鲁道夫·佩尔斯

鲁道夫·恩斯特·佩尔斯爵士，CBE（英语：Sir Rudolf Ernst Peierls，1907年6月5日－1995年9月15日），出生于德国的犹太裔物理学家，后加入英国籍。鲁道夫·佩尔斯是英国核计划（英语：Nuclear weapons and the United Kingdom）中的重要人物，但同时亦在不少现代科学领域中起到了作用。《今日物理（英语：Physic today）》杂志中的讣闻描述他为“核物理爆发性地进入世界事务这出剧中的主要角色……”。曾担任其助手的克劳斯·富赫斯是著名的核武器间谍，于1941-1949年间向苏联提供了包括原子弹设计方案和相关计算方法在内的大量高价值情报。佩尔斯的父母亲是已被德国人同化的犹太人。佩尔斯曾协助艾贡·欧罗万（英语：Egon Orowan）明白移动位错所需的力，这项研究后来被法兰克·纳巴罗（英语：Frank Nabarro）所扩展，现时被称为佩尔斯-纳巴罗力（英语：Peierls stress）。他于1929年开始在维尔纳·海森堡及沃尔夫冈·泡利的指导下于苏黎世研究固体物理学。他早期对量子物理学的研究造就了解释热导及半导体电导性质的正载流子理论。他是半导体“电洞”概念的先锋。他实际上在莱昂·布里渊之前就确立了“区”这个概念，不过现在这种区是以布里渊命名（叫布里渊区），而他还把这个概念应用到光子上。他透过这样做发现了光子的波尔兹曼方程和拍转过程（英语：umklapp process）。《今日物理》杂志说明“他不少关于金属中电子的论文现在已被传到科学文献（英语：scientific literature）的深处，尤其是磁场电导性和固体电子理论中电洞概念，以致于很难识别出到底哪些贡献才是他的。”阿道夫·希特勒开始在佩尔斯的祖国德国执政时，佩尔斯正在剑桥大学使用洛克菲勒研究奖学金进行研究。在获得了英国的无限期居留签证之后，他使用难民专用的研究经费转到曼彻斯特，与汉斯·贝特合作研究光致蜕变及合金的统计力学，而当詹姆斯·查德威克问起研究课题的时候则只回答后者。他们的结果到了今日还是形容完全合金架构相变的平均场论的基础。回到剑桥之后开始与P·G·L·卡普尔合作研究超导现象及液态氦。核反应的分散公式最初是由格雷戈里·布莱特和尤金·维格纳以微扰理论得出，但卡普尔和佩尔斯所推导出的此公式还包括了通用条件。这项计算现在被称为卡普尔-佩尔斯推导。他于1937年就任伯明翰大学数学物理学教授一职。他于1939年与奥托·罗伯特·弗里施及詹姆斯·查德威克开始进行原子研究。讽刺的是，佩尔斯及弗里施之前都因为外国背景而被禁止参与雷达这项机密研究。他与奥托·罗伯特·弗里施于1940年3月共同撰写了弗里施-佩尔斯备忘录。这篇简短的论文是最早指出如何使用小量可裂变的铀-235来构建原子弹的计划。他们计算出所需的量约为1公斤。在备忘录面世之先，学界一直假设制作原子弹需要好几公吨的铀，因此认为建造及使用原子弹并不是一件实际的事。这篇论文对于触发英国及之后美国当局对原子武器的兴趣至关重要。它的发现与1941年经由穆德委员会的报告传至美国，就是这份重要的报告激起了曼哈顿计划的设立及以后原子弹研发工作。他亦需要为英国小组聘用他的同胞克劳斯·富赫斯一事负责，因为富赫斯于1950年被揭发是苏联间谍，而佩尔斯亦因此备受怀疑。英国杂志《旁观者》于1999年声称鲁道夫·佩尔斯是一名代号为“Perls”的苏联间谍，此报导被佩尔斯的家族大力谴责。1943年8月签署了魁北克协定，其后佩尔斯加入了位于美国的曼哈顿计划。佩尔斯是英国小组的一员，同组的还包括他为计划聘用的克劳斯·富赫斯。佩尔斯最初于纽约工作，后来转到洛斯阿拉莫斯国家实验室，他在实验室中对研发原子弹有着重要的作用。战后，佩尔斯返回伯明翰大学物理学系继续任教，直到他在1963年转到牛津大学担任威克姆物理学教授为止。他在伯明翰研究核力、散射、量子场论、原子核内的集体运动（英语：Nuclear structure）、输运理论及统计力学。在伯明翰的期间，他还为英国的原子计划担任顾问一职。他于1974年从牛津退休。他撰写了几本书，其中包括《固体的量子理论》 、《自然的规律》（1955年）、《理论物理学惊奇》（1949年）、《更多理论物理学惊奇》（1991年），以及自传《旅途之鸟》（1985年）。对他有份帮忙而发动的核武器运动感到担忧，因此他致力于原子科学家公报（英语：Bulletin of the Atomic Scientists）的工作，担任过英国原子科学家协会（英语：British Atomic Scientists Association）会长，而且还是帕格沃什运动的主要人物之一。佩尔斯于1945年获授大英帝国司令勋章（CBE），并于1968年获授下级勋位爵士头衔。他获邀主讲1952年的卢瑟福纪念讲座（英语：Rutherford Memorial Lecture），于1962年获洛仑兹奖章，因对原子能科学的杰出贡献而于1980年获美国政府授予恩里科·费米奖。他在1930年于苏联的敖德萨出席一次物理学大会时遇到一名从列宁格勒来的女学生，名叫欧金尼娅·卡内吉塞尔（1908年生）。虽然英语是他们之间唯一的共通语言，但是欧金尼娅的英语却很有限。佩尔斯为了讲课于1931年到访了列宁格勒，期间与欧金尼娅结婚。然而，她必须留在当地等待护照及出境签证。最终在同年夏天离开苏联到了苏黎世。他们共有四名儿女：长女加比·艾伦（1933年生）、长子罗纳德·法兰克（1933年生）、次女凯瑟琳（小名凯蒂，1948年生）及幼女祖安娜（1949年生）。欧金尼娅于1986年逝世。牛津大学理论物理学部的建筑于2004年10月2日被正式命名为“鲁道夫·佩尔斯爵士理论物理学中心”。