第八章 波粒之乱
一
当从玫瑰山谷下来的薛定谔在苏黎世组建波动军团的时候，先期组建完成的矩阵军团正不惜时机地扩充军力攻城掠地。
泡利在去往汉诺威的火车上图一时口舌之外拒绝了玻恩的玫瑰，错失了成为矩阵力学创始人的机会。可是泡利何等聪明之人呐，一看到“二人论文”和“三人论文”他就一切都明白了。玻恩的数学决不是旧帝国的繁文缛节，一个革命性的新力学同样需要革命性的新形式，一个崭新的量子世界也需要有自己的法制系统。将功补过，在“三人论文”尚未发表的1925年10月，他就用新的力学方法，推导出了氢原子的定态和巴尔末光谱系。不管怎么说，我们率性而为的泡利还是矩阵军团的首发阵容。
要说聪明，剑桥大学的研究生狄拉克恐怕还在泡利之上。他是1923年考上剑桥后才接触的量子力学，1925年8月份从老师福勒那得到海森堡“一人论文”的副本后马上就进入了状态，10月份就独立推导出“二人论文”的差值公式，接着他又独立完成了氢原子的定态和巴尔末光谱系的推导，只比泡利晚了一步。他无疑已正式成为矩阵军团的一员战将。
1925年10月刚完成“三人论文”的玻恩赴美，一直呆到了来年的1月。他在美国麻省理工学院讲授晶体理论和量子力学，晶体理论10讲；量子力学20讲，所用标题为《原子动力学问题》。新的量子理论在第一时间来到美国，造成了广泛的影响。他的讲稿于1926年由麻省理工学院出版，同年出版了德文本，这是关于量子力学的第一本专著。在麻省理工学院讲学期间，玻恩还和控制论的创始人诺伯特·维纳(Norbert Wiene)合作，用算符理论对矩阵力学进行了推广，将离散的矩阵力学推广成带有连续性，以便同光谱连续部分的连续性相当。
1925年秋，荷兰两位年轻物理学家提出了电子“自旋”的概念，成果被鬼使神差地发表了出去，海森堡和波尔都接受了这个概念。1936年3月，海森堡和约尔当合作推出了论文《量子力学在反常塞曼交谈中有应用》，运用自旋概念和微扰理论，在矩阵力学的框架内，对原子的力学行为进行了成功的计算，计算出了电子的质量、电荷、轨道角动量。最重要的，解决了长期困扰物理学家的“反常塞曼效应”问题。1896年，荷兰物理学家塞曼在观察实验中发现了光谱发生分裂的现象。随后不久，塞曼的老师洛仑兹应用经典电磁理论对这种现象进行了解释，指出在外磁场的作用下谱线分裂成间隔相等的3条谱线，并算出这个间隔以后被称为“洛伦兹单位”。塞曼和洛仑兹因为这一发现共同获得了1902年的诺贝尔物理学奖。1897年，另一位科学家又发现有分裂的谱线不止三条，且裂距大于或小于一个洛仑兹单位的现象，称为反常塞曼效应。这种现象不仅经典理论无法解释，波尔的量子化行星模型也无能为力，为此泡利甚至扬言要出家当喜剧演员。现在矩阵力学推导出了逻辑自洽的解决方案——在外磁场中，总自旋为零的原子表现出正常塞曼效应，总自旋不为零的原子表现出反常塞曼效应。
相形之下薛定谔得出的第一个波动方程是一个相对论性的方程，由于解决不了电子自旋造成的“二值”问题，与实验数据不能符合，所以也没敢拿出来公布。在“反常塞曼效应”问题上，波动军团只能甘拜下风。而且，怎么用波来解释黑体辐射、光电效应呢？
电子自1897年被J.J.汤姆逊证明是一种粒子以后，一直是科学共同体探索微观世界的先锋队、排头兵，所以它的身份证明是十分重要的。在粒子军团与波动军团的生死决战中，电子只要加入一个阵营，就会造成对方阵营的战略性溃败。本来对于北欧“金三角”的粒子军团来说根本就不是个问题，电子部队一直是他们的正式编制。可是经过半路杀出的德布罗意和薛定谔这么一折腾，形势却变得有点岌岌可危——电子部队有兵变的迹象！现在好了，新生矩阵力学又为电子找回了作为粒子的质量、电荷、角动量等等身份证明，并且在粒子的旗帜下攻克了“反常塞曼效应”这个几十年来久攻不下的顽固的堡垒。只要电子部队军心稳定，矩阵军团占领量子新大陆的全面胜利就是指日可待。
（友情提示：如果本节中出现的一些新概念新理论不明白的话，不要着急，后面的篇章里，特别是泡利的一章中还会有更详细的介绍。）
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