宇宙的精灵 #5.1

第五章 王子的革命

一

让我们暂时离开生机勃勃的“金三角”，来到有点死气沉沉的法国。这个欧洲最西端的国家，历史上曾经有过无上的荣耀，是欧洲时尚的风向标。但以俾斯麦1871年攻克巴黎为标志，这个欧洲巨人的脚步就开始变得沉重而迟滞。尽管1870年到1913年这四十多年间法国的工业生产翻了一番，但德国同期的数据是4.6倍。第一次世界大战法国是战胜国一方，并且把自己强烈的复仇情绪写进了令德国人屈辱的“凡尔赛条约”，但并没有从精神上战胜德国。在科学领域，主流科学界与政府高度一致，在世界科坛领头抵制“德国科学”乃至“日尔曼科学”（把一战中的其他战败国和中立国甚至战后的同情国也捎带进来）。这种愚蠢的举动无异于自绝于世界科学，使法国科学本来就落后的状况雪上加霜。好在还有个德布罗意家族，它在历史上为法国在政治和军事领域屡立奇功；现在，它又为法国科学多少挽回了一点面子。

1742年，F.M.德布罗意因功被法国国王路易十四拜为“法国公爵”。17年后，公爵的儿子V.F.德布罗意又被“德意志的神圣罗马帝国”封为“德国亲王”。这个家庭在一百多年间，至少为法国贡献了一位总理，一位国会领袖，多位部长和驻外大使，为军队贡献了三位上将和多名高级军官。

1892年，路易斯·德布罗意 (Louis de Broglie,9)就诞生于这么一个名门望族。“公爵”这个头衔由本族的族长世袭，而“亲王”这个名号则由全家族所有男丁共享，所以我们该称路易斯为“德布罗意亲王”。但人们似乎更愿意称他为“德布罗意王子”，因为“Prince”（意译“亲王”)这个词的本义就是如此，而且更具有浪漫的童话色彩。路易斯自小酷爱读书，在巴黎詹森公学念中学时就显露出不俗的文学才华。所以16岁进入巴黎大学时选修的是历史和文学专业，对欧洲中世纪史有浓郁的兴趣，也很有研究心得。1910年，18岁的路易大学毕业，获得文学学士学位。如果没什么意外，小路易会继承家族的光荣传统，在政治领域建功立业，当个政治家或外交家什么的，没准也会在法国历史上留个小名。

可是“意外”偏偏就发生了。大概有二：

其一，这时路易斯读了法国著名数学家、物理学家和哲学家彭加勒的《科学的价值》和《科学与假设》等几本著作，从而对自然科学有了全新的认识，因而对现代科学产生了浓烈的兴趣。彭加勒为何对路易斯有如此强大的影响力？我这里只能简单说说。

朱尔·彭加勒（Jules Poincare 1854-1912）在数学和物理学领域都有卓越建树。数学上被认为是世界上最后一个全能数学家，物理学上他是相对论的先驱。有人认为彭加勒实际上比爱因斯坦更早提出了相对论，只不过爱因斯坦的理论物理学意味更浓，从而更能吸引科学界的关注。但对路易斯产生影响的，更多的是彭加勒的哲学思想。

在十九和二十世纪的世纪之交，风靡一时的马赫主义哲学或称实证主义哲学有二个最重要的代表人物。一个当然就是我们已经见过的马赫。如果一定要给马赫哲学贴个标签，那就只能是“要素论”，认为世界是由心物不分的“要素（感觉）”构成的，就是说世界的一切东西都是看得见摸得着的，只要是看不见摸不着的东西，比如“绝对时间”和“绝对空间”，那就是不存在的。当然马赫曾经认为分子和原子也属于这种看不见摸不着因而是不存在的东西，但是最后它们毕竟被马赫亲眼“看见”了。爱因斯坦正是受马赫这一思想影响，才发明了否定“以太”和“绝对时空”的相对论。

而如果要给彭加勒哲学贴个标签，那就是“约定论”，认为科学理论是人们为了社会生活的需要而达成的一种“约定”，为的是给混乱的经验建立起一种秩序。跟马赫一样，彭加勒否定现象背后有什么只可思而不可见的东西存在，所以也没有什么“不以人的意志为转移的客观规律”，所谓“客观规律”恰恰是人按自己的意志和需要制造出来的，当然这个制造师首先就是科学家。爱因斯坦显然也受这种观点的影响，他说过科学理论不是一种“发现”，而是一种“发明”。明白吗？“发现”的对象是已经存在的东西，而“发明”的对象是原来没有的，经过人的努力才产生出来的。

不好意思，又在这里谈哲学。大家不需要搞明白，不影响我们继续往前走。但最好记住这个地方，往后如果感觉有需要，还可以回头看看。总之，这是对千百年来关于世界的本质和科学本质的哲学观念的革命性的颠覆，应该承认，这种颠覆对于现代科学——相对论和量子力学——的产生，是起了决定性的作用的。嗨，不说那么玄了，只要明白，这种哲学很能满足路易斯这种孩子的好奇心更能勾引出无穷的暇想就够了。

再一个“意外”就是路易斯的哥哥——莫里斯·德布罗意(Maurice de Broglie)。德布罗意家族的族谱上，缀满了军界和政坛的明星，唯独没有科学家的名字。到了路易这一代，就出了莫里斯这个异类，走上了科学的“歧途”。由于父亲早逝，莫里斯很早就继承了爵位成为第六代德布罗意公爵(1960年莫里斯去世，路易接位成为第七代德布罗意公爵)。现在，莫里斯已经是实验物理学家，在X射线研究方面小有成就。家里有钱嘛，所以他拥有一个设备精良的私人实验室。前面我们见过尼尔斯和哈拉德的兄弟情深，莫里斯和路易斯同样如此，而且还有更深的含义。莫里斯比路易斯大17岁，加之父母早逝，长兄如父啊。哥哥常给弟弟讲自己的研究情况，弟弟在课余也常去哥哥的实验室，因此对物理学也不陌生。

1911年第一次索尔维国际物理会议召开，莫里斯作为法国著名物理学家朗之万的私人助理参加，并担任了会议的科学秘书（这个职务以后延续了多届），所以有机会带回了会议的全部记录。这绝对是一个物理学的峰会，普朗克、爱因斯坦和索末菲在会上作了演讲，围绕这次会议的主题——光、辐射和量子假设。路易斯因此有幸看到物理学最新的一手资料，物理学的新思想让他心旌荡漾。路易斯后来回忆说：“带着那个年龄所特有的热情，我对（那些论文）所探讨的问题产生了极大的兴趣，我发誓要尽我所能去理解那个神秘的量子”。显然熠熠生光的量子概念比“黑暗的中世纪”更能照亮这19岁的孩子的心田，一个神秘的量子世界也更唤起年轻人征服的野心。于是这个文科的高材生改弦更张，攻读物理学研究生，并于1913年取得科学硕士的学位。

刚入得门去，正打算有所建树时，第一次世界大战爆发，路易斯不得不投笔从戎。还好，他的战斗岗位在爱菲尔铁塔，为设在那里的一个军用无线电通讯站提供安装、维修和维护服务。这里离莫里斯的实验室不远，下岗后还可以到那里保持研究间断性的量子的学术的连续性。

大战结束，路易斯于1919年退役，重返巴黎大学，师从朗之万攻读物理学博士学位。