奥托·斯特恩（1943年诺贝尔物理学奖得主）
| 姓名 | 奥托·斯特恩（Otto Stern） |
|---|---|
| 出生 | 1888年2月17日，德意志帝国西里西亚索劳（今波兰茹雷） |
| 逝世 | 1969年8月17日（81岁），美国加利福尼亚州伯克利 |
| 国籍 | 德国→美国 |
| 母校 | 布雷斯劳大学、法兰克福大学 |
| 知名于 | 斯特恩-盖拉赫实验、分子束方法、自旋测量 |
| 奖项 | 诺贝尔物理学奖（1943年） |
| 研究领域 | 实验物理学、分子束、量子力学 |
| 机构 | 法兰克福大学、汉堡大学、卡内基理工学院 |
生平
奥托·斯特恩1888年2月17日出生于德国西里西亚索劳（今属波兰），父亲是富裕的谷物商人。斯特恩在布雷斯劳大学学习物理化学，1912年获布雷斯劳大学博士学位。此后他师从爱因斯坦在苏黎世联邦理工学院和柏林大学做博士后研究，深受爱因斯坦的影响。1914年至1921年，他在法兰克福大学理论物理研究所工作，在那里与盖拉赫合作完成了著名的斯特恩-盖拉赫实验。1921年，斯特恩被任命为汉堡大学物理化学研究所所长，主持建立了分子束实验室。
1933年，纳粹上台后，因犹太裔背景斯特恩被迫辞去教职。他离开德国，先到荷兰乌特勒支大学短暂停留，后于1933年底移居美国。在美期间，他就职于匹兹堡的卡内基理工学院（今卡内基梅隆大学），继续从事分子束和磁学实验研究。1945年退休。1969年8月17日在伯克利去世。
学术生涯
斯特恩的学术生涯以分子束实验方法的发展和量子力学基本问题的实验检验为主线。分子束方法由斯特恩首创和发展，成为20世纪物理和化学研究中的一项革命性技术。
1922年，斯特恩与盖拉赫在法兰克福大学进行了著名的斯特恩-盖拉赫实验。他们将银原子在高温炉中蒸发为原子束，通过非均匀磁场后轰击到收集屏上。根据经典物理预期，银原子的磁矩方向应该是连续分布的，在屏上应该形成一条连续带。但实验结果显示只有两条分立的斑痕——这表明原子磁矩在空间是量子化的（空间量子化），直接验证了量子理论的核心预言。该实验成为量子力学历史上最经典的实验之一，也首次直接测量了原子的磁矩。
1920年代至1933年间，斯特恩在汉堡大学进一步用分子束方法进行了大量基础性实验。他测量了质子的磁矩（1933年），发现质子磁矩远大于狄拉克方程的预言值（约2.5倍），这成为后来发现质子内部结构的重要线索。他还测量了氘核的磁矩，验证了核力与自旋的复杂关系。
在卡内基理工学院期间，斯特恩继续研究分子束、原子磁矩和核自旋，但由于年事渐高且缺乏像汉堡那样完善的实验室设施，高产期已成过去。
获奖成就
斯特恩因"发展分子束方法及发现质子的磁矩"获1943年诺贝尔物理学奖。1943年诺贝尔奖是在二战期间延迟颁发的（当年仅颁发了物理学奖和化学奖），且斯特恩获奖的消息直到1944年才公开发布。
斯特恩的荣誉还包括：美国国家科学院外籍院士（1945年），美国艺术与科学院院士。他曾获德国物理学会的本生奖章和富兰克林研究所奖章等。
历史贡献
斯特恩的历史贡献以两个核心成就为代表：
第一，斯特恩-盖拉赫实验是量子力学早期最具说服力的实验证据之一。它直观演示了空间量子化——即原子磁矩在磁场中的取向是离散的而非连续的，这是量子力学与经典物理最根本的分歧之一。这个实验后来被应用于解释电子自旋的概念（乌伦贝克和古德斯密特），成为自旋发现的重要实验依据。
第二，分子束方法（Molecular Beam Method）本身是一项革命性的实验技术。斯特恩将分子束与真空技术、电磁场和探测技术相结合，创造了精确测量原子和分子性质的通用实验平台。这一方法在物理和化学中产生了深远影响——1953年获奖的拉比（斯特恩的学生）发展了分子束磁共振方法，1981年获奖的布隆伯根和肖洛的激光光谱学也根植于分子束技术。如今，分子束方法在原子钟、量子计算、精密测量等前沿领域仍是核心技术。
此外，斯特恩对质子磁矩的测量揭开了质子和中子的内部结构的奥秘，是人类认识核子结构的第一步。这个工作为后来的核物理和粒子物理打开了大门。
轶事典故
斯特恩被爱因斯坦视为得意门生。1912年斯特恩到布拉格师从爱因斯坦，他们一起工作，关系亦师亦友。斯特恩后来回忆爱因斯坦时说："他是最好的导师——给你最大自由，又在关键时刻给出最尖锐的问题。"
斯特恩-盖拉赫实验的原始条件极其艰苦。他们使用了当时仅有的高真空设备和手工制作的磁场装置。盖拉赫后来描述说，实验之所以成功，部分原因在于他们太"蠢"了——不了解理论家认为这个实验有多难做，所以就直接做了。
斯特恩是一个极注重实验精度的人，被同事称为"人形测微计"。在他的实验室里，清洁和整洁近乎苛刻——他说"脏的真空永远不会给您好的数据"。
斯特恩离开德国流亡美国时，实验室的大量设备和仪器无法带走。他到了美国后也不愿在德国发表论文。战后他虽然回过德国访问，但拒绝了回德国定居的邀请。
斯特恩终身未婚。他的学生们说他"嫁给了科学"。在伯克利度过的晚年，他热爱散步和登山，直到去世前几天仍坚持长距离散步。
参考文献
1. Stern, O. & Gerlach, W. (1922). Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld. Zeitschrift für Physik, 9(1), 349-352. 2. Stern, O. (1933). Über die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons. Zeitschrift für Physik, 80(7-8), 469-480. 3. Nobel Foundation. Otto Stern – Biographical. NobelPrize.org. 4. Tayler, J. G. (1988). Otto Stern 1888-1969. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, 34, 77-96. 5. Toennies, J. P. et al. (2011). Otto Stern (1888-1969): The founding father of experimental atomic physics. Annalen der Physik, 523(12), 1045-1070.