赵忠 中国科学家赵忠尧为什么未被授予诺贝尔奖？

石是新华社的高级记者。本文选自《科学》，1998年第6期

在中国物理史上，他是一座丰碑！

他也是世界物理史上的明星！

然而，他没有得到应有的荣誉和名声。他如此不知疲倦，默默无闻，从不公开露面，以至于世人都不太了解他对物理学划时代的贡献和他高尚的人格。

1998年5月28日，96岁的他去世了，依然沉默不语，看起来异常安详，因为他深深地安慰自己:“他这一生都在为祖国而努力，不求私利，不浪费时间”，无愧于时代，无愧于国家，无愧于人民！

他去世后，虽然没有特别的悲痛和荣誉，遗体告别仪式也极其简单，但世界物理巨擘们对他的去世感到无比的震惊和悲痛。

杰出的物理学家和诺贝尔奖获得者李政道和杨振宁从大洋彼岸发出了诚挚的慰问。

在唁电中说，赵先生正电子工作的发现和安德森的实验一样具有划时代的意义，他的逝世是全世界科学界的巨大损失！

杨振宁在吊唁电报中说，赵先生在正负电子的产生和湮灭方面的工作是世界一流的，他诚实的生活态度是我们的榜样！

他是谁？他是中国物理学的先驱之一，中国科学院院士赵忠尧教授。

这个名字在物理学领域里很突出。然而，因为他最辉煌的贡献鲜为人知，舆论也从未大力宣传他，所以今天的中国公众，尤其是年轻一代，并不了解他。

为了让历史记住中华民族有这样一位为物理学做出辉煌贡献的杰出后人，为了向世界进一步证明中国人民的智慧和才华，为了安慰为人类做出杰出贡献的物理学家的精神，为了让年轻一代为有赵忠尧这样一位杰出的科学前辈而感到骄傲，作为一名记者，作者深感有必要追溯这位杰出科学家一生中最辉煌的一页，并将其献给读者。

实验问题的交流将赵忠尧推向了伟大发现的大门

20世纪20年代，已经是清华大学本科教师的赵忠尧深切感受到，中国的物理科学与西方国家的差距很大，如果不尽快缩小这一差距，中国将永远落后。经过几次考虑，他决定出国留学。1927年，25岁的赵忠尧自费到美国深造。

他考入加州理工学院研究生部，师从著名物理学家密立根教授，密立根经验丰富，很快发现中国小青年赵忠尧聪明勤奋，前途无量。根据赵忠尧的预考结果，他尽力推荐给中国教育基金会，让赵忠尧可以享受奖学金。在接下来的三年里，赵忠尧每年获得1000美元的研究资助，因此他将清华学院的一半费用补贴转给了其他学生。

米利肯很有眼光，但是很严格。他开始分配给赵忠尧的博士论文是光学干涉仪实验的主题。负责实验指导的老师告诉他，这个题目的仪器准备好了。如果能如实测量和记录光学干涉仪上图样的年变化，就能得到实验结果并在两年内写出论文，凭此论文顺利获得博士学位。赵忠尧的脸上没有快乐，而是悲伤。他告诉导师，“我曾经漂洋过海去美国留学。我只是想多学点科学技术，好回国报效祖国。能否拿到学位不是主要的。”。我想去找密立根教授，请他给我一个可以学到更多技巧的难题。实验讲师很惊讶，建议赵忠尧不要去找密立根教授，那样会引起麻烦。其他老师和同学也劝赵忠尧不要要钉子。然而，赵忠尧非常固执，他去找了密立根教授。

密立根听赵忠尧说他想改变一个他在教学生涯中从未遇到过的困难话题，但他同意给赵忠尧另一个话题。

几天后，密立根把赵忠尧叫到他的办公室，对他说，你不是要问另一个话题吗？我想了很久，决定让你做题目“硬伽玛射线穿过物质的吸收系数”。说到这里，密立根聚精会神地看着赵忠尧，发现站在他面前的中国年轻人并没有表现出幸福，好像他不是很满意。于是，密立根沉下脸，严肃地补充道:“再考虑一下这个话题。”赵忠尧心里对这个题目不满意，因为在他看来，这个题目仍然属于实验观察的性质，而且不是一个很愉快的问题。赵忠尧是一个真实的人。他根本没有抄袭密立根教授的心理学，所以他说了实话:“好吧，我考虑一下。”密立根教授心里有点生气。当他听到赵忠尧说“再想想”时，他生气地说，“这是一个非常有趣和重要的话题。我觉得你的成绩是符合这个题目的，所以给你发了这个好题目。不想做，就不做，不去想。这时，赵忠尧发现他激怒了密立根教授。他后悔自己当时“重新考虑”的说法，立刻抱歉地说:“我很乐意接受这个话题，做好它！

事实上，当时，虽然密立根教授认为这个话题很重要，但无论是密立根还是赵忠尧都没有意识到这个话题会把赵忠尧推向物理学一个伟大发现的大门。

赵忠尧开始测量硬伽马射线的吸收系数。这项工作看似是一个实验观察、记录和计算的问题，实际上是一个理论问题。当时物理学上普遍认为硬γ射线通过物质的吸收主要是由自由电子的康普顿散射引起的，用Klein-PeopleSoft公式计算吸收系数。密立根要求赵忠尧通过实验测量数据来验证克莱恩-仁科公式的正确性。

赵忠尧开始了实验研究。这项工作既辛苦又细致。赵忠尧每天早上听课，下午准备实验仪器，晚上只能进行实验测量。实验规定每半小时左右要取数据，实验往往需要通宵取数据。赵忠尧特意在实验室装了一个警报器，提醒自己要及时操作仪器。

这项实验研究已经进行了一年多。在总结和计算实验测量数据时，赵忠尧发现了一个非常奇怪的现象:硬γ射线通过轻元素的散射符合Klein-PeopleSoft公式，而当硬γ射线通过铅等重元素时，得到的吸收系数比公式的计算结果大40%左右。赵忠尧既困惑又兴奋。造成这种差异的原因是什么？他一时答不上来，但对自己的实验操作、测量计算很有信心。他认为，可以肯定的是，这种差异不是由操作错误造成的，而是一种新的物理现象。于是，他很快写了一篇关于实验研究的论文，1929年底，他把论文交给了密立根教授。

奇怪的是，密立根没有做出任何回应，他很疑惑:实验结果怎么会和预期目标如此不符？赵忠尧的实验测量完全准确可靠吗？两三个月过去了，密立根还是没有表态。赵忠尧很着急，因为未能通过或发表这篇论文意味着推迟对一项科学发现的报道。在科学领域，报告顺序往往决定了一项研究的命运。这时，为密立根教授管理研究生工作的鲍文教授看到了赵忠尧的焦虑情绪。他跑去找密立根教授说:“我非常了解赵忠尧实验测量的整个过程。从仪器操作、实验设计到测量记录和计算的整个过程非常严谨，实验结果可靠。”鲍文的评论消除了密立根对赵忠尧实验可靠性的怀疑。他最终同意出版赵忠尧的论文。

1930年5月，美国国家科学院院刊正式发表了赵忠尧的论文《硬γ射线吸收系数的测量》。在这篇论文中，赵忠尧首次向世界宣布，硬γ射线穿过不同物质的吸收系数有很大不同。硬γ射线穿过轻元素的吸收系数较小，符合Klein-PeopleSoft公式，而Birklein-PeopleSoft公式计算的吸收系数在穿过重元素时要高得多。赵忠尧的发现向物理学提出了一个重要问题:硬γ射线对于轻元素和重元素吸收系数的差异意味着什么？在赵忠尧从事这项开创性实验的同时，英国和德国的物理学家也在进行类似的实验测量。赵忠尧发表论文后不久，三个研究单位也得到了与赵忠尧的实验研究类似的结果，他们都发现硬γ射线在穿过重元素时发生了异常吸收，并推测这是由原子核的作用引起的。然而，无论如何，赵忠尧是第一个发现者！

赵忠尧提出并设计了实验，首先发现了正负电子对的湮灭

赵忠尧是一位杰出的物理科学研究者。当他发现硬γ射线的吸收系数因元素不同而相差很大这一奇怪现象时，他心中形成了一个新的研究目标:研究硬γ射线与物质相互作用的机理！他决定做一个新的实验来观察重元素对硬伽马射线的散射。他把这个想法告诉了伯恩教授，并征求他的意见。伯恩对赵忠尧说:你已经完成了测量吸收系数的论文，这足以评价医生了。当然如果要做进一步的研究就很好了！看到鲍文没有否认他的实验想法，赵忠尧高兴地对他说:“我决定继续我的研究，请给我更多的指导。”

那是1930年初，离赵忠尧毕业只有半年了。在这么短的时间内，完成一个开创性的新实验是非常困难的。然而，探索科学奥秘的强烈愿望给了赵忠尧巨大的力量，他日夜在实验室工作。

实验一开始就遇到了困难。根据赵忠尧的设计，实验在高压电离室中进行，用真空静电计进行测量。当时使用的真空静电计是德国霍夫曼教授发明的新型真空静电计，由加州理工学院工厂仿制。这个静电计里有一根非常细的铂丝，它是用镀银的铂丝拉制，然后用酸腐蚀镀银的外面制成的。铂丝的上端通过焊点与电离室的中心电极相连，下端与静电计指针相连。赵忠尧接通电源后，出现了一个奇怪的现象:静电计的指针在十分钟后仍然不稳定地波动。赵忠尧仔细检查了仪器和实验操作过程，但没有发现任何问题。他不得不去请教密立根教授。密立根教授来实验室观察后说，这个新产品我没用过，但是你一定要解决这个问题！

赵忠尧和参加实验的学生感到困惑。密立根教授为什么这样回答我们？有人说这是密立根教授对我们解决问题能力的刻意考验，而赵忠尧认为密立根教授的回答至少说明实验研究的设计没有问题，通过努力解决指针不稳定的问题是可能的。

因此，赵忠尧思索了一下。他首先检查仪器周围环境是否有振动。经过仔细检查，他可以消除环境振动干扰的因素。然后他采用加强固定的方法来减少和消除振动。最后，他简单地用弹簧把静电计的支架挂起来，把支架放在由四个网球支撑的板上，以减少振动。没想到所有预防和减少震动的方法都没有效果。静电计的指针仍然剧烈地摆动着！

赵忠尧不得不以不同的方式发现问题。既然振动无法用物理方法控制，那会不会是导电性差，电流不稳定造成的？赵忠尧在铂丝的焊点上滴了一些导电碳黑墨水，指针果然变得稳定灵活。实验测量的第一个问题终于解决了。

赵忠尧开始观察重元素对硬伽马射线的散射现象。他选择了重元素铅作为观察对象，轻元素铝作为比较对象。这个实验观察从春天开始，到9月份才结束。赵忠尧计划已久的夏季旅行计划只是泡汤了。然而，实验观察的重要结果使他沉浸在巨大的喜悦中。赵忠尧进行的这个实验的结果极其重要。他首次发现，随着重元素对硬伽马射线的异常吸收，出现了一种前所未见的特殊辐射现象。这种辐射很弱，很难从强康普顿散射背景中分离出来。考虑到康普顿散射主要在向前的方向，赵忠尧决定在向后的方向测量它，并获得了特殊辐射的清晰信息。赵忠尧进一步测量，这种特殊辐射的能量为0.5兆电子伏，约等于一个电子的质量，辐射角的分布大致各向同性。

赵忠尧很快把这个结果写进了他的第二篇论文《硬γ射线的散射》，发表在1930年10月的《美国物理评论杂志》上。密立根教授看到学生取得了如此重要的研究成果，非常高兴和喜欢。当他在为他的博士论文辩护时，他在教授面前“嘲笑”赵忠尧:“赵忠尧是一个不了解天空的年轻人。我让他做这个题目的时候，他还是觉得题目太简单，说会‘考虑’！”教授们都知道，密立根的“不屑”不仅是以教授像赵忠尧这样的优秀学生为荣，也是对赵忠尧的热爱。密立根的话音刚落，教授们都哈哈大笑起来。

赵忠尧的实验研究结果，尤其是他是唯一一个测量0.5兆电子伏辐射能量的人的决定性数据，引起了物理学界的注意。加州理工学院赵忠尧的同学安德森对此非常感兴趣。受赵忠尧研究的启发，1932年，安德森在宇宙射线的云室照片中观察到了正电子轨迹。之后，人们对特殊辐射的异常吸收有了新的认识。

经过对这些实验结果的进一步分析，物理学家们终于得出结论，异常吸收是由于一些硬伽马射线在穿过原子核时转变成正负电子对，而赵忠尧一个人首先发现的特殊辐射是一对正负电子湮灭辐射！也就是说，如果人们已经发现的电子叫做负电子，那么赵忠尧和安德森第一次发现了正电子的存在；如果说发现的负电子叫物质，那么赵忠尧是世界物理学界第一个观察到正负物质湮灭的人，所以他也是物理史上第一个发现反物质的物理学家。赵忠尧的发现意义重大。他观察到了正电子湮没辐射，这比安德森早了整整两年。他的研究成果为狄拉克的粒子空空穴理论提供了第一次实验验证，也为后来电子对撞机的发展提供了理论基础。赵忠尧的发现也向世界证明了中国人民的智慧和智慧，中华民族的优秀儿女有能力在人类科技领域创造科学奇迹。

赵忠尧的研究方法是正确的，结果是确凿的，诚实的科学家为此感到高兴。然而，有些人在模仿赵忠尧的实验时没有做出赵忠尧的结果，这导致科学界对赵忠尧的研究结果有不同的理解。后来，当时两位有影响的物理学家P.M.S.Blackett和G.P.S.Occhialini试图评论电子对湮灭这一重大科学发现时，也引用了当时关于这个问题的三篇论文，分别是L.H.Gray和G . t . A . L .迈特纳和H . H . H . hupfeld 1931年发表的论文，以及赵忠尧1930年10月在《美国物理评论》发表的题为《硬伽马射线的散射》的论文。在注释中，引用的作者把赵忠尧1930年发表的论文误认为是1931年发表的。此外，引用论点的唯一依据是在赵忠尧观测到的辐射能量为0.5兆电子伏这一关键成就。在另外两篇论文中，一篇根本没有观察到辐射，另一篇观察到了阴性结果。对于这个区别，引用并没有说明，造成了人们的误解。现在，我们不能也不需要调查引文为什么会发表如此离奇的“一系列错误”。然而，有影响力的学者所犯的错误确实让当时的观众感到困惑，这极大地影响了科学界和公众舆论对赵忠尧重要研究成果的评价和理解。

正电子的发现获得了诺贝尔奖，但名单上没有赵忠尧

1936年，瑞典皇家科学院决定因发现正电子而授予诺贝尔物理学奖，这一发现引起了全世界的关注。然而，当该奖项宣布时，1930年首次发现正电子湮灭的赵忠尧的名字并不在获奖者名单上，只有安德森在1932年观察了云室中的正电子轨迹。

这是历史不公！关于这种不公正，在物理学领域已经有很多讨论了。

半个世纪过去了，诺贝尔奖评审解密后，不公正的谜团解开了。

首先，杨振宁教授和李炳安教授对原始文献进行了认真的调查研究。本文以确凿的证据阐明了正电子发现研究的历史性质，并阐述了赵忠尧教授在这一研究中的开拓性和独特贡献，以便更多的物理学科学家了解这一历史案例。

李政道教授也不遗余力地在各种场合阐明这个历史案例，充分说明赵忠尧在首次发现正电子方面的杰出成就。他还与诺贝尔物理奖委员会前主任G .埃克斯彭格进行了交流。据阿克斯彭说，1936年的审查会议还谈到了赵忠尧在这一重要发现方面的工作。然而，当两组学者进行类似的实验时，他们没有得到赵忠尧发现的结果，因此审查会议质疑赵忠尧实验研究结果的科学可靠性。后来证实，两位学者之所以没能做出赵忠尧所得到的结果，一是方法不对，二是仪器缺乏灵敏度。

经许多科学家验证，赵忠尧进行的实验研究方法先进，结果正确可靠。赵忠尧开创性的实验研究成果在诺贝尔物理学奖评审会上因为两个错误的实验结果和两位科学家blackett和O 'Chiarini引用错误的负面影响而受到质疑，实在令人遗憾。

因发现正电子而获得诺贝尔奖的安德森在1983年出版的一本书里相当承认，当赵忠尧先生的实验结果出来时，他正在做他自己的论文实验。他的办公室就在赵忠尧办公室的隔壁。他非常清楚赵忠尧实验的过程和结果，并且非常感兴趣。他当时意识到，赵忠尧先生的实验表明，有一种未知的“新事物”。因此，他使用来自赵忠尧的不同仪器，在有磁场的云室中观察硬γ射线和物质之间的相互作用。结果他不仅观测到了电子轨道，还观测到了质量相同方向相反的反物质-正电子轨道。安德森承认，他的实验是直接根据赵忠尧的实验结果进行的，并直接受到赵忠尧实验结果的启发。

诺贝尔物理学奖的历史遗憾是无法弥补的。幸运的是，由于诚实科学家的努力和正义，赵忠尧首先发现了正电子的杰出科学成就，这已得到世界物理界的承认。特别是，阿克斯彭在1997年写的书评中坦率地写道:书中有一处令人不安的遗漏。在谈及高能(2.65 mev)γ射线对重靶的异常吸收和辐射的研究成果时，中国物理学家赵(钟繇)的书中并没有提及，虽然他是最早发现硬γ射线异常吸收的人之一，而且他最先发现了0.5 mev射线明显的、向后的、多向的辐射(后来证实是正电子湮没产生的辐射)。

诺贝尔科学奖对任何科学家来说都是神圣的，令人垂涎的，也是极其罕见的，但是赵忠尧因为其他人的错误而错过了它。然而，赵忠尧对此却无动于衷。安德森获得诺贝尔奖后的几十年里，他从来没有抱怨过。1959年，他在给学生讲课时，客观、淡然地讲述了这个故事，却从未提及安德森基于自己的研究成果，受自己的研究启发而进行的实验研究。

赵忠尧一向乐观豁达，“为祖国兢兢业业”

半个世纪后，赵忠尧在《我的回忆》中说:“我回顾和思索了我走过的路；唯一能自慰的是，60多年来，我一直兢兢业业为祖国工作，讲真话，做老实事，不求私利，只求人类幸福！”

这些朴实的文字不仅揭示了赵忠尧高尚的人生观，而且如实地描绘了这位杰出学者的一生。

他热爱祖国，坚定不移地“为祖国而努力”。新中国诞生后，他冒着极大的风险，带回了国外设计、制造、采购的静电加速器设备和技术资料，使新生的中华人民共和国在1955年拥有了第一台700 kV质子静电加速器。为此，他在回国途中被日本当局拘留，关押了两个月。后来他主持研制了2.5 mev高压质子静电加速器，使我国更早进入核物理研究的行列，更早培养了一批核物理研究人才，更早成为世界核大国之一！

人类社会的情况很复杂，有时候大功德不一定出名。这种功德关系到同时代人，社会文明制度，价值观，机遇，人际关系，人自身的追求，性格等等。但是，世间正道是沧桑，时间和历史都是正义的，事物的本来面目终将向世人显现。赵忠尧的功绩和名声总是成反比，但几年后真相终于大白了。作者之所以将赵忠尧一生中最光辉的篇章追溯到读者身上，是为了让公众了解并记住赵忠尧对物理学的杰出贡献。对赵忠尧来说，他是否获得诺贝尔奖并不重要。历史和人民的知识和理解是最宝贵和可喜的！

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