汤马士·戈尔德1920—2004
Thomas Gold
奥地利天体物理学家
托马斯·戈尔德 是一位生于奥地利的天文物理学家,他曾担任康乃尔大学天文学教授、美国国家科学院院士、皇家学会院士。戈尔德是1950年初提出现已几乎被废弃的宇宙稳恒态理论的三位年轻科学家之一。戈尔德的研究是跨学科的,涉及生物物理学、天文学、航空航天工程和地球物理学。
摘自维基百科「湯馬士·戈爾德」,CC BY-SA 4.0
- 出生
- 1920 年 5 月 22 日,维也纳
- 逝世
- 2004 年 6 月 22 日,伊萨卡
- 国籍
- 美国、奥地利
- 学科
- 物理学、生物学、天文学、地球科学、工程与发明、博物与综合
- 职业
- 天文学家、航空工程师、天体物理学家、工程师
- 母语 / 工作语言
- 英语
- 母校
- 剑桥大学三一学院、剑桥大学、康奈尔大学、阿尔卑斯卓士中学
- 工作单位
- 哈佛大学、康奈尔大学、剑桥大学
研究领域
师承
博士导师1
博士生4
学生1
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所获奖项(5)
- 1962里克特迈耶纪念奖
- 1962美国地球物理联盟会士
- 1985英国皇家天文学会金质奖章
- —英国皇家学会院士
- —洪堡奖
学会与院士
百科正文
早年生活
戈尔德于1920年5月22日生于奥地利维也纳,父亲Max Gold是当地战前一位富有的犹太实业家,经营奥地利最大的采矿和金属冶炼公司,母亲Josefine Martin则曾经是一位德国演员。在1920年代晚期欧洲经济衰退影响下,他的父亲带着全家到德国柏林,而他的父亲在那里担任一家金属贸易公司的负责人。1933年纳粹党掌权后因为希特勒的反犹太运动,戈尔德和家人因此离开德国。之后数年他和家人一起走遍欧洲。他在瑞士作尔兹进入了作尔兹寄宿中学,在那里他很快证明自己是聪明、有竞争性以及身心上相当积极地。戈尔德在瑞士结束了他的学业后因为1938年初的德奥合并,和家人迁居英国。1939年戈尔德进入剑桥大学三一学院主修机械科学。在1940年5月希特勒入侵比利时和法国时,戈尔德被当成敌侨被英国政府送入集中营。他在伯里圣埃德蒙兹的军营被拘留的第一个晚上认识了他后来的合作者和密友,赫尔曼·邦迪。
在加拿大集中营的15个月之后,戈尔德回到英国并重新进入剑桥大学,但放弃主修机械科学。他在1942年6月获得学士学位以后曾短暂于英格兰北部进行农业劳动和当樵夫,之后他和赫尔曼·邦迪和弗雷德·霍伊尔一起加入英国皇家海军在萨里郡敦斯福德附近的雷达地面杂波研究。这三人在下班时间常进行涉及宇宙学、数学和天文物理学的激烈科学讨论。在数个月内,戈尔德负责建立新的雷达系统。戈尔德还确定了登陆艇如何使用雷达在D-Day导航找到登陆地点,以及发现纳粹德国海军的U-潜艇使用通气管,可以在水下取得空气维持运作。
在剑桥大学的工作
战争结束后不久邦迪和霍伊尔立刻回到剑桥大学工作,戈尔德则留在海军研究到1947年。他开始在剑桥大学卡文迪许实验室协助建立世界上最大的多腔磁控管,这是1940年两位英国科学家发明,用来发射强利微波让雷达侦测之用。之后不久戈尔德加入一位战时是海军雷达研究组副组长,负责研究人耳共振的动物学家 R. J. Pumphrey。他发现了在耳蜗内的共振并非和充满内耳液体的阻尼相关。1948年戈尔德假设听觉的机制是“发电机制”,当电能用来反馈阻尼效应时,就会产生电机作用。虽然戈尔德以听觉发电机制的论文取得三一学院的奖学金以及卡文迪许实验室的初级讲师职位,他的理论却被大多数不相信耳蜗是以反馈机制运作的听觉专家和生理学家,例如之后得到诺贝尔生理学或医学奖的盖欧尔格·冯·贝凯希忽略了。1970年代研究人员发现戈尔德的假设是对的-耳内的毛细胞负责反馈机制产生共振。
稳恒态理论
之后戈尔德开始和霍伊尔、邦迪一起讨论以红移和哈勃定律为中心的物理问题。他和另外两人开始对乔治·勒梅特于1931年提出,再由乔治·伽莫夫近一步发展的宇宙是从一个密度和温度极膏状态扩张到今日状态的大爆炸理论开始质疑。根据历史学家、物理学家史宾塞·维尔特于1978年的访谈纪录中,戈尔德相信人们有理由相信物质的创造是“在所有时间都能达成的,而且没有任何稍纵即逝的问题出现。稳定状态是在宇宙扩张配合新物质产生并且坍缩成新的星系”。
有两篇1948年出版的论文是讨论替代大爆炸理论的非标准宇宙学-稳恒态理论,其中一篇的作者是戈尔德和邦迪,另一篇的作者则是霍伊尔。戈尔德和邦迪在论文中表示宇宙虽然在膨胀,但外观不随时间而改变,也就没有开始和结束。
天文物理学的研究
在1951年英国皇家天文学会一个会议上,戈尔德提出最近侦测到的无线电波讯号源是位于银河系外。当时包含电波天文学家马丁·赖尔和数位理论宇宙学家都嘲笑他;但在一年后一个遥远无线电波源在罗马召开的国际天文学联合会上被公开确认。之后赖尔表示戈尔德的论点证明了星系的演化,代表稳恒态理论的失效。
戈尔德于1952年离开了剑桥大学,成为皇家天文学家哈罗德·史宾赛·琼斯在萨塞克斯郡赫斯特蒙索堡格林尼治天文台新址的首席助理。当时戈尔德提出来自太阳的带电粒子和地球磁场的相互作用在地球高层大气产生的磁暴是非碰撞激波的例子,这引起了一些争议。这个理论广泛处于争议之中,直到1957年美国科学家使用激波管进行模拟后将戈尔德的理论以数学方式呈现。
戈尔德在琼斯从格林尼治天文台退休后也离职,于1956年前往美国,1957到1958年间他在哈佛大学担任天文学教授,1958到1959年则是该校罗伯特·惠勒·威尔逊应用天文学教授。1959年初戈尔德接受了康乃尔大学的雇用,他得到一个机会建立研究电波物理和太空科学的跨学科研究中心,同时也在该校天文学系工作。他进入康乃尔大学天文学系时,该系只有他和另一位教授。戈尔德在康乃尔大学电波物理与太空研究中心担任主任直到1981年。戈尔德将康乃尔大学建立成具领导地位的科学研究中心。他任职期间雇用了知名天文学家卡尔·萨根和弗兰克·德雷克,并协助在波多黎各建立了世界最大的单一天线电波望远镜 阿雷西博天文台,以及和哈利·梅赛尔共同建立了康乃尔-雪梨大学天文中心。此外,戈尔德在1969到1971年之间担任康乃尔大学学术副校长,以及自1971年起担任约翰·韦瑟里尔天文学教授直到1986年退休。
和 NASA 的关系
1950年代起美国开始发展太空任务时,戈尔德就是 NASA 和几个国家太空委员会的顾问,其中包含了总统科学顾问委员会。这个时候科学家们对于月球表面的物理性质进行激烈辩论。1955年戈尔德预测月球表面被一层来自“太阳系中碎片持续撞击”产生的一层细颗粒尘埃覆盖。因此月球表面尘埃在当时被戏称为“戈尔德的尘埃”。戈尔德原本认为太空人在月球上会陷入尘埃中,但不久后它分析了月球上的环型山和静电场后,认为太空人的靴子只会陷入月球表面尘埃约3公分。在任何情况下,NASA 派出了一台无人驾驶的测量员计划探测艇分析月球表面的情况。戈尔德被共事的其他科学家认为他的思想是荒谬的,原因不只是因为他的假说,还有他进行沟通的向关注NASA的美国大众;特别是有些专家因为他以“月球尘埃”的模式参照月壤(表岩屑)。当阿波罗11号的组员于1969年登陆月球并带回第一批月岩样本后,研究人员确认月壤事实上是粉末状的。戈尔德说这和他的假说是一致的,并指出在一些地区因为组员走在一起,他们下沉了5到8英寸。但是并没有很多人相信他的正确预测,甚至有人批评他的深层月壤预测。戈尔德也协助设计阿波罗11号使用的立体照相机拍摄月球。
1970和1980年代,戈尔德对于 NASA 的航天飞机计划直言不讳地严厉批评。他嘲弄地宣称当局如果可以一年飞行50次任务,就可以有低预算成本。NASA 官员警告戈尔德如果他在美国国会对于他的关注作证,他的研究计划将会失去 NASA 的支持。戈尔德忽略了这个警告并且在参议员沃尔特·蒙代尔领导的委员会作证。
石油的来源
戈尔德在1950年代时首次对石油的来源感兴趣,并提出了非生物化石燃料形成假说。戈尔德和霍伊尔在这方面的深入讨论甚至包含在霍伊尔1955年的书 Frontiers in Astronomy 其中一个章节 "Gold's Pore Theory"。在1970年代晚期美国碰到了另一次大规模能源危机,让戈尔德重新开始他对石油的研究。1977年一台研究潜水艇在加拉帕戈斯群岛附近的洋底发现了多个在热液喷口旁的繁荣生态系。之后的探测发现这些热液喷口附近有多种生物存活,包含巨型管虫和白化的蟹,而这些生命是和嗜热的化能合成微生物共生的。在这种恶劣的环境下找到生物让戈尔德决定重新检视既定的生物成油理论。戈尔德相信“生物学只是热力学的一个分支”,并且生命的演化史只是“逐渐走向更有效利用低阶能源的系统性发展。”
他以研究地震如何将甲烷从地球深处转移到地球表面开始他的研究。他推测一个规模够大的地震可以使地表破裂,使气体可以从破裂区域逸出。戈尔德相信这也许可以解释许多和地震相关的现象,例如火焰、闪光、地震光和气体散逸。戈尔德和他的同事史蒂芬·索特(Steven Soter)建立了全世界产油区和历史上地震活能层域的地图。部分产油区例如阿拉斯加、德克萨斯州、加勒比海、墨西哥、委内瑞拉、波斯湾、乌拉尔、西伯利亚和东南亚等都位在世界上主要的地震带。戈尔德和索特提出这些区域也许可以解释气体在这些区域上升到地表,之后形成油田和天然气田。
荣誉
戈尔德的整个学术生涯中获得了许多荣誉。他在1948年成为英国皇家天文学会会士、1962年成为美国地球物理联盟会士、1964年成为皇家学会院士、1972年成为美国哲学会会士、1974年成为美国文理科学院院士、美国太空飞行学会会士和国际宇宙航行科学院院士,1986年成为剑桥大学三一学院荣誉研究员。此外,1981到1986年间他担任纽约天文学会会长。戈尔德于1972年因为他的论文 "The Nature of the Lunar Surface: Recent Evidence" 获得美国哲学会约翰·弗雷德里克·路易斯奖以及1979年亚历山大·冯·洪堡基金会的洪堡奖。1985年戈尔德获得英国皇家天文学会金质奖章;该奖项著名获得者有赫尔曼·邦迪、弗雷德·霍伊尔、马丁·赖尔、爱德温·哈勃、詹姆斯·范·艾伦、弗里茨·兹威基、汉尼斯·阿尔文和阿尔伯特·爱因斯坦。戈尔德并没有博士学历,但在1969年获得剑桥大学荣誉博士学位。
评价
天文物理学家杰佛瑞·伯比奇和玛格丽特·伯比奇则说戈尔德是“他的时代中最杰出的物理学家之一,并且他的跨学科能力是无与伦比的。”戈尔德的书The Deep Hot Biosphere的前言中,理论物理学家弗里曼·戴森写下:“戈尔德的理论总是原创性的、重要的、经常是引起争议的-而且经常是正确的”。虽然他曾经被俄罗斯、美国甚至加拿大科学家提出大量证据指控抄袭。特别是在石油地质学领域,很多在西半球以为是正确的非生物成油理论不管是正确或错误都起源或超前自他的理论,以上该书前言所证明的是在这个领域中他经常不适当的相信他的资料来源(包含那本书)。
赫尔曼·邦迪在《自然》期刊中写下:“汤米将会被后人记得他是一个进入一个他认为一个选项被忽略的任何领域的科学家。他在理论科学领域成就是相当不寻常,但他只使用少量数学,他主要是依靠他对物理学直观的了解。”史丹利·德莫特(Stanley F. Dermott)则写下:“汤米是一个英俊、迷人和慷慨的人,并且和许多忠诚的同事形成了长期的友谊。他是一个机智和口齿伶俐的演讲者,并且被一些人认为是一个因为争议而高兴的科学独行侠。在现实中,他是一个反传统者,并总是分析基于一些我们所知道最重要的理论假设进行精辟分析。”卫报的 Anthony Tucker 则说:“纵观他的一生,他总是会进入新领域发掘出其他人未发现的问题-不管是生物物理学、天文物理学、航空太空工程或地球物理学。争议随着他无所不在;而他有深刻的科学直觉和开放的严谨态度。他通常以挑战其他人所珍视的假设作结,并且使被挑战的假设处于在科学基础上的尴尬局面和经常发现所欠缺之处。他的地位和影响力是国际性的。
个人生活
戈尔德于1947年和第一任妻子Merle Eleanor Tuberg结婚,她是曾和苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡共事的天文物理学家;两人育有三女Linda、Lucy和Tanya。两人离婚后戈尔德于1972年和Carvel Lee Beyer结婚,育有一女 Lauren。
戈尔德于2004年在美国纽约州伊萨卡去世,葬于当地公墓。去世时他的妻子、四位女儿和六位孙辈都在旁。
以上节选摘自维基百科「湯馬士·戈爾德」,按 CC BY-SA 4.0 使用,去掉了参考文献、外部链接等尾部小节,公式改写成了纯文本。篇幅所限,较长的小节只摘了开头一部分,有的小节没有收;全文、配图和出处见原文。
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