帕特里克·梅納德·斯圖爾特·布萊克特,布萊克特男爵OM CH FRS(1897年11月18日 - 1974年7月13日),英國物理學家,社會活動家。布萊克特的行星磁場和引力理論被科幻作家詹姆斯·布利什采用,他引用布萊克特效應作為他的“旋轉引力”反重力推進器的理論基礎。在他的密友查爾斯·斯諾的小說《陌生人和兄弟》(1940-1974)中,布萊克特的個性特點被用來描繪左派物理學家弗朗西斯·蓋特利夫。布萊克特和他的名言“你不能憑情感來打仗”出現在“另類”第二次世界大戰小說《彩虹引力》中。
人物生平
布萊克特出生在倫敦肯辛頓,父親是股票經紀人阿瑟·斯圖爾特·布萊克特,母親是卡羅琳·梅納德。他的妹妹是精神分析師瑪麗恩·米爾納。他的祖父亨利·布萊克特牧師是澳大利亞建筑師埃德蒙·布萊克特的兄弟,曾長年擔任克羅伊登的牧師。他的外祖父查爾斯·梅納德是印度暴動期間皇家炮兵的軍官。布萊克特家庭先后居住在肯辛頓、肯利、沃金和薩里的吉爾福德,布萊克特在那里上了預備學校。他的主要愛好是模型飛機和水晶收音機。1919年進入劍橋大學卡文達什實驗室在歐內斯特·盧瑟福指導下學習物理學。1921年畢業后留在該實驗室工作10年。他在這段時間內重要的研究工作是改進威耳孫云室照相技術以研究原子核的人工轉變。1924年他用云室照片首次成功地驗證了人工輕核轉變,即氦-14核俘獲α粒子變為氧-17。1925年,他創制了云室照相受自動計數器控制的裝置,對成耳孫云室進行了成功的改進,為云室在近代物理研究中的應用翻開了嶄新的一頁。
1932年,在C.D.安德森發現正電子后的短短幾個月,布萊克特就用他拍攝的正負電子成對產生過程的宇宙線徑跡照片有力地證實了正電子的存在。布萊克特1933年任倫敦大學物理學教授。在此期間,他領導一批外籍學者創立了別具風格的宇宙線研究學派,促進了該學科和其他一些物理學領域的發展。這些發展導致曼徹斯特大學設置第一個射電天文學教授職位和建立一個射電天文學實驗站。該實驗站對第二次世界大戰中雷達技術的發展和運用發揮了重要作用。1953年就任倫敦大學帝國理工學院物理教授和物理系主任。1956年任該院高級研究員并獲科普利獎章。1956~1970年擔任倫敦皇家自然知識促進學會主席,1969年被封為終身貴族。1974年7月3日逝世。
獲得榮譽
由于布萊克特改進威耳孫云室方法及在核物理和宇宙線領域的發現,獲得1948年諾貝爾物理學獎。布萊克特另一個富有成果的研究領域是巖石磁性研究,確立了古磁學,為地質學上的大陸漂移理論提供了新的證據。第二次世界大戰期間到60年代末,布萊克特對管理科學、戰略與戰術、科學技術與工業、軍事的關系等問題有深入研究,對戰時與戰后科技與若于國際事務產生了不少影響,他積極反對帝國主義核訛詐。主張對核彈進行國際管制和監督,在保衛世界和平事業中發揮了重要作用。布萊克特在1943年曾被中國物理學會選為名譽會員。
相關事件
布萊克特在二十年代初期用云室尋找粒子可能形成的徑跡。他用α粒子轟擊放在云室中的氮,同時周期性地使云室膨脹,以尋找粒子徑跡。他攝下了兩萬多張照片,上面有四十多萬條α粒子徑跡。其中只有八條顯示了α粒子和氮分子的撞擊。從這幾個分叉狀的徑跡中,可以證明歐內斯特·盧瑟福關于元素嬗變的觀點是正確的。這第一批關于核反應進程的照片攝于1925年,給人們以深刻的印象。如果說對威爾遜云室需要進行什么渲染的話,這第一批關于核反應進程的照片正是再合適不過了。布萊克特在二十年代末把云室用于其它研究。他幾乎已找到了正電子,可是安德森比他早了幾個月。他也研究宇宙射線,并突然萌生了一個想法。
人們無法知道云室中人們感興趣的現象會在什么時候發生,為此,云室必須隨時膨脹,并且膨脹次數要盡可能頻繁,以期碰到某些現象。針對這個缺點,布萊克特于1932年把一個威爾遜云室置于兩上蓋革-米勒計數器之間。任何宇宙粒子在穿過這兩個計數器時,必然也通過云室。布萊克特設置了電路,利用兩個計數器的電涌操縱云室的動作。這樣,利用“符合計數器”就能拍攝到更多有意義的照片。
1935年,布萊克特指出,γ射線在穿過鉛時,有時會消失,同時產生出一個正電子和一個電子。過去曾有過較多的物質轉化為能量的例子,它們證明了阿爾伯特·愛因斯坦的著名方程E=mc^2是精確成立的,這個例子則是能量轉化為物質的第一個明證。它也精確地符合愛因斯坦方程,甚至還更為引人注目些。
第二次世界大戰期間,布萊克特從事雷達和原子彈的研究工作。他對沃森·瓦特的強有力支持,是促使英國作出決策支持雷達研究工作的關鍵因素之一。事實證明,這一決策拯救了英國。布萊克特在G.湯姆孫的領導下從事原子彈研究,他極力主張把這一研究集中到美國進行,以提高效率和保證安全。可是在戰后,他卻又成為反核戰爭的主要人員之一。1948年,由于他對威爾遜云室的改進,及利用云室進行的研究,榮獲了諾貝爾物理學獎。
布萊克特于1963年擔任帝國科技學院物理系主任,1965年又當選為皇家學會主席。
主要成就
云霧室照相技術
布萊克特在科學上的重要貢獻是改進了威爾遜云霧室和照相技術,創制了自動計數控制的云霧室照相技術,借助于它來研究宇宙射線得到了許多重要發現。布萊克特還領導一批外籍研究人員創立了另具風格的一個宇宙線研究學派,并促進了另外一批物理學領域的發展。
原子核研究
布萊克特的另一個重要貢獻是對原子核的人工嬗變的研究,這是他在1924年的工作,人工嬗變就人工誘發核反應,這是歐內斯特·盧瑟福在1919年發現的現象。1924年,布萊克特利用他所改進的云霧室拍攝了α粒子轟擊氮核。
吸能反應
一個吸能反應,根據質量虧損可以算出Q=1.18(Mex),這些結果證明了盧瑟福在1919年的分析。原子核的人工嬗變為人造新元素奠定了基礎,我們知道,自然界中最重的元素是放射性元素,它是92號元素,而92號以后的化學元素就是通過人工嬗變產生的,現在周期表中已排列了107種元素,隨著人們不斷的深入研究,更多的新元素必將能通過人工制造出來。正由于布萊克特在物理領域的杰出貢獻,瑞典皇家科學院決定授予他1948年度的諾貝爾物理學獎。
個人生活
布萊克特在皇家海軍學院奧斯本校面試時,查爾斯·羅爾斯前一天剛完成了他的橫渡英吉利海峽的飛行,而布萊克特在他的水晶收音機上追蹤了這次飛行,因此能夠對這個話題進行長時間的闡述。他被錄取,并在那里度過了兩年,然后轉到達特茅斯,在那里他通常是班上的頭等生。1921年從劍橋大學馬格達琳學院畢業后,布萊克特在卡文迪許實驗室與歐內斯特·盧瑟福一起工作了十年,并于1923年成為劍橋大學國王學院的研究員,這個職位他一直保持到1933年。盧瑟福發現氮原子核可以通過向氮原子發射快速的α粒子來進行分解。他要求布萊克特使用云室找到這種分解的可見軌跡,到1925年,他已經拍攝了23,000張照片,顯示了415,000條電離粒子的軌跡。其中八條是分叉的,這表明氮原子-α粒子組合形成了原子,然后分解成氧17的同位素和一個質子。布萊克特于1925年發表了他的實驗結果。因此,他成為第一個有意識地將一個元素轉變為另一個元素的人。
在劍橋大學期間,他成為年輕的美國研究生J·羅伯特·奧本海默的導師。羅伯特·奧本海默希望研究理論物理而不是專注于實驗室工作,這與布萊克特產生了沖突。在尋求幫助解決由布萊克特的要求引起的精神崩潰時,奧本海默承認曾試圖用毒素浸泡的蘋果毒害他的導師。布萊克特沒有吃那個蘋果,對這次毒害未采取任何行動。
布萊克特是一位無神論者或無神論者。他拒絕了許多榮譽,但在1965年生日榮譽中被任命為同情勛章成員,并于1967年被任命為藍馬克斯勛章成員。1969年1月27日,他被授予生命貴族稱號,成為大倫敦切爾西的布萊克特男爵。他于1965年成為皇家學會會長。月球上的布萊克特環形山以他的名字命名。
布萊克特于1924年與康斯坦薩·巴約恩(1899-1986)結婚。他們有一個兒子和一個女兒。布萊克特實驗室是帝國理工學院自然科學學院的一部分,自1961年建成以來一直是物理系的所在地。
布萊克特于1974年7月13日去世,享年76歲,他的骨灰埋在倫敦肯薩爾格林公墓。伯納德·洛維爾寫道:“與布萊克特在實驗室工作的人都被他強大的個性所支配,而那些在其他地方認識他的人很快就發現,公眾形象下隱藏著一個敏感和人道主義的精神。”愛德華·布拉德說他是他那一代中最多才多藝、最受喜愛的物理學家,他的成就也是無與倫比的:“他非常聰明、迷人、好相處、莊嚴和英俊。”2016年,布萊克特從1953年到1969年居住的房子(倫敦切爾西的48 Paultons Square)獲得了英國文化遺產藍色牌匾。2022年7月,英國皇家海軍以布萊克特的名字命名了一艘實驗船,以表彰他對皇家海軍和國家的服務;XV帕特里克·布萊克特(X01)將被英國皇家海軍用于實驗自主技術。2023年電影《奧本海默》中由詹姆斯·達西扮演布萊克特。
主要作品
- 《恐懼、戰爭和原子彈:原子能的軍事和政治后果》(1948年)
- 《原子武器和東西方關系》(1956年)。劍橋大學出版社。ISBN 978-0-521-04268-0。
- 《戰爭研究:核武器和常規武器》(1962年)
政治活動
布萊克特在大學期間與后來成為《新國家》編輯的金斯利·馬丁交上了朋友,并致力于左派事業。在政治上,他認為自己是社會主義者,并經常代表工黨進行競選活動。在1940年代末,布萊克特因其激進的政治觀點而聞名,其中包括他認為英國不應該發展原子武器的觀點。他被認為對于1945年至1951年的工黨政府來說過于偏左,因此他回到了學術生涯。他的國際主義精神在對印度的強烈支持中得到了體現。在1947年,他與賈瓦哈拉爾·尼赫魯會面,后者尋求他對印度武裝部隊的研究和發展需求提供建議,之后的20年里,他經常訪問印度并擔任軍事和民用科學顧問。這些訪問加深了他對貧困和窮人的關注。他相信他們的問題可以通過應用科學和技術來解決,并利用他的科學聲望努力說服科學家,讓他們的首要責任之一是利用他們的技能確保所有人類過上體面的生活。在欠發達成為一個熱門話題之前,他在英國協會的主席演講中提議英國應該將其國民收入的1%用于改善第三世界的經濟,并且后來成為海外發展研究所的主要發起人。在工黨失去權力的13年里,他是一群科學家中的資深成員,他們定期會面討論科學和技術政策,當哈羅德·威爾遜成為黨領袖時,這個團體變得有影響力。布萊克特的想法直接導致了威爾遜政府成立科技部,并他堅持首要任務是振興計算機行業。他沒有參與公開政治,但作為公務員工作了一年。他在整個政府任期內一直擔任部長咨詢委員會的副主席,并且還是部長的個人科學顧問。
1935年,布萊克特受邀加入由亨利·泰澤爵士主持的航空研究委員會。該委員會成功地推動了早期安裝雷達用于空中防御。在第二次世界大戰的早期,布萊克特在各種委員會上任職,并在法恩伯勒皇家飛機研究所度過了一段時間,在那里他對設計允許在進行水平轟炸之前釋放炸彈的第14型瞄準器做出了重大貢獻。在1940-1941年,布萊克特在MAUD委員會任職,該委員會得出結論認為原子彈是可行的。他不同意委員會的結論,即英國可以在1943年之前制造原子彈,并建議與美國討論該項目。他于1933年當選為皇家學會會士,并于1940年獲得其皇家獎章。
外部鏈接
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