第六章 孤岛政变
一
当法国王子在巴黎胜利进军，凯歌高奏的时候，所谓“量子力学金三角”却是江河日下，愁云密布。波尔的量子化模型提出已经十年，尽管也有过不少的成功喜悦，现在却发现陷入了问题的泥潭。比如它只能计算频率，而不能计算强度；只能解释单电子的原子，却不能解释多电子原子；只能解释正常塞曼效应，不能解释反常塞曼效应。还记得那个要判海森堡“死刑”的维恩吗？他是牛顿王国的忠实臣民，现在已经当上的慕尼黑大学的校长，对那些一天到晚处心积虑的造反派郁闷久矣，此时幸灾乐祸的出来说风凉话：如果社会大众为不能理解新的物理理论而自卑的话，那么值得宽慰的是，物理学家知道的也不比他们多多少。
索末菲倒是比维恩忠厚，认为量子理论是经典物理不可或缺的建设力量，没有这支力量，物理学大厦不可能最终建成。然而也仅此而已，他依然相信经典大厦“坚如磐石”，量子理论只是一个“辅助假说”，它的使命是为经典大厦“加盖几层”，以达到最后的竣工大吉。当旧量子理论这个辅助假说出了问题的时候，就给这个辅助假说也增加一个辅助假说，然后再加一个，再加一个，希望如此坚轫不拔地走下去总有一天可以达到胜利的终点。但这是一种很危险的慢性自杀的办法。就像古老的“地心说”，当天体观察与理想模型不符时，就增加一个“本轮”和“均轮”，不符就再加一个，当一个简单的“地球系”的天文图画上了几百个“轮”时，就会激发不耐烦的天文学家跃迁为革命者。
玻恩就是这种不耐烦的革命者。玻恩比波尔大三岁，但“参加革命”则晚得多，算是“波尔演讲节”后才正式携他的哥廷根方面军加盟量子革命，成为一名革命军的“少帅”。演讲节刚刚结束，他就在哥廷根庄严宣布：“随心所欲地发挥想像力去设计原子分子模型的时代已经过去，现在我们正处在用一定的方式（量子规则）来建构模型的地位。”他先后与泡利和海森堡携手，攻克中性氦激发态模型这个顽堡，目标是设计出一个判决性实验，判决量子化行星模型的最终胜利。思路是先进的，计算是严密的，设计是精巧的，但结果是失败的。判决性实验就是这么一把双刃剑，它也可以判死刑的！玻恩便如此迅速地转变为一个激进的革命派。也许由于他参加革命晚，对旧理论感情不深，信念不坚，处在外层轨道，需要的激发电位不高吧。1923年，玻恩在一篇论文中就说到：“必须有新的设想，而且物理学概念的整个系统必须在这个基础上重新建立。”也就是要告别一个修修补补的附属殖民地，建立一个独立的王国——“量子力学”。问题是，“新的设想”在哪里？
波尔最近也很烦！十年前，他运用普朗克的量子假设成功地建构了原子模型，但对量子概念的理解还停留在普朗克的水平上。这位忠厚老实的丹麦人对世界怀着素朴的感情，希望一切黑是黑白是白简单明了，虽高居物理圣殿也犯不着故弄玄虚去吓唬老百姓。这个世界就是由分立的物质和连续的能量（辐射）共同构成的，量子化现象只发生在这两大板块的结合部。他完全同意普朗克的评价，爱因斯坦的光量子概念是“走得太远了”，让量子幽灵弥散到整个连续性的领地，搅浑电磁辐射的一池清水。如此一来，伟大的麦克斯韦将往哪里摆？
这个倔强的丹麦人一直在努力，迎来的却是噩耗——1923年康普顿实验对光量子假说的获胜判决！唉，一夜风雨，吹落梨花无数！同仁们纷纷转向，支持光量子假说，唯有波尔特立独行，悲壮地发起最后的抗争。
然而就算不谈爱因斯坦的光量子假说，波尔自己理论中能量的连续性和吸收、辐射的量子化这对矛盾也是无法回避的。波尔和他的荷兰助手克拉默斯（kramers）鼓捣出一个“虚谐振子”的概念，即把原子视做一组虚拟的带电的小球，通过同样是虚拟的弹簧联系在一个中心点，这样虚振子的频率和振幅就可以和跃迁能量的频率和强度对应起来。这也巧了，美国哈佛来的访问学者斯雷特（slater）也带来了一个“虚辐射场”（也称“鬼场”）的概念，这个虚场是没有能量和动量的，正好与连续能量和动量的实场相对应。双方一拍即合，于是一支多国部队成立，三人于1924年发表的一篇题为《辐射量子论》，提出了以三人姓名首字母命名的“BKS理论”。在这个理论中，能量的跃迁（电子的变轨或光子的变软）可以由这个虚场来诱发，并不需要与实在的连续能量流的间断性跳跃关联。这样就把辐射和吸收的量子化与能量的连续性的矛盾给消化掉了——我们不需要光量子这个假设！
我刚刚还表扬波尔“忠厚老实”呢，BKS理论包含了两个惊天的叛逆：一是对质能守恒定律的违反。波尔说这个守恒定律只有统计学上的意义，在微小的元过程并不必严格遵守。比如说，原子发射出一个光能，并不一定与原子损耗同样的电能严格同时，后者可以在一个延时中达到与前者的守恒。二者颠覆了严格的因果律。这是常识呀，凡果必有因，见到一个结果我们就会本能地想它的原因是什么。现在波尔告诉我们，不用麻烦了，不一定有原因的。比如说，这个原子多得了一分能量，一定与另一个原子损失了一份能量相关，波尔说，这也未必，也许纯粹是鬼场做的怪，跟其他原子一毛钱关系都没有。
这种“谬论”当然遭到了以爱因斯坦为首的同仁们的反对，称之为“哥本哈根叛乱”，连泡利也犯嘀咕：虚振子？虚辐射场？还虚物理学呢！
提醒一点，我的转述很容易把严肃的学问低俗化，BKS理论按科学标准是逻辑自洽的，要驳倒它要靠理论之外的东西——实验。也活该波尔倒霉，这个实验才几个月就做出来了。当年由德国物理学家波特（Bothe）和盖革（Geiger）在柏林做的实验揭示：反冲电子与被散射光子对同时出现，纪录了66次在0.001秒内的重合——微观元过程能量也是严格守恒的！
BKS理论的失败标志着旧量子理论已经走到了绝境。当年在学校里听过当代中国作家丁玲的一个演讲，在描述当年寻找出路的心情时她是这样说的：“蓝蓝的天啊，我们的路在哪里？”
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