Thursday, December 8, 2011

宇宙的精灵 #4.4



19226月,花团锦簇的哥廷根迎来了一次狂欢——物理思想的狂欢。波尔应邀到此做了关于原子理论的一系列演讲。原子理论作为当时物理学最前沿的学科,波尔又作为这个学科的领军人物,这么一个活动无异于我们现在的天王演唱会,具有山呼海啸式的轰动效应。不仅本地的的科学家,外地的也闻讯而来。比如,索末菲就携他的高足海森堡来了。这样,已经初成雏形的量子物理金三角的三大巨头——波尔、玻恩和索末菲,就有了具有历史意义的第一次聚首。这次活动,以后被科学家们称为“波尔演讲节”,是量子物理史上的一次意义深远的思想盛宴。

把“波尔演讲节”比作当今那种如痴如狂的演唱会确实流于低俗。波尔的演讲场面固然不失热烈,小小的礼堂被挤得满当当的。前排就座的有刚才提到的物理巨头,还有希尔伯特之类的数学巨头,更多的是追星的大学生、研究生和青年学者。然而会场的气氛却是沉闷的,波尔这个具有强烈表达欲的人物,却偏偏口齿不清,音量不足,加上思想深遂,不知有几人听得清听得懂?

但是它深刻的震撼力,犹如地壳深处的岩层断裂,其无以伦比的力量,只有在地动山摇的地震爆发时才会被世人普遍感受。特洛伊战争打了十年才取得破城的胜利。现在,波尔量子化模型的提出已经九年,宿命必定安排这么一次哥廷根聚首,为量子革命的二次爆发积聚最后的能量。

正是在这个波尔节上,历史把泡利和海森堡这两员年轻的悍将交到了波尔手上。而索末菲和玻恩这些老将,也因为波尔节造成的强大势场更把关注的目光齐聚到这门新兴的学科,实现了量子革命三大军团的大联合。

爱因斯坦说过他成功的秘密在于他是浪迹山野的“野豹”,其实从更宽泛的意义来说,普朗克、爱因斯坦、索末菲、玻恩,直至新生代的泡利和海森堡,都是关在德国理性主义这个笼子里的“家豹”。而波尔这个生活在边缘化国家的思想家,其独特的思维方式,在这个思辨厚重的国度里,就会有奇特的点化作用——至少在“波尔节”的海森堡身上发生了这种效应。

海森堡是这样描述波尔的演讲:“在每一个经过推敲的字眼背后可以观察到一长串思想,这些思想在背景的某个地方逐渐消失,而成一种哲学见解,它是多么强烈地吸引着我。”其实泡利也有过类似地感觉。他自己说过,一到慕尼黑被波尔那些“量子基本假设”所“震撼”。要知道泡利不仅经典物理功底深厚,连相对论这种刚诞生不久的新体系都烂熟于胸,以至于随时交个题目都可以写成经典,一个能让他“震撼”的理论必定相对原先的知识结构是具有巨大异质性的。

在某次演讲上,波尔谈到了他荷兰籍的助手克拉默斯关于氢原子的二次斯塔克效应的计算,他说尽管理论还有许多内在的困难,但相信计算是正确的。正好海森堡对这个问题有过研究,在讨论时就直言不讳地指出,克拉默斯的错误不是技术性的,他的经典物理方法计算根本不可能得出正确的结果。波尔没有给予海森堡满意的答复,但约他会后到海因伯格山散步。“我真是求之不得”——海森堡在回忆文章中如是说。

在武打小说里我们经常看到,一个“秘笈”的传授可以根本改变武林世界的力量对比,乃至达到改朝换代之功效。波尔与海森堡的海因伯格山谈话,大概就是这样的“秘笈传授”。海森堡回忆说——

我们在林木茂盛的海因伯格山坡上边走边谈。那是记忆中关于现代原子理论的基本物理及哲学问题的第一次详尽的讨论,自然对我以后的事业有着决定性的影响。我第一次了解到波尔对他自己的理论比其他别的物理学家(如索末菲)更持怀疑态度;我还了解到他对该理论结构的透彻理解并不是来自对基本假设的数学分析,而是来自对实际现象的深刻钻研,因此他能直觉地意识到内在的关系,而不是形式上把关系推导出来。

由于牛顿的成功,他那种从几个基本假设(“牛四条”)出发推导出一个公理体系的方法,在欧洲大陆,特别是德国,已经演变成一种理性主义哲学,并泛化成大陆科学家普遍的思维方式。这种哲学和思维方式如何顽固地起着作用,我们将在以后的爱因斯坦的身上明显看到。谢天谢地!这种思维方式还没有在泡利、海森堡这种二十郎当的年轻科学家身上根深蒂固的时候,波尔以他的理论,他的言传身教,给予了深刻的震撼和致命的打击,就为量子理论的未来发展预留下了进路——尽管它还是那样的艰难和崎岖。

在这个“波尔节”的会下活动中,波尔向泡利和海森堡这两个未来革命的年轻主帅都发出了哥本哈根的庄重邀请。

哥本哈根的波尔,现在可是“财大气粗”,不仅在精神上,而且在物质上。哥本哈根原子物理研究所的实验室于1921年建成,这是波尔利用他在科学界的名望“敛财”的成果,不仅获得了政府的拨款,还在老师卢瑟福和同仁索末菲的帮助下,从一个民间的基金会募到了一笔巨款。在给这个基金会的推荐信上,索末菲热情洋溢地写到:“但愿将来,犹如维也纳的镭研究所一样,世界各地的科学家,为着进行专门研究而荟萃到哥本哈根……,追寻共同的文化理想。”波尔没有辜负索末菲,波尔研究所成为全世界的物理学家、特别是青年物理学家的朝圣地麦加,物理学新思想在这里得到密集交流和巨量集散,成为即将发生的量子理论“二次革命”的策源地和总指挥部。

192210月,泡利获得洛克菲勒奖学金到哥本哈根工作学习了一年,以后虽然异地工作也“常回家看看”,成为哥本哈根学派一名重要成员。在这里,由于波尔虚怀若谷的胸怀,从善如流的品格,营造的畅所欲言的氛围,自由讨论的风气,使泡利的才能得到了最充分的发挥,也“惯”出了他犀利尖刻的“毛病”。泡利对问题有深刻的洞察力,准确的判断力,而且口无遮拦,全不顾对方的位子和面子、权威和尊严,在圈子里俨然学术法官,大家都喜欢让他为自己的学术成果做诊断,连波尔都要以他的意见为定心丸,据说他的最高评价是“居然没有错误”,波尔也不例外。这一来二去,泡利就赢得了“物理学的良心”(波尔语)和“上帝之鞭”(埃伦费斯特语)二个雅号。

海森堡跟泡利好像是亦步亦趋。19243月,海森堡应波尔之邀到哥本哈根作短期访问。初来乍到,波尔就带他去北西兰岛作了一次徒步旅行。清远落暮的小渔村,中世纪的古老城堡,文艺复兴的典雅建筑,茂密的原始大森林,碧波荡漾的湖泊,一望无际的大海,斯堪地那维亚的旖旎风光,让这个才23岁的孩子欢快莫名,竟忘形地高叫:“我一秒钟都不愿想物理学!”波尔也兴致勃勃,跟海森堡完全没了年龄差距,在海边俩人比赛投远。有次在空无一人的街道上,海森堡用石块向远处一根电线杆扔去,竟意外地击中了。这时波尔又还原了他哲学家的本性,若有所思地说:“如果存心,根本不可能击中;冒冒失失地干,还荒唐地希望能成,反倒就成功了。”

也许这个时候,波尔和海森堡,都在荒唐地希望着什么。



哥本哈根海滩上的美人鱼铜像,完成于1913年8月。同年在哥本哈根还完成了另一件伟大的作品——波尔的量子化原子模型。

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