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焦点观察：德默尔特的“浮士德情怀”

2022-07-04 09:55:30 来源：科普时报

诺奖人的成长路

(资料图)

编者按诺贝尔科学奖是人类科学事业的无尚荣誉，获奖科学家的科研成果为人类发展作出过巨大贡献。这些诺奖获得者有怎样的成长历程？他们的青少年时代与其他同龄人有无差别？他们又是怎样敢于挑战、勇于创新的？

本报将刊发系列文章，从诺奖获得者写给中国青少年的寄语的角度，深入探寻他们的成长和成功经历，希望以此激励青少年踏上科学探索之路。

1989年诺贝尔物理学奖获得者、德国物理学家汉斯·德默尔特应笔者的要求为中国青年题词，内容只有一句话：“去读歌德的《浮士德》吧！或许你会对科学产生兴趣。”

《浮士德》是德国著名诗人、剧作家、思想家歌德创作的长篇诗剧，以浮士德思想的发展变化为线索，以德国民间传说为题材，以文艺复兴以来的德国和欧洲社会为背景，写出一个新兴资产阶级知识分子不满现实，竭力探索人生意义和社会理想的生活道路。是一部现实主义和浪漫主义结合得十分完好的诗剧。

剧情围绕着上帝与魔鬼辩论展开。恶魔靡非斯特认为世界是一片苦海，而且永远不会变；人只能终身受苦，任何追求都不可能有什么成就。上帝坚信像浮士德这样的人类代表，虽然在追求中难免有失误，但在理性和智慧的引导下，最终会找到有为的道路。于是靡非斯特与上帝打赌，要将勤学精进的饱学之士浮士德引入邪路，让他堕落。浮士德则予以反抗。它反映了从文艺复兴到19世纪初德国进步的、科学的力量与反动的、神秘的力量之间的斗争。

德默尔特的人生经历有点像浮士德。他的童年是在第一次世界大战之后到资本主义世界经济大萧条时期度过的，德国是战败国，经济发展受到限制，社会矛盾相当突出。

在这种动荡的情况下，德默尔特也受到了这个“社会魔鬼影响”。他认为学习没有什么用处，整日在街上游荡，甚至想成为街头上的一个小霸主。但是他的美梦很快就破灭了。一次，他被一个强壮的留级生打得鼻子流了许多血，在父母的劝告下，德默尔特就把兴趣从在街道上漫游转到了摆弄无线电一类的小玩意和在家里的厨房做一些自己有兴趣的实验上。

德默尔特不仅对无线电制作充满了激情，还想知道有关的知识，他找来大批无线电书籍，一有空就仔细阅读起来。阅读不仅解决了他在制作时产生的疑惑，更是激发了汉斯对物理学的兴趣。这很可能就是推动他走上研究物理学科中的某些问题的最初推动力。当时，只有高年级才有物理课，于是，德默尔特就到公共图书馆里找书读，像《物理学改变了一个人对世界的看法》等书籍。他不仅喜欢读书，还充分利用课间休息时间与同学讨论书中的问题。在讨论中，很多问题搞得更加深入和清楚了，逻辑思维也得到了训练。

然而好景不长，希特勒发动第二次世界大战，德默尔特被征召入伍，成了战争的炮灰。

1942年冬天，斯大林格勒保卫战已经进入了关键阶段，将满20岁的德默尔特被安排做装甲车炮手。一次战斗中，他乘坐的装甲车已中数弹，幸好驾驶员反应很快，掉转车头，飞快地逃出包围圈，他才逃过了魔鬼的一劫。

3年以后，德默尔特又被送往西部前线被迫参加了“阿顿之战”，被美军俘虏之后，他在法国的战俘营里度过了一年。1946年，德默尔特获释。

由于战前德默尔特做过无线电修理等工作，因此得以在哥廷根大学学习。哥廷根大学有许多著名的学者，德默尔特听了鲍尔、贝克、考夫曼、海森堡等人的讲座，还出席了劳埃和普朗克参加的物理座谈会。

1947年，普朗克去世了，这位量子论的创始人在20世纪初，抛弃了能量是连续的概念，创立了量子理论。在普朗克的葬礼上，德默尔特被选出来作为抬棺人之一，此时此刻，德默尔特感到了科学伟人的重托。

在大学里，德默尔特喜欢做物理实验，特别是喜欢重复赫兹的实验、密立根油滴下落实验、光谱线在磁场中分裂的塞曼效应实验和其他经典的现代物理实验。这些实验都是在沃尔夫冈·保罗领导下的实验室里做的。在实验室里，德默尔特与沃尔夫冈·保罗结下了不解之缘。

1950年，德默尔特获得了博士学位。

德默尔特在科学上最重要的贡献是捕捉到了原子，捕捉原子方法是沃尔夫冈·保罗在50年代发明的，称为“保罗陷阱”。但是这个方法还有一些缺点，就是被捕捉到的原子或离子还会以某一个频率振动，它仍然有一定的动能。德默尔特对其进行了改进，用一束光照射被捕捉到的原子或离子，使之通过吸收和发射的过程再失去能量。

1978年，德默尔特与合作者在德国海德堡大学成功地把Ba+离子约束在“保罗陷阱”中，采用染料激光使离子动能减少，温度可达到绝对温度36毫度，使离子几个小时“静止”在陷阱内。还用激发荧光的方法把离子在陷阱中的位置拍了照片，这是世界上第一次将一个离子用可见的方法显示出来。

原子（或离子）陷阱技术是根据爱因斯坦提出的原理来实现的。

它可以使原子钟内原子束的速度尽可能单一，这样就可以提高时间和频率的测量精度，而且使人们能够对孤立原子进行精细的研究，为精确地研究电子或离子创造了条件。为此汉斯·德默尔特和沃尔夫冈·保罗获得1989年诺贝尔物理奖。

德默尔特一生反复曲折，有点像浮士德的人生轨迹。他将浮士德比喻自己，这也许就是德默尔特把《浮士德》推荐给中国青年的原因。