我在无意间走向太空之旅 [复制链接]

第6版()
专栏：遨游太空七昼夜

我在无意间走向太空之旅
王赣骏
1972年我进入宇航局喷气推进实验室，在此前一年，我在洛杉矶加州大学当了一年的助理教授。我读物理时，我的指导教授拉尼克除了固态物理的专长外，还兼长流体力学、声学。做他的研究生非常苦，我在博士论文考试时，必须为固态物理、流体力学、声学辩证。这使我的论文变得十分困难。
克服这个困难后，使我后来继续从事的“无容器科学研究”能够得心应手。包括后来上太空所做的“液滴实验”，我的导师所教给我的三门学问，我全都用上了。
我之所以能进入宇航局喷气推进实验室，完全是因我在液态氦上的专业才能被他们看上。氦可以液化是1940年以后才知道的物理性质。以后许多物理学家拿到诺贝尔物理奖或富利兹兰道物理奖都是与液态氦有关。
喷气推进实验室要我去做研究的最初目的是要我设计太空中如何做液态氦的实验，在这个领域中，从未有人做过研究。旋即，我发现这个题目有修正的必要，因为当时物理学界不但不知道液态氦的“超级液体”在太空中无重力状态下有何性质（到零下二百七十二摄氏度时，液态氦会出现“超级液体”的性质），就连一般的液体在太空中是什么样子也完全是外行。因此我建议先做寻常液体在太空中的性质试验。
另外一个目的是利用“无容器状态”验证这些液体的真正物理性质。“无容器状态”是指，在太空中由于无地心引力之影响，液体可以不需要容器便悬浮于空间中。在地球上有重力影响的环境，液体必须用容器盛住。
我开始设计“无容器状态”的实验法，我的研究总名称可说是“无容器科学”。这个科学很显然是在地球重力环境下无法完成的，是典型的上太空才能做的实验。
三百多年前，牛顿就提议如果可以做液滴实验，观察液滴的运动行为，便可推知天体运行中一些难以理解的性质，因为牛顿当时便已认为所有刚形成的运转星球其性质相近于旋转的液滴。自牛顿提出理论后，三百年来多少科学家用理论数学去演算这个旋转液滴的性质，留下六本书、百余篇论文讨论这个问题，但从没有一个实验验证过理论。
由于我一直在发展“无容器”的科学技术，这是液滴实验所不能缺的工具。航天机在此时才发展出来，而我的研究也刚好出现具体成绩，所有的风云际会都在此时。我如果早生了几年或再晚生几年，液滴实验上太空，恐怕就轮不到我来做，可是偏偏我就有这样好运气。
再详加解剖液滴实验，可以引用牛顿在三百年前所想的理论做说明。地球为什么是两极扁了一点？牛顿认为是地球形成时旋转的关系，他与后来的科学家都在计算旋转的性质，以便求得地球的形状，由这种计算，科学家知道液滴在某种速度转动下会分裂为二，因此发展出“稳定性理论”，知道液滴如何旋转才能保持稳定。
算归算，没有实验，无人知道数学算的正确性。其中有很多假设到底对不对，只有大自然才知道。现在航天机提供了“无重力状态”，我提供了“无容器技术”，才有机会一睹此一自然奥秘。
我的最大贡献是在我的“无容器技术”利用声音为能量，使实验者可以不必碰到液体就可以控制液体旋转、振动。我从仪器上发出声响来命令液滴，我可要它转，要它停，要它跑，要它振动，要它变扁，随意我怎样命令它，它都会乖乖的遵守。声响等于是我的一双手一般，驾驭着液滴做动作，这是极让我感到满足的实验技术。
目前德国、日本都在从事与我相类似的研究。德国人知道我利用声响做控制，也接受这是最好的办法，但德国人一定要用别的方法，以示不同，明明知道方法并不好，实验做得很辛苦，还是坚持着“德国人的方法”，这就是德意志精神。
日本人则全然不同，他们一一重复我所做的实验。日本人的想法是“你是先进，我就学你”，象跑马拉松一样紧紧跟着不放，只要你一松懈，日本人马下超越你。这是十分可怕的研究态度。
液滴行为主要是由两种力量来决定，液体本身的表面张力与地心引力，在地球上地心引力太大，表面张力影响变得很小，许多液滴的基本性质因而无法观察。上了太空，除去地心引力之后，液滴行为则全由表面张力来控制，此时我们才能知道液滴行为的真实内涵。这个道理全世界的科学家都懂，不过怎样做出实验，只有我们做得到。
从大学对液态氦的研究到喷气推进实验室对液滴无容器的实验，我在无意间一步步走向太空之旅。（四）
（待续）