Thursday, December 8, 2011

宇宙的精灵 #4.3




1921年夏季,21岁的泡利以德国教育部规定的最短年限(六个学期)获得博士学位。博士论文的题目是《论氢分子离子的模型》,是一个相当高难度的论题,索末菲给了最高分。接着,由索末菲推荐,赴哥廷根大学当波恩教授的助手。

哥廷根是德国北部一座小城,到现在也就13万人口,相当我们一个中等县城。绿草如茵,花团锦簇,风光秀丽,故有“花城”之称。市中心广场矗立着一座“牵鹅少女”的塑像,每年城里的学子获得博士学位后按例都要来亲吻少女的脸,她因此成为全世界收吻最多的姑娘。因为哥迁根最响亮的名称是“学术之城”,这弹丸之地,居然出了四十多位诺奖得主,足以让我泱泱中国无地自容。而学术的首善之地,当属哥廷根大学。这座建于十八世纪上半叶的高等学府在德国历史上有不俗的地位,现在她将会因波恩教授而锦上添花,大放异彩。

马克斯·玻恩(Max Born)1882年出生于德国城市布雷斯劳一个犹太人家庭,父亲是布雷斯劳大学的生物学教授。小玻恩记忆力不好,学习成绩中等。数学成绩尚可但他兴趣不大,小玻恩对手工倒是十分热爱,他的房间不像书斋倒更像车间,充满了车床和各种工具。跟爱因斯坦的家庭一样,宗教情感也比较淡漠。当父亲觉得学校的犹太教宗教指导不尽如人意,就让小玻恩去听路德教的,因为他认为欧洲文化中充满了圣经故事,这方面的知识还必须要有。每个星期六犹太孩子都不去上学而上教堂,尽管小玻恩不爱上学,但觉得教堂比课堂更加乏味因此宁可选择上学。母亲去世过早,使在很小的时候就感受到了无人倾诉的孤独,于是音乐就成了他倾诉的方式。

19007月,父亲去世。临终的一次谈话是大学专业的选择。小玻恩凭兴趣说希望成为一个工程师,父亲劝他可以暂时不固定专业,把各专业的课先听一听。到1901年入学时,他最终选择了以天文学为主修专业。小玻恩听从父亲的劝告,还兼修了数学、物理等各个学科。很快他就发现天文学这碗饭不是他吃的。问题发生在计算毛糙上面,总是不知道什么环节就算错了,在玻恩的记忆中就从来没有算对过一个星体的运行轨道。玻恩不是那种很用功的学生,加上两个母亲(包括后母)家里都很有钱,德国的的自由选课制度就被他利用得淋漓尽致。大学头三年,他就去过了海德堡和苏黎世(跨国)。大四原打算去慕尼黑,因为那儿可以爬山有狂欢的啤酒节,但这时他对数学有了兴趣,有同学介绍,要学数学只有哥廷根大学,因为那儿除了有名的克莱因,新近最耀眼的“数学双星”(因为这二位总是傍在一块)——希尔伯特和闵可夫斯基(爱因斯坦的老师)——也被克莱因成功的引进。我们知道克莱因很注重应用数学,而“双星”更是物理和数学双栖科学家。上希尔伯特的第二节课玻恩就被荣幸地任命为教授的助手(没有薪水),负责课堂笔记。而闵可夫斯基则是他后母的故交。所以玻恩跟这二位都发展了很好的私人关系。不经意间,玻恩就过渡为一个理论物理学家。

1921年,玻恩被聘为母校哥廷根大学物理实验室主任和教授,接替刚去世的伏格特。他对这个聘任有些疑虑,毕竟自己不是实验物理学家。玻恩虽是个学者,但外公是个企业家,也曾希望玻恩能到他的企业接班,玻恩在专业选择时也曾考虑过经商,总之玻恩也许因此比一般的学者就多了些精明。为了这个赴任,他专门跑到柏林教育部,要求查看相关文件看看有什么机会。真是工夫不负有心人,他在教授任命的文件里找到了一个破绽。原来这个实验室有两个特聘教授的教席,一个是实验物理的玻耳教授,后面注明了:“任职者去世作废”,波耳此时很年轻,这个附加条件其实无意义。偏偏是刚去世的伏格特教授,本来也该有这个附加条件的,但可能是秘书不在意抄漏了。而玻恩是以“常任”教授名义聘任的,这就意味着他还有一个未被作废的“特聘”教授的名额。于是他就抓住了这个机会,聘任了在游学时结识的弗兰克主持实验物理。玻恩这是赚大发了!这位弗兰克就是前面 “弗—赫实验” 中见过的那位,再过几年他就要登上诺奖的领奖台了。玻恩自己说:“哥廷根的物理学派20年代是非常兴旺的,而兴旺主要来源于一个书记员的抄写错误。”

好了,现在哥廷根物理实验室实现了最佳配置,玻耳是专于实验物理,玻恩擅长理论物理,而弗兰克是理论和实验双栖。但也有一个令玻恩不快但实际大有好处的地方,就是这个弗兰克在“弗—赫实验”之初是跟波尔对着干的,但最终证明波尔是正确的以后,这家伙现在成了波尔的铁杆。有时玻恩问起某个实验做了没有,弗兰克会回答:“还没呢。我已经给波尔去了信,现在还没收到回信。”

哎,不是还有个泡助理吗?对。不过玻恩说这家伙没起多大作用。玻恩终身都有哮喘病,有时病起来要躺两三天,就需要泡利代课。但几乎每次他都忘记了。让女仆去叫时,都能发现这哥们儿还梦周公呢。倒是有泡利的邻居来反映,说这家伙每晚总在书桌前摇头晃脑到二三点,像个念经的佛爷,该不会有什么毛病吧?玻恩只好跟别人解释:绝对是正常人,不过他是一个天才。

1922年末,由于索末菲去美国讲学,就建议海森堡到外校“换换空气”,于是海森堡就投到了玻恩的麾下。这时泡利已应波尔之邀到哥本哈根工作去了。海森堡的聪明同样令玻恩欣赏,而且做事比泡利踏实。于是玻恩就有了让他毕业后接替泡利角色的提议,这时的海森堡也许还有别的想法,不置可否。就这样,海森堡一边听听课,写写博士论文,顺便也帮玻恩做点事,就待到了来年的夏天。

1923723日,从哥廷根回慕尼黑的海森堡参加了博士学位考试的最后的“面试”。在此之前,他的博士论文《关于流体的流动和湍流》已经得到了索末菲给的最高分。这个“面试”没有我们现在的论文答辩那么庄重,因此也叫“谈话”,走走过场而已。以前还没听说过有因为面试不过关而拿不到学位的,何况海森堡的论文又那么优秀。所以海森堡是高高兴兴离开的哥廷根,玻恩也没太当回事。

大概是做非常事之人必遇非常之事。24号一大清早,玻恩一打开家门,似乎从天而降的满脸晦气的海森堡就把他吓了一跳!没有问候,小家伙没头没脑就来了一句:“你当初要我当助手的邀请,现在还作不作数?”咋回事儿捏?

原来海森堡轻视实验物理,实验课从不认真上实验也不认真做,只要老师关照不到就溜号,在实验室里啃理论物理。这种事做了也就算了,不说话能把你当哑巴卖吗?偏偏这小家伙嘴巴还不老实,到处宣扬:“做实验纯粹是浪费时间。”这可就把实验物理教授维恩给扎扎实实地得罪啦。这维恩可不是等闲之辈。想起来了吧?我们在普朗克那一章见过他,提出过黑体辐射公式,并且是诺奖获得者。报应啊!现在的面试分两个部分——理论和实验。理论由索末菲负责,自然没问题。但实验由维恩负责——海森堡一听到这头皮就发麻!

“好吧,先问你个简单的问题,光学仪器的分辨率问题”,维恩提问。

海森堡头脑“嗡——”地就炸了,吱吱唔唔回答不上。其实这个维恩认为的“简单”问题,当海森堡最终看出它的不“简单”时,量子力学就诞生了。不过这是后话,现在海森堡还必须要接受“简单”的打击。

“如此简单而重要的问题你都回答不上,看来我们是在‘浪费时间’喽?”

维恩把“‘浪费时间’?”这几个音发得很有韵味,让这个小家伙饱尝自己曾经狂妄的散射。

接着维恩又问了个更“简单”的问题——铅板蓄电池的工作原理。海森堡还是回答不上,只是在心里犯嘀咕——这该去问汽车司机呀!

现在轮到索教授“嗡——”啦!维教授的意见是不及格,而学位的评定是一票否决制呐。苍天呐大地!如此天才学生居然拿不到学位!索教授那个着急哟!上窜下跳,好说歹说,终于说服大家给了个“可”——当时的分数有“优、佳、良、可”四级。

在索教授看来分是低了点,但总算能戴博士帽啦!显然是老师比学生高兴,忙回家组织了一个家庭晚宴,庆祝海森堡荣获博士学位。但心高气傲的海森堡还是觉得挺丢人的,怎么也高兴不起来,找个借口早早退场,乘上夜班火车连夜赶回了哥廷根。

听完原委玻恩哈哈一笑,拍拍小海的肩膀说:“你就踏踏实实在我这儿干吧。”玻教授当学生时也不是什么省油的灯,小海这点事儿在他看来小菜一碟。

在玻恩的领导下,哥廷根物理实验室办得是生机勃勃,成为独树一帜的哥廷根学派。玻恩和弗兰克组织的每周活动一次的“物理结构讨论班”被戏称为“玻恩幼儿园”,吸引世界各地的物理学青年才俊。讨论班提倡大胆地提问题,包括“愚蠢”的问题,无拘无束地讨论,老师讲课可以随便被打断。闲暇时,玻恩还会跟学生远足,野餐,散步。学生还经常有幸被邀请参加玻恩夫妇钢琴合奏的家庭音乐会。我看过一张照片——清癯的波恩笑咪咪地揪着胖乎乎的泡利的耳朵——浓浓的“父子情”暖暖地让人感动!从这所“幼儿园”出来的学生,日后不少成了量子革命中叱咤风云的英雄。他们有:泡利、海森堡、康普顿、狄拉克、约尔丹、费米、玻色、奥本海默……



哥廷根的牧鹅女铜像。这是全世界收吻最多的姑娘,而且是博士的吻。搞笑的是,哥廷根警察局现在依然有禁止亲牧鹅女的法令,可他们对每年大学轰轰烈烈的亲牧鹅女活动,却睁一只眼闭一只眼。

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