在20世纪众多的物理学精英中物理学家玩笑，人们对弗里茨·豪特曼斯（Fritz ，1903-1966）可能知之甚少，甚至一无所知。 这是一位在核科学、天文学等领域做出杰出贡献、不畏强权、具有强烈正义感的物理学大师。 他的辉煌一生堪称传奇。
1.不辜负长辈的厚望
1903年，豪特曼斯出生于德国但泽的一个富裕知识分子家庭。 他的父亲是一家大型银行当地分行的董事长，他的母亲是第一位获得维也纳大学化学博士学位的女性。 后来她留在学校教授文学、宗教、历史、哲学等科目。 作为独生子，豪特曼斯自然受到父母的关爱。 尤其是在母亲的影响和谆谆教诲下，年轻的豪特曼斯受到了浓厚的科学和文学氛围的熏陶。 他一生所表现出的智慧和爆笑的幽默感足以证明豪特曼斯童年所接受的家庭启蒙教育是相当成功的。
1914年春，豪特曼斯前往维也纳求学。 在此期间，他对自然科学和数学产生了极大的兴趣。 业余时间，他特别喜欢到野外采集各种矿物标本。 面对大自然广阔而深邃的美景，豪特曼斯感到深深的轻松和快乐，美得流连忘返。 从小学起，他就以超群的聪明才智赢得了父母和老师的青睐，他们都无不为豪特曼斯的未来编织着金色的梦想。
1921年，18岁的豪特曼斯考入哥廷根大学学习物理学。 几年后，他师从1925年诺贝尔物理学奖获得者弗兰克，并于1928年以“水银柱的荧光反应”为论文获得哥廷根大学哲学博士学位。 也正是在这个时候，豪特曼斯结识了从前苏联来到哥廷根参加暑期学习班的科学奇才伽莫夫。 因为年龄相仿，兴趣相近，生活习惯相似，又爱讲笑话，他们一拍即合，立刻成为了好朋友。 伽莫夫还坦诚地向豪特曼斯介绍了他最近在研究衰变半衰期时获得的一个新见解：用隧道效应来解释a衰变理论。 豪特曼斯立即理解了伽莫夫出色工作的潜在意义和价值，并提出研究应在准确性和细节上进一步提高。 经过深入研究和讨论，两人决定将上述理论应用到特殊原子核的情况，并共同撰写了一篇论文并于1928年10月寄出。
暑期学校结束后，豪特曼斯来到柏林工业大学工作。 但他与伽莫夫讨论的问题仍然挥之不去。 经过一番认真细致的研究，他认为隧道效应也可能实现其逆过程。 这时，原子核不仅发射出一个粒子，还吸收了一个粒子，吸收后引起核反应。 这实际上是核聚变最常见的例子之一。 这一学术思想的形成为豪特曼斯今后的核聚变反应研究奠定了坚实的基础。
在柏林，豪特曼斯非常幸运地结识了英国天文学家阿特金森。 在伽莫夫的帮助下，他们正式提出了核反应是恒星能量来源的非凡想法。 他们认为，在恒星内部的高温下，恒星的原子核会失去外围电子的保护而被破坏。 这是热核反应。 热核反应释放的能量可以让恒星长时间燃烧。 1929 年 5 月，阿特金森和豪特曼斯在一篇题为“如何在电位锅中煮沸氮核？”的论文中写下了这个绝妙的想法。 》这篇文章被发到了《物理杂志》上，然而正式发表时，文章的标题却被改为《恒星中元素合成的可能性》，此举失去了文章的影响力，这可不能不说是物理学史上的一个遗憾。
2. 幸运与冒险并存的海外生活
1933年1月下旬，希特勒用最卑鄙的手段夺取政权，整个德国日益陷入血腥的白色恐怖之中。 在这种情况下，豪特曼斯决定移民到外国，不仅因为他有四分之一的犹太人血统，还因为他是土生土长的德国共产党员。
1933 年夏天，豪特曼斯首先移居英国，在距离伦敦不远的海斯的一家电气和乐器公司工作。 尽管此时的他仍然痴迷于物理研究，并用自己非凡的头脑接连萌芽出许多科学思想，但由于条件所限，他的一些远大抱负未能实现。 例如，豪特曼斯曾想用实验来证明爱因斯坦的假设，即当一束光穿过粒子数倒置的介质时，光束会被增强、放大。 我们知道，正是爱因斯坦的这个伟大假说，为未来激光的发现提供了可靠的理论基础。 不幸的是，实验室里一台昂贵的变压器被烧毁了，公司老板不愿意花钱买新的。 结果，豪特曼斯失去了完成他认为的“一项重要实验”的机会。 否则激光可能是他在四分之一个世纪前就发现的。 著名物理学家弗里希幽默地说：“他可能忘记给变压器送玫瑰花了。”
1934年12月，德国共产党党员豪特曼斯离开英国，来到了他向往的社会主义国家——前苏联。 他一直在乌克兰哈尔科夫物理技术研究所工作。 在国家物理中心，豪特曼斯利用自己的才华和幽默感结识了许多来自前苏联的才华横溢的科学家，其中兰道成为了他最亲密的朋友。 朗道经常对他的助手说：“如果你对核物理有任何疑问，就问豪特曼斯。” 对于这个从德国移民过来的小家庭来说，他们也受到了研究所里大多数人的尊敬和尊重。 最喜欢的。 在这种良好的氛围中，豪特曼斯的创造能力自然得到了充分的发挥，他出色的研究成果得到了前苏联科学院的由衷赞赏。 1937年，豪特曼斯还在科学院做了一次成功而精彩的学术报告。
可以说，1935年到1937年这段时间是豪特曼斯感到最为满足和无限欣慰的宝贵时光，因为他可以毫无顾虑地与朗道、韦斯伯格等一大批杰出的物理学家一起工作，并全身心投入到他的研究中。在那里致力于当时物理学最前沿的研究课题。 对于一个积极进取的科学家来说，还有什么比这更令人欣慰的呢？ 后来，当韦斯伯格回顾过去时，他多次怀着无比兴奋的心情提到这段美好时光：“新物理定律的发现似乎是专门为豪特曼斯和他的朋友们设计的一种客厅游戏。听着他的演讲，你会感觉来自世界各地的物理学家组成了一个小家庭，一个聪明人的家庭，他们把沉浸在自然问题中作为一种爱好。他讨论时不情绪化，他可以宽容地微笑因为他意识到他正在为人类进步事业服务。”
然而，美好的时光并没有持续多久。 1937年以后，这种宽松、自由的研究环境被斯大林发动的可怕的反革命运动彻底摧毁了。 随着这场恐怖运动愈演愈烈，哈尔科夫物理技术研究所的物理学家纷纷神秘失踪。 就连德国共产党员豪特曼斯也未能逃脱命运。 他先是被研究所无情地开除，然后被苏联当局允许移民到英国。 但1937年12月1日，当他在莫斯科机场准备登机时，当局违背了他的承诺并逮捕了他。 幸运的是，他的妻子和两个孩子当时不在身边，逃了出来。 被捕后，豪特曼斯在非人的酷刑和各种威胁下被迫“承认”自己是德国派来的间谍。 接下来就是三年非人的牢狱生活，最令人心碎。 更重要的是，他的牙齿全部被打掉了。
1939年8月23日，德国和前苏联在莫斯科签署互不侵犯条约，其中包括交换政治犯。 就这样，豪特曼斯于1940年5月30日被前苏联作为“政治犯”移交给了德国盖世太保。
3. 保守“钚”秘密，粉碎纳粹的核梦想
豪特曼斯被带回德国后，盖世太保再次监禁他。 后来，在几位德国同事，特别是1914年诺贝尔物理学奖获得者劳厄的努力下，他被有条件释放，条件是继续受到监视，不准参加任何官方研究。 。 工作。
1941年1月，在魏茨萨克和劳厄的帮助下，豪特曼斯终于在柏林附近的一家私人实验室找到了一份工作。 这个私人实验室由富有的物理学家阿登纳男爵担任主席，并直接为邮政部工作。 它承担的主要项目是对铀进行研究。 当时，豪特曼斯的任务是首先进行核链式反应。 理论探索。 显然，这种研究对他来说是理所当然的事情。 因为首先，豪特曼斯早在1932年就提出了中子引发链式反应的可能性； 其次，当他在哈尔科夫物理技术研究所工作时，他也对硼、银和镉的捕获感兴趣。 中子的横截面经过精确测量，以确定俘获横截面和中子速度之间的关系。 即便如此，豪特曼斯对于这种与军事相关的研究课题却极为反感，实在不愿意开展这项工作。 但他当时的处境并不允许他违背阿登纳的意图。 出于无奈，他只得表面积极配合，暗地里对工作进展严格保密。
1941年8月，豪特曼斯实际上在短短七个月内就取得了重大突破，为此他写了一篇题为《链式反应研究》的报告。 从这份报告中不难发现物理学家玩笑，此时的豪特曼斯已经独立获得了制造原子弹所需的全部基本概念。 其中，他不仅讨论了快中子链式反应、中子减速、铀235和临界质量的大小，还特别提到了94号元素的生产。我们知道94号元素是一种新的合成元素。 1941年在美国刚刚发现，并被秘密命名为钚（Pu）。 94号元素有同位素239Pu，其核裂变能力与235U相似，可以产生链式核反应。 但与235U相比，239Pu有一个显着的优势，那就是分离钚和铀比分离235U和238U要容易得多。 因此，有关钚的信息被严格保密，因此其发现者西博格直到1946年才公布有关该元素的信息。
豪特曼斯在报告中提到，94号元素可以在铀锅炉（即原子反应堆）中生产。 “可以用238U来捕获中子，而不是分离235U，从而产生新的原子核，然后这个新的原子核就可以进行热中子分裂。”并强调，用化学方法分离新元素会相对容易。可见不仅“豪特曼斯独立提出了钚的重要性”，而且他还充分认识到一定数量的钚可以制造原子弹。据此，美国著名科学史家卡西迪在《科学史》中非常严肃、客观地指出：他获得“科学图书奖”的伟大论文：“……到1941年8月，在阿登纳管辖的研究所里，豪特曼斯获得了极其重要的成果。 他从理论上证明了钚可以用来替代铀235……”
然而，作为当时德国唯一对钚有正确认识的人，豪特曼斯绝对不会让纳粹政府知道这件事。 为此，他尽最大努力对自己的研究成果严格保密，不引起阿登纳等人的怀疑。 后来，他通过极其可靠的内部关系，将这份报告锁在邮政部的保险箱里，不让陆军部看到。 不仅如此，他还冒着极大的风险，与魏扎克、海森堡秘密讨论原子弹制造问题。 他建议，所有原子武器制造的关键方法都应该最大限度地保密，并且必须允许所有政府部门使用。 该部门完全不知道制造原子武器的正确方法。 正是因为豪特曼斯的榜样，他们联手采取了这样的干扰措施，才导致“1941年夏天之后，德国的原子弹研制计划完全以铀和重水为基础”。 直到1944年，只有当德国每天都在进行盟军的空袭，导致纳粹政府内忧外患，彻底丧失研制原子弹的能力时，豪特曼斯才同意将他的文章以有限的形式发表。程度。 难怪劳厄曾强调：“豪特曼斯是少数有威望、有勇气反抗纳粹的德国科学家之一。”
这里，需要指出的是，豪特曼斯与希特勒法西斯的对抗还表现在其他方面。 1941年10月，他被迫随德军返回前苏联。 尽管此举遭到了当时苏联科学界的广泛误解，各种诽谤言论也纷至沓来。 例如，卡皮察曾对玻恩说：“豪特曼斯是叛徒……他向盖世太保举报了他的前同事。” 然而铁的事实雄辩地表明，豪特曼斯不仅没有陷害他以前的同事同事，反而利用这个机会前往苏联寻找解救他们的方法。 例如，理论物理学教授理查德·甘斯（ Gans）被关进集中营并服刑，随着年龄的增长，他每天必须搬10个小时的石头。 如果不是豪特曼斯及时救了他，他很快就会死去。 此外，豪特曼斯经常冒着巨大的风险，在无人注意的情况下将犹太人藏在自己的住所中。 这表明，豪特曼斯一直是纳粹的敌人，但他对同事和同胞却充满了同情和热爱。
4. 以幽默闻名科学界
豪特曼斯独特的幽默受到当时科学界同行的普遍赞赏，他被同事们津津乐道，常常令人惊叹。 德裔美国物理学家埃尔萨瑟曾说过：“豪特曼斯是我见过的最幽默的人。他有无穷无尽的故事和笑话。” 就连一位名叫巴特拉的著名物理学家也特地将豪特曼斯讲述的幽默故事收集成书，并于1982年正式出版。
尤其令人震惊和敬佩的是，豪特曼斯即使身陷白色恐怖、身处危险境地，却依然处处展现出不屈的幽默和幽默。 有的在惊讶之余表现出无所畏惧的精神； 有的以此巧妙地对付敌人，从而达到转危为安的目的； 当然，也有一些让他差点失去了宝贵的生命。 下面的典型案例足以佐证这一点。
豪特曼斯有四分之一的犹太人血统，他的根源在于他的母亲。 在希特勒大力迫害犹太人的时期，这是一个可怕的思想负担，沉重地压在许多犹太血统的人心中。 但豪特曼斯不仅不同意，而且还为他母亲的犹太血统感到非常自豪。 他公开告诉人们：“当你们的祖先还在森林里生活的时候，我的祖先就已经在做假支票了！”
豪特曼斯在苏联监狱中遭受酷刑，被迫“承认”自己是派往苏联的德国间谍。 然而，为了给自己辩解，他讲述了一个惊人的故事，声称自己只是发明了一种仪器，让他能够测量苏联飞机的速度并侥幸逃脱。 此外，他还坦言，他将信息提供给了德国大使馆的两名军官，并给出了这两名军官的具体名字，但实际上这两个名字是德国人与拿破仑作战时的两个著名名字。 德国将军的名字。
豪特曼斯是一个不折不扣、不可救药的“烟鬼”，几乎总是“着火”，一根接一根地吸着。 但到了1945年初，当纳粹德国面临毁灭时，烟草供应严重不足。 于是豪特曼斯灵机一动，想出了一个奇怪的主意。 他告诉负责核研究的纳粹领导人埃绍，为了制造原子弹，可以从一种马其顿烟叶中提取重水。 结果，他得到了一大袋烟叶。 当他第二次获得更多烟叶时，被盖世太保发现。 为此，盖世太保的头目想要处决他。 幸运的是，劳厄和格拉赫及时营救，才使他免于一死。 阿登纳还将他从他主持的私人实验室中除名。
二战结束后，豪特曼斯在哥廷根大学任教，1950年晋升为教授。1952年受聘于瑞士伯尔尼大学。 由于豪特曼斯的不懈努力，他终于把明显落后的伯尔尼大学物理系变成了当时在世界上占有一席之地的著名物理研究中心。 他在这里工作到1966年，因肺癌去世，享年63岁，可以说是英年早逝。 瑞士政府和人民也对他的杰出贡献表示深深的敬意和感谢。
纵观豪特曼斯的科学生涯，他确实是一位成就卓越、爱憎分明、幽默传奇的20世纪物理学大师。 因此，我们有义务和责任积极弘扬他，特别是他反对制造核武器的人道主义和科学人文精神，以推动21世纪的物理学，朝着更加人性化的方向发展。
本文节选自《现代物理知识》2011年第6期
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