天體物理學家小傳（2）：漢尼斯·阿爾文

01-30

Hannes Olf Gosta Alfvén（漢尼斯·奧洛夫·哥斯達·阿爾文）是瑞典等離子體物理學家、天文學家，致力於磁流體動力學領域的研究，其成果被廣泛應用天體物理學、地質學等學科。

Alfvén可以被認為是最早獲得諾貝爾物理學獎的天體物理學家之一，也是天體磁流體學的世界級大師。

1908年5月30日，Alfvén出生於瑞典的北雪平，1926年進入Uppsala University（烏普艾薩拉大學）就讀，Alfvén的博士生導師是瑞典物理學家Karl Manne Georg Siegbahn（曼內·西格巴恩），Siegbahn在1924年因為發現X射線的光譜而有機會獲得當年度的諾貝爾物理學獎這樣的殊榮。

值得一提的是，Karl Manne Georg Siegbahn的兒子Karl Manne Georg Siegbahn（凱·西格巴恩）其實也是1981年的諾貝爾物理學獎得主（獲獎成就是高解析度電子光譜儀n）。

1970年諾貝爾獎頒獎典禮

雖然Alfvén是1970年諾貝爾物理學獎得主。

但年輕時的Alfvén為工程師，後來轉為研究及教授等離子學及電子工程。

Alfvén在1934年獲得該校博士學位。而後阿爾文在烏普薩拉大學和斯德哥爾摩的諾貝爾物理學院教授物理學課程，1940年起擔任斯德哥爾摩皇家工學院教授。

1967年，Alfvén移居美國，在加州大學聖地牙哥分校和南加州大學執教。1991年退休，退休時是加利福尼亞大學聖迭哥分校的電機工程教授和皇家工學院的等離子體物理教授。

Alfvenn性格幽默，興趣廣泛，參加過包括國際裁軍運動在內的眾多社會活動。他還在科學史、東方哲學、宗教方面有一定研究，並且通曉瑞典語、英語、德語、法語、俄語。並且還會講一些西班牙語和漢語。

Alfvenn和他的妻子Kirsten（柯爾斯頓）生育了1個兒子4個女兒，兒子成為醫生，一個女兒成為作家，一個女兒成為律師。

為紀念他，第1778號小行星被命名為「 Alfvenn」。

Alfvén最大的貢獻在30年代，建立了宇宙物理學中的電磁流體力學。

他發現了磁流體中的Alfvén波。

1942年Alfvén在研究太陽黑子的理論中發現，處在磁場中的導電流體，在一定條件下可以使磁力線像振動的弦那樣運動，出現一種磁流體波。這種波後來被稱為Alfvén波。Alfvén波，又稱剪切 Alfvenn波，是等離子體中的一種沿磁場方向傳播的波。這種波的頻率遠低於等離子體的迴旋頻率，是一種線偏振的低頻橫波。處在磁場中的導電流體在垂直於磁場的方向上n受到局部擾動時，沿著磁感線方向的磁張力提供恢復力，就會激發Alfvén波。在垂直於磁感線的方向上阿爾文波不能傳播。

但當時人們並不理會他的這個發現，因為按照傳統的電磁理論，在導電介質中是不可能存在電磁波的。

7年後的1949年，Alfvén波在液態金屬中被觀察到，1959年又在等離子體中得到證實，終於受到應有的重視。

【Lundquist（隆德奎斯特）使用1T左右的磁場在水銀中觀察到了Alfvén波，Lehnert（列納爾特）使用液態鈉也證實了Alfvén波的存在】

這一發現在等離子體物理、天體物理和受控熱核反應中都有重要應用。

此外，他還提出過處理帶電粒子在磁場中運動的「導向中心」近似法，這方法可較簡捷地求得帶電粒子在磁場中的運動規律。

1943年開始，Alfvén系統地發表了關於太陽系的天體演化方面的論文，對於宇宙磁場的起源、太陽系的質量分布與結構、地球與月亮系統的起源與演化、彗星的性質與起源、小行星帶的演化等方面，都作出了重要的貢獻。

他提出過與大爆炸起源說不同的宇宙早期演化學說。Alfvén學說是強調電磁作用的一種太陽系起源學說。具體來說Alfvén認為太陽系內的天體都n是由一個高度電離的氣體雲形成的。太陽一形成就有很強的磁場，其周圍的高溫電離氣體雲（離太陽0.1光年處）因冷卻而還原成中性態，並因太陽的吸引而下n落。當下落的動能超過電離能時，由於碰撞而再度電離，並在離太陽一定距離處停止下落。

根據各元素的電離電位，Alfvén算出在離太陽不同距離處先後形成大小不n等四個物質雲。

太陽系中的行星、衛星都分別由這四個雲中的物質凝聚而成。Alfvén認為，規則衛星的形成過程同行星的相似，即在行星的周圍也形成幾個雲，最後n凝聚成規則衛星。

Alfvén於1942年最先提出磁耦合機制並用來解釋太陽系角動量特殊分布問題。他還推出行星自轉周期存在等周律。

Alfvén1969年又提出了一個「噴流」的新概念。所謂噴流,是指一群運動軌道幾乎相同的天體。Alfvén 指出來到中心天體周圍的等離子體總是先凝聚成塵粒或星子，然後形成噴流，而噴流能俘獲與它相遇的所有固體微粒和星子，在噴流中集聚成較大的天體。

直至最後形成繞中心體轉動的天體（行星、衛星、彗星）而離開噴流為止。Alfvén在小行星中找到了三個噴流。以後，有些人又發現了更多的噴流。

Alfvén作品很多，包括

《宇宙電動力學》
《太陽系的結構和演化史》
《太陽系的演化》

1995年4月2日，一代大師Alfvén離開了這個世界

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