原创刘元兴、国荣祯返朴

年诺贝尔物理学奖颁发给三位从事量子纠缠相关实验的物理学家，获奖理由中直接提到了“贝尔不等式”，这让北爱尔兰物理学家约翰贝尔再次回到了人们的视野。贝尔以量子力学基础方面的研究而著名，特别是提出了贝尔定理和贝尔不等式，他告诉了我们物质微观世界遵循难以想象的规律，如今这已成为量子信息领域的基础。事实上，这些令他载入史册的成就是“业余”所为，他一生中长期就职于欧洲核子研究中心，在加速器、核物理和基本粒子等方面同样做出了杰出贡献，还被称为“CERN的圣人”。在贝尔不等式获得诺奖的这一年，我们谨此纪念贝尔不凡的一生。

撰文

刘元兴（中国科学院大学人文学院在读博士）、国荣祯（中国科学院理论物理研究所在读博士）

年诺贝尔物理学奖颁给了三位物理学家阿兰阿斯佩（AlainAspect），约翰克劳泽（JohnF.Clauser）和安东蔡林格（AntonZeilinger），以表彰他们在纠缠光子实验与贝尔不等式实验研究方面的成就。这其中贝尔不等式无疑是这些科学家工作中最重要的基础之一，而贝尔是谁呢？他并不是我们所熟知的那个电话之父或以贝尔实验室闻名的亚历山大贝尔（AlexanderGrahamBell），而是约翰贝尔（JohnStewartBell）。

图1约翰贝尔（JohnStewartBell，.7.28-.10.1）图片来源：维基百科

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动荡而幸福的童年

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年，贝尔出生于北爱尔兰的首府贝尔法斯特——一座历史悠久且有着辉煌的过往的城市。18世纪60年代，工业革命在英国兴起，贝尔法斯特受益于此，到19世纪初这里成为了世界最大的亚麻产品生产地。同时它还有着世界首屈一指的沃尔夫船厂（HarlandandWolffShipyard），著名的“泰坦尼克号”就是这里铸造的。但是二战过后，这座城市开始走了下坡路，又因北爱尔兰的归属问题，这座城市陷入巨大的混乱，无论是经济还是政治都受到了打击。贝尔正出生于这样一个时代。

贝尔是家中的长子，他有一个姐姐和两个弟弟（图2），他的父亲杰克（Jackie）是一名普通的工人，母亲安妮（Annie）则是商店的店员。贝尔的双亲都只接受过非常基础的教育。贝尔的父亲家境一般，母亲出身于家道中落的显赫人家——贝尔的外祖父曾是一名非常成功的商人。外祖父深深影响了贝尔的母亲，安妮持家有方，即使如今生活贫穷，她也总能开源节流，让一家人过得充实和快乐。她曾经给孩子们买了一辆二手自行车并回忆道：他们骑起来就像新的一样有趣[1]。通过这件事，笔者猜测，贝尔在青年时期之所以非常喜欢骑摩托车，除了受他当时所住之处的环境影响（在当地，年轻小伙子们都酷爱骑摩托车[2]），也受到童年“自行车事件”的影响。而后来贝尔一直留着胡须，相传是因一次严重的摩托车事故，他的嘴附近留下了一道很深的割伤[3]，就以浓密的胡须掩盖。

贝尔自小就不同于其他人，他的家庭信奉圣公教，身边也有很多人信奉天主教，贝尔却坚持自己对真理的追求，即使信教可以带来切实的好处（比如在学校时，信爱尔兰教的小朋友进入足球队的几率会增加[4]），也不相信任何宗教。但是他却是一名坚定的素食主义者。根据贝尔的妻子所说，他是受爱尔兰著名剧作家萧伯纳的影响成为了一名素食主义者[5]。贝尔的妈妈安妮也曾回忆起这样一个故事：有一年圣诞节，贝尔闻到了烤火鸡的味道后便评论到：“我闻到了一具尸体在燃烧。”或许这种对动物的怜悯之情是贝尔成为一名素食主义者的另一原因。

图2一次家庭外出：上一排从左是贝尔的祖母布朗利太太（MrsBrownlee）、姐姐露比贝尔（RubyBell）和母亲安妮贝尔，下一排从左是弟弟大卫（David）、贝尔和弟弟罗伯特（Robert）图片来源：参考文献[6]

贝尔自幼聪慧，精通纸牌和国际象棋，还非常喜欢展示自己所学，他总是和家人甚至陌生人讲述他所掌握的知识。虽然不是所有人都喜欢他这样的性格，但是父母为贝尔擅长自我表达的能力感到高兴。此外，贝尔的动手能力也非常强。他曾经用一个在内部被涂黑，其盖子顶部被扎开一个小洞的芥菜罐头，一张感光相纸，在昏暗的红光暗室（浴室）里，制作一台针孔照相机[7]。

上学后，贝尔的成绩一直名列前茅，而在他11岁的时候，他就表达过自己想要成为一名科学家的愿望。但对于贝尔法斯特的孩子们来讲，可以享受的免费义务教育到14岁就截止了，之后的教育就要支付一大笔学费。贝尔的父亲在年仅6岁时就出来帮家里赚钱，但家境一直不宽裕，再加之教育政策的影响，他自然地认为贝尔在14岁时就应该离开学校去另谋生路[8]，但母亲鼓励贝尔继续读书。贝尔前几次想读自费中学，可学费都成了拦路虎，最终因得到了贝尔法斯特技工中学（BelfastTechnicalHighSchool）提供的奖学金才顺利入学[9]。而贝尔的姐姐露比就没那么幸运了，虽然她也拿到了学校的奖学金，但由于受到重男轻女的观念影响，她没能继续学习，贝尔的另两个弟弟大卫和罗伯特也同样在14岁的时候早早辍学开始赚钱。

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求学，求职与求爱

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中学一开始的时候，贝尔对古希腊哲学产生了浓厚的兴趣。在阅读过大量的哲学书籍后，他却失望地发现所谓的“好哲学家”的定义不过是他们可以驳倒其他哲学家，并且哲学要解决的是非常大的问题，对于贝尔来说，这些问题的解答没有取得任何进步[10]。而当他开始接触物理学时，他惊喜地发现，物理学的进步要明显好于哲学。从这时起，贝尔又重拾旧梦想，在心中逐渐埋下了成为物理学家的种子。但是他对学校里物理学刻板的教学并不是很满意。中学时代的贝尔是个不折不扣的优等生，不过除此之外并没有展现出什么过人的天赋。

16岁高中毕业的贝尔因不到入学年龄，又无力负担学费，未能顺利进入大学学习。在这段时间，他开始找寻能暂时养活自己的工作。他面试了许多工作，比如小工厂里的勤杂工、英国广播公司（BBC）的初级工作，但是最终都没有成功。因为这些工作的雇佣者们认为贝尔的条件太好了，并且在参加工作时，贝尔的身体语言无不倾诉着，他不想做这份工作[11]。幸运的是，贝尔在贝尔法斯特技工中学时期所学的许多实用技能帮助了他，使他得以找到了一份在贝尔法斯特女王大学（Queen’sUniversity）担任物理系技术助理的工作，并留在系主任卡尔乔治艾米留斯（KarlGeorgeEmelus）手下做事[12]。这期间他还被允许旁听物理课程。在有了一定的物理学基础并攒够了学费后，他于年正式入学女王大学。

贝尔在大学时期依旧保持着喜欢表达自己的特点，也喜欢上了与别人辩论。他在学校里经常参与小组活动，贝尔不仅仅只关心物理学，同时还参与哲学、政局等讨论活动。

贝尔在大学初期师从艾米留斯和罗伯特哈宾森斯隆（RobertHarbinsonSloane）。贝尔在入学的第一年就直接通过了第一学年科目的考试，进入二年级的学习。后来他学习了量子力学和相关的哲学问题，并深深受到了德国伟大的物理学家玻恩（MaxBorn）《关于因果和机遇的自然哲学》（NaturalPhilosophyofCauseandChance）一书的影响[13]——他被量子力学深深的吸引了，尤其是量子力学诡异的波函数坍缩，使他如痴如醉，这也成为了伴随他一生的研究方向之一。贝尔与两位老师相处在大部分时候是非常融洽的，但是每当贝尔向老师提问到有关量子力学的问题时，他们总是针锋相对，不能互相说服对方。贝尔认为老师的解释不能帮助他更好的理解量子力学，老师们也在贝尔的追问下变得没什么耐心了[14]。

贝尔在女王大学的最后一年有幸师从保罗埃瓦尔德（PaulEwald），一名由于德国政治灾难而来到爱尔兰的物理学家。他曾担任斯图加特理工大学校长，同时也是X-射线晶体学创始人之一。这同样是埃瓦尔德在贝尔法斯特的最后一年。贝尔与埃瓦尔德之间产生了微妙的化学反应，他们之间无话不说，贝尔给埃尔瓦德留下了深刻的印象[15]。贝尔也终于在他毕业前的最后一年如愿以偿地着手研究长链分子的量子力学。在贝尔做毕业论文的时候，埃瓦尔德曾建议他去拜访鲁多尔夫佩尔斯（RudolfPeierls），一名同样是德国流亡的顶尖理论物理学家。但贝尔受到当时家庭情况的制约，想要直接去工作，并没能遵循导师的建议。不过贝尔与鲁多尔夫佩尔斯的缘分并没有尽，在未来二人依旧产生了交集。年贝尔取得了实验物理学一等学位，并在一年后取得了数学物理学一等学位。

对于战后的科学家而言，更为“实用”的物理学无疑要比理论物理学可以赚到更多的薪水。即使贝尔十分热爱量子力学，但是他深知这只能作为他的业余爱好，并不适合作为自己的全职工作。在这样的背景下，年贝尔选择来到了位于哈威尔（Harwell）的英国原子能研究机构（AERE）找工作。贝尔的简历并不起眼，他既没有博士学位，也不是毕业于名校，跟其他人比起来十分没有竞争力。好在他在这里遇到了自己的伯乐富克斯（KlausFuchs），他将贝尔安排在了理论物理部门研究反应器[16]。几个月后，富克斯因为间谍活动而被逮捕，贝尔便跟随另一位非常赏识和关心他的人——比尔沃金肖（BillWalkinshaw），来到了距哈威尔80英里外的马尔文学院（MalvernCollege）参与设计直线加速器。贝尔最开始研究则是关于医用直线加速器的研究。在这里，贝尔对于基础物理的深刻理解，以及极强的数学才华，在他的加速器理论研究中起到了至关重要的作用。沃金肖曾如此评价贝尔：

“这曾经有一个年轻的有着极高素质的男人，他可以很快地独立选择所要研究的项目，并对粒子动力学有着特别的嗜好。他的数学才干精湛且超凡。”[17]

贝尔的才华终于在这里施展拳脚，他先后在加速器物理与高能物理两个领域发表了多篇文章，甚至很多年后科学家们所犯的巨大错误，贝尔在很早时就已经指出来过[18]，我们会在之后介绍这件事情。

对于贝尔来讲，另一件终身大事也到来了。他在这里邂逅了自己的工作伙伴、未来的妻子玛丽罗斯（MaryRose）。玛丽出生于苏格兰，她的父亲是一名职员。她的母亲则是一名小学老师。在家中除了玛丽外，她还有两个姐姐，他们一家都是素食主义者。玛丽小时候就对数学和物理学展现出了极大兴趣，她的父母非常支持她读书。在拿到奖学金后，她选择来到格拉斯哥大学（UniversityofGlasgow）学习数学和物理学，之后因为战争的原因，年她被借调到了马尔文的电讯研究所（Tele

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