1939年9月1日：世界秩序崩塌之际，物理学的根基也开始动摇

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世界坠入战争的同一天，物理学家也看见现实本身正在瓦解。

1939 年 9 月 1 日：一切同时开始倾斜

故事开始于1939年的9月1日。

W. H. 奥登走进曼哈顿中城的 Dizzy Club[1]，在吧台前坐下。随着爵士乐的节奏和烈酒交织在一起，这位诗人试图在一个已从虚假平衡中倾覆的世界里，重新寻找平衡。

我坐在第五十二大街

其中一个下等酒吧

疑虑又害怕

当聪明的希望已到期

低俗而不诚实的十年失效

注：此处及下文提及的诗句，均选自奥登的诗作《1939 年 9 月 1 日》。本文使用的中文版本译者为黄灿然先生。

希特勒刚刚入侵了波兰[2]，随之而来的是这个世界第二次正在坠入战争。

就在同一天，科学期刊《物理评论》（Physical Review）出版了第 56 卷，其中收录的两篇论文合在一起，仿佛足以让宇宙本身分崩离析。

其中一篇里，罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer）与哈特兰德·斯奈德（Hartland Snyder）首次描述了一颗恒星如何坍缩为黑洞；而另一篇里，尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）与约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）说明了原子核是如何裂解，并释放出可怕能量的。

最大尺度上时空的连续性、最小尺度上物质的稳定性，以及恰好夹在两者之间的人类世界：它们几乎在同一时刻全都摇摇欲坠。

这是一个仿佛自身形成了奇点的日期。人类事务的脆弱性，曾经似乎还能由物理学的坚实可靠来抵消；但突然之间，物理学坚实的大厦轰然倒塌了。

愤怒和恐惧的电波

在地球上那些明亮

和暗淡的土地循环

当恒星脚下再无地面

所有人都以为坍缩终会停止。阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）、卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild），以及每一位思考过超高密度天体在自身引力下收缩的物理学家，都认为它最终会停下来。把花瓶从桌上碰落，它会落在地板上，而不会永无止境地下坠。我们的脚下总该有一块可以驻足的平地。但奥本海默和斯奈德在论文《论持续引力收缩》[3]（On Continued Gravitational Contraction）中证明，事实绝非如此。

一颗普通恒星能够发光照常闪耀，靠的是核聚变向外产生的压力与引力向内施加的挤压之间的完美平衡。那种平衡本身，就是恒星。但当它耗尽燃料——没有更多氢可聚变成氦，也没有更多氦可聚变成碳和氧——向外的压力便会减弱，引力开始接管一切。

对于一颗中等质量的恒星（即质量不超过太阳八倍的恒星），它的外层会被抛射到太空，内部核心则向内坍缩，物质被压得越来越致密，直到——它停止下来。那儿有一层“地板”。

量子物理定律不允许电子占据同一个量 子态。当电子被塞得越来越紧密时，它们的动量被迫分散开来，由此产生足以阻止引力冲击的向外压力（译者注：这 种压力被称为电子简并压）。就像势均力敌的掰手腕选手，它们陷入僵持。我们把这种天体称作白矮星——一枚致密、蓝白色、在天空中微微发亮的余烬。

但假如恒星更大，或者一颗白矮星从伴星那里吸走了一部分质量，电子简并压便不够用了。恒星继续坍缩，密度不断上升。电子被压入原子核，与质子结合形成中子（译者注：这种过程被称为逆β衰变）。引力试图把这些中子也挤进同一量子态，于是它们的动量剧烈增大，产生一种新的压力接住了这次下坠（译者注：这种新的压力被称为中子简并压）。原来“地板”之下，还有一层“地板”。这种新的平衡就是中子星。

可是，如果恒星还要更重——比如它最初拥有太阳二十倍的质量——中子简并压也支撑不住了。那又会怎样？

奥本海默和斯奈德在 9 月 1 日发表的论文中写道：“如果原始恒星的质量足够小，或者恒星有足够多的物质可被辐射从表面吹走，或直接以辐射形式损失，又或者恒星的角动量足够大，能把它分裂为小碎块，那么剩余物质便可形成稳定的静态分布……我们所考察的，是违背这些条件的情形。”

也就是说，他们考察的是：根本不存在“地板”的情形。

奥本海默和斯奈德借助爱因斯坦方程揭示，这颗正在屈服的恒星会不断缩小，最终达到其“引力半径”——也就是今天所谓的事件视界。那里是这样一个边界：引力强大到极点，时空几何也扭曲到极点，以致于光仿佛只能原地奔跑；所有向外的路径都会重新把它带回内部。

黑洞的基本结构以及其对恒星物质的吸积效应

在远处观察的人看来，随着恒星缩小，光的波长会显得越来越被拉长，时间会显得越来越缓慢。这是芝诺式的坍缩：向内落下的物质似乎要花无穷久才能接近视界，永远也无法穿过去。事件视界看起来像一层地板，但那只是相对观察者而言。换到下落物质自身的视角，就没有什么视界；只有世界仍在继续坍缩，而引力在吞噬了它能找到的一切之后，开始吞噬自身。再也无法召唤出任何反作用力。现实已经无计可施。在一秒钟之内，万物收缩为一点，随后归于虚无。

奥本海默和斯奈德本人仍抓住一丝希望。奇点的形成——空间、时间与世界的终结——如此令人不安，以至于他们确信自己一定错了；他们一定遗漏了“某种真正能够抹平奇点的、本质性的物理事实”。

侵扰我们的私生活

那不宜提及的死亡味

冒犯着这九月的夜晚

电话线断掉之后

那年 9 月 1 日清晨 4 点，但泽中央邮局的电话线路中断了。位于波兰走廊中的但泽是一座半自治城市，但铁路和邮政由波兰人运营。德国人切断电话线四十五分钟后，波罗的海上空响起了第一阵枪声。志愿者纷纷赶来保卫这栋建筑：战斗工兵、陆军预备役少尉康拉德·古德斯基（Konrad Guderski）；邮局局长扬·米雄（Jan Michon）；51名波兰雇员；以及大楼管理员、他的妻子和他们 10 岁的女儿埃尔维娜（Erwina）。纳粹逼近时，他们架起了机枪、各式步枪和手榴弹。

在华沙，防空警报响彻整个城市。通勤者从有轨电车中涌出，躲进最近的建筑物。警察催促零散的行人赶紧进屋。在毕苏斯基广场[4]，一户农民丢下马车，跑去避难。一切寂静无声。细雨落在空荡荡的街道上，落在遗弃在道路中央的公共汽车、汽车和电车上。随后，其中一名农民又跑回到外面，把饲料袋绑到马的嘴边，再迅速躲回屋内。

但谁能活得长久

在欣快症的梦里

望着镜子他们看到

帝国主义的面孔

和国际坏事

原子核的最后一道防线

原子核本来被认为是稳定的。当然，你可以轰击它们，它们会放出一两个粒子，就像石头被崩掉一些碎屑；但石头本身仍在。后来，化学家用中子轰击铀原子，结果却得到了钡——一种在元素周期表中位置相差极远、令人完全无法理解的元素。仿佛铀原子核从中间裂成了两半。没有人知道这怎么可能。但在他们 1939 年 9 月 1 日发表的论文《核裂变的机制》（The Mechanism of Nuclear Fission）中，玻尔和惠勒表明，原子核与其说像石头，不如说更像水。他们写道：“本文基于原子核与液滴之间的类比，对裂变过程的机制及其伴随效应作出了详细论述。[5]”

在由质子和中子构成的原子核中，带正电的质子之间存在相斥的静电力，它施加向外的压力，威胁着要把整个原子核炸开；与此同时，只在短距离内起吸引作用的核力又把它们维系在一起。在某些重同位素中，例如铀-235或钚-239，质子和中子的构型正处于稳定性的边缘。一个中子撞上去，整个原子核便会变形，就像从水龙头垂下、被拉长的水滴。在论文中，玻尔和惠勒通过计算展示了这种变形的不同阶段：它如何振荡、拉长，又如何试图维持自身完整。

液滴从水龙头中落下时不断变形、振荡的过程[6]

有时，原子核能够承受这次撞击并恢复。它可以吸收中子，发生变形，然后通过发射伽马射线甩掉多余能量；中子在原子核中找到位置，原子核作为一种更重的同位素重新稳定下来。有时，它会把中子重新吐出去，或将一个中子转变为质子，或是在亚稳态中摇摆，之后才找到新的基态。

但玻尔和惠勒表明，有时会出现一个无法回头的临界点。中子恰好使这颗“液滴”变形到无法复原的程度。它被拉长，中间收窄；一团团质子和中子聚在两端，核力勉强把它们维系在一起，就像表面张力把水滴悬在水龙头上，而它已随时准备滴落。

液滴模型所描述的原子核裂变过程

玻尔并不喜欢“裂变（fission）”这个词。“它的动词是什么？”他问惠勒，“你总不能说一个原子核‘裂了个变（fishes）’吧？”，但此时一切为时已晚。只在近距离有效的核力无法跨越这个被拉长的形状，而静电斥力却作用于完整距离，把两半猛然推开。玻尔和惠勒写道：“随着原子核的分裂，将释放出极大量的能量。”

但裂变的结果并不只是能量，也会产生更多中子。只要把多米诺骨牌以恰当方式排好，你就可能启动一场链式反应。

迷失在闹鬼的树林

害怕夜晚的儿童

从未有过快乐或满意

世界在下坠，生活仍在继续

伦敦的孩子们在全城每一座火车站排队，一只手紧握母亲的手，另一只手拿着防毒面具。美国与欧洲之间的电话服务被切断。英国银行把资金转移到乡间庄园。灯火管制开始实施；交通信号灯被套上开有狭缝的硬纸板罩。在伦敦动物园，为防止危险动物在混乱中逃逸，40 条毒蛇和几只黑寡妇蜘蛛被实施安乐死。三千名出租车司机加入消防部门，在他们的出租车上装配了拖车式水泵。在曼彻斯特，3600 名孕妇被疏散。（报纸报道，留下的男人们不得不自己给自己做早餐。）在开罗，图坦卡蒙石棺上的珠宝被装进防爆地下室。在巴黎，圣德尼拉沙佩勒教堂最后一块彩色玻璃被拆下，小心收藏起来。

因为错误繁殖于

每个男人和女人的骨子里

渴望它不能拥有的东西

不是爱大家

而是被独爱

还有更多事情仍在发生。在马萨诸塞州希思镇，人们赠予诺玛·贝尔一篮鲜花，以表彰她在新英格兰电话公司服务了 24 年。在新贝德福德，排污工人找回了黛西·弗莱明遗失的钱包。在宾夕法尼亚州比弗福尔斯，一只大丹犬献血，救下了一只名叫 Tiny 的波士顿梗犬。在俄亥俄州克利夫兰，数百名儿童参加了烤棉花糖活动。而在大西洋的另一端，正午的柏林，远处传来枪声；人群看见一群鹳鸟飞过，欢呼起来。

夜晚毫无设防

我们的世界在昏睡

然而，在正义互换信息之处

讥讽的灯光在闪动

临界点之后：谁来把世界拉回平衡？

在生命中，在宇宙中，都存在临界点，存在无法回头的时刻。有时你坠落，会有东西接住你；有时你只会不断地下坠。我们总想相信，万事万物在其核心都是稳定的，就像苍穹中恒定不移的星辰；可实际上，一切始终处在边缘，自然力把所有事物推向极端，推向它们破裂的地方。正因为途中存在一些节点——真正意义上的风暴眼——各种力量在那里暂时相互抵消，或彼此牵制，时空、结构和社会才能至少维持一小段时间。直到某种事物再次将它们推离平衡，某一股力量挣脱束缚，再无刹车。这会触发链式反应：中子作用于中子，引力叠加于引力，恐惧加剧恐惧，权力强化权力。当它发生时，便无法回头。仅若我们足够幸运，最终方能抵达某种新的平衡。

但这里或许正是奥本海默和斯奈德担心自己遗漏的那条本质事实：恒星和原子会屈服于自然力；但你和我，同样也是自然力。我们可以反向施力，在世界彻底脱离掌控之前，努力将它扳回某种稳定状态。

也许，我就像它们一样

由爱和尘土构成

被同样的虚无与绝望围攻

放射出一束坚定的光芒

[1]Dizzy's（Dizzy Club）：20世纪30年代纽约曼哈顿中城西52街附近的一家酒吧，毗邻当时著名的爵士乐街区。1939年9月1日，英国诗人W. H. 奥登在此目睹纽约的夜生活，并在德国入侵波兰、第二次世界大战爆发当天写下了著名诗作《1939年9月1日》的开篇。值得注意的是，这里的Dizzy酒吧很可能并非今天纽约曼哈顿林肯中心以爵士乐著称的Dizzy‘s。

[2]1939年9月1日，纳粹德国入侵波兰，第二次世界大战爆发。德军凭借装甲部队、空军和机械化部队的协同进攻迅速突破波兰防线，欧洲由此进入全面战争时期。

[3] J. R. Oppenheimer and H. Snyder, “On Continued Gravitational Contraction,” Physical Review 56, 455–459 (1939). 译者注：该论文由奥本海默和其学生斯奈德合著，提出了著名的Oppenheimer-Snyder塌缩模型，将恒星近似为均匀、无压的球对称尘埃云，研究其在广义相对论下引力收缩的演化。

[4]毕苏斯基广场不仅是华沙的中心广场，更是波兰国家独立和民族记忆的象征。1939年德国入侵波兰后，这里很快成为纳粹占领统治的象征性地点，其命运也映射了波兰在战争中的遭遇。

[5]玻尔和惠勒提出的液滴模型将原子核视为具有表面张力和形变能力的液滴。当重核吸收中子后，可能因形变过大而分裂成两个较轻的原子核，从而发生核裂变。

作者：Amanda Gefter

翻译：Wonder

审校：姬子隰

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编辑：7号机

翻译内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场