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1912年的諾貝爾物理學獎得主無疑是史上最不可能獲得這一榮譽的人。他并不是物理學家,也不是化學家。這位名叫尼爾斯·古斯塔夫·達倫(Nils Gustaf Dalén)的人物是個發明家,而使他獲獎的那項發明,與一場幾乎讓他喪命的工業事故有著千絲萬縷的聯系。
為什么瑞典皇家科學院的成員們在1912年選擇了達倫,而非和他同時代的、更為聲名顯赫的候選人呢(例如馬克斯·普朗克和阿爾伯特·愛因斯坦)?要理解這件事,我們得先了解一下達倫這個人本身。
與諾貝爾獎創立者阿爾弗雷德·諾貝爾一樣,達倫也是瑞典人,1869年出生于哥德堡東北約140公里處的小村莊斯滕斯托普。如今,當地為紀念他建了一座博物館,但年輕時的達倫可一點不像個值得紀念的人。相反,他懶得驚人——事實上,他懶到發明了一臺機器,以便在早晨為他煮咖啡并開燈。
這臺別出心裁的裝置讓他在當地小有名氣,但真正改變他命運的,是他某次在展示一臺測量牛奶脂肪含量的裝置時,得到了瑞典當時最著名的發明家古斯塔夫·德·拉瓦爾(Gustaf de Laval)的關注。
在德·拉瓦爾的鼓勵下,達倫賣掉了家里的農場,考入了如今的瑞典查爾姆斯理工大學。1896年,他獲得了博士學位,又在瑞士蘇黎世聯邦理工學院深造一年,隨后回到瑞典創立了自己的第一家工程公司。
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尼爾斯·古斯塔夫·達倫(Nils Gustaf Dalén)
黑暗中的一盞燈
瑞典海岸線漫長而復雜,在可靠的無線電通信技術和GPS技術出現之前,燈塔是警示船只遠離危險的主要手段。然而,燈塔的維護極其昂貴、困難,不僅需要訓練有素、體格強健的看守人員晝夜值守,還要消耗大量的丙烷燃料,因此必須頻繁地進行補給運輸,而這種運輸又經常很危險。
要想降低成本,顯而易見的方法之一是使用其他燃料。乙炔是一個具有吸引力的選擇,因為它可以以工業規模生產,且燃燒時亮度很高。不幸的是,它極易爆炸,無法安全地儲存或運輸。為了馴服這頭“乙炔巨龍”,達倫發明了三種獨立的技術。
首先,他研制出了一種由石棉和硅藻土混合而成的材料,并將自己的燃氣儲存公司的名字縮寫“AGA”和瑞典語“massan”(意為混合物)拼在一起,命名為“Agamassan”。
他發現,只要在容器中裝滿這種材料,用丙酮潤濕,再在高壓下充入乙炔,乙炔就會溶解在丙酮中,并像海綿里的水一樣被拘束在這種材料里。在此種條件下,乙炔不僅可以安全地運輸和儲存,甚至連摔落時也不會爆炸。
在讓乙炔變得可以安全使用之后,達倫又致力于提高它的經濟性。他的第二項發明是一種能自動開關乙炔供應的裝置,這樣既節省燃料,又無須使用笨重的旋轉機械結構就能讓燈光間歇閃爍,從而與岸上的其他光源區分開來。
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“要有光”:第一座采用達倫技術的燈塔位于瑞典斯德哥爾摩的動物園島附近。后來它被改裝作電力照明之用
達倫的第三項發明進一步提高了乙炔燈塔的自動化程度。以往,夜晚點亮和早上關閉乙炔燈都要靠人工操作,但達倫發明了一種可以自動完成該流程的閥門。
這種閥門由幾根金屬桿組成,其中一根被涂黑,其他則被拋光。當涂黑的金屬桿通過陽光吸收了足夠熱量時,它會膨脹并關閉閥門;夜幕降臨或霧天昏暗時,涂黑的金屬桿會冷卻到常溫、收縮并打開閥門。
選擇獲獎者
當達倫忙于完善乙炔燈塔的技術時,諾貝爾物理學獎委員會也在照常進行推舉獎項候選人的工作。
1909年,委員會提名了無線電通信的先驅古列爾莫·馬可尼(Guglielmo Marconi)和他的學術同行卡爾·費迪南德·布勞恩(Karl Ferdinand Braun),瑞典皇家科學院接受了這一選擇。
1910年,委員會推舉了現代分子科學的奠基人約翰內斯·迪德里克·范德瓦爾斯(Johannes Diderik van der Waals),他同樣順利獲獎。
1911年,量子理論學者威廉·維恩(Wilhelm Wien)終于獲得了委員會與科學院的共同認可并獲獎——他與普朗克曾在1908年被同時提名,卻因爭議激烈而在當年雙雙落選(普朗克則要等到1918年才能獲獎)。
到了1912年初秋,一切跡象都表明,瑞典皇家科學院會再次接受諾貝爾物理學獎委員會的推薦,而這一年被推舉的候選人是海克·卡末林·昂內斯(Heike Kamerlingh Onnes),他在1908年首次液化了氦,隨后利用它發現了超導現象。
雖然達倫也得到了提名,但斯德哥爾摩大學的物理學家馬茨·拉爾松(Mats Larsson,曾在2016至2023年任諾貝爾物理學委員會成員)指出,他當時并不被視為有力競爭者。
“從委員會遞交給科學院的報告可以看出,他們承認達倫的發明有其重要性,但尚不足以獲得諾貝爾獎。”拉爾松說。他補充稱,由于只有一位科學院技術部門的成員提名了達倫,“達倫甚至沒有進入最終候選名單。”
工業事故
然后,就在科學院準備投票前,悲劇突然發生了。1912年9月27日,在一場危險到必須在采石場而非AGA公司位于斯德哥爾摩的工廠進行的實驗中,達倫遭遇了爆炸事故,身受重傷。
次日,瑞典的全國性報紙《每日新聞報》(
Dagens Nyheter)在頭版刊登了這起事故,報道稱達倫“面部已無法辨認”,右半身“嚴重撕裂并燒傷”。雖然他被送往醫院時仍有意識、還能說話,但普遍認為他難以生還。
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古斯塔夫·達倫與妻子艾爾瑪于1937年攝于自宅外
諾貝爾獎不能追授。如果達倫因傷去世,他的同事們不太可能投票破例為他授獎。然而,雖然醫生們未能保住達倫的視力,卻的確挽救了他的生命。等到科學院召開會議評選1912年諾貝爾獎時,達倫已在家人照顧下逐漸康復,而他那場令人同情的遭遇顯然深深打動了他的同僚們。
我們并不知道接下來到底發生了什么。“諾貝爾基金會檔案中的資料非常簡略,”拉爾松解釋道,“它只記錄了投票,達倫獲獎。”
但可以想見,科學院中必定有人為達倫據理力爭。“這是我們的民族英雄,他與無知和黑暗作了斗爭,”瑞典皇家科學院科學史中心主任卡爾·格蘭丁(Karl Grandin)對此表示贊同,“他為了給世界帶來光明而失明,這本身就極具象征意義。”
達倫流傳最長久的發明
由于身體狀況欠佳,達倫未能參加在斯德哥爾摩舉辦的諾貝爾頒獎典禮,而是派出自己的醫生弟弟代為領獎。不過后來,他恢復得很好,得以重返AGA公司的崗位工作。隨著時間的推移,他甚至再次著手發明創造。而他人生故事的最后一個轉折也由此開始。
在康復期間,失明的達倫注意到過去視力猶在時被他忽視的一件事:他的妻子艾爾瑪每天在家中忙得不可開交,為他和四個孩子做飯尤為辛苦。達倫想,如果能有一種裝置,可以讓她同時烹飪多道菜且各自控制溫度,那就方便多了。
1922年,也就是在達倫失明并獲得諾獎十年后,他推出了他流傳最長久的發明:和“agamassan”一樣,以他公司首字母命名的AGA爐(AGA cooker)。這種爐具至今仍在生產,正如它的創造者為燈塔帶去了安全、高效且經濟的照明方式那樣,它為無數家庭的廚房帶去了溫暖。
古斯塔夫·達倫或許是史上最出人意料的諾貝爾物理學獎得主,但絕非不配獲此殊榮。畢竟,還有哪位物理學家,既拯救了海上數十萬人的生命,又為無數家庭減輕了家務的重擔呢?
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