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超流發現的歷史回溯

2020-09-03 02:18朱燕南張志輝
科學文化評論 2020年2期
關鍵詞:優先權艾倫諾貝爾獎

朱燕南 張志輝

摘 ?要 ? 1978年,蘇聯物理學家卡皮查因其在低溫物理學的重要貢獻而與美國兩位發現宇宙微波背景輻射的科學家共享了諾貝爾物理學獎。其中,卡皮查的獲獎理由是表彰他對“低溫物理領域的基本發明和發現”。然而,近年來科學界出現了一種爭議,認為卡皮查應該與另外兩位加拿大籍科學家艾倫和米森納共享諾貝爾獎,因為后兩位與卡皮查同時發現了超流。從科學史的角度剖析卡皮查、艾倫和米森納發現超流的主要論文和工作,并對卡皮查是否應該與艾倫等人分享諾貝爾獎進行討論。

關鍵詞 ? 卡皮查 ?艾倫 ?米森納 ? 超流 ? 諾貝爾獎 ? 優先權

文獻標識碼 ? ?N09:O4-09

中圖分類號 ? ?A

20世紀30年代,實驗科學家發現,當液態氦-4的溫度降低到2.17K時,會表現出一系列與普通液體截然不同的性質,具體表現為可流暢地通過毛細管,這種完全沒有阻尼的現象被稱作超流(Superfluid)。這是繼荷蘭物理學家??恕た┝帧ぐ簝人耿僭?908年實現氦的液化之后,低溫物理學的又一大重要進展。超流可以被認為是“量子”液體,是一種肉眼可見的宏觀量子現象。自液氦超流被發現后,它逐漸成為了科學家對量子多體體系集體行為的實驗檢驗平臺,催生出多項重要成果,至今仍是量子物理重要的研究領域。

盡管超流的發現被認為是20世紀物理界具有標志性的事件之一,這項具有開創性的科學發現卻遲遲沒有得到諾貝爾物理學獎的肯定,直到40年后才被授予諾貝爾物理學獎。1978年,蘇聯物理學家彼得·列昂尼多維奇·卡皮查①與美國的阿爾諾·彭齊亞斯(Arno A. Penzias,1933—)、羅伯特·威爾遜(Robert W.Wilson,1936—)共享了諾貝爾物理學獎。其中,卡皮查的獲獎理由是表彰他對“低溫物理領域的基本發明和發現”,其他兩位科學家則因為“發現宇宙微波背景輻射”而獲獎。然而,近年來科學界出現了一種聲音,加拿大多倫多大學的物理學教授阿蘭·格里芬(Allan Griffin,1939—2011)認為,卡皮查應該與另外兩位加拿大籍科學家杰克·艾倫②、唐·米森納③共享諾貝爾獎這一榮譽[1, 2]。目前學術界不乏有關卡皮查和超流歷史的研究文章,但是對于這一爭論尚未見有深入的討論。本文從科學史的角度,剖析他們發現超流的主要論文和相關工作,分析雙方關于超流研究及其優先權問題,并對卡皮查是否應該與艾倫等人共享1978年諾貝爾物理學獎進行討論。

一 ? ?《自然》同期發表的兩篇文章

1938年1月8日,著名科學雜志《自然》(Nature)的第74、75頁同時登載了兩篇關于超流的文章,一篇的作者是莫斯科物理問題研究所的卡皮查,標題是“λ點以下液氦的粘性”[3],投稿時間為1937年12月3日; 另一篇作者是英國劍橋皇家蒙德實驗室的艾倫和研究生米森納,篇名為“液氦Ⅱ的流動”[4],投稿時間為1937年12月22日(圖1)。

對比這兩篇文章,會觀察到一個有趣的現象,即與現在動輒有幾十篇參考文獻的論文相比,這兩篇文章的參考文獻屈指可數??ㄆげ榈恼撐囊昧巳墨I,艾倫的論文引用了兩篇文獻。巧合的是,卡皮查的三篇參考文獻中包含了艾倫引用的兩篇參考文獻。

再對這三篇參考文獻進行進一步考察,發現艾倫的論文引用的兩篇參考文獻,分別是多倫多大學物理系主任埃里·波頓(Eli Franklin Burton,1879—1948)于1935年在《自然》發表的只有半頁的短文[5]和1937年艾倫本人及合作者在《自然》發表的論文[6]??ㄆげ楸劝瑐惗嘁囊黄獏⒖嘉墨I,其實是1935年波頓短文介紹的實驗細節。波頓在其短文的末尾注明:“這個工作是由威爾海姆,米森納和克拉克完成的?!盵5]米森納后來成為了艾倫的博士生,他也是艾倫1938年1月發表的那篇論文的作者之一。有趣的是,艾倫和米森納1938年的文章沒有引用那篇由米森納作為署名作者之一的實驗文章,反而是卡皮查同時引用了波頓的文章和米森納的文章。由此,我們才得以注意到這個細節,并挖掘出一段幾乎被湮沒的歷史。

正因為卡皮查在1938年1月發表的文章中引用了艾倫在1937年發表的論文,這就成為格里芬提出爭議的主要證據。他在提出艾倫和米森納應與卡皮查分享諾貝爾獎榮譽的文章中認為:“如果沒有艾倫和米森納的早期工作,我懷疑卡皮查就不會對測量液氦粘度產生興趣,更不用說因此獲得諾貝爾獎了?!盵1]那么,事實果真如此?為了還原歷史原貌,筆者認為有必要對卡皮查、艾倫和米森納他們三位科學家的主要工作經歷和他們發現超流的過程進行較為系統的考察。

二 ? 卡皮查的主要工作經歷

關于卡皮查(圖2)的生平和主要學術貢獻,學術界已不乏介紹,比如他在劍橋時的博士生大衛·休恩伯格(David Shoenberg,1911—2004)和他蘇聯的助手帕維爾·葉夫根尼維奇·魯賓(Pavel E. Rubinin,1925—2006)等人撰寫的書和文章[7, 8],不僅詳細記錄了卡皮查一生豐富的經歷和工作,還收錄了卡皮查與家人、同事和朋友們的書信等。國內也有不少關于卡皮查的研究文獻,其中代表性文章有清華大學劉兵教授的“奇特的經歷與特殊的成就——蘇聯物理學家卡皮查”[9]和旅美學者華新民先生的“蘇維埃的海歸——卡皮查和他的‘克林姆林宮書簡”[10]等。筆者參考相關文獻,簡述卡皮查的工作經歷,并重點介紹他在液氦領域的開創性工作。

卡皮查出生于學術世家,他的外祖父是一位杰出的數學家、天文學家和物理學家,父親是有軍銜的軍事工程師,母親是文學家??ㄆげ樵谏倌陼r期就表現出具有出眾的數學才能,1918年畢業于圣彼得堡工學院后留校任教。1921年5月,27歲的卡皮查來到英國劍橋卡文迪許實驗室采購儀器。那時,蘇聯政府在阿布拉姆·約飛(A. F. Joffe,1880—1960)推動下,建立了“蘇聯科學院恢復與其他國家聯系委員會”[9],供科學界從西方購買科研設備。約飛等人非常欣賞卡皮查,因此他得到了去英國的機會??ㄆげ楦S約飛前往劍橋大學拜訪了著名物理學家歐內斯特·盧瑟福(Ernest Rutherford,1871—1937),盧瑟福熱情地接待了他。但當卡皮查試探的詢問是否可以在他這里學習時,盧瑟福的態度立即變得冷淡起來,他拒絕了卡皮查,說實驗室已經滿員了??ㄆげ楸痪芙^后,問了盧瑟福一個毫不相干的問題,就是問他做實驗時能夠接受多小的誤差。雖然有些詫異,盧瑟福還是回答卡皮查,能接受大概3%的誤差??ㄆげ檎f,您的實驗室有30個學生,加上我一個對您的實驗室毫無影響。因為我這3%的誤差是您可以接受的結果。盧瑟福被卡皮查的機智和勇敢所折服,于是收下了他[11]。

縱觀卡皮查的一生,評價他為全能的實驗物理學家毫不為過。他擅長設計、改進實驗裝置,盧瑟福交給他的幾個工作他都出色的完成,并且在第一年就發表了論文。很快他便成為盧瑟福的重要助手,并于1923年夏天破例獲得了劍橋大學的博士學位。1925年,他被聘為劍橋大學三一學院的研究員; 1929年,他作為1914年之后唯一的外國人被選入皇家學會,幾個月后被選為蘇聯科學院的通訊院士,成為歐洲學術界冉冉升起的新星。

從1921—1930年近十年的時間里,卡皮查的學術地位得到了極大的提升,而這只是他輝煌的開始。1930年,他向盧瑟福提出了一個想法,希望建立一個全新的實驗室來繼續他的強磁場實驗和低溫實驗。盧瑟福欣然同意,并幫助他申請到了皇家學會蒙德基金(Royal Society Mond Fund)15,000英鎊的支持。由此著名的蒙德實驗室(Mond Laboratory)于1931年建成,卡皮查擔任首任實驗室主任。1932年,他開始設計一種新的氦液化器,在1934年獲得成功。1934年4月19日,在卡皮查給母親的信件中,他激動地寫道:“今天我的新型液化器終于成功的生產出了液氦。我已經整整研究了十三個月零十四天了。這是低溫物理學界的一個重要的進展。利用這個方法,我們可以獲得至少十倍于常規液化器制造出的液氦,而且速度更快。重要的是,我們不再需要使用液氫作為冷卻劑,而是直接用液體空氣。這使得整個過程更加安全和簡單?!盵7]其實,液化器并非卡皮查獨創,在昂尼斯于1908年制造出液氦以后,全世界的低溫實驗室都是使用昂尼斯的液氦制作方式。但是,這種方式效率較低,制造液氦的費用昂貴??ㄆげ閷σ夯鬟M行了改進,他基于氣體膨脹而不是使用液態氫作為中間步驟,研發了一種新型液化器??ㄆげ楦倪M液化器是一項獨具開創性的技術突破,這種改進不僅為劍橋大學接下來的15年間提供了液氦,他的設計思路還被氦液化器的工業化所借鑒。氦液化器的工業化使得建造低溫物理實驗室的門檻不再那么高不可及,低溫物理由此獲得了迅速的發展。如果說昂尼斯是低溫物理的開山鼻祖,卡皮查則是將低溫物理發揚光大的一代宗師。

然而,正當卡皮查在低溫物理研究道路上闊步向前時,一件突發事件打斷了他的腳步。1934年卡皮查回蘇聯度假時被蘇維埃政府扣留下來,他被告知不能再回英國了。走投無路的他甚至拜訪了巴甫洛夫,想要改行[7]。另一方面,盧瑟福等同事和朋友們也在通過各種渠道,希望能幫助他回到劍橋,還為卡皮查申請了劍橋大學一年的假期。然而,蘇維埃政府早已下定決心,為卡皮查建造了物理問題研究所,讓他擔任所長??ㄆげ橐庾R到自己無法離開蘇維埃之后,也逐漸接受了這樣的現實。他通過保羅·狄拉克(Paul Dirac,1902—1984)等人向盧瑟福求助,希望盧瑟福能幫助他購置實驗室需要的設備。盧瑟??犊卮饝怂囊?,條件是要遠程維持蒙德實驗室的運行。劍橋大學還給了卡皮查在劍橋的兩個主要助手一年的假期,允許他們去蘇聯幫助卡皮查搭建實驗室。

1936年,物理問題研究所竣工并投入使用,卡皮查開始迅速搭建實驗室。在研究所的最初20年里,卡皮查研究的重心主要集中在低溫物理學領域。課題之一是低溫下液態氦的輸運性質,由于他在劍橋時期發明的新式氦液化器,他的研究所得以大量生產液氦,為他們詳細研究液氦的流動性質提供了良好的條件。1938年1月,他在《自然》雜志上發表的短文宣稱發現了超流[10]。這項發現及接下來的一系列實驗為蘇聯贏得了兩個諾貝爾獎: ?一是卡皮查進行的液氦低溫超流的研究,另一個是1962年列夫·朗道①解釋了卡皮查的實驗結果,建立了量子液體的理論[12]。1941年,卡皮查實驗室在低溫物理方面的工作被衛國戰爭打斷,他轉向理論和實用化研究。通過利用膨脹渦輪法,卡皮查開始大規模生產工業用氧氣。1946—1953年間, ?他因為得罪了當時蘇維埃政府的第二號人物拉夫連季·貝利亞,被剝奪了一切職務??ㄆげ榫幼≡诮紖^的度假屋里,在那里建造了一個簡單的實驗室,進行球形閃電等方面的研究,還做了一些理論性的研究[8]。然而,他人生中的后30余年沒有再觸及超流這個領域。

三 ? 艾倫和米森納的主要工作經歷

與卡皮查的情況不同的是,目前中國學術界尚未見有任何關于艾倫和米森納(圖3)情況的介紹。筆者搜索到艾倫撰寫的幾篇關于發現超流的文章[4, 6, 13, 14] ,以及他制作的一個關于液氦超流的科學視頻。另外,在2001年艾倫去世時,《自然》刊發了一段關于他的生平簡歷[15]。

艾倫1908年出生于加拿大溫尼伯,有良好的家庭背景,學習成績十分優異。艾倫早年畢業于加拿大曼尼托巴大學,獲得學士學位,其父是該校的物理系主任。1929年艾倫到多倫多大學學習,開始了低溫物理的研究工作,1933年獲得博士學位。之后他在約翰·麥克林南(John McLennan,1867—1935)的實驗室做過兩年博士后。麥克林南的低溫實驗室是世界第二個可以使用液氦進行低溫物理研究的實驗室,他們使用的氦液化器和昂尼斯1908年發明的是同類型的。麥克林南是盧瑟福的好友,這也許是艾倫之后來到劍橋工作的原因之一。如前文所述,卡皮查被留在蘇聯之后,導致蒙德實驗室的低溫研究的工作陷于停頓,蒙德實驗室由約翰·科克羅夫特(John D. Cockcroft,1897—1967)負責維持運轉。為了能讓低溫物理的研究工作繼續開展,1935年9月盧瑟福邀請艾倫來到了蒙德實驗室工作。在邀請艾倫時,盧瑟福開始沒有給他薪酬,但答應在艾倫用工作證明自己能夠勝任后,才把卡皮查的一半薪資付給他。那時實驗室還抱持著卡皮查終究會歸來的希望。艾倫利用卡皮查留下的液化器等設備,開展了液氦的低溫研究工作。

1935年,多倫多大學的一位研究生米森納對液氦的粘度進行了實驗研究。他于1937年來到劍橋的蒙德實驗室,師從艾倫攻讀博士學位,兩人著手研究毛細管中的流動現象。1937年下半年,他們通過實驗發現,液氦可以流過非常小的毛細管,在溫度低于2.17K時,粘度基本上為零。在獲知卡皮查已向《自然》投稿,他們也把文章投給《自然》,兩篇文章得以在1938年1月8日同期發表。

除發現超流的工作之外,艾倫在低溫物理領域還做了許多重要的工作。1937年,他引入了O形密封圈作為真空系統的密封件。1947年,他發明了銦墊圈用于制造低溫密封件。艾倫還用攝像機拍攝了他的實驗,包括1938年他發現的超流氦噴泉現象。他拍攝了關于液氦-4所展現的兩種流體現象的電影,是早期使用影像來記錄實驗的科學家之一。

1947年,艾倫離開劍橋前往蘇格蘭圣安德魯斯大學擔任教授。1949年,他被選為英國皇家學會會員。1966—1969年,他擔任國際純物理與應用物理聯合會超低溫委員會主席、英國皇家學會物理委員會成員。1978年退休后,他在英國繼續生活了23年,于2001年去世。

米森納在發現超流時是艾倫的一名博士生。通過現有資料,只能了解到他1911年生于加拿大,1935年從多倫多大學畢業,1937年加入了艾倫在劍橋的實驗室,后來他回到了加拿大西安大略大學(現韋仕敦大學)任教,1996年去世。

四 ? 超流發現的優先權分析

1938年1月《自然》同期發表的兩篇文章中,卡皮查的文章定性的給出了在相變溫度點以下,液氦Ⅱ的粘度比液氦Ⅰ下降了至少1500倍的結論。艾倫則在文章中定量的測量了在溫度分別為1.07K和2.17K時,液氦在兩個毛細管中的流速與壓強的關系,發現液氦在低溫下的流速是高溫下的10倍。但本質上,這兩篇論文都是研究了液氦Ⅱ在壓強差下流過狹窄通道時的粘性,最終結論是氦Ⅱ流過通道時的粘度幾乎為零。

卡皮查在實驗中使用的是接觸在一起的兩塊拋光的光學平板玻璃,通過光學衍射測量出它們之間大概有0.5微米的縫隙。艾倫則是使用了一根500微米的毛細管以及半長軸為20微米、半短軸為10微米的橢圓形的毛細管。在此之前,大家都認為相變點以下的液氦Ⅱ只是粘滯系數比較小的液體,沒有人想到過會出現阻尼為零的情況。兩篇文章都給出了相變點以下的液氦Ⅱ的粘度上限。然而,兩篇論文最大的區別在于,艾倫和米森納只給出了這么小的粘度卻在當時沒有任何理論可以解釋的結論,而卡皮查敏銳的察覺到,這種粘度極小的性質與超導的電阻趨近于零的性質在本質上可能是一樣的,于是他在論文中首次大膽的提出了類似超導的“超流”概念:“根據目前可測量到的極小粘度,我們也許可以推論,就像超導那樣,λ點以下的液氦進入了一種全新的物態,我們可以稱之為超流?!盵3]這是非常重要的結論或猜想。在科學界普遍認可的做法是,科學家對某個新概念、新現象的命名基本代表了宣稱所有權,這也成為諾貝爾獎委員會評選的重要參考依據。所以,卡皮查正式提出“超流”概念是非常明智而且有前瞻性的,也可以體現出一位偉大的物理學家的超凡直覺。

格里芬提出爭議的主要證據是卡皮查引用了艾倫和米森納等人發表于1935和1937年的文章,并在提出超流概念的短文中評論了米森納等人的工作,他猜測卡皮查是受到艾倫等人的啟發才有興趣研究液氦的超流問題。那么,我們再來看卡皮查和艾倫都引用的1937年的這篇文章。該文的標題是“液氦中的熱傳導”[6]。艾倫領導的實驗團隊發現,與傳統的液體不同的是,液氦Ⅱ的熱傳導與溫度梯度并不成正比,而是反比。而且當溫度梯度接近于零時,熱傳導趨于無窮大。而對于給定的溫度梯度,熱傳導系數從相變溫度時候的接近于零,在2K左右達到極限值,然后隨著溫度進一步降低開始減小。艾倫在《低溫物理工程進展》這本書中撰寫了題為“1936—1939,劍橋的早期超流研究”的一章,其中提到,他們認為這個現象非常奇怪[14],然后就寫了這樣一篇文章投給《自然》并得以發表。這表明艾倫團隊對于超流的研究還是比較系統性的,但是這篇文章在業內并沒有引起太多的關注??ㄆげ樵谝眠@篇論文時提到,他發現的超流中反常的阻尼為零現象,可能可以解釋艾倫等人1937年發表的論文中提到的這個奇怪現象。由此可以判斷,卡皮查的工作是與艾倫的工作是幾乎同時且各自獨立進行的。

值得一提的是,在艾倫和米森納1938年發表的文章中,兩次提到“我們得到了卡皮查論文中同樣的結論”。顯然,在論文發表之前,他們已經讀過卡皮查的論文,或者知道了卡皮查的結論。實際上,在同一本雜志上同時發表兩組科學家關于同一個成果的文章較為罕見。艾倫在發表前就讀過卡皮查的論文,這看來有點不可思議。關于艾倫如何能讀到卡皮查的論文,值得進行深入梳理??ㄆげ樵诮o《自然》編輯寫的信里寫道:“這是一個很重要的工作,我希望你能盡快發表。請不要再把文章寄回到莫斯科給我清樣,因為這需要太長的時間。如果需要,請將它寄給狄拉克、科克羅夫特或韋伯斯特……,我的好朋友們都可以迅速的完成此工作?!盵7]那時的通訊都是通過郵遞信函,如果編輯讓作者核對清樣,從倫敦發函至莫斯科往返肯定需要一些時間。所以,卡皮查向編輯提供幾位在英國的好友幫忙完成清樣,是完全可以理解的。那么,艾倫是否在發表前看到或知道卡皮查的論文結論?后來他在其它兩篇文章中的說法略有不同。1988年他在《物理世界》發表的一篇科普文章中提到:“正在我們寫(1938年那篇)論文的時候,《自然》編輯把(卡皮查的)論文寄給了科克羅夫特(艾倫當時所在的蒙德實驗室負責人)清樣,科克羅夫特就把我們的論文也發給了《自然》編輯,希望(和卡皮查的文章)一起發表?!盵13]而在1989年的低溫物理工程大會發言中(1990年出版)他又說:“卡皮查要求《自然》編輯把他的論文寄給了我們,請我們清樣?!盵14]在科克羅夫特1937年12月18日給卡皮查的信件中也提到:“昨天,我們的實驗剛剛完成……韋伯斯特讓我替他給你的文章清樣,因為他要去法國……,我們的論文這周末也會投稿到《自然》?!盵7]

由此可以確定,艾倫在卡皮查的論文發表前了解到該文的清樣,這也就清楚的說明了卡皮查的論文先于艾倫團隊的論文投稿到《自然》,同時可以判定,艾倫的論文是因為科克羅夫特向《自然》編輯提的要求,才得以與卡皮查的論文一同發表。到此,我們可以列出整件事情的大概時間脈絡:

1937年2月22日,卡皮查在莫斯科重建的實驗室新制冷劑開始生產液氦-4[7];

1937年6月,玻爾訪問卡皮查時,卡皮查告訴他,他準備研究溫度在λ點之下的液氦的阻尼;

1937年6月22日,艾倫向《自然》投稿“液氦中的熱傳導”一文,并于7月10日發表;

1937年11月11日,艾倫和米森納在實驗室的數據本中記載了他們首次發現超流;

1937年12月3日,卡皮查投稿給《自然》;

1937年12月18日,科克羅夫特寫信給卡皮查說他們的實驗17號剛剛完成;

1937年12月22日,艾倫投稿給《自然》;

1938年1月8日,兩人的論文同時發表。

雖然無從得知卡皮查究竟是何時通過實驗獨立發現超流,但是在科學界有一個慣例,就是由論文的投稿時間作為確定某個工作的完成時間??梢源_認的是,雖然卡皮查與艾倫團隊都是獨立完成超流的工作[16],但是卡皮查的投稿時間比艾倫早,又是第一個明確提出“超流”概念的人。

目前,低溫物理學術界都認可卡皮查與艾倫小組分別獨立發現超流。在1978年諾貝爾獎頒獎典禮上,拉梅克·霍爾滕①的頒獎詞中也提到了,在卡皮查發現超流的同時,艾倫和米森納也同時獨立發現了超流,可見諾貝爾獎委員會是清楚這一事件的。但他們還是選擇將諾貝爾獎頒發給了卡皮查??ㄆげ楂@得諾貝爾獎的完整理由是:“當物質被冷卻到非常低的溫度時,它們的性質就會改變。液氦的優勢在于它既可以被冷卻,也可以冷卻其他的物質。1934年,彼得·卡皮查發明了一種大量產生液氦的方法,它促進了許多低溫相關研究。此外,彼得·卡皮查還在1937年發現,在非常低的溫度下,液氦可以毫無阻力的流動,這種現象被稱為超流?!雹谶@段話清楚的說明了卡皮查獲得諾貝爾獎的理由是由于他發明了新式液化器和發現超流這兩項工作。

五 ?結語

作為一位偉大的物理學家,卡皮查獲得諾貝爾物理學獎是當之無愧的,但是過程卻十分漫長。在1937年之后的40年里,卡皮查一直被提名諾貝爾獎。在諾貝爾獎官網上可以查到,卡皮查自1938—1966年間共被提名了34次諾貝爾獎,提名者不乏尼爾斯·玻爾、朗道、狄拉克等著名科學家,而艾倫一次也沒有被提名。1978年,卡皮查終于獲得了諾貝爾獎委員會的肯定,以84歲高齡獲得諾貝爾獎,此時距離他1937年發現超流已經過去了40年。在領獎致辭中,他對發現超流這件事情只是一帶而過,卻著重提到了他在蘇聯做的熱核聚變等離子體物理學方面的工作。有人說這是他對自己遲來的諾貝爾獎的抗議,也有人說卡皮查不想提到艾倫和米森納。不過,由于卡皮查比艾倫大14歲,兩人處于同一領域,艾倫后來又接管了卡皮查在劍橋的實驗儀器,卡皮查或許一直將艾倫視為在他劍橋的實驗室里工作的后輩,而非競爭者。筆者尚未查到卡皮查公開場合下聲明不愿與艾倫等人共享諾貝爾獎的資料,所以本文無法對這一疑問做出解釋。

關于卡皮查是否應該與艾倫和米森納共享諾貝爾獎,筆者認為,與卡皮查對低溫物理學做出的整體貢獻相比,艾倫的工作有亮點,但不夠豐富。根據諾貝爾獎委員會的頒獎理由,卡皮查改進液化器和發現超流是兩個并列的重要工作。艾倫在卡皮查被困于蘇聯之后,來到劍橋大學蒙德實驗室,他發現超流的工作是利用卡皮查搭建好的實驗儀器上取得的。因此可知,諾貝爾獎委員會把1978年諾貝爾物理學獎頒給卡皮查以表彰他在低溫物理學上杰出貢獻是毋庸置疑的。

實際上,在許多研究超流和低溫物理的學術文獻中,都提到了艾倫小組與卡皮查獨立發現超流的工作??赡芤驗槲传@諾貝爾獎的緣故,艾倫和米森納并不像卡皮查一樣為人們所熟知。艾倫是一位優秀的科學家,他或許沒有像卡皮查那樣跌宕起伏的一生,但他和卡皮查都為低溫物理做出了卓越的貢獻,他們分別獨立發現超流的事跡將永載史冊。

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[15] Griffin, A. John Frank (Jack) Allen (1908—2001) [J]. Nature, 2001, 411(6836): 436.

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Abstract: In 1978, Kapitza from Soviet Union shared Nobel prize in Physics with another two American scientists who discovered cosmic microwave background radiation. The award-winning reason of Kapitza was “for his basic inventions and discoveries in the area of low-temperature physics”. However, in recent years, there has been a controversy in the science community that Kapitza should share his Prize with two other Canadian scientists, Allen and Misener, because they found superfluid at the same time as Kapitza. From the perspective of the history of science, this article analyzes the major papers and work on discovering superfluid of them and answers whether Kapitza should share the Nobel Prize with Allen and Misener.

Keywords: Kapitza, Allen, Misener, superfluid, Nobel Prize, priority

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