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戴维 · 施拉姆(David N. Schramm)擅长于思索。25年前,很少有人能与他分享宇宙论的乐趣。而如今,大多数宇宙论者都会谈起一个金色的年代。标准的大课炸模型已经精确地描绘出从0.01秒年龄开始的宇宙;利用基本的物理学——它们如今已被雪片般飞来的数据资料检验过一一引发的大胆的思索,可以预料,未来也是大有作出正确的评价,而且几乎也没有人能对这个汇合作出比施拉姆更多的贡献。戴维 · 施拉姆是去年12月19日因飞机在丹佛附近失事而丧生的。

作为一名研究生,戴维 · 施拉姆有幸和威廉 · 福勒(William A. Fowler)以及杰拉尔德 · 沃瑟伯格(Gerald Wasserburg)在一起工作。他们两人——每个人都是著名的学者——作为施拉姆的指导教授这一点本身就是施拉姆在他的科学生涯中显示出才能的一种早期标志。两名导师都是理论和实验方面的专家,而且是把原子核物理应用于天体物理以理解星球上和其他地方的化学元素起源的先驱者。戴维又向前跨进了一步,他把基本粒子物理应用于宇宙的演化。虽然他从研究星体爆炸(超新星)中最重元素的起源开始了他的科学生涯,然而他的最重要的工作却涉及在大爆炸中最轻的元素——氘、3He、4He和7Li的产生。

大爆炸的核合成研究始于本世纪40年代,但是,正是戴维 · 施拉姆才看到了这类研究的潜力在于为宇宙学和基本粒子物理学提供了一种不寻常的探索方式。在研究进程中,他协助创立了“粒子物理学和宇宙学”的新领域。

施拉姆对氘有着特别的兴趣,并利用它作为一种“重子计”来减少宇宙中存在的重子(中子和质子)的质量密度。在1972年,施拉姆和他的同事们论证了现存的氘的丰度可以被用来对重子的密度设立一个上限 :那就是为阻止宇宙膨胀而必须达到的临界密度的10%。任何超过这个数字的更高的密度和太低的密度都只能产生于早期的宇宙中。

这些结论的意义是深远的。河外星系和河外量系的集团的测量告诉我们,物质的总量至少是临界密度的20%,或许还更多一些——因此氘为存在着某种形式的极不稳定的、并非由熟悉的重子所构成的暗黑物质的论证提供了确切的论据。这种物质的主要“候选者”就是从最早期被称为“寒冷的暗黑物质”的元素中所遗留下来“缓慢移动"的基本粒子。

另一种轻的同位素4He又使施拉姆对粒子物理学作出了又一个不平常的贡献。在大爆炸中产生的4He的总量依赖于随附加的中微子种类而增加的各类中微子的数目。由于对每种电子存在者一种中微子和夸克对,因此种类数就决定了总共存在多少基本粒子。

1977年,施拉姆、加里 · 斯泰格曼(Gary Steigman)和詹姆斯 · 冈恩(Janes Cunn)利用对现有氦丰度的观察结果把可能的中微子种类的数目限制在7以内。当时,只有两种中微子为人们所知。然而,人们相信可能存在许许多多中微子。而且实验室的实验可以把中微子的种类数限制在大约5000以内。过了10年以后,在理论上和观测上的精心设计导致了3类中微子的宇宙学的权限。最后,1989年在高能加速器上的许多实验证实,的确只有3种中微子。

施拉姆也鼓励他的同事们去探讨这个“内部空间外层空间”联系的另一面 :即粒子物理对天体物理具有的含意。如今,对儿十年之久的太阳中微子问题的主要的解释就是中微子振荡——中微子的一种假设的基本性质。而且,在宇宙学中扩展热大爆炸模型,也就是膨胀和冷暗黑物质模型的主要思想正是由基本粒子物理所引发出来的。

施拉姆参与创立了粒子天体物理学和宇宙论这个生机勃勃的新的研究领域。1982年,他和费米实验室主任利昂 · 莱德曼在美国航空航天局认可下,在S粒子加速器实验室里建立了一个理论天体物理研究小组。他自己作出的贡献加上他指导的24名学生,以及在芝加哥大学指导的更多的博士后的贡献,还有在全世界范围内他所影响的无数年轻科学家的贡献,使他对该领域的发展产生了很大的影响、

施拉姆曾经是宇宙论、天体物理和基础研究方而的一个有影响的发言人,他赢得了一般的民众,也打动了国际组织和许多国家领导人的心。他也曾是一位精力非常充沛的物理学家。例如,在他去世以后的一个月中,他曾被安排出席以下的会议:在阿斯本的一次科学大会;在瑞上达沃斯的一次世界经济论坛;在华盛顿的美国天文学会的一次顾问会议;在巴黎的一次博士论文答辩以及在洛斯阿拉莫斯的物理分部咨询委员会会议。

施拉姆具有高度的科学热情,同样他也有着浓厚的生活情趣。在他的大学生活期间,人们亲昵地称他是“大戴维”。当时,他是一个第一流的希腊——罗马式摔跤运动员,并且经常在芝加哥等地担任摔跤教练员。他还是一个登山迷,在科罗拉多和南美洲等地都留下了攀登的足迹。虽然他没有去攀登珠穆朗玛峰,戴维曾自豪地声称,由于他登上了厄瓜多尔的钦博拉索山(海拔6262米),他已经到达了离开地球中心的最远点(由于赤道的凸出缘故)。他也曾是在网球场上、篮球场上和滑雪斜坡上的竞赛好手,

戴维对飞行有着一种强烈的爱好,多年来,他拥有4架飞机。但是,毫无疑问的是,他的最初的爱好仍是“大爆炸”,他是“大爆炸航空公司”的总裁和领航员。

由于他的精力和热情,他的许多同事把大戴维描写成“未来的原动力”。我只作一点补充,他是一种自信的动力,是一种在我们深情留恋中而失去的动力。

[Nature,1998年1月29日]