗朗西斯·盖特利夫。布莱克特和他的名言“你不能凭情感来打仗”出现在“另类”第二次世界大战小说《彩虹引力》中。
人物生平
布莱克特出生在伦敦肯辛顿,父亲是股票经纪人阿瑟·斯图尔特·布莱克特,母亲是卡罗琳·梅纳德。他的妹妹是精神分析师玛丽恩·米尔纳。他的祖父亨利·布莱克特牧师是澳大利亚建筑师埃德蒙·布莱克特的兄弟,曾长年担任克罗伊登的牧师。他的外祖父查尔斯·梅纳德是印度暴动期间皇家炮兵的军官。布莱克特家庭先后居住在肯辛顿、肯利、沃金和萨里的吉尔福德,布莱克特在那里上了预备学校。他的主要爱好是模型飞机和水晶收音机。1919年进入剑桥大学卡文达什实验室在欧内斯特·卢瑟福指导下学习物理学。1921年毕业后留在该实验室工作10年。他在这段时间内重要的研究工作是改进威耳孙云室照相技术以研究原子核的人工转变。1924年他用云室照片首次成功地验证了人工轻核转变,即氦-14核俘获α粒子变为氧-17。1925年,他创制了云室照相受自动计数器控制的装置,对成耳孙云室进行了成功的改进,为云室在近代物理研究中的应用翻开了崭新的一页。
1932年,在C.D.安德森发现正电子后的短短几个月,布莱克特就用他拍摄的正负电子成对产生过程的宇宙线径迹照片有力地证实了正电子的存在。布莱克特1933年任伦敦大学物理学教授。在此期间,他领导一批外籍学者创立了别具风格的宇宙线研究学派,促进了该学科和其他一些物理学领域的发展。这些发展导致曼彻斯特大学设置第一个射电天文学教授职位和建立一个射电天文学实验站。该实验站对第二次世界大战中雷达技术的发展和运用发挥了重要作用。1953年就任伦敦大学帝国理工学院物理教授和物理系主任。1956年任该院高级研究员并获科普利奖章。1956~1970年担任伦敦皇家自然知识促进学会主席,1969年被封为终身贵族。1974年7月3日逝世。
获得荣誉
由于布莱克特改进威耳孙云室方法及在核物理和宇宙线领域的发现,获得1948年诺贝尔物理学奖。布莱克特另一个富有成果的研究领域是岩石磁性研究,确立了古磁学,为地质学上的大陆漂移理论提供了新的证据。第二次世界大战期间到60年代末,布莱克特对管理科学、战略与战术、科学技术与工业、军事的关系等问题有深入研究,对战时与战后科技与若于国际事务产生了不少影响,他积极反对帝国主义核讹诈。主张对核弹进行国际管制和监督,在保卫世界和平事业中发挥了重要作用。布莱克特在1943年曾被中国物理学会选为名誉会员。
相关事件
布莱克特在二十年代初期用云室寻找粒子可能形成的径迹。他用α粒子轰击放在云室中的氮,同时周期性地使云室膨胀,以寻找粒子径迹。他摄下了两万多张照片,上面有四十多万条α粒子径迹。其中只有八条显示了α粒子和氮分子的撞击。从这几个分叉状的径迹中,可以证明欧内斯特·卢瑟福关于元素嬗变的观点是正确的。这第一批关于核反应进程的照片摄于1925年,给人们以深刻的印象。如果说对威尔逊云室需要进行什么渲染的话,这第一批关于核反应进程的照片正是再合适不过了。布莱克特在二十年代末把云室用于其它研究。他几乎已找到了正电子,可是安德森比他早了几个月。他也研究宇宙射线,并突然萌生了一个想法。
人们无法知道云室中人们感兴趣的现象会在什么时候发生,为此,云室必须随时膨胀,并且膨胀次数要尽可能频繁,以期碰到某些现象。针对这个缺点,布莱克特于1932年把一个威尔逊云室置于两上盖革-米勒计数器之间。任何宇宙粒子在穿过这两个计数器时,必然也通过云室。布莱克特设置了电路,利用两个计数器的电涌操纵云室的动作。这样,利用“符合计数器”就能拍摄到更多有意义的照片。
1935年,布莱克特指出,γ射线在穿过铅时,有时会消失,同时产生出一个正电子和一个电子。过去曾有过较多的物质转化为能量的例子,它们证明了阿尔伯特·爱因斯坦的著名方程E=mc^2是精确成立的,这个例子则是能量转化为物质的第一个明证。它也精确地符合爱因斯坦方程,甚至还更为引人注目些。
第二次世界大战期间,布莱克特从事雷达和原子弹的研究工作。他对沃森·瓦特的强有力支持,是促使英国作出决策支持雷达研究工作的关键因素之一。事实证明,这一决策拯救了英国。布莱克特在G.汤姆孙的领导下从事原子弹研究,他极力主张把这一研究集中到美国进行,以提高效率和保证安全。可是在战后,他却又成为反核战争的主要人员之一。1948年,由于他对威尔逊云室的改进,及利用云室进行的研究,荣获了诺贝尔物理学奖。
布莱克特于1963年担任帝国科技学院物理系主任,1965年又当选为皇家学会主席。
主要成就
云雾室照相技术
布莱克特在科学上的重要贡献是改进了威尔逊云雾室和照相技术,创制了自动计数控制的云雾室照相技术,借助于它来研究宇宙射线得到了许多重要发现。布莱克特还领导一批外籍研究人员创立了另具风格的一个宇宙线研究学派,并促进了另外一批物理学领域的发展。
原子核研究
布莱克特的另一个重要贡献是对原子核的人工嬗变的研究,这是他在1924年的工作,人工嬗变就人工诱发核反应,这是欧内斯特·卢瑟福在1919年发现的现象。1924年,布莱克特利用他所改进的云雾室拍摄了α粒子轰击氮核。
吸能反应
一个吸能反应,根据质量亏损可以算出Q=1.18(Mex),这些结果证明了卢瑟福在1919年的分析。原子核的人工嬗变为人造新元素奠定了基础,我们知道,自然界中最重的元素是放射性元素,它是92号元素,而92号以后的化学元素就是通过人工嬗变产生的,现在周期表中已排列了107种元素,随着人们不断的深入研究,更多的新元素必将能通过人工制造出来。正由于布莱克特在物理领域的杰出贡献,瑞典皇家科学院决定授予他1948年度的诺贝尔物理学奖。
个人生活
布莱克特在皇家海军学院奥斯本校面试时,查尔斯·罗尔斯前一天刚完成了他的横渡英吉利海峡的飞行,而布莱克特在他的水晶收音机上追踪了这次飞行,因此能够对这个话题进行长时间的阐述。他被录取,并在那里度过了两年,然后转到达特茅斯,在那里他通常是班上的头等生。1921年从剑桥大学马格达琳学院毕业后,布莱克特在卡文迪许实验室与欧内斯特·卢瑟福一起工作了十年,并于1923年成为剑桥大学国王学院的研究员,这个职位他一直保持到1933年。卢瑟福发现氮原子核可以通过向氮原子发射快速的α粒子来进行分解。他要求布莱克特使用云室找到这种分解的可见轨迹,到1925年,他已经拍摄了23,000张照片,显示了415,000条电离粒子的轨迹。其中八条是分叉的,这表明氮原子-α粒子组合形成了原子,然后分解成氧17的同位素和一个质子。布莱克特于1925年发表了他的实验结果。因此,他成为第一个有意识地将一个元素转变为另一个元素的人。
在剑桥大学期间,他成为年轻的美国研究生J·罗伯特·奥本海默的导师。罗伯特·奥本海默希望研究理论物理而不是专注于实验室工作,这与布莱克特产生了冲突。在寻求帮助解决由布莱克特的要求引起的精神崩溃时,奥本海默承认曾试图用毒素浸泡的苹果毒害他的导师。布莱克特没有吃那个苹果,对这次毒害未采取任何行动。
布莱克特是一位无神论者或无神论者。他拒绝了许多荣誉,但在1965年生日荣誉中被任命为同情勋章成员,并于1967年被任命为蓝马克斯勋章成员。1969年1月27日,他被授予生命贵族称号,成为大伦敦切尔西的布莱克特男爵。他于1965年成为皇家学会会长。月球上的布莱克特环形山以他的名字命名。
布莱克特于1924年与康斯坦萨·巴约恩(1899-1986)结婚。他们有一个儿子和一个女儿。布莱克特实验室是帝国理工学院自然科学学院的一部分,自1961年建成以来一直是物理系的所在地。
布莱克特于1974年7月13日去世,享年76岁,他的骨灰埋在伦敦肯萨尔格林公墓。伯纳德·洛维尔写道:“与布莱克特在实验室工作的人都被他强大的个性所支配,而那些在其他地方认识他的人很快就发现,公众形象下隐藏着一个敏感和人道主义的精神。”爱德华·布拉德说他是他那一代中最多才多艺、最受喜爱的物理学家,他的成就也是无与伦比的:“他非常聪明、迷人、好相处、庄严和英俊。”2016年,布莱克特从1953年到1969年居住的房子(伦敦切尔西的48 Paultons Square)获得了英国文化遗产蓝色牌匾。2022年7月,英国皇家海军以布莱克特的名字命名了一艘实验船,以表彰他对皇家海军和国家的服务;XV帕特里克·布莱克特(X01)将被英国皇家海军用于实验自主技术。2023年电影《奥本海默》中由詹姆斯·达西扮演布莱克特。
主要作品
- 《恐惧、战争和原子弹:原子能的军事和政治后果》(1948年)
- 《原子武器和东西方关系》(1956年)。剑桥大学出版社。ISBN 978-0-521-04268-0。
- 《战争研究:核武器和常规武器》(1962年)
政治活动
布莱克特在大学期间与后来成为《新国家》编辑的金斯利·马丁交上了朋友,并致力于左派事业。在政治上,他认为自己是社会主义者,并经常代表工党进行竞选活动。在1940年代末,布莱克特因其激进的政治观点而闻名,其中包括他认为英国不应该发展原子武器的观点。他被认为对于1945年至1951年的工党政府来说过于偏左,因此他回到了学术生涯。他的国际主义精神在对印度的强烈支持中得到了体现。在1947年,他与贾瓦哈拉尔·尼赫鲁会面,后者寻求他对印度武装部队的研究和发展需求提供建议,之后的20年里,他经常访问印度并担任军事和民用科学顾问。这些访问加深了他对贫困和穷人的关注。他相信他们的问题可以通过应用科学和技术来解决,并利用他的科学声望努力说服科学家,让他们的首要责任之一是利用他们的技能确保所有人类过上体面的生活。在欠发达成为一个热门话题之前,他在英国协会的主席演讲中提议英国应该将其国民收入的1%用于改善第三世界的经济,并且后来成为海外发展研究所的主要发起人。在工党失去权力的13年里,他是一群科学家中的资深成员,他们定期会面讨论科学和技术政策,当哈罗德·威尔逊成为党领袖时,这个团体变得有影响力。布莱克特的想法直接导致了威尔逊政府成立科技部,并他坚持首要任务是振兴计算机行业。他没有参与公开政治,但作为公务员工作了一年。他在整个政府任期内一直担任部长咨询委员会的副主席,并且还是部长的个人科学顾问。
1935年,布莱克特受邀加入由亨利·泰泽爵士主持的航空研究委员会。该委员会成功地推动了早期安装雷达用于空中防御。在第二次世界大战的早期,布莱克特在各种委员会上任职,并在法恩伯勒皇家飞机研究所度过了一段时间,在那里他对设计允许在进行水平轰炸之前释放炸弹的第14型瞄准器做出了重大贡献。在1940-1941年,布莱克特在MAUD委员会任职,该委员会得出结论认为原子弹是可行的。他不同意委员会的结论,即英国可以在1943年之前制造原子弹,并建议与美国讨论该项目。他于1933年当选为皇家学会会士,并于1940年获得其皇家奖章。