讓人開心不起來的諾貝爾獎

深秋是得獎的季節，自從上世紀初諾貝爾獎設立以來，每年的十月初大家都會好奇今年的諾貝爾獎會頒給誰。照理說，每個得獎者應該都會開開心心地領獎。事實上，紀錄上也有人拒絕領獎的。

       其中有四位是被迫拒絕領獎，他們是1938年的化學獎得主里夏德·庫恩（Richard Kuhn，1900年12月3日—1967年8月1日），1939年的化學獎得主阿道夫·弗里德里希·約翰·布特南特（Adolf Friedrich Johann Butenandt，1903—1995）與生理醫學獎格哈德·多馬克（Gerhard Johannes Paul Domagk，1895—1964）還有1958年文學獎得主鮑里斯·列昂尼多維奇·巴斯特納克(Boris Leonidovich Pasternak，1890—1960)。前三者之所以拒絕領獎是因為納粹批判者卡爾·馮·奧西茨基(Carl von Ossietzky；1889—1938)獲1935年的諾貝爾和平獎，希特勒主導下的納粹德國政府制定了德國公民不得接受諾貝爾獎的法律，所以不得不拒絕領獎。而最後一位則是得獎時遭到蘇聯眾多輿論的反對，他還被蘇聯作家協會開除會籍，甚至有人舉著標語遊行要求驅逐出境：「猶大——從蘇聯滾出去！」他只好拒絕領獎，但是他還是致電諾貝爾獎委員會：「鑑於我所從屬的社會對我被授獎所做的解釋，我必須拒絕領獎，請勿因我的自願拒絕而不快。」除此之外，有兩位主動拒絕領獎的得獎人，最有名的莫過於獲得1964年諾貝爾文學獎的法國哲學家，沙特。他宣稱的理由是他向來拒絕任何官方頒給的榮譽。但在晚年的口述中，他表示，拒領獎是因為它把作家和文學分等級。還有一位拒絕領獎的是與時任美國國務卿亨利·季辛吉雙雙獲得1973年諾貝爾和平獎的北越談判代表黎德壽，(Le Duc Tho)。得獎名單公布後，引發反越戰者大肆抨擊，挪威諾貝爾委員會的兩位委員在批評聲浪中下台。在各方壓力下，黎德壽以越戰尚未停止，拒絕領獎；季辛吉則請美國駐挪威大使代領。不過從來沒有人拒領過物理獎。

       但是有沒有人領獎的時候不開心的呢? 除了沒去頒獎現場領獎的愛因斯坦之外，我們倒是有充分的證據證明，有人對自己拿到的諾貝爾獎不怎麼高興，那個人就是著名的核物理祖師爺，歐尼斯特·拉塞福。他在頒獎典禮之後的宴會上，說了一段頗為奇特的感言

       “我在不同時期，處理過許多不同的轉變，但我遇到的最快的轉變，就是我自己從物理學家變成化學家!”
「I have dealt with many different transformations with various periods of time, but the quickest that I have met was my own transformation in one moment from a physicist to a chemist.」

這句話聽起來很酸，但是據說拉塞福曾說過:「自然科學有兩類，一類是物理，一類是集郵。」這種相當嗆辣的名言(但是迄今查不到拉塞福在哪裡何時講了這句話)，所以拿到被他認為是「集郵」的諾貝爾獎，顯然是開心不起來。但是拉塞福是怎麼拿到他不喜歡的化學獎，這可就說來話長了。讓我們先從拉塞福得獎的成就講起。

       在1898年，拉塞福在老師湯木生的強力推薦下，前往加拿大魁北克的麥吉爾大學任教。1900 年至1903 年間，他找來年輕的化學家弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy，1921 年諾貝爾化學獎得主）一起在麥吉爾大學工作，他一開始研究的問題是如何識別放射性元素釷所發出的稀有氣體。當他消除了所有正常的化學反應的產物之後，索迪認為釷所發出的稀有氣體一定是一種惰性氣體，他們將其命名為「釷氣」。後來發現這種物質是氡的同位素220Rn。他們還發現了另一種稱為釷 X 的物質，後來被鑑定為 224Rn。他們使用了來自威廉·克魯克斯的“鈾 X”（镤）樣本和來自瑪麗·斯克沃多夫斯卡·居禮的鐳樣本。拉塞福與 R.B. 歐文斯一起進一步研究了「釷氣」，發現任何大小的放射性物質樣本總是需要相同的時間來使一半樣本衰變，換言之，放射性元素整體的衰變率與放射性元素的多寡成正比。他為這種現象發明一個術語:「半衰期」。拉塞福和索迪發表了他們的論文「放射性變化定律」來解釋他們所有的實驗。在那之前，原子被認為是所有物質堅不可摧的基礎。儘管居禮提出放射性是一種發生在原子的現象，但放射性物質的原子會自發衰變的想法，仍然是一個全新的想法。拉塞福和索迪證明了，放射性涉及原子自發性分解成其他元素! 換言之，原子並非是穩定不變的，雖說當時已經知道原子是由電子和帶正電的物質所組成，但是拉塞福的發現還是令人吃驚。1903 年，拉塞福認為法國化學家保羅·維拉德(Paul Villard) 在1900 年發現（但未命名）的一種輻射是鐳所發射的，並意識到這一觀察結果必定代表了與他自己熟悉的α 和β 射線不同，因為它的穿透力大得多。因此，拉塞福將這第三種輻射命名為γ(伽瑪)射線。拉塞福的所有三個術語如今都是標準使用——此後還發現了其他類型的放射性衰變，但拉塞福的三種類型是最常見的。 1904年，拉塞福提出，放射性提供了一種能量來源，足以解釋太陽的存在長到足以提供查爾斯·達爾文等生物學家提出的地球上緩慢的生物進化所需的數億年。當時老一輩的物理學家如開爾文勳爵早些時候曾基於太陽的能源來自重力位能，以此估算太陽年齡，並認定地球不可能比太陽古老而主張地球要比演化論者主張的年齡年輕許多，但拉塞福在開爾文勳爵參加的一次演講中指出，放射性可以解決這個問題。後來的地質學家以此來推算地球年齡，有興趣的讀者可以參考阿文寫的「E pur si muove（它就是在動啊）：大陸漂移說的早期支持者」一文。

       因為拉塞福眾多傑出的研究成果，有七位科學家於1907年提名他為諾貝爾物理獎的候選人。其中有最早提出量子論的普朗克，另外一位是因為發現光電效應的截止頻率的菲利普·萊納德。除了他們兩位以外，其他五位讓阿文稍微介紹一下。第一位是德國物理學家艾伯特（Hermann Erbert，1861 – 1913 ）從 1898 年起，他從 1898 年起擔任慕尼黑工業大學實驗物理學教授。他的科學工作主要涉及光譜學和氣體放電等主題。在慕尼黑期間，他進行了重要的、開創性的大氣電研究。他的其他科學興趣還包括太陽物理學、黃道光、月球隕石坑、大氣光學和地球磁場。再來是德國物理與電化學家瓦堡(Emil Gabriel Warburg ，1846 – 1931)他擔任過史特拉斯堡大學、弗萊堡大學和柏林大學的物理學教授。 1899 年至 1905 年間，他擔任德國物理協會主席。他的名字與電化學密切相關，電化學中離子的擴散過程有所謂「瓦堡阻抗」，「瓦堡元素」，「瓦堡常數」都是以他命名的。他的學生包括以法蘭克赫茲實驗聞名的 James Franck（1925 年諾貝爾物理學獎）、Eduard Grüneisen、Robert Pohl、Erich Regener 和 Hans von Euler-Chelpin（1929 年諾貝爾化學獎）等人。他的研究領域包括氣體動力學理論、電導率、氣體放電、熱輻射、鐵磁性和光化學。他的兒子奧托·海因里希·瓦堡Otto Heinrich Warburg (1883 -1970)被認為是20世紀著名的生物化學家之一，因「發現呼吸酶的性質及作用方式」得到1931年的諾貝爾生理醫學獎。奧托在第一次世界大戰期間，他在精英Uhlan（騎兵團）擔任一名官員，並由於勇敢表現而被授予一級鐵十字勳章。可謂文武雙全呢。

       第三位提名拉塞福物理獎的是德國化學家拜爾（Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer，1835—1917），他是1905年的諾貝爾化學獎得主，得獎理由是「對有機染料以及氫化芳香族化合物的研究促進了有機化學與化學工業的發展」。雖然拜爾無庸置疑是了不起的化學家，但其實年輕時也讀過物理。他在1835年出生於柏林，父親是一名有名的路德教派大地測量學家，母親則從猶太教家庭改宗基督教。拜爾初在柏林大學攻讀數學和物理，之後前往海德堡大學，在羅伯特·本生的指導下學習化學。畢業後，拜爾回到柏林，在弗里德里希·凱庫勒的實驗室進行研究，1858年獲得博士學位。當凱庫勒成為根特大學的教授時，他也跟隨他去了那裏。1860年，拜爾在柏林貿易大學擔任講師，並在1871年前往斯特拉斯堡大學擔任教授。1875年，他接替尤斯圖斯·馮·李比希的遺缺，成為慕尼黑大學教授。第四位提名拉塞福物理獎的是德國著名的外科醫生車爾尼(Vincenz Czerny 1842 –  1916) ，車爾尼開發了癌症手術的操作技術。他也因治療無法手術的癌症患者而被人們銘記。 1887年車爾尼實施了第一例腎癌開放性腎部分切除術。1901年車爾尼擔任德國外科學會主席，1908年擔任國際外科大會主席。可以算是德國白色巨塔的頂尖人物。

       第五位提名拉塞福物理獎的是德國化學家赫爾曼·埃米爾·費雪(Hermann Emil Fischer，1852—1919）。費雪出生在德國科隆地區，父親是一個商人。以優異成績從中學畢業後，他本想進入大學學習自然科學，特別是物理，但他的父親強迫他從事家族生意，直到確定他的兒子不合適經商，說出「這個孩子太蠢成不了商人，只能去讀書」之後，費雪才進入波恩大學。1872年他轉學到德國在阿爾薩斯-洛林地區建立的威廉皇帝大學（現今的斯特拉斯堡大學）繼續學習物理，但後來在阿道夫·馮·拜爾的影響下，決定終生從事化學。1892年他擔任柏林大學化學系主任一直到1919年去世。在1902年，他因對糖和嘌呤的合成被授予諾貝爾化學獎。遺憾的是他後來接連遭受打擊，他的一個兒子在第一次世界大戰中陣亡。另一個兒子在25歲時因忍受不了徵兵的嚴厲訓練而自殺。費雪因此陷入抑鬱之中，並於1919年在柏林自殺。

       七位科學家提名拉塞福為諾貝爾物理獎的候選人，其中三位已經得過諾貝爾獎，陣容不可謂不強，但是奇怪的是兩位化學獎得主提名他得物理獎呢，反過來，只有一位科學家提名拉塞福為諾貝爾化學獎的候選人，這位科學家是1903年諾貝爾化學獎得主，瑞典化學家斯萬特·奧古斯特·阿瑞尼烏斯（Svante August Arrhenius，1859—1927），他是因為提出了電解質在水溶液中電離的阿瑞尼烏斯理論，研究了溫度對化學反應速率的影響，得出阿瑞尼烏斯方程式而得獎的。1900年起阿瑞尼烏斯參與到創立諾貝爾基金會和諾貝爾獎的活動中。1901年他被選為瑞典皇家科學院院士，而後一直是諾貝爾物理獎委員會委員和化學獎委員會的事實委員。1905年諾貝爾物理研究所建立，阿瑞尼斯一直擔任所長到1927年退休。所以嚴格來講阿瑞尼烏斯算是半個物理學家，半個化學家才對。為什麼他提名拉塞福為化學獎而非物理獎呢?這就不清楚了。

       照理說，這麼堅強的提名陣容，拉塞福得到諾貝爾物理獎似乎是順理成章之事，那麼他怎麼跟物理獎失之交臂呢。說來奇怪，拉塞福沒有得到任何英國與法國的物理學家的推薦。他的工作在英國和法國的物理界明明廣為人知，並且也有合格的提名人，其中包括好幾位過去諾貝爾物理獎得主，所以諾貝爾物理獎提名委員會拿這一點大作文章，讓拉塞福痛失良機。

       其實拉塞福運氣真的很差，因為並非沒有英國科學家提名他!約翰·考克斯是拉塞福應徵麥基爾大學教授職位的兩位面試考官之一。他就寫了推薦信要提名拉塞福為物理獎候選人，但是考克斯的信的日期是 1907 年 2 月 8 日送達，諾貝爾獎提名的截止日期則是在 1 月 31 日，因此他的1907 提名年無效，只能算成1908年。缺了考克斯的那封信，拉塞福就等於沒有任何英國法國的物理獎提名。

       所以諾貝爾物理學委員會在 1907 年向瑞典皇家科學院提交的報告中迅速將拉塞福撇在一邊，指出：「他對化學元素（鐳）衰變的觀察應該被授予化學獎而不是物理獎。因此，我們認為不應該推薦他作為今年諾貝爾物理學獎的得主。」說實話，講這話真得是掩耳盜鈴，因為1903年，皮耶·居禮與瑪麗·斯克沃多夫斯卡·居禮就是因為放射性物質的研究，而獲得諾貝爾物理學獎的肯定。 他們得獎的五年前從瀝青鈾礦裡分離了一種類似鉍的元素，也就是釙。之後，他們又分離出鐳。此外，1904 年諾貝爾物理獎和化學獎分別授予約翰·威廉·斯特魯特（也就是大家熟知的第三任瑞利勳爵）和威廉·拉姆齊。兩人都因發現化學元素（惰性氣體氬）而獲獎；斯特拉特是一位物理學家，拉姆齊是一位物理化學家。斯特拉特的得獎理由是「對那些重要的氣體的密度的測定，以及由這些研究而發現氬」拉姆齊的得獎理由是「發現了空氣中的惰性氣體元素並確定了它們在元素周期表裡的位置」。結果那一年諾貝爾獎頒給只有三個提名的美國物理學家，亞伯特·邁克生。有趣的是其中一個提名是來自艾伯特（Hermann Erbert)，他提了三個人，包括邁克生與拉塞福。說來實在是令人無法服氣呢。

       諾貝爾化學委員會在 1907 年向科學院提交的報告中指出：「拉塞福因其放射性研究而被七位物理學獎提名者和一位化學獎提名者提名。這是可以理解的，考慮到拉塞福使用物理方法，而結果，就化學元素而言，也必須被認為對化學具有根本重要性。」，然而由於只有一個提名，所以化學委員會選擇觀望策略，所以拉塞福也沒得到1907年的化學獎。這一年化學獎頒給了因「生物化學研究中的工作和發現無細胞發酵」得到肯定的德國化學家愛德華·布赫納（Eduard Buchner，1860年—1917），拉塞福於 1907 年兩頭落空，空手而歸，可嘆可嘆。

       到了1908 年，拉塞福得到五個物理獎提名，三個化學獎提名。五個物理獎提名除了去年晚到的考克斯之外，其他四個是來自萊納德，普朗克，瓦堡與阿瑞尼烏斯。至於化學獎的提名則是來自烏普薩拉大學分析化學教授的卡爾‧奧斯卡‧維德曼（Karl Oskar Widman，1852-1930)，以及維也納大學化學系主任魯道夫·韋格沙伊德（Rudolf Wegscheider，1859年10月18日－1935年1月8日）他在1904年至1929年還擔任奧地利化學家協會主席。最後一個提名居然又是阿瑞尼烏斯!阿瑞尼烏斯擔心拉塞福的得獎可能會在做出最終決定的學院全體會議上左右為難。他寫信給科學院提議：“如果學院認為授予他化學獎不合適，則應授予他 1908 年物理學獎。”但是諾貝爾物理委員會決定拉塞福的工作與化學的關係比與物理學的關係更大，又否決了頒給拉塞福物理獎的可能性。

       與物理委員會相反，這一年化學委員會非常重視拉塞福的候選資格。他們給學院的報告大約有 15 頁關於他的內容，委員會說：「拉塞福的理論著作包含了所謂衰變假說的闡述和發展，用於描述元素的轉變並推導出支配它們的定律；他提出阿爾法原子是帶雙電荷的氦原子； [他]堅持放射過程的物質本質，並做了實驗來驗證他的假設。化學委員會的報告繼續講述拉塞福巧妙的實驗以及他對複雜的散發過程鏈中正在發生的事情的深刻見解。拉塞福用一種新的、更普遍的假設取代了化學元素不變的假設，動搖了化學的基礎。報告還介紹了拉塞福和索迪的理論，以及他們對指數衰變定律、半衰期等。」唯一的考量是拉塞福的合作者，索迪，是否應該與他分享這個獎項。最後，委員會決定不頒給索迪，因為「共享獎項很容易被誤解為低估了拉塞福的工作對化學乃至現代自然科學的傑出重要性」，特別是自從化學獎到當時為止，都只授予一位獲獎者。所以拉塞福最後因「對元素衰變和放射性物質化學的研究」而榮獲 1908 年諾貝爾化學獎。順便一提的是，1908年的物理獎則是頒給了因利用干涉現象來重現色彩於相片上的方法而得獎的出生於盧森堡的法國物理學家加布里埃爾·李普曼（Gabriel Lippmann，1845—1921）。至於索迪，他還是在1921年因「對人們了解放射性物質的化學性質上的貢獻，以及對同位素的起源和性質的研究」而得到諾貝爾化學獎。有趣的是，索迪後來轉向研究經濟學，以期改變人類經濟系統，不致使將要被獲得的原子能毀滅人類生態系統。《財富、虛擬財富及負債Wealth, Virtual Wealth and Debt》是他的主要經濟學著作。他猛烈批評了銀行體系和貨幣制度，被視為「怪咖」而遭到主流經濟學家的嘲笑。

       您可能想知道拉塞福的恩師，J.J 湯木生，一直都極力支持他。他為什麼不提名他的寶貝學生呢？事實上 他於 1908 年有提交了他的提名喔，但也為時已晚，因此被保留到 1909 年。諾貝爾規則不允許提名過去兩年內獲獎的人，所以老闆一番苦心就沒派上用場了。

       拉塞福於1907年後轉任曼徹斯特維多利亞大學繼續他的阿爾法輻射研究。他與漢斯·蓋格 (Hans Geiger) 合作開發了硫化鋅閃爍屏和電離室來計數阿爾法粒子。透過將螢幕上累積的總電荷除以計數的數量，拉塞福確定α 粒子上的電荷為2。茲允許α 粒子穿透非常薄的層。當他們使管子放電時，隨著阿爾法在管子中的積累，從管子中獲得的光譜發生了變化。最終，清晰的氦氣光譜出現，證明阿爾法至少是電離的氦原子，而且可能是氦原子核。 1910 年，他與蓋格和數學家哈里·貝特曼發表了 他們的經典論文 ，描述了對放射性發射時間分佈的首次分析，這種分佈現在稱為泊松分佈。更進一步，從1917年至1925年間他使用α粒子撞擊氮原子。他用恰當厚度的銀箔紙能夠阻擋α射線，只讓氫原子核射線通過，當這些氫原子核擊撞於硫化鋅時會產生閃爍信號，顯示出氫原子核的位置，在磁場裡，氫原子核有其特徵的軌道，藉此可以肯定其身分。經過多次實驗，拉塞福追蹤到是因為空氣中的氮原子造成這現象，當α射線入射於純氮氣之時，產生的現象更為明顯，氧氣、二氧化碳、水蒸氣等等都不會造成這現象。拉塞福推斷，氫原子核只能夠源自於氮原子，因此，氮原子肯定含有氫原子核，這是首次被公布的核子反應: ¹⁴ N+α→¹⁷ O+p，由於這重要結果，拉塞福被公認是「質子的發現者」。

       照說有了這麼多重大貢獻，拉塞福再拿個諾貝爾物理獎應該不難吧? 奇怪的是，只有在1922 年，學院的傑出院士斯韋德伯格(Theodor Svedberg，1884—1971）提名拉塞福。他希望拉塞福能在尼爾斯·波爾（11 項提名）之前獲得物理學獎，因為波爾是因其基於拉塞福模型的原子模型而獲得提名。頒獎委員會反對斯韋德伯格的提議，理由是「授予拉塞福物理學獎將意味著1908年授予他化學獎的決定是錯誤的，因為這些發現中使用的方法是相似的，並且原子的波爾模型優於拉塞福的模型」。結果波爾獲得了 1922 年諾貝爾物理學獎，愛因斯坦（17 項提名）則是獲得了 1921 年諾貝爾物理學獎。1923 年，不死心的斯韋德伯格再次提名拉塞福，並增加了拉塞福的另一個偉大發現：質子。這意味著必須更認真地考慮此事，阿瑞尼烏斯負責調查此事。他為學院撰寫了一份報告，在報告中他反對拉塞福獲得第二個諾貝爾獎。 -報告包括以下陳述：“沒什麼人會認可給同一個人兩項諾貝爾獎。” “拉塞福的同胞中沒有人提名他獲得該獎項。”可是瑪麗· 斯克沃多夫斯卡· 居禮明明得到1903年的物理獎與1911年的化學獎!阿瑞尼烏斯的反對真是疑點重重呢。斯韋德伯格倒是在1926年得到諾貝爾化學獎。

       1924 年，拉塞福獲得了魚類學家、史丹佛大學第一任校長喬丹的提名。此後，1931 年，史塔克（1919 年諾貝爾物理學獎得主）提名拉塞福以表彰他在 α 射線和原子結構方面的工作時，才再次獲得提名。至少可以說，委員會對這項提名的反應很奇怪：「儘管對拉塞福工作的重要性給予應有的尊重，但委員會認為對這些與讓他得到諾貝爾化學獎的工作非常接近的成就加以獎勵，授予進一步的獎項，是不合理的。」史塔克不屈不撓，連續四年不斷提名拉塞福（1932 年、1933 年、1935 年和 1937 年），直到拉塞福在1937年去世為止。史塔克由於投靠納粹，為虎作倀，名聲極壞，但是對拉塞福反到是仁至義盡，背後有沒有故事，待考!

       拉塞福在1914年被授予爵士爵位。1919年，他回到卡文迪希實驗室，繼J.J·湯木生之後成為實驗室主任。在他的指導下，詹姆斯·查德威克因為發現了中子於1932年獲得諾貝爾獎。約翰·考克饒夫和歐尼斯特·沃爾頓完成了一個利用粒子加速器分裂原子的實驗並在日後獲得諾貝爾獎。愛德華·阿普爾頓證明了電子層的存在，並也在日後獲得諾貝爾獎。他的學生中還有丹麥的波爾、德國的哈恩、前蘇聯的卡皮察等十位諾貝爾獎得主。1925年至1930年期間，他擔任了皇家學會主席，1931年被封為尼爾森的拉塞福男爵，其實他並不缺頭銜，只是向來以物理自豪的拉塞福，居然沒得過物理學界最高榮譽-諾貝爾物理獎，感覺也是蠻失落的，您說是不是呢?

參考資料
(一) 中文 英文維基相關條目
(二)Jarlskog, C. (2008). Lord Rutherford of Nelson, His 1908 Nobel Prize in Chemistry, and Why He Didn't Get a Second Prize. In Xxiii Conference On Neutrino Physics And Astrophysics (Vol. 136). IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1742-6596/136/1/012001

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