科学史:一种鲜为人知彩色摄影技术如何击败量子理论,夺得诺奖

B站影视 韩国电影 2025-10-02 11:26 1

摘要:当加布里埃尔·李普曼获得诺贝尔物理学奖时,他那至高无上的科学成就早已过时——他或许也知道这一点。1908年,李普曼因“基于干涉现象的摄影色彩再现方法”而获奖,四天后,这位留着足以让无声电影反派自愧不如的蜡胡子的法国人,在诺贝尔奖获奖感言的结尾,却说了一句如同高

加布里埃尔·李普曼。(图片来源:诺贝尔基金会档案)

当加布里埃尔·李普曼获得诺贝尔物理学奖时,他那至高无上的科学成就早已过时——他或许也知道这一点。1908年,李普曼因“基于干涉现象的摄影色彩再现方法”而获奖,四天后,这位留着足以让无声电影反派自愧不如的蜡胡子的法国人,在诺贝尔奖获奖感言的结尾,却说了一句如同高卢人耸肩一般的话。

他承认,经过近20年的努力,他的方法的最低曝光时间——在阳光直射下一分钟——仍然“对肖像照来说太长了”。尽管还有进一步改进的空间,但他总结道:“生命短暂,进步缓慢。”

为什么李普曼会因为一种连他自己都不太相信的方法而获得诺贝尔奖?这当然不是因为没有其他选择。20世纪初是物理学发现和发明的黄金时代,那个时代的其他诺贝尔奖也反映了这一点。1906年,瑞典皇家科学院将物理学奖授予了发现电子的JJ汤姆逊。1907年,科学院成员投票支持阿尔伯特·迈克尔逊,他完成了挑战以太的迈克尔逊-莫雷实验。那么,是什么让科学院在1908年选择了一种甚至连自拍都做不到的彩色摄影技术呢?

让我们先从方法本身说起。与其他成像过程不同,李普曼摄影直接记录物体的整个色谱。它利用光的驻波在感光乳剂(背衬镜面)中产生干涉条纹。物体发出的光的波长越长,干涉条纹之间的间隔就越大。这是对经典波动理论的巧妙应用。不难理解为什么爱德华时代的物理学家如此钟爱它。

捕捉色彩。这幅李普曼在1890年至1910年间用他的方法拍摄的静物。到了这一时期的后期,这种方法已经不再流行,取而代之的是更简单的奥托克罗姆彩色摄影法。(照片属于公共领域)

李普曼的方法还有一个重要的实用优势。由于他的照片不需要颜料,它们的颜色能够经久不衰。因此,李普曼在诺贝尔演讲中展示的照片,在今天看来,和1908年一样绚丽夺目。

然而,这种方法的缺点也很多。除了需要长时间曝光外,李普曼拍摄的照片色彩也难以辨认。由于照片是虚拟的,就像全息图一样,只有在垂直光线下正面观看时才能准确呈现。李普曼最初的方法还需要剧毒的液态汞来制作每张照相底片的镜面背面。虽然现代方法已经省去了这一步骤,但李普曼的方法如今主要局限于业余爱好者和艺术家手中,这并不奇怪。

如果技术优势无法解释李普曼获得诺贝尔奖,那么政治因素是否也影响了它呢?要回答这个问题,最简单的方法就是查阅诺贝尔档案。尽管诺贝尔奖提名人的姓名和提名人最初都是保密的,但50年后,这一秘密终于被揭晓。因此,李普曼时代的提名记录非常容易找到,而且这些记录表明他是一位颇受欢迎的候选人。1901年至1908年间,他收到了12位不同人士的23项提名,其中包括往届诺贝尔奖获得者、科学院外籍院士以及在特定年份受邀提名的知名大学科学家。

但有趣的是,他们都是法国人。

面对这种将法国三色旗印在诺贝尔奖章上的明显阴谋,法国科学院科学史中心主任卡尔·格兰丹承认,此类民族主义运动“在最初几年相当普遍”。然而,这并不意味着它们取得了成功:“有时,法国科学院全体成员都签署了提名,这可能在某一方面令人印象深刻,但也可能适得其反,”他说道。

由于诺贝尔基金会章程规定,学院颁奖会议上的讨论和投票数不予记录,因此格兰丁无法确切地说出李普曼是如何在 1908 年获奖的。然而,他确实有机会看到理论物理学家本特·纳格尔 (Bengt Nagel) 于 1981 年撰写的一篇具有启发性的文章。

纳格尔通过查阅诺贝尔奖学院成员的私人信件、日记以及诺贝尔档案,表明个人偏见在1908年诺贝尔奖的颁发过程中发挥了重要作用。这是一个复杂的故事,但其中最重要的线索围绕着五年前获得诺贝尔化学奖的瑞典物理化学家斯万特·阿伦尼乌斯展开。

如今,阿伦尼乌斯最为人熟知的预测是,向地球大气排放二氧化碳将影响气候。然而,格兰丁说,阿伦尼乌斯在世时,也因与一位名叫古斯塔夫·米塔格-莱夫勒的瑞典富豪数学家长期存在性格冲突而闻名。

“当时的斯德哥尔摩很小,”格兰丁解释道。“每个人都互相认识,而且它不够大,容不下阿伦尼乌斯和米塔格-莱夫勒。”

双重麻烦斯万特·阿伦尼乌斯(左)和古斯塔夫·米塔格-莱夫勒之间的不和,在加布里埃尔·李普曼获得诺贝尔物理学奖的过程中发挥了重要作用。(图片来自公共领域)

1908年,阿伦尼乌斯并非诺贝尔物理学奖委员会主席。这一荣誉落到了克努特·安斯特朗(Knut Angstrom)身上,他是单位“埃”之子。尽管如此,阿伦尼乌斯的声望和非凡的个性赋予了他相当大的影响力。经过多次辩论,委员会同意向全体科学院推荐他心目中的诺贝尔奖候选人——马克斯·普朗克。

然而,这一选择并非毫无问题。普朗克的物质量子化理论在1908年还相对较新,他的工作尚未被证实能够指导实验。如果真要说有什么不同的话,那就是实验本身并没有指导意义。原则上,委员会可以建议普朗克与一位量子实验家分享奖金,以解决这个问题。可惜的是,目前还没有这样的人被提名。

这很尴尬,却给了米塔格-莱弗勒所需的弹药。当此事提交科学院投票时,他利用成员们对量子理论的质疑来反驳阿伦尼乌斯的选择。这招奏效了。米塔格-莱弗勒说,普朗克只获得了13票。而委员会的第二选择李普曼获得了46票。

之后,米塔格-莱夫勒夸耀自己的胜利。“阿伦尼乌斯想把奖颁给普朗克……但他的报告——尽管他设法获得了委员会的一致通过——太愚蠢了,我本可以轻易驳斥它,”他在给一位法国同事的信中写道。“两位委员甚至宣称,听了我的话后,他们改变了意见,投票给了李普曼。我并不反对(量子理论家威廉·)维恩和普朗克分享这个奖项,”米塔格-莱夫勒补充道,“但如果只颁给普朗克,就等于奖励那些仍然非常模糊、需要数学和实验验证的想法。”

真实色彩:加布里埃尔·李普曼于1891年至1899年间拍摄的马特洪峰照片,采用了当时他新发明的彩色摄影技术。照片中的色彩与原图一致,并非后期添加。(图片来自公共领域)

李普曼的工作没有遇到这样的困难,这似乎对他有利。尘埃落定后,安斯特罗姆在给同事的一封信中称李普曼“显然是一位值得称赞的候选人,没有引起任何异议”。然而,安斯特罗姆补充道,他“无法否认,辐射定律在物理科学领域比李普曼的彩色摄影术更为重要”。

关于优秀科学家因偏见而错失奖项的报道已不胜枚举。然而,另一方面——仅仅是优秀的科学家有时也会因为对他们有利的偏见而获奖——却常常被忽视。然而,这种情况确实存在,1908 年,加布里埃尔·李普曼就曾遭遇过这种情况——这位优秀的科学家之所以获得诺贝尔奖,并非因为他做出了最重要的工作,而是因为朋友们齐心协力支持他;因为科学院成员对他的量子对手心存戒心;最重要的是,因为一位心怀怨恨的数学家和一位自负的化学家之间发生了激烈的争执。

来源:人工智能学家

相关推荐