蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡

蘇布拉馬尼安·錢德拉塞卡，FRS（சுப்பிரமணியன் சந்திரசேகர்，Subrahmanyan Chandrasekhar，1910年10月19日－1995年8月21日），印度裔美國籍物理學家和天體物理學家，又譯作錢卓斯卡或錢卓西卡。1983年，他因在星體結構和進化的研究而獲得諾貝爾物理學獎。錢德拉塞卡從1937年開始在芝加哥大學長期任職，1953年成為美國公民。他興趣廣泛，年輕時曾學習過德語，並讀遍自莎士比亞到托馬斯·哈代時代的各種文學作品。

他的叔叔錢德拉塞卡拉·拉曼也是諾貝爾物理學獎得主。不過他不太喜歡這個叔叔。

## 生平

### 早年

錢德拉塞卡於1910年出生在英屬印度旁遮普地區拉合爾（現在的巴基斯坦），在家中排行第3，父親為印度會計暨審計部門的高階官員。

錢德拉塞卡的父親也是一位技術嫻熟的卡納蒂克音樂（Carnatic music）演奏者與一些音樂學著作的作者。他的母親則是一位知識份子，並曾將亨利克·易卜生的劇作《玩偶之家》翻譯成泰米爾語。

錢德拉塞卡起初在家中學習，後來則進入清奈的高中就讀（1922年至1925年間）。他在1925年至1930年進入了清奈的清奈院長學院（Presidency College, Chennai），並獲得學士學位。錢德拉塞卡在1930年7月獲得印度政府的獎學金，於是前往英國劍橋大學深造。他後來進入劍橋三一學院就讀，並成為拉爾夫·福勒的學生。在保羅·狄拉克的建議下，錢德拉塞卡花費一年的時間在哥本哈根進行研究，並且認識了尼爾斯·波耳。

### 與愛丁頓的糾葛

錢德拉塞卡在1933年夏天獲得劍橋大學的博士學位，並且在當年10月成為三一學院的研究員（1933年－1937年），他在這段時期認識了天文學家亞瑟·愛丁頓與愛德華·亞瑟·米爾恩。

錢德拉塞卡論述白矮星的論文遭到愛丁頓的強烈抵制。由於愛丁頓的權威和偏執，願意為年輕的錢德拉塞卡聲辯的天文學家很少。雖然有幾個知名物理學家私底下認可他，但在天文學家們的圈子裡他還是難以翻身。這篇論文後來被證明是邏輯正確的，並成為他半個世紀後獲得諾貝爾獎的主要緣由。這場持續多年的爭論以錢德拉塞卡主動放棄為結局，也是錢德拉塞卡的人生轉折點。錢德拉塞卡曾表示自己早年攻讀物理的原因之一是為了揚名立萬，愛丁頓的強烈反對沖淡了他對獲取科學名譽和頭銜的功利之心。

錢德拉塞卡後來的研究工作涉及到了天體物理的方方面面，但在每個研究方向的研究時間都沒有再超過十年，避免自己成為權威而誤導年輕人，而且專門避開了研究的熱點，以免捲入激烈的學術紛爭。錢德拉塞卡後來也不願提起再當年的委屈。40年後，他回憶說：「我感到天文學家無一例外地都認為我錯了。他們把我看成一心想殺害愛丁頓的堂吉訶德。你可以想像，當我發現自己在同天文學的巨人爭論，而且我的工作完全不被天文學界相信——那對我來說是多麼沮喪的經歷啊。...我應該在我的餘生繼續奮鬥嗎？畢竟那時我才二十四五歲，我想自己還可以做30到40年的科學工作。我根本沒有想過拿重複別人做過的事來當科學創造。對我來說，更好的是改變我的興趣，進入別的什麼領域。」

不過在同時代的蘇聯科學界，由於列夫·朗道的學術權威以及挑戰西方觀念的風氣流行，有關緻密星體的理論假設並未受到抵制。

### 後期學術生涯

1937年1月，錢德拉塞卡返回芝加哥大學，成為天文學家奧托·斯特魯維博士與羅伯·胡欽斯的助理教授。他後來都沒有離開過芝加哥大學，他曾經在威斯康辛州威斯康辛灣的葉凱士天文臺進行過一些研究，它隸屬於芝加哥大學。

1952年，錢德拉塞卡成為芝加哥大學天體物理學教授。在1952年至1971年，他擔任《天文物理期刊》的總編輯。錢德拉塞卡也是國際科學學會（International Academy of Sciences）的榮譽會員。

1983年，他因在星體結構和進化的研究而與另一位美國體物理學家威廉·福勒共同獲諾貝爾物理學獎。

### 晚年

1985年，他從芝加哥大學退休。從1990年至1995年之間，他曾研讀牛頓的《自然哲學的數學原理》，並在1995年出版了《牛頓大眾導讀》（Newton's Principia for the Common Reader）。

1995年，錢德拉塞卡因心臟衰竭去世於芝加哥。他一生中寫了約400篇論文。

## 研究工作

錢德拉塞卡最知名的成就是錢德拉塞卡極限的得出。這是可導致普通恆星塌縮成白矮星的臨界點質量。現在科學家們知道如果質量繼續超過這個界線，恆星將塌縮成中子星、黑洞（在成為超新星之後）。錢德拉塞卡極限是由錢德拉塞卡於1930年所計算出來的，當時他正從印度前往英國的劍橋。1950年，錢德拉塞卡的學生李政道將白矮星上限質量從5.6倍太陽質量降到現在公認的1.4倍太陽質量。

在第二次世界大戰期間，錢德拉塞卡在馬裏蘭州亞伯丁試驗場的彈道學研究實驗室工作，進行彈道學的研究，並完成一些報告，例如《平面衝擊波的衰減》（On the Decay of Plane Shock Waves）與《爆炸波的常規反射》（The Normal Reflection of a Blast Wave）。

在1929年－1939年，錢德拉塞卡將研究目標集中在恆星結構，其中也包括白矮星的理論。後來在1939年－1943年間，他則繼續研究恆星動力學，錢德拉塞卡透過考慮銀河系內恆星的動態對重力場所造成的擾動影響而修正了過去由揚·奧爾特等人提出的恆星動力模型。針對這個複雜的力學問題，他提出了包含20條偏微分方程的解析解，其中包含了一個新的物理量，錢德拉塞卡稱之為動態摩擦，其主要的兩種作用在於降低個別恆星的速度與使恆星系統趨於穩定。錢德拉塞卡將此結果應用於星系中關於星際介質的研究，並發現星系中氣體與塵埃的分佈其實是非常不平均的。1943年－1950年間，錢德拉塞卡集中研究輻射傳輸。他後來在1950年開始研究磁流體穩定性與流體動力學，直到1961年才告一段落。從1971年開始，他對於黑洞的數學理論進行研究。在1980年代後期，他則以重力波碰撞為研究題材。

錢德拉塞卡善於進行繁難的數學公式推導，這可從他與恩里科·費米合作的幾篇論文中得以體現。他們曾一起發表論文分析磁化星際間物質的磁流體擾動和不穩定性。

## 教育

錢德拉塞卡重視教學且不擺架子，能和學生打成一片，也樂於與學生一起討論問題，受到學生們和同事們的愛戴。同事們都直接叫他「錢德拉」。他經常鼓勵學生不要害怕複雜的計算，做研究要有毅力和恆心。

他在忙於教學和科研之餘，還抽空把期刊《天文物理期刊》從一份校刊建設成了世界頂級期刊。他的學生卡爾·薩根還以知名科普作家的身份而為大眾熟知。

## 個人生活

1936年，S·錢德拉塞卡在印度與拉麗莎（Lalitha Doraiswamy）結婚。拉麗莎與S·錢德拉塞卡是在馬達拉斯總督學院讀書時認識的，她那時在S·錢德拉塞卡的叔叔錢德拉塞卡拉·拉曼的實驗室工作。

除亞瑟·愛丁頓和偶像拉馬努金以外，對S·錢德拉塞卡的人生軌跡影響最大的人就是他的叔叔拉曼。錢德拉塞卡從小在叔叔獲得諾貝爾獎的光環陰影下長大，他的人生一直在努力超越叔叔。她的母親在家族中受到拉曼一方的輕視，所以她希望自己兒子的名望超越拉曼。後來愛丁頓對他的打擊使他放棄追逐名利的想法，成為一個真誠、純粹的科學家。

錢德拉塞卡是有名的衣著講究、舉止優雅、有紳士風度的物理學家。

### 逸聞

- 愛丁頓自負地回答記者廣義相對論有幾人懂的典故出自錢德拉塞卡寫的愛丁頓傳記。

## 評價

在錢德拉塞卡生活的年代，印度還是一個比較保守傳統的國家。長期遠離祖國在印度會被視為一種背叛行為。他同樣獲得諾貝爾獎的叔叔錢德拉塞卡拉·拉曼成名前都沒有長期出國。他出生的家庭很好，榮譽感很強，能決定出國留學，付出了很大的勇氣，後來也再沒回到家鄉印度。作為亞洲人，他在當時的西方也有遭受種族歧視。他非常努力，30多歲就當上了英國皇家學會院士，成為著名教授之後也一直以比較賣力的態度工作。他的名字常見於各種介紹恆星的天文科普著作中。芝加哥大學教授尤金·派克在《今日物理學》雜誌1995年11月號（48卷）上發表的訃告中稱：「錢德拉的去世標誌著這樣一個時代的結束：物理學家首次達到向內探究原子和基本粒子、向外探索恆星宇宙的水平。」（順便一提，派克早年論述太陽風與預測太陽圈電流片的論文曾遭錢德拉塞卡的拒稿。）

- 基普·索恩：「我還有一個很好的朋友，印度裔天體物理學家錢德拉塞卡。錢德拉塞卡沒有物理學的直覺，但是他的數學功底令人驚嘆。使用基本的數學，他就獲得了科學發現。但是他並不知道科學發現正在向自己靠近，他無法提前猜測到結果。他做出了重大的發現，獲得了諾貝爾獎。他的頭腦和茲威基的就完全相反。」

## 紀念

為紀念錢德拉塞卡，1998年發射的X射線天文衛星在1999年時更名為錢德拉X射線天文台。

2017年10月19日，Google將其主頁塗鴉換成紀念錢德拉塞卡的主題。

## 文化影響

- 美國電視劇《生活大爆炸》（The Big Bang Theory）第1季第8集《蚱蜢實驗》("The Grasshopper Experiment")中有多句台詞影射錢德拉塞卡的故事。

## 外部連結

- National Academy of Sciences biography
- Harvard's site on Chandrasekhar
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- Subramaniam Chandrashekhar
- Bruce Medal page
- Awarding of Bruce Medal: PASP 64 (1952) 55
- Oral History interview transcript with Subrahmanyan Chandrasekhar 17 May 1977, American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives

## 基本資料

- 日語原文：蘇布拉馬尼安·錢德拉塞卡、சுப்பிரமணியன் சந்திரசேகர்
- 出生日期：1910年10月19日
- 逝世日期：1995年8月21日
- 出生地：英屬印度旁遮普地區拉合爾（今屬巴基斯坦）
- 逝世地：美國伊利諾州芝加哥
- 國籍：英屬印度（1910年－1947年）、印度（1947年－1953年）、美國（1953年－1995年）
- 研究領域：天體物理學
- 母校：劍橋大學、清奈院長學院
- 機構：芝加哥大學、劍橋大學
- 博士導師：拉爾夫·福勒
- academic_advisors：保羅·狄拉克
- 博士生：唐納德·愛德華·奧斯特布羅克、Guido Münch、耶利米·保羅·歐斯垂克、Jerome Kristian、Yousef Sobouti、卡爾·薩根
- 著名學生：楊振寧、李政道
- 受影響自：斯里尼瓦瑟·拉馬努金
- 知名於：錢德拉塞卡極限、動態摩擦、星際介質、輻射轉移、流體動力學、磁流體力學、黑洞理論
- 獲獎：諾貝爾物理學獎（1983年）、科普利獎章（1984年）、美國國家科學獎章（1967年）