诺奖人物科普篇（三十二）：Pyotr Kapitsa，邮票上的“低温物理学之父”！

历史编译稿：本文保留原稿的科学人物叙事。英文资料来源为Famous Scientists；具名作者及译者未能从导出稿中核实，原发表日期待核实。

2012年2月12日，俄罗斯邮政发行了一枚纪念邮票，以此纪念俄罗斯传奇物理学家彼得·列昂尼多维奇·卡皮察（Pyotr Kapitsa）！

彼得·列昂尼多维奇·卡皮察不仅在物理学领域才华卓越，同样善于把握一切学习的机会。1921年，遭受沉重家庭悲剧（父亲、妻子、一双子女接连去世）的彼得·列昂尼多维奇·卡皮察在访问剑桥大学时，遇到了那位几乎改写他人生的杰出科学家—欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford，1908年诺贝尔化学奖得主）。

彼得·列昂尼多维奇·卡皮察希望自己能够获得一个机会，留在由欧内斯特·卢瑟福领导的卡文迪许实验室。面对“实验室已经满员”的委婉拒绝，彼得·列昂尼多维奇·卡皮察用自己的机智与幽默打动了欧内斯特·卢瑟福：您的实验室有30个人，即使再多一个人也在实验的误差范围内。数十年后，这个幸运的误差，造就了物理学上的一段佳话。

1978年，因为“在低温物理基础研究方面的重大贡献”，彼得·列昂尼多维奇·卡皮察被授予该年度的诺贝尔物理学奖！

改写人生的知己相遇

彼得·列昂尼多维奇·列奥尼多维奇·卡皮察（Pyotr Leonidovich Kapitsa）于1894年7月9日出生在喀琅施塔得，这是俄国首都圣彼得堡附近的一个岛屿要塞。他的父亲Leonid Petrovich Kapitsa是一名陆军工程兵上校，母亲Olga Ieronimovna Stebnitskaia是一名民俗学研究员。

11岁时，彼得·列昂尼多维奇进入一所古典文法学校就读，但由于拼写不标准，他的学习进度受到了阻碍—这一“疾病”伴随了他的一生。两年后，母亲将他转入了一所技术学校，1912年，彼得·列昂尼多维奇凭借优异的成绩顺利毕业。

由于缺乏希腊语和拉丁语的古典教育，彼得·列昂尼多维奇·卡皮察无法进入大学就读。因此，彼得·列昂尼多维奇被迫前往圣彼得堡理工学院学习电气工程。

1918年，24岁的彼得·列昂尼多维奇·卡皮察顺利毕业，并被授予电气工程学位，毕业后他继续留在理工学院担任讲师。

1921年，27岁的卡皮察离开圣彼得堡，跟随欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）在剑桥大学著名的卡文迪许实验室攻读博士学位。两年后，卡皮察获得了物理学博士学位。

卡皮察醉心于卡文迪许实验室对科学真理的不懈追求，并把伟大的科学家卢瑟福视为自己的科学之父。卢瑟福同样认可卡皮察作为实验物理学家的杰出才能，他很欣赏这位年轻人身上不拘一格的幽默感。

1922年，卡皮察成立了一个俱乐部，以每周一次的频率邀请年轻的物理学家们聚集在一起，通过聊天的方式互相探讨他们的研究工作。除了卡皮察本人，其他人都将这个俱乐部称为“卡皮察俱乐部”，它变得非常受欢迎。在这里卡皮察和保罗·狄拉克（Paul Dirac）成了好朋友。

波诡云谲下的惊世发现

卡皮察在剑桥大学取得了辉煌的成就。

1924年，卡皮察被任命为卡文迪许实验室的磁性研究助理主任，主导开发了一种可以产生超强磁场的技术。

1928年，卡皮察发现：在超强磁场中，各种金属的电阻取决于磁场强度，这种线性关系现在被称为“卡皮察磁阻定律”。

1930年，卡皮察被任命为剑桥大学蒙德实验室的主任，该实验室是卡文迪许实验室最先进的分支，于1933年建成。

1908年，海克·卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）首次成功将氦气液化，取得了重大突破。在常压下，氦只有在极低的温度下（绝对零度范围内）才会呈液态。卡末林·昂内斯通过研究液氦的特性发现：液氦的密度在2.19K时达到峰值。

1933年，卡皮察发明了一种基于体积膨胀冷却技术的液化氦气新工艺，他在蒙德实验室制造了一台制冷机，能以每小时一升的惊人速度液化氦气。

1934年，卡皮察回到苏联参加会议。(他每年夏天都会回国看望母亲）。

然而，约瑟夫·斯大林（Joseph Stalin）执政下的政府却变得越来越残暴，苏联的“大恐怖时期”到来了。卡皮察抵达俄罗斯后，就被当地官员取消了出境签证，并被告知不允许离开，他被迫受困于一个残暴政府统治下的国家。

对任何被判定行为不符合马克思主义或密谋反对斯大林的人进行表演式审判，然后处决，在当时已成为一种普遍现象，通常甚至不进行审判，而是直接将人杀害。

官员们鼓励卡皮察继续从事物理学研究，他照做了，尽管起初他非常绝望。苏联政府同意卡皮察从蒙德实验室购买设备，这些设备在卢瑟福的安排下被成功运往莫斯科。

1935年，卡皮察接受了俄罗斯科学院物理研究所所长的职位。

1937年，卡皮察在观测液氦流经两个圆盘之间0.5微米的微小间隙的流动时发现了超流动性。他发现，在λ温度以下，氦的流动会变得非常容易。1938年1月8日，卡皮察在《Nature》杂志上发表了这项研究成果，并指出：低于λ点的氦进入了一种可以被称为“超流体”的特殊状态。

在同一期的《Nature》杂志上，剑桥蒙德实验室的约翰·艾伦（John Allen）和唐·米塞纳（Don Misener）宣布他们在氦气中发现了同样的现象：他们观测了氦气在毛细管中（而非圆盘之间）的流动。然而，卡皮察拥有优先权，因为他于1937年12月3日提交了论文，而艾伦和米塞纳的论文则是在19天后提交的。

荣耀满身的诺奖得主

1937年，列夫·朗道（Lev Landau）29岁，他是俄罗斯最伟大的理论物理学家之一，却被两位物理学家朋友列夫·舒布尼科夫（Lev Shubnikov）和列夫·罗曾克维奇（Lev Rozenkevich）指控：列夫·朗道是一个反苏联组织的头目。两位物理学家随后被斯大林的秘密警察部门（NKVD）处决。

1938年，朗道被捕并被关押在臭名昭著的卢比扬卡监狱。经过两个月的审讯，他被告知自己将被转移到因折磨囚犯而“扬名”的莱福尔托沃监狱。朗道随后“承认”了自己的罪行。

卡皮察救了朗道。卡皮察刚刚发明了一种重要的制氧新方法，因此受到政府高层的青睐。他利用这一点，写信给斯大林和首相，告诉他们自己发现了超流体氦的神秘特性—它可以在没有摩擦的情况下自由流动，只有朗道有足够的能力对这一现象作出解释。

1938年5月，朗道在狱中服刑一年后获释，被批准与卡皮察一起工作。几个月内，他就实现了卡皮察的期望，用被称为声子和转子的能量现象解释了超流动性。朗道因此被授予1962年的诺贝尔物理学奖。

尽管收到了许多邀请，但30年来，卡皮察一直不被允许以任何理由离开苏联。直至1965年，卡皮察获准前往丹麦领取玻尔金质奖章（Niels Bohr Gold Medal），他的处境才得以转变。而这只是卡皮察获得的众多著名奖项之一，它们包括：

·1929年：当选英国皇家学会院士

·1942年：法拉第奖章

·1944年：富兰克林奖章

·1959年：罗蒙诺索夫金质奖章

·1965年：玻尔金质奖章

·1966年：卢瑟福纪念奖章和奖金

·1978年：诺贝尔物理学奖

1984年4月8日，彼得·列昂尼多维奇·卡皮察于莫斯科去世，享年89岁。他被安葬在莫斯科的诺沃德维奇公墓。

波诡云谲的时代背景下，彼得·列昂尼多维奇·卡皮察开启了他波澜壮阔的一生。

他是才华卓越的物理学家，由彼得·列昂尼多维奇·卡皮察主导发明的脉冲强磁场技术和活塞膨胀机型氦液化器，为在极端条件（强磁场和极低温）下研究物性开辟了道路，堪称低温物理学史上的一个传奇！

他是心怀大义的“卫道者”，在斯大林的统治下，数百万人因此失去生命，失去自由、生命遇险也无法阻挡彼得·列昂尼多维奇·卡皮察对正义的坚守！在他的帮助下，列夫·朗道成为了物理学上的又一个传奇！

个人的力量，或许无法改变一个时代，却能为时代刻下难以磨灭的印记！

原文链接：

https://www.famousscientists.org/pyotr-kapitsa/

资料来源：《Famous Scientists》

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编辑说明

编辑说明：名字按Nobel全名Pyotr Leonidovich Kapitsa规范为彼得·列昂尼多维奇·卡皮察；原稿的彼得罗维奇误混名字与父称。图注保留圣彼得堡地点但去除未限定时代的首都称谓，氦图注不预断分子形态。邮票发行日期及其余经历仍属原稿记载，原发表日期待核实。

补充参考资料

Nobel：Pyotr Leonidovich Kapitsa姓名档案