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主题:【原创翻译】《量子》----第二部·男孩物理 -- 奔波儿

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家园 【原创】《量子》----第七章·自旋博士(2)

在短时间之内,泡利就名声大振,而他对那些哗众取宠的新观点毫不留情一针见血的批判也让人对他心生畏惧。由于他坚持决不妥协的立场,因而后来被一些人称为“物理学的良心(Conscience of Physics)”。他瞪着一对牛眼,虽然有些吐字不清,但他却一步步成为物理学界的一尊佛(the Budda of Physics)。每当他陷入到沉思中去时,他总是茫然若失般踱来踱去。大家均一致公认,他在物理学上的直觉感在当时无人能及,可能连爱因斯坦也得甘拜下风。他对自己的工作异常严谨,超过任何其他人。有时,由于泡利对物理问题理解过于透彻,以至于他的创造力未能完全自由发挥出来。当他的思索和直觉肆意奔流之际,因为他的同行们没有像那样他聪明智慧和无拘无束,他因此并没有和他们互相交流,而是任由这些可能的思想财富白白浪费掉。

唯一让泡利在当时以及日后感到心悸的人物是索末菲。就是在成为一位著名的物理学家以后,每当泡利遇见自己的这位前导师,那些让泡利驳得灰头土脸的同行们就会惊讶地发现这位“上帝之怒”会谦恭地应答索末菲“是的,教授先生”,“不,教授先生”。他们很难相信这个家伙刚才还在嘲弄一位同行:“我并不介意你这人思维迟钝,但我很看不惯你发表文章的速度怎么能比你思考的速度还快呢。”一次,当泡利读到一篇论文时,他评价说:“它不仅仅是漏洞百出。”他有些目中无人。在他还是学生的时候,他就对着人头攒动的课堂嚷嚷:“你们知道,爱因斯坦先生的话并非如此可笑。”坐在前排的索末菲闻言大怒,他绝对无法容忍自己的任何其他学生胆敢如此大放厥词。但接着,他也明白其他学生绝不敢有这样的言行。每当谈论到物理学时,泡利总是充满自信,甚至在爱因斯坦面前依旧本色不改。

索末菲对泡利一向青眼有加,他请泡利相助,为《数学百科全书(Encyklopadie der Mathematischen Wissenschaffen)》就相对论写一篇文章。索末菲当时接受了一项任务,即担当该百科全书的第五卷(物理学部分)的编辑。由于爱因斯坦对此不感冒,索末菲决定自己动手写一篇关于相对论的文章,但他发现自己根本没有空余时间做这件事情。为此,他需要一个帮手,于是把这项工作委托给泡利。索末菲看到泡利交上来的初稿以后,赞叹道:“这篇文章如此深入浅出,看来我不必再画蛇添足了”。这篇文章不但对狭义和广义相对论进行了介绍,而且对该领域已有的学术文献进行了无与伦比的总结和提炼。在此后的数十年间,此文在该研究领域的具有教科书般的地位,并赢得了爱因斯坦衷心的称赞。1921年,在泡利获得博士学位两个月之后,这篇文章得以正式发表。

做学生的时候,泡利喜欢泡在咖啡馆里尽情享受慕尼黑的夜生活,等回到自己的住宅后,再通宵工作。自然,第二天早上的课就被他翘掉了,他一直要到中午才露面。但是,他所上的这些课足以让他被索末菲吸引到奇妙的量子物理世界。30年之后,泡利回忆说:“当时,在第一次了解到玻尔对量子物理的基本假设后,每一个被经典物理学驯服的物理学家都会感到震撼,我也没能幸免。”但是,当泡利着手开始自己的博士论文时,他已经成功地与这种震惊告别了。

索末菲给泡利布置了一项工作,让泡利利用玻尔的量子理论以及他自己所作的修正理论,检验一下离子化的氢分子,该分子是由两个氢原子组成,而其中一个原子失去了电子。果然不出意料,泡利在理论上做了无懈可击的分析。唯一的问题是他的理论结果和实验数据并不吻合。泡利已经习惯了从一个胜利走向另一个胜利,而这种理论和实验之间的出入让他很难堪。然而,他的这一博士论文项目反映出玻尔----索末菲量子原子模型已经走到了尽头。量子物理学当时被经典物理学处处桎梏,这种局面已经让人忍无可忍,而现在泡利的结果说明玻尔----索末菲模型甚至连离子化的氢分子都无法解释,更遑论更加复杂的原子。1921年10月,拥有博士头衔的泡利离开慕尼黑,启程前往哥廷根大学担任理论物理学教授的助教一职。

马克斯·玻恩,时年38岁,在量子物理的发展过程中起到过关键性作用。在泡利到来的六个月前,他就已经从法兰克福来到了这个小小的大学城。玻恩出生在普鲁士西里西亚的首府布雷斯劳(Breslau,即现在的属于波兰的弗罗茨瓦夫Wroclaw),他对数学的兴趣要远远超过物理学。和泡利家类似,玻恩的父亲也是一位学识渊博的医生和教授。古斯塔夫·玻恩(Gustav Born)是一位胚胎学教授,在小玻恩进入布雷斯劳大学后,做父亲的建议自己的儿子不要急着确定自己的方向。玻恩对父亲的话言听计从,他选修了物理学、化学、动物学、哲学和逻辑学,最后把天文学和数学作为自己的学习方向。他后来又在海德堡大学和苏黎世大学进行求学,并于1906年在哥廷根大学获得了数学博士学位。

戴上博士帽后没过多久,他就加入德国陆军服义务兵役,但他的军队生涯只持续了一年,就因为他的哮喘病发作而中止。玻恩随后作为一名高级学生在剑桥大学待了六个月,期间他选修了汤姆森开设的课程,然后又返回了布雷斯劳从事实验工作。然而,玻恩很快就发现自己并不适合做一个实验员,因为他既没有耐性,也没有足够的经验,于是又回到了理论物理的领域。1912年,由于工作出色,玻恩成为当时享有世界声誉的哥廷根大学数学系的一名私聘教授(Privatdozent),在这个系里,人们认为“物理学对这帮物理学家而言实在是太难了”。

第七章·自旋博士(3)

通宝推:五藤高庆,

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