林肯实验室演义 第六回： 拜名师访高友辗转求学 潜育人限核武荣誉等身
继续回到Rabi大师的大学时代。
上回说道Rabi开始对受Stern–Gerlach实验结果的影响开始对量子力学的“感兴趣”。这里的“感兴趣”加引号是指他是真的+真的感兴趣，因为Rabi并不仅仅是像普通学者一样只是看看文献和科研新闻，他而是开始去解决其中的问题。
1925年前后，他开始和哥伦比亚大学的校友Ralph Kronig，Francis Bitter和Mark Zemansky等人一起就薛定谔方程进行讨论。顺便说一句，和Rabi一起讨论的这三个人也都是牛人，Ralph Kronig，德裔美国物理学家，电子的自旋与相应角动量概念的最初提出者。FrancisBitter，美国磁体技术方面的物理学家，发明了用于电阻磁体（也称为Bitter电磁体）bitter盘，并首次提出了Bitter磁铁设计的水冷方法，美国MIT至今还有个Francis Bitter Magnet Lab。Mark Zemansky则在哥伦比亚大学毕业后来到 纽约城市大学教书，他最著名的是和Francis Sears共同出了一本影响广泛的物理学教材--《大学物理》（University Physics）。
Rabi和Ralph Kronig等意图把薛定谔方程扩展到对称陀螺分子并找到这种机制系统的能量状态。 但问题是他们都不能解这个导出的二阶偏微分方程。后来，Rabi在19世纪数学家Jacob Jacobi的一本书中找到了答案。 这个方程式具有超几何方程式的形式，而Jacobi早已找到解决的方案。于是，Kronig和Rabi共同写下了他们的研究结果，并将其寄往《物理评论》（Physical Review），该文在1927年发表。
1927年Rabi获得了巴纳德奖学金，获得去欧洲留学的资助。于是Rabi从纽约城市大学辞职来到瑞士苏黎世，希望能够为薛定谔（Erwin Schr?dinger）工作，但是却发现薛定谔因被任命为德国柏林弗里德里希·威廉大学理论学院院长而正在准备离开。因此，Rabi决定去慕尼黑大学寻求职位。所幸，阿诺德·索末菲（Sommerfeld，1868年12月5日～1951年4月26日，生于东普鲁士的柯尼斯堡，卒于巴伐亚的慕尼黑。德国物理学家，量子力学与原子物理学的开山鼻祖人物。他对原子结构及原子光谱理论有巨大贡献。对陀螺的运动、电磁波的传播峙别在衍射理论以及金属的电子论也有一定成就）接受Rabi担任其博士后。
1928年，Rabi前往利兹参加了英国科学促进会第97届年会，在那里他听到维纳·海森堡（Werner Heisenberg）发表了一篇关于量子力学的论文。之后，Rabi便搬到了哥本哈根，并自愿为玻尔（Niels Bohr）工作。当时，玻尔正在度假，Rabi便直接开展工作去计算分子氢的磁化率。玻尔于10月份回来后安排Rabi与汉堡大学的沃尔夫冈·保利合作来继续开展他的分子氢磁化率的计算工作。
在汉堡大学，Rabi结识了奥托·斯特恩和博士后研究员罗纳德·弗雷泽和约翰·布拉德肖·泰勒，并开始对分子束实验（斯特恩凭此研究获得1943年诺贝尔物理学奖）感兴趣。他们的研究涉及非均匀磁场，难以操作，难以准确测量。Rabi提出了使用均匀场的想法，利用在扫掠角度入射的分子束，可以将原子将像光通过棱镜一样偏转。这使得才做更容易，并产生更准确的结果。受到斯特恩的鼓舞，并得到了泰勒很大的帮助，Rabi成功实现了他的想法。Rabi把他的结果投给了Nature杂志，并在1929年2月获得发表，并写了一篇题目为“关于分子束的偏转方法”的论文在1929年4月发表到了《物理快报》上。
这时，Rabi所获得巴纳德奖学金已经过期，Rabi仅能每月从洛克菲勒基金会获得182美元的津贴。 于是他离开汉堡前往莱比锡，希望他能和海森堡（Heisenberg）一起工作。 在莱比锡，他结识了罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer），奥本海默也是来自纽约的留学者， 这将Rabi和奥本海默是长期友谊的开始。 然而，海森堡于1929年3月离开去了美国，所以Rabi和奥本海默决定到苏黎世大学，此时保利已经那里的是物理学教授。Rabi在物理学方面的造诣和他在欧洲留学期间所遇到的量子论领域的引路人是分不开的，其中包括了保利、海德勒，弗里茨，冯·诺依曼，斯莱特，莱奥·斯齐拉德和尤金·维格纳，以及卢米斯（Francis Wheeler Loomis，未来的林肯实验室的首任主任）。
1929年3月26日，由于受到了海森堡的推荐，Rabi收到了哥伦比亚大学物理系院长George B. Pegram的邀请信，邀请其作为理论物理学家来教授统计力学和量子力学新课程的高级课程，年薪高达3,000美元。由于当时海伦已经怀孕，所以Rabi 接受了这份在纽约的固定工作，回到了美国，成为哥伦比亚大学唯一的犹太教师。
Rabi在哥伦比亚大学潜心教学，作为老师发挥了巨大的影响作用，他启发了许多学生涉足物理学领域。1931年， Rabi在哥伦比亚建立了分子束装置，并开始了采用弱磁场而不是强磁场进行钠的核旋转检测的研究。后来，根据C. J. Gorter的建议，Rabi团队试图使用振荡场，这成为核磁共振法的基础。 1937年，Rabi团队用振荡场来测量几种具有分子束的锂化合物的磁矩，包括氯化锂，氟化锂，后来用于氢气，得到了比斯特恩团队发现的更精确的测量结果。基于这些更准确测量的结果，Rabi提出氘核的物理形状不对称理论，这为核核力结合核子的性质提供了有价值的见解，而Rabi因此于1944年被授予诺贝尔物理学奖。
在1940年9月，Rabi成为美国陆军弹道研究实验室科学咨询委员会成员。也就是在那个月，前文所述的英国Tizard Mission行动向美国带来了一些新技术，包括一个空腔磁控管，一个使用电流与磁场的相互作用产生微波的大功率器件。而Alfred Lee Loomis也受命成立了Rab实验室。
图1 由John Randall和Harry Boot在英国伯明翰大学开发的原型腔磁控管
Rabi是在1940年10月在麻省理工学院应用核物理学大会上自愿参加Rab lab这个新实验室的。他的任务就是研究磁控管，这是非常秘密的，它必须保存在一个安全的位置。辐射实验室的科学家们的目标是在1941年1月6日之前制造出微波雷达，并在3月安装在道格拉斯A-20轻型轰炸机上。
图2 道格拉斯A-20轻型轰炸机
Rabi和其他科学家一起完成了这一工作。而且在Rabi的主持下，磁控管技术也大大提高，信源的波长从3750px降到了至250px，然后降低至75px，这对雷达设备的精度的提高和小型化起到了至关重要的作用。后来在Rabi的建议下，辐射实验室在哥伦比亚开设了一个分支，并由Rabi负责。
在1942年，奥本海默曾试图招募Rabi在洛斯阿拉莫斯实验室工作一个新的秘密项目，但Rabi没有参加，但是同意担任了曼哈顿项目的顾问。
1950年，Rabi被任命为联合国教育科学及文化组织（教科文组织）的美国代表。他在1950年6月在佛罗伦萨的教科文组织会议上呼吁建立区域实验室。这些努力在1952年有了成果，十一个国家的代表聚集在一起，建立了欧洲委员会反恐委员会。Rabi收到了玻尔、海森堡等人的一封信，祝贺他的努力取得成功。
1946年12月，Rabi被任命为国际原子能委员会一般咨询委员会（GAC）九人成员之一。GAC在20世纪40年代后期非常有影响力，并在1950年GAC一致反对氢弹的发展。Rabi甚至比大多数其他成员更进一步，并和恩利克·费米（竟然不知道费米是谁？好吧，自己百度！）一起开始从道德上和控制技术上反对氢弹的工作。不过，美国总统杜鲁门总统公然无视GAC的建议，并命令继续开发氢弹。
1952年，Rabi继任奥本海默担任GAC的主席，直至1956年为止。并在1952年至1957年期间，担任了国防动员办公室科学顾问委员会的主席。在生命的过程中，除了诺贝尔奖，Rabi也获得了“英国自由之王国王勋章”、“尼尔斯玻尔国际金奖”和“原子和平奖”、美国国家科学基金会的Vannevar Bush奖等许多荣誉。也曾担任美国物理学会理事，担任总统顾问、美国科学院院士、美国哲学学会和美国艺术与科学学院的成员。他在日本学院和巴西科学院获得国际认可，并于1959年被任命为以色列魏兹曼科学研究所理事会成员。
Rabi于1988年1月11日在曼哈顿的家中死亡。在Rabi的最后几天里，当他的医生用磁共振成像技术检查他时，他被提醒了他最大的成就，这项技术就是从他对磁共振的突破性研究开发的。Rabi从机器反光的内表面看到了自己，他说：“我看到自己在那台机器上，我从来没有想过我的工作会来到这里”。
这两回对Rabi进行了插入介绍。Rabi其实对原子物理的贡献远大于其对Rab实验室的贡献，但是由于Rabi在原子物理研究和教学上的造诣，以及对美国微波雷达发展的核心部件磁控管的完美解决，因此他被誉为了RAD实验室的“科学的心脏和灵魂”。下一回，我们将回到Rad实验室的发展中，去回顾一下Rad实验室的光荣谢幕和宝贵的流传至今的遗产。
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