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钱德拉塞卡

钱德拉塞卡 Subrahmanyan Chandrasekhar

印度裔美国天体物理学家
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对比

人物简介

苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar,1910年10月19日-1995年8月21日),印度裔美国天体物理学家,1983年诺贝尔物理学奖获得者。他出生于印度拉合尔(今属巴基斯坦),毕业于剑桥大学,长期在芝加哥大学和叶凯士天文台工作。钱德拉塞卡最著名的贡献是提出了钱德拉塞卡极限,即白矮星的质量上限约为1.44倍太阳质量,这一发现为恒星演化最终阶段和黑洞理论奠定了重要基础。他在恒星动力学、等离子体物理、流体动力学、辐射转移、黑洞数学理论等多个领域都做出了里程碑式贡献。

主要成就

钱德拉塞卡极限;恒星演化;黑洞质量上限

详细介绍

钱德拉塞卡1910年出生于印度一个婆罗门家庭,父亲是印度审计总署官员,叔叔C·V·拉曼是1930年诺贝尔物理学奖得主。钱德拉塞卡早年在马德拉斯管区学院学习物理学,1930年获得印度政府奖学金前往剑桥大学三一学院深造。在从印度前往英国的漫长海途中,20岁的钱德拉塞卡开始思考白矮星的结构问题,他将狭义相对论和量子力学结合起来,计算得出当白矮星质量超过一定临界值时,电子简并压无法抗衡引力坍缩,这一临界值就是著名的钱德拉塞卡极限。 然而,这一观点在当时遭到了包括爱丁顿在内的天文学权威的强烈反对,爱丁顿在1935年的皇家天文学会会议上公开嘲笑钱德拉塞卡的理论。由于这一争议,钱德拉塞卡未能在英国获得理想职位,1937年前往美国芝加哥大学叶凯士天文台工作,此后长期在芝加哥大学任教。在接下来的几十年里,钱德拉塞卡的理论逐渐被观测证实,特别是1967年脉冲星(中子星)的发现,以及后来恒星级黑洞候选天体的发现,都验证了他关于致密天体的预言。 钱德拉塞卡的研究生涯跨越了天体物理学的多个领域,每到一个领域都做出标志性贡献:他在恒星动力学方面著有《恒星动力学原理》,在辐射转移方面著有《辐射转移》,在流体动力学和磁流体力学稳定性方面著有《流体动力学和磁流体力学稳定性》,在黑洞数学理论方面著有《黑洞的数学理论》。他的研究风格以严谨的数学推导和深厚的物理洞察力著称。 1983年,钱德拉塞卡因"对恒星结构和演化过程的理论研究"与威廉·福勒共同获得诺贝尔物理学奖,此时距离他提出钱德拉塞卡极限已过去50余年。除了诺贝尔奖,他还获得了英国皇家学会皇家奖章、美国国家科学奖章等众多荣誉。1995年,钱德拉塞卡在芝加哥逝世,享年84岁。美国国家航空航天局1999年发射的钱德拉X射线天文台以他的名字命名,以纪念这位伟大的天体物理学家。

人物经历

1910年10月19日,苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡出生于英属印度旁遮普地区拉合尔(今属巴基斯坦),于1912年随父母搬到北方邦首都勒克瑙生活,1918年,随家人搬到马德拉斯(今金奈)生活。12岁之前,他一直在家接受教育。小时候的钱德拉塞卡

1922年至1925年,在马德拉斯的印度高中(Hindu Higher School)就读。

1925年,完成高中学业并进入了马德拉斯院长学院(Presidency College, Madras)就读。父亲希望他学习物理学并在将来成为一名公务员。但钱德拉塞卡在阿诺德·索末菲的影响下立志要成为一名科学家。

1930年6月,完成本科学业,获得物理学士学位。同年7月,凭借印度政府的奖学金进入剑桥大学深造,在拉尔夫·福勒指导下学习。期间在丹麦哥本哈根理论物理学研究所进行了一年的研究,在尼尔斯·玻尔和马克斯·玻恩的执导下工作。

1933年,获得剑桥大学理论物理博士学位,同年10月成为三一学院院士。

1936年,对美国哈佛大学进行了短暂访问,并获得了该校的助理研究员职位。

1937年1月,因白矮星的结构问题与亚瑟·斯坦利·爱丁顿发生争论,钱德拉塞卡离开剑桥大学前往美国芝加哥大学就职,在叶凯士天文台担任助理研究员。

1938年,担任芝加哥大学助理教授,后于1942年升为副教授,1944年升至教授。

第二次世界大战期间,在马里兰州阿伯丁试验场的弹道研究实验室(Ballistic Research Laboratory)工作,同时他拒绝了“曼哈顿计划”的邀请。

1944年,被选为英国皇家学会院士。

1946年,当选美国艺术与科学院院士。

1947年,被任命芝加哥大学理论天体物理学杰出服务教授,于1952年担任任莫顿·D·赫尔理论天体物理学杰出服务教授(Morton D. Hull Distinguished Service Professor of Theoretical Astrophysics)直至退休。

1953年,加入美国国籍。

1955年,当选美国国家科学院院士。

1962年,英国女王伊丽莎白女王授予他英国皇家学会皇家奖章,同年被选为印度国家科学院外籍院士。

1966年,时任美国总统林登·约翰逊授予他国家科学奖章。

1983年,因有关恒星结构及其演化的重要物理过程的理论研究而获得诺贝尔物理学奖。

1985年,从芝加哥大学退休,保留莫顿·D·赫尔杰出服务荣休教授头衔(Morton D. Hull Distinguished Service Professor Emeritus)。

1995年8月21日,因心脏衰竭在芝加哥去世,享年85岁。

苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡

主要成就

1930年,钱德拉塞卡在前往英国的途中重复了拉尔夫·福勒对于白矮星相关性质的计算,不同的是在计算中他考虑电子遵循的是爱因斯坦的狭义相对论而不是牛顿定律。当时,恒星的白矮星阶段被认为是一切恒星演化过程的最终阶段,但是钱德拉寒卡的计算表明,当质量大于太阳质量的1.44倍,它的最终归宿将不会是白矮星。这个恒星质量极限,就是钱德拉塞卡极限(Chandrasekhar Limit)。1931年,他将相关文章发表在了美国《天体物理学报》杂志上。

经过在剑桥的学习,钱德拉逐步完善了自己的发现,他认为爱丁顿为主的科学家支持的恒星理论存在明显的缺陷,因为它完全忽略了一个事实,即坍缩恒星内部的电子是以光速运动的;需要将爱因斯坦狭义相对论的纳入其中,这个理论才能完整解释恒星的诞生和死亡。他在1935年的英国皇家天体物理学会(Royal Astrophysical Society)会议上提出这个理论,却被亚瑟·斯坦利·爱丁顿说它是一个谬论,对钱德拉塞卡提到的两种简并,认为根本不存在相对论简并,当场把钱德拉塞卡的论文撕成两半。与爱丁顿的争论持续了几年后,没有一个权威科学家愿意站出来支持钱德拉。钱德拉塞卡从争论中抽身,将在英国的白矮星研究和钱德拉塞卡极限总结成《恒星结构研究导论》,1939年出版,之后就转向了其他研究。

钱德拉塞卡在每个领域都会花上5年至10年时间进行深入研究。他会用一年时间来掌握一个课题,再花费几年发表一些解决相关问题的文章,再过几年他将写一本该领域的书籍留给后人。一旦该书出版后,他便离开了这一领域去探索其他领域的难题。

钱德拉塞卡撰写的8本书籍记录了他所研究的领域:《恒星结构研究导论》(1939年)总结了他对于白矮星以及其他类型恒星内部结构的研究工作;《恒星动力学原理》(1942年)描述了他对于星系以及星系团中恒星运动统计理论的高度原创性工作;《辐射转移》(1950年)给出了恒星大气中辐射转移的第一个准确理论;《流体力学和磁流体力学稳定性》(1961年)提供了包括恒星、吸积盘以及星系在内的各种天体随着不同辐射而变得不稳定的理论基础;《平衡椭球体》(1969年)解决了一个老问题,即在不可压缩、旋转的有质量液体中找到了引力场的平衡体。

此后,他详细研究了黑洞的准确数学描述以及它们同周围物质的相互作用,于1983年出版了《黑洞的数学理论》。该书也是他告别科学研究之作。该书出版后,钱德拉塞卡演讲并撰写了一本非技术主体的书籍,内容是关于莎士比亚、贝多芬以及雪莱作品的,同时还包含了艺术同科学之间的关系。这些针对公众的演讲被收集了起来,并以《真与美》为题于1987年出版。

钱德拉塞卡退休后,他花了大量时间研读牛顿的《自然哲学的数学原理》,并在重复牛顿的每一个命题以及证明后,将牛顿的几何语言翻译成更为现代科学家所接受的代数语言。这也是钱德拉塞卡辞世前出版的最后一部书籍――《为普通读者所著的牛顿“原理”》。

钱德拉塞卡讲授的课程包括量子力学、电动力学和光学、相对论、稳定性问题和等离子体物理学。

1947年,钱德拉塞卡着眼于后继人才的培养和储备,计划招收一批具有物理学天赋的青年学子,组建一个天体物理学高级研讨班,由他自己亲自授课、指导。招生工作结束后,前来登记的学生人数远远低于预期,只有两名20来岁的年轻人报名参加这个研讨班。他们就是杨振宁和李政道。钱德拉塞卡每天都会开车数百公里到芝加哥大学他们授课。

钱德拉塞卡在其教学生涯中指导了至少46名博士生。数学谱系项目网站2023年12月数据提供了钱德拉塞卡培养的17名学生的信息,具体信息如下:

人物评价

苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡是20世纪最重要的天体物理学家之一。他是最早将物理学研究与天文学研究结合起来的科学家之一。(Subrahmanyan Chandrasekhar was one of the foremost astrophysicists of the twentieth century. He was one of the first scientists to couple the study of physics with the study of astronomy.)(美国航空航天局评)

钱德拉是一流的天体物理学家,也是一个美丽而温暖的人。(Chandra was a first-rate astrophysicist and a beautiful and warm human being.)(诺贝尔物理学奖得奖者汉斯·贝特评)

基本信息

所属机构
芝加哥大学
职务
教授
学历背景
剑桥大学博士
出生日期
1910年
国籍
美国
研究领域
恒星演化、黑洞

荣誉称号

1983年诺贝尔物理学奖得主英国皇家学会院士(1944年)美国国家科学院院士美国国家科学奖章(1966年)英国皇家学会皇家奖章(1953年)皇家天文学会金质奖章(1953年)美国天文学会亨利·诺里斯·罗素讲席(1976年)科普利奖章(1984年)美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台以其命名第1958号小行星钱德拉塞卡以其命名

知识图谱

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