2.3 是誰發現白矮星并非恒星死后的唯一結局？

2.2節，我們介紹了愛丁頓于1920年提出的恒星演化理論。但這個取得了巨大成功的理論，還殘留著一個懸而未決的問題：到底是什么力量平衡了白矮星自身的引力，讓白矮星可以穩定地存在下去？ 為了回答這個問題，讓我們從一次遠洋旅行說起。

1930年，一艘輪船從印度的加爾各答市出發，前往歐洲大陸。在這艘輪船的二等船艙里，住著一個19歲的印度青年，他就是我們這個故事的主人公錢德拉塞卡（圖2.11）。

錢德拉塞卡是神童出身，15歲就考上了大學。盡管年紀比其他同學都小，但他的學業成績一直在班上名列前茅。17歲那年，在完全沒人指導的情況下，他自己寫了一篇科研論文，并發表在了《英國皇家學會會刊》上。這讓他獲得了一筆印度政府的獎學金，從而得到了去英國劍橋大學三一學院深造的機會。

拿到獎學金后，錢德拉塞卡和當地的教育局官員見了一面。那個頗為外行的官員，問了錢德拉塞卡一個讓人啼笑皆非的問題：“我們對你寄予厚望，所以才會把獎學金發給你。你去了英國以后，能否在4年之內當上英國皇家學會的院士，好讓我們長長臉？”錢德拉塞卡哭笑不得，只好盡量委婉地告訴那個官員，英國皇家學會院士是一個極高的榮譽，就連英國的大物理學家狄拉克，當時也還沒能被選上。

順便說一句，錢德拉塞卡后來雖然沒能在4年之內當上英國皇家學會的院士，不過，這也只花了他14年的時間。

19歲那年，錢德拉塞卡坐上了開往歐洲大陸的客輪，準備先到法國，然后再從那里前往英國。但他上船的時候卻滿懷悲傷，因為他剛得知自己的媽媽得了重病，恐怕活不到他學成歸來。此外，由于是第一次坐船旅行，錢德拉塞卡也深受嚴重暈船的折磨。

為了擺脫這些心理和生理上的痛苦，錢德拉塞卡決定在旅行期間做一點科學研究。他想搞清楚，到底是什么力量平衡了白矮星自身的引力。他最后得到的答案是“電子簡并壓”。

相信你對電子已經不陌生了。問題在于，什么是簡并壓？為了解釋簡并壓的概念，我得先給你科普一下著名的泡利不相容原理。

泡利不相容原理其實是“一山不容二虎”在微觀世界的具體體現。為了便于理解，你可以把原子核和電子當成是一對跳舞的男女。跳得正開心的女生，會很討厭別的女生來搶自己的舞伴。換句話說，如果有一個新電子來搶舞伴，原來的電子就會對它產生出一種強大的排斥力，從而把這個新電子趕走。這種趕走競爭對手的排斥力，就是簡并壓。 而由電子發出的、把其他電子趕走的排斥力，就是電子簡并壓。

錢德拉塞卡認為，正是這種電子簡并壓，阻止了白矮星進一步的引力塌縮。

更重要的是，錢德拉塞卡還發現，電子簡并壓對引力的抵抗能力是有限的。換句話說，白矮星存在一個質量上限（目前公認的結果是太陽質量的1.44倍）。一旦白矮星的質量超過這個質量上限，其內部的電子簡并壓就無法再與引力抗衡，從而讓這顆白矮星繼續塌縮下去。這個白矮星的質量上限，就是著名的錢德拉塞卡極限。

錢德拉塞卡的發現打開了一個潘多拉魔盒：宇宙中有那么多恒星，不可能每個死后的質量都小于錢德拉塞卡極限。如果恒星死后的質量大于錢德拉塞卡極限，引力就會把所有的電子都塞進原子核內部，甚至把整個恒星都壓成一個沒有大小的點。這對當時的天文學界來說，是一件極端荒謬的事情。

在所有天文學家中，最厭惡錢德拉塞卡白矮星理論的，非愛丁頓莫屬。

錢德拉塞卡剛到劍橋大學的時候，愛丁頓就對他的白矮星理論嗤之以鼻。不過，愛丁頓當時并沒有表現出明顯的敵意。因為他認為錢德拉塞卡的推導過程中使用了很多近似和假設；如果使用的是嚴格的數學方法，肯定能推翻這個錯誤的結論。因此，他不屑去找一個初出茅廬的研究生的麻煩。但幾年之后，錢德拉塞卡博士畢業，并成為愛丁頓在三一學院的同事。而且，他還使用最嚴格的數學方法，再次證明了自己白矮星理論的正確性。此時的愛丁頓被徹底激怒了。

在1935年的一次英國皇家天文學會會議上，愛丁頓以公開羞辱的方式向錢德拉塞卡發難。他宣稱泡利不相容原理根本不能用來研究白矮星，所以錢德拉塞卡的白矮星質量極限是徹頭徹尾的歪理邪說。

受到公開羞辱的錢德拉塞卡想到向物理學界求助。他輾轉聯系到了泡利本人，想聽聽他對愛丁頓負面觀點的看法。泡利還是一如既往的毒舌，嘲笑愛丁頓是一個完全不懂量子力學的飯桶。但是，泡利不愿意公然與愛丁頓為敵。

此后數年，愛丁頓只要參加學術會議，就必然痛批錢德拉塞卡的白矮星理論。

愛丁頓的巨大敵意徹底改變了錢德拉塞卡的人生軌跡。他不得不離開恒星演化的研究領域，并且去美國尋找工作。這段痛苦的經歷也讓錢德拉塞卡形成了獨一無二的研究風格：他一生中先后進入了7個不同的天文學研究領域，并且在每個領域都做到了世界第一。

錢德拉塞卡的傳奇人生還在繼續。1937年，他加盟了芝加哥大學天文系。那時，他是系里唯一的理論家，所以就承擔起了為研究生制定專業課的任務。他總共制定了18門課，要在兩年之內全部上完。而錢德拉塞卡本人要上其中的12門。要知道，一般的大學老師每年上三四門課就已經累得夠嗆了。

盡管有如此繁重的教學任務，錢德拉塞卡的科研工作卻完全沒受任何影響。以1937年為例，那一年，他總共發表了6篇科研論文，并完成了自己的第一本學術專著。

恐怖的是，這與他一生中最忙碌的時期相比，還相差甚遠。

1952年，錢德拉塞卡進入了他一生中最忙碌的時期。那一年，他開始擔任《天體物理學雜志》（Astrophysical Journal, ApJ）的主編。那時，ApJ還只是芝加哥大學的一個校內期刊。很長一段時間，雜志社都只有兩個員工：錢德拉塞卡和一個兼職的秘書。也就是說，他們兩人要應付雜志社大大小小的全部事務。

更要命的是，錢德拉塞卡本身也是兼職。擔任主編期間，他照樣得在芝加哥大學天文系教書。此外，他自己在科學上的產出也一點都沒有減少。

這種勞累的生活持續了整整20年。20年間，錢德拉塞卡被牢牢拴在芝加哥大學，幾乎沒出去開過學術會議，更別提出去旅游了。但也正是這20年，讓ApJ從一個純粹的校內刊物，搖身一變成為全世界排名第一的天文學頂級期刊。

1971年，年過六旬的錢德拉塞卡終于撐不住了，主動辭去了ApJ主編的職務。在他的告別晚宴上，一位雜志社的高管動情地說道：“在ApJ的稿件中，經常看到有人談論錢德拉塞卡極限；但那些作者不知道的是，錢德拉塞卡根本沒有極限。”

1983年，72歲的錢德拉塞卡因為他19歲提出的錢德拉塞卡極限，榮獲諾貝爾物理學獎。這個歷經半個世紀才得到諾貝爾獎認可的理論，為人類揭示了白矮星并不是恒星演化的唯一終點。

最后，讓我用一個錢德拉塞卡本人最喜歡講的故事，來作為本節的結尾。

一個年紀很大的園丁正在果園里種芒果樹。國王看到后覺得很好笑，就走上前去問他：“老頭，你是在種芒果樹吧？”

“是的，陛下。”老園丁說。

“你今年多大年紀了？”國王又問。

“我已經快90歲了，陛下。”老園丁回答。

“你覺得你能活到這些芒果樹長大結果嗎？”國王嘲諷道。

“不能，”老園丁說，“但我吃的芒果來自于我的父輩所種的樹。我希望我的兒孫將來也能吃到我種的這棵樹上的芒果。”

國王被這番話打動了，所以就賞給老園丁5枚金幣。國王走后，老園丁偷笑道：“好傻的國王，居然說我從種樹上什么也得不到。”

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(1)　秒差距是天文學中常用的一個距離單位，1秒差距=3.26光年。