
智慧之腦明星照
這張照片是1927年第五屆索爾維會議參加者的合影。索爾維是一個很像諾貝爾的人,本身既是科學家又是家底雄厚的實業家,萬貫家財都捐給科學
事業。諾貝爾是設立了以自己名字命名的科學獎金,索爾維則是提供了召開世界最高水平學術會議的經費。這就是索爾維會議的來歷。幾乎可以肯定,
世界上沒有第二張照片,能像這張一樣,在一幅畫面內集中了如此之多的、水平如此之高的人類精英。
波爾與愛因斯坦
兩大主將,愛氏的光匣子被波爾所破
第五屆索爾維會議
1927年,第五屆索爾維會議在比利時布魯塞爾召開了,因為發軔于這次會議的愛因斯坦與玻爾兩人的大辯論,這次索爾維峰會被冠之
以“最著名”的稱號。一張匯聚了物理學界智慧之腦的“明星照”則成了這次會議的見證,十數個涵蓋了眾多分支的物理學家都留下了他們
的身影,愛因斯坦、玻爾更是照片的靈魂人物。參加這次會議的二十九人中有十七人獲得或后來獲得諾貝爾獎。
此次會議主題為“電子和光子”,世界上最主要的物理學家聚在一起討論新近表述的量子理論。會議上最出眾的角色是愛因斯坦和尼爾
斯·玻爾。前者以“上帝不會擲骰子”的觀點反對海森堡的不確定性原理,而玻爾反駁道,“愛因斯坦,不要告訴上帝怎么做”——這一爭
論被稱為玻爾-愛因斯坦論戰。此張照片就是攝于國際索爾維物理研究所,也就是號稱匯集全球一半智慧的照片。
照片的前排,坐著的都是當時老一輩的科學巨匠,中間那位當然誰都認識,那就是愛因斯坦,他其實應該算一個“跨輩份”的人物。
左起第三位那個白頭發老太太就是居里夫人,她是這張照片里唯一的女性。1867年出生的居里夫人(Marie Curie,1867-1934)盡管
受教育較晚,卻一點都沒阻攔她在物理學、化學等領域的研究和所作的貢獻。居里夫人憑著堅韌的精神前進在嚴肅的學術領地中,她選擇“放
射性”作為其一生要攻克的領地,研究了許多物質,發現釷及其化合物的特性與鈾相同。研究瀝青鈾礦時,她發現了鐳和釙。1910年她成
功地分離了純鐳。因居里夫人的突出貢獻,她曾兩次獲諾貝爾獎,1903年的物理獎,1911年的化學獎。
在愛因斯坦和居里夫人當中那位老者是真正的元老級人物荷蘭物理學家亨德瑞克·安圖恩·洛侖茲(Hendrik Antoon Lorentz,
1853—1928,前排左四),電動力學里的洛倫茲力公式,是與麥克斯韋方程組同等重要的基本原理,愛因斯坦狹義相對論里的“洛倫茲變換”
也是他最先提出的。在萊頓大學任教期間他創立了電子論,并與塞曼因研究磁場對輻射現象的影響,發現塞曼效應,分享了1902年度諾貝
爾物理學獎。他不僅是物理學界的明星人物,由于其通曉人文地理,且掌握多門外語,是國際物理學界的各種集會很受歡迎的主持人,此次
物理學家的峰會便是由其主持。
左起第二位則是量子論的奠基者馬克斯·普朗克(MaxPlanck1858~1947,前排左二),德國物理學家,“量子力學之父”,他在解釋黑
體輻射問題時第一次提出了“量子”的概念。參加這屆索爾維會議時他已經69歲,德高望重,是當然的前輩。19世紀末,揚棄古典物理學
的觀念已提上日程。因而消除牛頓力學和麥克斯韋電磁場這兩大理論之間的不一致,就成為二十世紀物理學發展的前提。普朗克此時提出了
一個大膽的假說,在科學界一鳴驚人。這一假說認為輻射能(即光波能)不是一種連續的流,而是由小微粒組成的。他把這種小微粒叫做量
子。普朗克的假說與經典的光學學說和電磁學說相對立,使物理學發生了一場革命,使人們對物質性和放射性有了更為深刻的了解。
這一排里還有提出原子結合能理論的保羅·朗之萬(Paul Langevin,1872—1946,前排右四)。他生于巴黎,1905年他看到愛因斯坦
的論文后,對相對論表示了濃烈的興趣,并和愛因斯坦結下了深摯的友誼。他形象地闡述相對論并作了大量宣傳工作,因而有“朗之萬炮彈”
的美稱。1931年,正值“九一八事變”發生,朗之萬受國際聯盟委托來中國考察教育,對中國人民的抗日活動表示聲援。他甚至呼吁中國
物理學界聯系起來,催化了當時醞釀已久的中國物理學會成立。朗之萬本人也成為中國物理學會第一位名譽會員。
發明云霧室的威爾遜也在這一排,同樣堪稱德高望重。
第二排右起第一人是與愛因斯坦齊名的“哥本哈根學派”領袖尼爾斯·玻爾,玻爾第一個提出量子化的氫原子模型,后來又提出過互補
原理和哲學上的對應原理,他與愛因斯坦的世紀大辯論更是為人們津津樂道。
玻爾旁邊是德國大物理學家馬克斯·玻恩(MaxBorn,1882-1970,中排右二),量子力學的奠基人之一。從1923年開始,他致力于發
展量子理論。由于他從具體的碰撞問題的分析出發,提出了波函數的統計詮釋波函數的二次方代表粒子出現的概率,于1954年獲得了諾貝
爾物理學獎。他提出了量子力學的概率解釋。
再往左,是法國“革命王子”德布羅意(Louls-Victorde Broglie,1892-1987,中排右三),物質波理論的創立者。1924年11月,
德布羅意在博士論文中闡述了著名的物質波理論,并指出電子的波動性。這一理論為建立波動力學奠定了堅實基礎。由于這一劃時代的研究
成果,使他獲得1929年的諾貝爾物理學獎,同時也使他成為第一個以學位論文獲得諾貝爾獎金的學者。
德布羅意左邊,是因發現了原子的康普頓效應而著稱的美國物理學家康普頓(AHCompton,1892—1962,中排右四),他于1922—1923
年間研究了X射線經金屬或石墨等物質散射后的光譜。在索爾維的峰會上,他傾心于他的實驗成果,報告了康普頓實驗以及其和經典電磁理
論的不一致,而勞倫斯·布喇格則做了關于X射線的實驗報告。
再左邊,則是英國杰出的理論物理學家保羅·A·M·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac,1902-1984,中排左五)。他長期從事科
學研究,創立量子電動力學;1928年建立“狄拉克方程”,即相對論形式的薛定諤方程;這個貌似簡單的方程式從理論上預言了正電子的
存在,具有劃時代的意義;它對原子結構及分子結構都給予了新的詮釋。1935年他曾來中國,在清華大學講學,并曾被選為中國物理學會
名譽會員。
這一排里,還有發明粒子回旋加速器的布喇格。出現在照片中的威廉·亨利·布拉格(,1862-1942,中排左三)是康普頓的
父親,現代固體物理學的奠基人之一。由于在使用X射線衍射研究晶體原子和分子結構方面所作出的開創性貢獻,他與兒子分享了1915年
諾貝爾物理學獎。
第三排右起第三人,就是量子力學的矩陣形式的創立者海森堡(Werner Karl Heinberg,1907-1976,后排右三),他更是為后人留
下了一個神秘詭譎的“海森堡之謎”,測不準原理也是他提出來的。“二戰”期間,納粹德國召集眾多科學家研制原子彈,海森堡是其中核
心人物,但最后德國并沒有造出原子彈,有一說法正是海森堡沒有盡全力,但海森堡本人一直拒絕披露其中的真相。
他的左邊,是他的大學同學兼摯友泡利。美籍奧地利科學家沃爾夫岡·泡利(Wolfgang Pauli,1900-1958,后排右四)是迎著20世紀
的曙光來到世界的,父親、教父堅深的物理學背景使其從小在物理學的潤“物”細無聲中成長。泡利是上世紀主要的理論物理學家之一。不
相容原理、核子自旋的假設、中微子的假設,以及粒子自旋和統計之間關系的闡述,都是他對物理學的發展作出的卓越的貢獻。泡利是“泡
利不相容原理”和微觀粒子自旋理論泡利矩陣的始作俑者。他與海森堡同在索末菲門下學習時,經常不按老師的要求循序漸進,而是自搞一
套,老師竟也完全同意并鼓勵他們這樣做。
右起第六人,就是量子力學的波動形式的創立者薛定諤(Erwin Schrodinger,1887-1961,后排右六),量子力學里薛定諤方程,就像
經典力學里的牛頓運動方程一樣重要。20世紀20年代,因為量子力學的發展,薛定諤的名字與愛因斯坦、玻爾、玻恩、海森堡等捆在了一
起,而那只半死半活的“薛定諤的貓”更是科學史上著名的怪異形象之一。1933年,薛定諤因建立描述電子和其他亞原子粒子的運動的波
動方程,獲得諾貝爾物理獎。在愛因斯坦和玻爾的論戰中,他是支持愛因斯坦最有力的科學家。
以上這些人物,是二十世紀物理科學的最杰出代表,他們在量子論和相對論兩個方向上所做的貢獻,不僅徹底改變了人們的物質生活,
而且改變了人類的思維方式和時空觀念。在知識界可以這樣說,不懂得這些思想的人,基本上可以視為落后于這個時代。 他們都先后獲得
過諾貝爾物理獎。諾貝爾獎金之所以被公認為科學界的最高榮譽,實際上正是因為在二十世紀前期,年年都授予這些人,從而確立了這項獎
金的威信。
照片中有三類人——
叛逆的哥本哈根學派: 以玻爾為中心的便是哥本哈根學派,年輕、激情是他們的標簽,因而被稱為反叛的一群。其中有尼爾斯·玻爾、馬
克斯·玻恩、海森堡、沃爾夫岡·泡利等。
哥本哈根學派的質疑者: 盡管哥本哈根學派所提出的量子力學有無窮的魅力,但愛因斯坦、薛定諤、德布羅意等人還是對此提出了質疑,
這些質疑同樣促進了量子力學的發展。
中間試驗派: 除以愛因斯坦和玻爾為軸心人物的兩大陣營外,還有另一派,他們只關心實驗結果的實驗派,包括布拉格和康普敦等。
人物成就簡要匯總:
薛定諤:1933諾貝爾物理學獎,薛定諤波動方程 。
泡利:物理學諾獎,也是哲學家,泡利不相容原理,泡利矩陣。其與愛因斯坦的世紀辯論。
海森堡:矩陣力學創建者,海森堡之謎,“測不準原理”。
德拜:1936化學諾獎,對偶極矩研究,x射線衍射研究,德拜溫度。
布拉格:1915物理學諾獎,現代固體物理學奠基人之一。父子同獲諾貝爾獎,牛!
狄拉克:狄拉克猜想,狄拉克方程。曾1935到清華大學講學。
康普頓:1927物理學諾獎,康普頓效應,康普頓散射公式。
德布羅意:1929物理學諾獎,物理波理論創立者,德布羅意公式。
玻恩:1954物理學諾獎,量子力學奠基人之一,哥本哈根解釋,創立矩陣力學,晶格動力學。
玻爾:1922物理學諾獎,丹麥科學院金獎,哥本哈根學派掌門人,玻爾原子模型。足球踢的最好的科學家。
朗格繆爾:1932化學諾獎,朗格繆爾吸附方程。
普朗克:1918物理諾獎,量子力學之父,量子假說,玻爾力學常數,普朗克常量。會多種樂器,音樂上頗有造詣。
居里夫人:兩次諾獎獲得者,一次是化學獎,一次是物理獎,鐳、釙元素的發現者。
洛侖茲:1902物理學諾獎,創立電子論,塞曼效應,洛侖茲變換公式。老頭子德高望重,會多國語言,與愛因斯坦并坐。
愛因斯坦:1921物理學諾獎,其成就不用多說,引力論,狹義、廣義相對論,宇宙常數,質能公式。
朗之萬:朗之萬方程,朗之萬動力學。1931訪華,助建中國物理學會并成為第一位名譽會長。
埃倫費斯特:埃倫費斯特原理,浸漸假說。
1927年這場華山論劍,愛因斯坦終究輸了一招。并非劍術不精,實乃內力不足。面對浩浩蕩蕩的歷史潮流,他頑強地逆流而上,結果被沖刷得站立不穩,
苦苦支撐。1927年,量子革命的大爆發已經進入第三年,到了一個收官的階段。當年種下的種子如今開花結果,革命的思潮已經席卷整個物理界,毫無保留地
指明了未來的方向。越來越多的人終究領悟到了哥本哈根解釋的核心奧義,并誠心皈依,都投在量子門下。愛因斯坦非但沒能說服玻爾,反而常常被反駁得說
不出話來,而且他這個“反動”態度引得了許多人扼腕嘆息。遙想當年,1905,愛因斯坦橫空出世,一年之內六次出手,每一役都打得天搖地動,驚世駭俗,
獨自創下了一番轟轟烈烈的事業。當時少年意氣,睥睨群雄,揚鞭策馬,笑傲江湖,這一幅傳奇畫面在多少人心目中留下了永恒的神往!可是,當年那個最反
叛,最革命,最不拘禮法,最蔑視權威的愛因斯坦,如今竟然站在新生量子論的對立面! 波恩哀嘆說:“我們失去了我們的領袖。”

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