中外科学家发明家丛书:卡皮察-第3章
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致概念。
在以后的几年中，卡皮察继续研究超流动性，并发现了氦的某些惊人的
特性。卡皮察的卓越试验之一是：把盛满液态氦的器皿，置于液态氦之中，
在器皿的洞口前悬挂一个轻巧的翼片。在器皿中的氦加热时，翼片偏离了。
这样就证明了，氦中的热传导过程与其中产生的运动是紧密相连的。但是这
种运动具有完全反常的性质；从洞口冲出了一股使翼片偏离的液体，但器皿
中液体的数量并未改变，仍然是满满的。
卡皮察发现的超流动性现象，成为研究工作的新出发点，吸引了前苏联
及外国许多理论物理学家的注意。超流动性现象成为几十年来的研究对象，
这种研究获得了许多卓越的成果。
在这位出类拔萃人物的思想中，令人十分惊奇地感受到许多丰富多彩的
当代文化。在他的头脑中，物理学已占了崇高的位置，当然这也无损于他去
了解许多其它领域的知识，而且有助于他解决许多问题。在卡皮察看来，物
理学本身是一门伟大的艺术，它对人类具有魔术般的作用力。
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四、为了祖国
1941年，德国法西斯进攻前苏联，卫国战争开始了。莫斯科的物理问题
研究所撤退到喀山。
10月12日，科学院举行了一次反法西斯群众大会，卡皮察在会上发言
说：“当6月末我们国家遭到希特勒匪帮突然袭击的时候，我们全体科学家
立即决定，应该把自己的一切知识和力量贡献给我们国家，支援她和法西斯
主义的英勇斗争。”在讲话即将结束时，卡皮察号召科学家们参加“为自由
和文明的斗争，这是一场前所未有的伟大斗争，任何消极萎靡都将给人带来
终生的耻辱。”他的讲话无疑是对全体前苏联人民的一次爱国主义召唤。
研究所的设备被安置在喀山大学植物学家和动物学家的工作场所，在装
满动物和鸟类骨架与标本的柜、架之间，安装工作正在进行。研究人员住在
学校的大礼堂和体育馆中，宽敞的空间用床单隔成了一家一户的单间。卡皮
察和夫人、儿子及岳父克雷洛夫院士住在著名俄国数学家、前喀山大学校长
洛巴切夫斯基于19世纪初曾经住过的房子里。
尽管战火纷飞，环境艰苦，但研究工作没有停止过。战争中因急救伤病
员需要氧气，卡皮察便急战争之所急，积极为国家研究制取更多的氧气。
从疏散生活一开始，物理研究所便着手安装获取液态空气和气态氧的设
备。不久，研究所就开始给喀山各个医院供应伤员和病人所需要的氧气，液
态空气则送往军事工厂。
卡皮察说：“战争使得国家极端需要氧气，必须挽起袖子，全力以赴地
工作，使实验室的机器像工厂里的机器那样运转。”战争期间，卡皮察制造
了世界上最大的、大规模获得工业用液态氧的涡轮装置。前苏联部长会议设
立了一个氧气生产专业局——制氧工业总局，卡皮察被任命为该局局长。卡
皮察生平第一次担任政府机关的首长，他把这个对他来说非同寻常的职务与
研究所领导很好地结合起来。
卡皮察的秘书是多才多艺、善于观察的皮萨尔热夫斯基，与卡皮察共事
多年，下面就是他所描写的伟大卫国战争岁月中的卡皮察。
“卡皮察大概掌握着一种不知疲倦的秘密。简直想象不出他有什么不急
的、可以缓一缓的事情。事情堆积如山，一件接一件没有个完。卡皮察抱怨
说，他既是所长，又是实验员，又是演讲员，您瞧见没有，又来了个到处都
需要的氧气……”
“他精力旺盛，工作起来常常能一下子超过三个助手，并弄得他们精疲
力尽。特别是当试验不顺利的时候，他可以专心致志地一连几个小时摆弄它
们。而在准备试验设备的空隙时间里，他就沿着把实验室和 ‘专用’房间连
在一起的楼梯跑到楼上去，并口授在实验间隙构思好的自己新著的章节。”
“如果他昏昏欲睡或萎靡不振，这就是说，他在特别紧张地思考某个新
问题，而当思考问题结束时，他立刻就精神大振，急急奔向工作间，在那里
他的一个助手——机械师，对一件早就考虑好的仪器已经忙了几天了。但是
他这几天几夜所干的一切，都得推倒重做。机械师垂头丧气，觉得毫无办法
了。然而，这不过是由于劳累过度所引起的一种突然发作的感情。登上顶峰
是不容易的，然后又立刻就得下来。可过了一会，他却用迷恋的眼光看着卡
皮察在烟盒底上所画的草图。”
1943年物理问题研究所搬回莫斯科。在喀山的时间没有白白浪费。尽管
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困难重重，卡皮察和助手们还是成功地制造出工业用和军事用的高效液化
器。政府正确地评价了这些工作。前苏联最高苏维埃主席团授予卡皮察社会
主义劳动英雄称号，并奖予列宁勋章和“镰刀与锤子”金质奖章各一枚。
回到莫斯科后，卡皮察提出了当时物理界应努力的主攻方向。这就是：
第一是低温，第二是原子核，第三是固体。他领导的研究所主攻低温。低温
物理学是研究物质在低温下物理现象的科学。所谓低温，一般是指在一个大
气压下比液态空气的沸点81°K还低的温度。此刻的物质具有平常条件下所
没有的某些特性。低温物理学的研究，对进一步认识物质的微观结构和微观
运动规律，有着重大作用。
1944年9月，卡皮察被授予富兰克林大金质奖章，以表彰他在实验和理
论物理学上的卓越贡献，特别是在磁学和低温领域的卓越贡献。卡皮察是获
得这种奖赏的第一位俄罗斯科学家，此奖章是1915年设立的，获得这一奖章
的有爱迪生、爱因斯坦、普朗克、卢瑟福、汤姆逊。
卡皮察在授奖仪式上讲话：
“我把这一奖赏看作是美国科学界的友好表示，承认苏联科学界在世界
科学中所做的贡献，承认苏联科学家为了我们共同的事业所做的种种努力。
在共同斗争的历史性日子里……为了自己的生存，为了自由和文明，在这场
伟大的斗争中，我们国家肩负着最紧张、因而也是最沉重的担子，所以一切
真诚的友好表示都会得到我们始终不渝的热情感谢。”
“我们科学家，首先是爱国主义者和自己祖国的公仆，但是当我们工作
的成果能促进世界文明发展时，我们同时也体验着一种特别骄傲的感情……
但是，这些岁月，战争岁月，我们面临着新的任务。我们肩负着对抗疯狂的
纳粹思想及其各种破坏的任务。我们知道，如果没有我们各个国家共同和友
好的话，荒谬地、歪曲地应用科学及其成果将会使人类文明大祸临头，导向
毁灭。”
卡皮察和一切其他进步的科学家，如约里奥·居里一样，认为科学家首
先应当进行斗争，反对那些把科学发现用于罪恶目的的势力。
卡皮察在结束自己的讲话时说道：
“我们科学家应该尽自己的一切可能去战胜邪恶势力，从他们手中击毁
被他们如此滥用恶使的我们的劳动成果。这是我们最迫切的任务……”
“但是，在参加保卫我们祖国斗争的同时，我们也应义不容辞地大声疾
呼，以便在战争结束以后，把未来世界建立在巩固的基础之上，让健康理智
的思想在世界上占统治地位，让世界的经济体系建立在科学的基础之上，让
人类一劳永逸地避免重复这种灾难的威胁。近些年来人类正饱尝这种灾难的
痛苦……”
卡皮察用下述几句话结束了自己的发言：
“我深信，我所有的同志——我们的科学家们，他们和我感情相同，而
且目标一致地追求着我们共同的胜利。他们和我一样，对于证明美国科学家
友谊的这种表示深表满意，正是这种友谊促成了我们今天的聚会。”
卡皮察还参加了帕格沃希运动，这个运动把许多国家的科学家联合到反
对利用科学成就为战争目的服务的斗争之中。
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五、家庭实验室
然而命运却突如其来地发生了急剧的转折。有些人不赞同研究所的课
题，并到处告状。过了一些时候，一个专门找碴子寻缺点的委员会在研究所
开始活动了。缺点被找到了，涡轮冷气发动机的方法被取消了。活塞冷却机
被认为比涡轮机更好，更有利。工作作风被认为是恶劣的。卡皮察不得不离
开研究所。
卡皮察的别墅位于离莫斯科不远的尼科林山上。现在他几乎所有时间都
在别墅里度过，但仍继续紧张地工作。
40年代末，卡皮察在自己的别墅里办起了家庭实验室。一切都亲自动手
——他既是金属车工，又是铣工、细木工和电工。他继续研究无论在理论上，
还是实验上都使他深感兴趣的问题。他研究了大功率电子学。发表了一系列
有关这个问题的文章之后，在1962年，又发表了意义重大的《大功率电子学》
一书，引起苏联及其他一些国家科学家的重视。但是在家庭实验室中，从事
低温领域的研究是不可能了。
他开始研究球形闪电现象。在青少年时代，卡皮察不止一次听到过球形
闪电的故事。在古代和中世纪，球形闪电被认为是对人们罪恶的一种惩罚。
见过球形闪电的人绘声绘色地描述闪电过后顿成废墟的可怖景象。即使在现
代，当大气中的放电现象已经得到相当深入研究的时候，人们对球形闪电的
兴趣并未减弱。人们着手创立一个确实可信的球形闪电理论。
卡皮察对球形闪电的性质提出了一种新解释。根据能量守恒定律，他认
为，在球形闪电闪光时，能量不断输入。这种能量的来源在球形闪电之外，
球形闪电起着一个空腔谐振器的作用，强烈地吸收无线电辐射。球形闪电在
云层或接近地面的静电场中的强大振荡过程中开始出现。发生球形闪电的罕
见性表明，并非所有大气放电都伴随有能产生球形闪电的振荡过程。卡皮察
认为，球形闪电在大气层中运动的特性，能够经过烟道、缝隙进入建筑物，
有时沿电线突然在电报机或电话中出现，这一切是球形闪电无线电波理论正
确性的重要证明。球形闪电甚至在喷气式飞机的密封舱中也曾出现过。
卡皮察在他称之为大功率电子学领域内已经进行了多次试验后，提出了
球形闪电无线电波性质的理论。他利用尼山磁控管——一种强微波振荡源来
进行这些试验。在成功地进行了第一批实验之后，卡皮察决定利用它来研究
热核过程。
卡皮察确信，“大规模的动力工程中使用高频电子技术，这在现代电工
技术的发展中是大有希望的方向之一。”把巨大的电磁能集中到一些小容积
中，正可以达到改造高频能量的种类，这是加速基本粒子或加热和约束等离
子体所必需的。
卡皮察认为，电流沿波导管在埋在地下的管子里传输，而不沿电线传输，
这是使用大功率电子技术最重要的例子之一。电能沿波导管传输，就使复杂
的、昂贵的高压线路成为不必要了，同时高压线路的绝缘问题也将失去意义。
正是在使用尼山磁控管进行实验时，卡皮察观察到高温等离子体的形成
现象，这形成利用这种高频仪器作为将来建立热核反应堆基础的想法。在热
核聚变的研究上，卡皮察以大功率电子技术为起点，开始了多年的探索。
在家庭实验室，卡皮察还对解决数学和力学方面的一些迫切问题做了很
多工作。
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当时在尼科林山上，卡皮察的工作环境是这样的：
“别墅的警卫室变成了农村实验室。大家都称它为‘伊弗普’——物理
问题小木屋。小木屋有两间房子、一间厨房和汽车库。在机械加工室有车床、
铣床、钻床和磨床。离实验室不远有一间板棚，把它变成了细木工车间，用
炉子供暖，只在最近才改用水暖设备，……地方不够用，因此又在实验室边
上接了一间，大家叫它货舱。”
“逐渐又有了存放各种科学杂志和书籍的柜子，它们又得占一间房子。
实验室开始侵占到住房了。有一次制造仪器需要银，农村实验室没有贵重金
属储备，不得不利用银汤匙来做。”
几乎每个星期天，A·И·阿利汗诺夫院士都到尼科林山来看望卡皮察。
他总随身带一筐水果和一瓶卡皮察爱喝的亚美尼亚白兰地酒。阿利汗诺夫是
帮助卡皮察装备家庭实验室的为数不多的科学家之一。
卡皮察平日深居简出，工作十分繁忙，既要搞科研，又要回复许多人写
给他的信，还要撰写文章。他写的文章有纪念罗蒙诺索夫、巴甫洛夫等人的，
也有纪念富兰克林、卢瑟福等人的。他的生活虽然十分紧张，但很有规律。
在这段时间里，他收到了斯大林寄来的《苏联社会主义经济问题》一书，
向他征求意见。卡皮察读完这本书之后，写了整整17页的信给斯大林，指出
斯大林把社会主义发展规律和自然规律弄混淆了。斯大林看了意见以后，并
没有生气，还多次打电话同他联系，相互交谈。事后，卡皮察对人说，斯大
林是容得别人提意见的人。
1954年，卡皮察长期的隐居生活宣告结束，他的家庭实验室搬进了物理
问题研究所，并冠之以“物理实验室”之名，而列入苏联科学院的正式科研
机构名单之中。1955年，卡皮察被重新任命为物理问题研究所所长，同时兼
任物理实验室主任之职。在实验中，他继续进行尼科林山隐居时开始的等离
子体柱的研究。
物理问题研究所恢复了讨论会，许多人把它们称为“卡皮察会”。像过
去一样，大礼堂总是满满的，莫斯科各个高等院校，各个科学研究所各类职
称的科学工作者纷纷前来参加，有时甚至从外市也有人来参加，大学生们也
很乐意到讨论会来听听。卡皮察为讨论会选择的题目是非常现实和迫切的。
他清楚地懂得，在许多科学家云集的讨论会上，研究分析最迫切问题的重要
性。
1970年12月，苏联部长会议发明和发现委员会已将卡皮察的发现——
《在高压条件下，在线型高频放电时，高温等离子体的形成》进行了登记。
同年，题为《具有在高频场中自由飞翔等离子体柱的热核反应堆》一文问世。
卡皮察深信，热核聚变在动力学中具有重要作用，他在这一领域的工作
还在继续中。
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六、荣誉
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