Sunday, December 18, 2011

宇宙的精灵 #9.1



第三篇 立宪
  

第九章 上帝之鞭和上帝之手


公元一世纪末,北方匈奴与中国汉朝的长期战争终于决出了胜负,南匈奴归汉,以后与中华民族融合,而北匈奴转头向西,开始了长达四个世纪的西伐,终于公元五世纪饮马罗马城下,导致了西罗马帝国的覆没。欧洲人对跃马扬鞭的匈奴人谈之色变,称之为“上帝之鞭”。

荷兰物理学家埃伦费斯特把“上帝之鞭”这么个如此恐怖的称号封给了泡利,尽管是戏谑,但也足见后者的犀利。埃伦费斯特第一次在哥本哈根见到泡利时对他说:“我终于见到你这人了,但我喜欢你的‘文’胜于喜欢你的‘人’”, 其实是明贬暗褒,文人兴“文章自己的好,老婆别人的好”嘛。哪知泡利马上反唇相讥:“相反我喜欢你的‘人’胜于喜欢你的‘文’”,摆明了贬人家的文章不行,这性质就完全不同了。

可是埃伦费斯特并不在意,因为出自泡利的嘴,这不算太差的评价。爱因斯坦算是泡利自小的偶像,可还是大学生的泡利第一次听爱因斯坦的报告,提问时的开场白就是:“我认为爱因斯坦先生并不是完全愚蠢的。”还在哥本哈根读“博士后”时,波尔的讲课经常被他打断,讨论会上对波尔的口气,倒像波尔是他的学生。他是“波恩幼儿园”的学生,玻恩的记忆中,带泡利这种学生是一刻都不得消停,哪怕带他旅游,多好的美景都不能让他停止谈论物理学,以至于玻恩自认为:“我从他那学到的比他从我这学到的要多。”泡利拒绝与玻恩合作矩阵力学的故事前面说过了,看得出对老师的不客气已经是习惯成自然了。

人们喜欢请他做学术裁判,如果谁侥幸得到“居然没有错”的评价,就算是抽中上上签了。他曾刻薄地评价过一篇论文——“连错误都算不上”。他的口头禅是:“我不同意你的意见”。俄国物理学家朗道也是少年天才出身,有次在苏黎世作了一个长篇报告,有泡利在场,同样狂傲的朗道不敢造次,最后谦虚地说,我讲的这些不会彻头彻尾全错。但还是没逃过泡利的“上帝之鞭”:“你不是错的问题,而是讲得乱七八糟,以至于我们分不出哪是错,哪是对。”泡利的学生说跟这样的老师有一个好处,就是可以提任何愚蠢的问题,因为在泡利那里,根本就不存在什么聪明的问题。他那种直言不讳,犀利尖刻,不留情面,无论尊卑老幼通杀的风格,被人们戏称为“第二泡利不相容原理”。

在“上帝之鞭”面前只有一个例外——对高等教育的第一个老师索末菲,泡利是毕生执弟子礼。直到后来泡利已经名满天下,只要索末菲出现,他一定要起立致鞠躬礼。在索末菲面前,张口就“否”的泡利一切都变成了“是”。哪怕不同意老师的观点,口气也变成了这样:“是, 那是最有趣的, 虽然我也许会倾向于稍稍不同的表述。 我可不可以这样来表述?………”那些饱受“上帝之鞭”的同事和学生,能见到一个规规矩矩、唯唯诺诺和点头哈腰的泡利,是一件很开心的事,好像索末菲为他们报了“仇”。

这家伙桀骜不驯,嘴德超坏,一定人缘很差,孤家寡人吧?错!泡利嘴巴虽损,但心眼不坏,且骂人也睿智幽默,口无遮拦,人家只当他是没心没肺。最重要的,泡利可是少有的物理学通才,在各个领域都深谙其道,加上天才的洞察力和极强的系统化能力,能迅速而准确地发现问题,抓住要点,损完你之后,还可以给你指点迷津。波尔就说过:“即使暂时可能感到不愉快,我们永远会从泡利的评论中获益匪浅”。泡利无时不刻都会冒出天才的想法,但过于活跃的思维却难以静下来精雕细琢,所以许多智力火花没有转化为自己的建树,而是通过“上帝之鞭”辐射给了别人。用功利的标准给朋友分类,可有“损友”和“益友”二类,泡利虽嘴损,却显然要划到后一类。你说这样的人,会缺朋友吗?所以我们就不难理解,波尔为什么会封给他另一个雅号——“物理学的良心”。

最大的受益者当属海森堡。这二位虽是前后二年的同门师兄弟,泡利对海森堡倒像是师生关系(对波尔和玻恩都好为人师,又何况海森堡乎?),直到1933年海森堡获诺奖后依然如故,照样像训学生一样训海森堡,而“老师”自居的泡利12年后才获此殊荣。泡利因为误判而错失成为矩阵力学创始人的机会,但历史不会忘记泡利为量子力学的建立开山铺路的贡献。

“可观察量原则”,最初就是泡利的小脑袋里迸出的火花。1919年,泡利还是19岁的大二学生,“上帝之鞭”就扬向了当时的名著——韦尔的《空间、时间与物质》(还记得吗?海森堡炫耀这本书得罪了林德曼)。韦尔在著作中经常使用电子内部的场强计算,泡利敏锐地发现,如果这种计算成立,需要有比电子更小的试验电荷,而这样的电荷是原则上观察不到的,因此泡利断定,“电子内部空间点的场强”概念,是一个“空洞的、无意义的虚构”,并明确指出:“我们应当坚持只引进那些原则上可观察的物理量”。玻恩正是从这个观点发现了一般方法论意义,并与海森堡等人一起发展成了“可观察量原则”。当然这个原则的哲学渊源,正是泡利教父马赫的“要素说”,所以“可观察量原则”也被称为“马赫原理”的。

这就是泡利的特点。可观察量原则到了玻恩手里可以成为一面旗帜,但在泡利手里始终是一条鞭子。用这条鞭子,泡利是波尔“轨道模型”最早的也是最激烈的批判者,因为“轨道”是原则上不可观察的。当海森堡沉溺于“原子实”模型的研究,试图以此发展和完善波尔模型时,泡利更是直接给予当头棒喝,断了海森堡对直观模型的最后念想,把他逼上了反叛旧量子力学“两面政权”的梁山。从赫尔戈兰岛回来,其实海森堡对自己的“政变方案”心里没底,特别还有“非对易性”这种“低级错误”。泡利也未必懂什么矩阵运算,完全凭着天才的直觉就作出了正确的判断。如果没有泡利的首肯,相反是劈头盖脸的“上帝之鞭”,海森堡也许就不会冒然发动他的“宫廷政变”啦。

1932年,泡利提名海森堡诺贝尔奖,而不是大多数提名者(包括爱因斯坦)提的薛定谔,理由有二:第一矩阵力学产生于波动力学之前;第二矩阵力学更有原创性,而薛定谔的波动力学只是德布罗意基础上的扩展。1933年,海森堡获得1932年的诺贝尔物理学奖,1933年的由薛定谔和狄拉克分享。

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