伊西多·拉比1898—1988

生平

拉比生于奥匈帝国境内加利西亚地区的雷马努夫（今属波兰）的一个传统犹太家庭，拉比还是一个婴儿的时候就随家人迁居美国，并在纽约市的下东城长大。他在1916年进入康奈尔大学学习电机工程学，但不久之后就转投化学系，后来他对物理学产生了兴趣。他进入哥伦比亚大学继续学业，并以某些晶体的磁学性质研究获得了博士学位。他在1927年前往欧洲，在那里结识了当时不少最顶尖的物理学家，并和他们一起进行研究。

拉比于1929年回到美国，出任哥伦比亚大学的物理系教员。他与格雷戈里·布莱特共同开发出布莱特-拉比方程，并成功预测到施特恩-格拉赫实验能够通过改良来确认原子核的性质。他所开发的改良科技使用了核磁共振来识别原子的磁矩和核自旋，他亦因此项贡献获得了1944年的诺贝尔物理学奖。核磁共振至今已经成为了核物理与化学的重要工具。而后来由此开发的核磁共振成像使得它对医学也有重大影响。

拉比在第二次世界大战期间曾在麻省理工学院的放射实验室参与过雷达的研发工作，也曾参与过曼哈顿计划。战后，他担任了美国原子能委员会顾问委员会的委员，并在1952年至1956年间担任该委员会的主席。他亦担任过美国防卫动员办公室科学顾问委员会的委员，以及总统德怀特·艾森豪威尔的科学顾问。他在1946年参与组建了美国布鲁克黑文国家实验室，之后出任美国驻联合国教科文组织代表，1952年协助组建欧洲核子研究组织。哥伦比亚大学在1964年开始设立大学教授这个职级，而拉比是第一个晋身此级别的教员。哥伦比亚大学物理系在1985年设立了以他命名的特别教席。他在1967年从日常教学中退休，之后依然活跃于哥伦比亚大学物理系，并担任荣誉教授及特聘讲师，直到去世。

早年生活

以色列·艾萨克·拉比在1898年7月29日出生于加利西亚地区雷马努夫（当时属奥匈帝国，今属波兰）的一个波兰犹太人家庭，家里信奉犹太教正统派。父亲大卫·拉比在他出生后不久就移居美国。年幼的拉比和他的母亲谢因德尔（Sheindel）在数月后与父亲在美国汇合，并搬进了曼哈顿下东城的一所两房公寓。在家里他们讲意第绪语。谢因德尔在带拉比去报名入学时对学校职员说，孩子的名字叫以西（Izzy，小以），职员以为那是“以西多”的简称，于是就在报名表上填了“以西多”。自此以后这就成为了他的法定名字。后来他为了抵抗反犹太主义，开始把名字写成较犹太的全名“以西多·艾萨克·拉比”。而在学术界他则署名I·I·拉比。但他的家人和朋友──包括在1903年出生的妹妹格德鲁德──都直接叫他做“拉比”，读作“罗比”（Robby）。他和家人在1907年迁往布鲁克林区的布朗斯维尔，并在那儿开了一家杂货店。

拉比小时候对科学很有兴趣。他不但从图书馆借科学书回家读，而且还自己组装了一台收音机。他上小学时就以电容式麦克风为题，在《现代电子》杂志上发表了他的第一篇科学论文。他在阅读过与哥白尼日心说相关的书籍后，就成为了一名无神论者。他对父母说：“一切都很简单，谁还需要上帝呢？”作为对父母亲的妥协，他在自宅中举办的成人礼中用意第绪语做了有关电灯运作原理的演说。他就读于布鲁克林的手工艺训练中学，并于1916年毕业。他于同年入读了康奈尔大学，本来是修读电子工程学的，但入学不久后就转为修读化学。他在1917年美国参与第一次世界大战后就加入了康奈尔的学生军训练团。他的本科毕业论文中研究了锰的氧化态。他于1919年6月获颁理学士学位，但当时的学术界和化工业者都基本上不喜欢聘请犹太人，因此他在毕业时还没有找到工作。他曾在美国氰胺公司辖下的莱德利（Lederle）实验室短暂工作过，之后还当过簿记员。

教育经历

拉比于1922年回到康奈尔攻读化学的研究生课程，并开始学习物理。他在1923年结识了并开始追求海伦·纽玛克（Helen Newmark），她是一名从亨特学院来的暑期生。拉比为了能在她回去后能更接近她而转往哥伦比亚大学继续学业，在那里负责指导拉比的导师叫 阿尔伯特·威尔斯。拉比在1924年6月获得了一份在纽约市立学院当助教的工作。威尔士的专长为磁学，因此建议拉比采用钠蒸气的磁化率作为博士论文的研究课题。这个课题并不合拉比的心意。当时威廉·劳伦斯·布拉格在哥伦比亚大学举行了一场研习会，内容是一种叫赫顿盐（M2M'(SO4)2(H2O)6或M2M'(SeO4)2(H2O)6）的晶体的电极化率，拉比在听完这场研习会后决定研究这种晶体的磁化率，而威尔士亦同意了指导这项研究。

要量度晶体的磁化率，首先就要培养出这种晶体，而这项简单的工作很多时候会交由中学生来做。之后的预备工作要对晶体进行技术性切割，使各小块的切面与晶体内部结构的方向不一致，然后再用心地测量它们对磁场的反应。拉比趁着等待晶体成长的空档研读了詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1873年所著的《电磁通论》，而这本书启发了一种更简便的测量方法。他把晶体绑在一条连接于扭簧的玻璃纤维上，然后把晶体降入溶液中，而该溶液的磁化率可以透过两个磁极来调校。当磁化率与晶体一致时，开关磁铁也不会扰乱晶体。这种新方法不但比够省工，而且实验结果更加准确。拉比于1926年7月16日将他题为《论晶体的主磁化率》的博士论文寄往《物理评论》。然后次日就与海伦成婚。印度物理学家卡里亚马尼卡姆·克里希南读过这篇论文，并在自己对晶体的研究中用上这套方法，但这篇论文并没有在学术圈引起关注。拉比的结论是除了发表论文之外，他还需要推广自己的研究。

拉比跟其他当时的年轻物理学者一样，都在密切关注着欧洲的各项重大发现。施特恩-格拉赫实验使拉比吃了一惊，同时也让他确信了量子力学的有效性。他与拉夫·克勒尼希、法兰西斯·比特、马克·泽曼斯基和其他人准备一起将薛定谔方程扩展至对称顶分子，并找出这样一个机械系统的能态。但问题是他们没有人能解开所得的二次偏微分方程。拉比从19世纪数学家卡尔·雅可比的著作中找到了答案。那条方程有着超几何函数的形式，而雅可比已经找到了这程方程的答案。克勒尼希和拉比把他们的发现整理成文寄往《物理评论》，并于1927年发表。

欧洲

1927年5月，拉比获得巴纳德研究奖学金。奖学金的发放期为1927年9月至1928年6月，总金额为1,500美元（以 2026年计相当于27,802美元）。为了到欧洲留学，拉比迫不及待地向纽约市立学院申请一年的休假。他在申请被拒绝后马上辞职。他原本到苏黎世是希望能得到埃尔温·薛定谔的指导，到达后他结识了两个美国同乡，一个叫朱利叶斯·亚当斯·斯特拉顿，另一个叫莱纳斯·鲍林。他们发现薛定谔准备离开苏黎世，到柏林出任腓特烈·威廉大学的理论物理研究所所长，因此拉比决定到慕尼黑大学去寻求阿诺·索末菲的指导。他在慕尼黑发现了索末菲的门下有两个美国人──霍华得·帕西·罗伯特森和爱德华·康登。索末菲最终决定收拉比为他的博士后学生。当时德国物理学家鲁道夫·佩尔斯和汉斯·贝特也在索末菲的门下，但三个美国人间的关系尤其亲密。

拉比在威尔士建议下前往列斯出席英国科学促进会的第95届年度会议，会上拉比听到维尔纳·海森堡介绍自己的一篇量子力学论文。拉比之后到了哥本哈根，自愿为尼尔斯·玻尔研究。虽然玻尔在休假，但是拉比马上就开始计算氢分子的磁化率。玻尔在10月回来之后，他安排了拉比和仁科芳雄去汉堡大学继续研究工作，并接受沃尔夫冈·泡利的指导。

虽然拉比来到了汉堡后接受了泡利的指导，但是他却发现奥托·施特恩在于两名说英语的博士后研究员进行研究。他们分别叫罗纳德·弗雷泽（Ronald Fraser）和约翰·布拉德肖·泰勒（John Bradshaw Taylor），拉比跟他们交了朋友，并开始对他们的分子束实验产生了兴趣。施特恩正是凭分子束实验获得了后来1943年的诺贝尔物理学奖。他们的研究用的是不均匀磁场，操作起来不容易，而且很难获得准确的测量结果。拉比提出改为在掠射角非零的情况下使用均匀磁场这个办法，这样做原子就能像光线通过棱镜时那样偏转。这个方案不但操作起来比较容易，而且测量结果更加准确。拉比在施特恩的鼓励和泰勒的大力支援下成功把方案付诸实行。拉比在施特恩的建议下写了一封关于这项研究结果的信给《自然》期刊，并于1929年2月获发表，之后他还写了一篇题为《论分子束的偏转法》的论文给《物理期刊》，该论文则于同年4月获发表。

巴纳德奖学金到此时已经到期，拉比和海伦靠着洛克菲勒基金会每月182美元的津贴生活。他们离开了汉堡到莱比锡去，拉比希望在那里能得到海森堡的指导。拉比在莱比锡结识了另一位纽约同乡罗伯特·奥本海默。这是一段一辈子友谊的开始。然而海森堡在1929年3月离开了欧洲前往美国讲学，于是奥本海默和拉比决定前往苏黎世联邦理工学院，泡利当时正在该校担任物理学教授。拉比在那里遇到不少当时物理学的领军人物，这使得他的教育变得更加丰富，他们包括保罗·狄拉克、瓦尔特·海特勒、弗里茨·伦敦、法兰西斯·卢米斯、约翰·冯·诺伊曼、约翰·斯莱特、利奥·西拉德和尤金·维格纳。

分子束实验室

拉比于1929年3月获哥伦比亚大学邀请担任讲师，且薪金不俗，年薪为3,000美元。哥伦比亚大学物理系主任乔治·佩格勒姆当时正在寻找一名理论物理学者，负责讲授统计力学，以及新开设量子力学进阶课程，而海森堡就推荐了拉比。海伦当时怀孕了，因此拉比需要一份固定的工作，而这份工作就在纽约。拉比接受了邀请，并于8月乘坐罗斯福总统号蒸气轮船回到美国。拉比成为了当时哥伦比亚大学唯一一名犹太裔教员。

学生们对拉比的讲课表现反应欠佳。利昂·莱德曼记得以前学生在拉比的课堂后都会前往图书馆尝试搞清楚他到底讲了些什么。欧文·卡普兰把拉比和哈罗德·尤里评为“我这辈子遇过最差的老师”。诺曼·拉姆齐认为拉比的讲课“挺不像话的”，而威廉·尼伦贝格则觉得拉比“实在是一名糟透了的讲员”。虽然讲课是拉比的弱项，但是他对学生有着很大的影响力。他启发了不少学生投身物理学研究，其中有些后来还出了名。

拉比的第一个女儿海伦·伊丽莎白（Helen Elizabeth）生于1929年9月。第二个女儿玛格丽特·祖爱拉（Margaret Joella）则在1934年出生。由于他在哥伦比亚大学的第一年忙于教学及照顾家庭，所以无暇从事研究，因此那年他并没有发表论文，但是在学年终结时他还是被擢升为助理教授。随后在1937年成为了教授。

拉比于1931年再度从事分子束实验的研究。他与格雷戈里·布莱特共同开发出布莱特-拉比方程，并成功预测到施特恩-格拉赫实验能够通过改良来确认原子核的性质。而研究的下一步就是将这项改良付诸实行。拉比在维克托·科恩（Victor W. Cohen）的帮助下制作了哥伦比亚大学第一台分子束仪器。他们希望能探测到钠的核自旋，其办法是放弃使用强磁场，而改用弱磁场来进行探测。实验得出四条小分子束，由此推论钠的核自旋为3⁄2。

拉比的分子束实验室开始吸引各方人才加入，当中包括以锂作为博士研究课题的研究生西德尼·米尔曼（Sidney Millman）.。另一位则是杰罗德·萨卡利亚斯，而他则认为钠原子太难懂了，因为提议研究最简单的元素氢。它的同位素氘在不久前才被同校的尤里发现，他亦因1931年的此项研究获得了1934年的诺贝尔物理学奖。尤里能够为他们的实验提供重水和氘气。尽管氢的实验比较简单，但施特恩在汉堡的研究团队已经透过观测意识到氢的性质与预测不一致。尤里还在其他方面提供了协助；他把诺贝尔奖金的一半给了拉比，作为分子束实验室的专款。其他在分子束实验室开始物理生涯的科学家还包括诺曼·拉姆齐、朱利安·施温格、杰罗德·克洛格（Jerome Kellogg）和波利卡普·库施。那些科学家全部都是男性；拉比并不相信女性能当物理学家。他一生都没有收过女性作博士或博士后学生，而且基本上反对女性申请教员职位。