主题：【原创翻译】《量子》----第一部·量子 -- 奔波儿

时年34岁的克林顿·戴维森（Clinton Davisson：1881～1958）在纽约的西部电力公司（Western Electric Company），也就是后来著名的“贝尔（电话）实验室（Bell Telephone Laboratories）”工作，他一直在研究用一束电子轰击不同的金属目标后会发生什么现象。1925年四月的一天，出现了一件奇怪的事情。在他的实验室里，一瓶液化气发生了爆炸，并击碎了一个真空管，在这个管子里，他放着一块用来做为轰击目标的镍。暴露在空气下的镍很快就生了锈，要想清除锈迹，就需要对镍进行加热，而在这一过程中，戴维森无意中使原本排列细密的镍晶体点阵（受热）扩张了一点点，从而引发了电子的散射。当他再次进行轰击实验时，他注意到实验结果发生了变化，但是他当时并没有意识到他自己已经让电子发生了散射，而只是简单地记录下实验数据，并对外发布了这一结果。

“简直无法想象从今天开始，我们得在牛津待上一个月，难道不是吗？我们应该过上一段美妙的日子----亲爱的洛蒂（Lottie darling）----这应该算咱们的第二次蜜月----而且应该比第一次还甜蜜”，戴维森在1926年7月写给妻子的信中说。戴维森夫妇把孩子留给家中的亲戚照看，他们在英格兰渡过了一个他们期盼已久的假期，然后前往牛津，参加“英国科学促进会（BAAS）”组织的一次学术会议。在会议上，他听到一些物理学家认为他的实验数据说明那位法国公爵的观点是正确的，这让他很是惊讶。戴维森从未听说过这位法国公爵以及他所提出观点，即波粒二相性可以涵盖到所有物质。戴维森并不是唯一一个这样孤陋寡闻的人。

很少有人读过德布罗意的三篇短文，因为它们都是发表在法文期刊《报告（Compte Rendu）》上的，也没有几个人知道德布罗意所写的博士论文。一回到纽约，戴维森就和一位同事雷斯特·革末（Lester Germer：1896～1971）立即着手检查电子是否真得被散射出去。而在1927年他们发现物质被散射出去的结论性证据之前，电子的确表现出波的特征。戴维森根据最新的结果计算出散射电子的波长，发现它们与德布罗意所提出的波粒二相性理论所预测的结果完全一致。戴维森后来承认他起初所做的实验实际上在为雇主干活的时候，随便做了“一件附属工作”而已，而他的雇主正忙着和竞争对手打官司。

马克斯·诺尔（Max Knoll：1897～1969）和恩斯特·鲁斯卡（Ernst Ruska：1906～1988）利用电子的波动特性在1931年发明了电子显微镜。在普通显微镜下，如果粒子比可见光的半波长要短，则该粒子将无法吸收或释放可见光，因此也就不能被观测到。但是，电子波的波长比可见光要小上十万倍（100,000），因而可以胜任。对电子显微镜进行的第一次商业化研制是于1935年在英格兰展开的。

在戴维森和革末忙着进行他们的实验的同时，在苏格兰的阿伯丁，英国物理学家乔治·佩吉特·汤姆森（George Paget Thomson：1892～1975）也正在做着自己的电子束轰击实验。他也参加了BAAS在牛津组织的学术会议，在会上，德布罗意的观点被大家热烈讨论。汤姆森自己对电子的特性非常着迷，因此立即就开始对电子散射进行研究。但他并没有使用晶体，而是特地选择了一些很薄的胶片，结果同样显示出德布罗意所预测的那种散射模式。有时，物质会像波一样，在空间中扩张传播，有时却像粒子一样，在空间中有着自己独立的位置。

尽管时乖命蹇，但物质的双重特性最终被汤姆森家族确认。因为发现电子是一种波，乔治·汤姆森与戴维森一起于1937年被授予诺贝尔物理学奖。而他的父亲老汤姆森爵士，由于发现电子是一种粒子，早在1906年就荣获了诺贝尔奖。

经过了二十五年多来的努力，量子物理获得了巨大的发展----从普朗克的黑体辐射定律到爱因斯坦的光量子理论，从玻尔的量子原子到德布罗意所提出的物质具有波粒二相性----这些都是量子概念与经典物理学之间并不幸福的婚姻的结晶。到了1925年，这一结合面临越来越大的压力。“量子理论越成功，它看上去就越可笑”，爱因斯坦早在1912年5月就写道。人们需要一种全新的理论，即一种量子领域的全新机制。

“在二十世纪二十年代中期，量子力学的发现”，诺贝尔获奖者美国物理学家史蒂文·温伯格（Steven Weinberg：1933～）说“是自17世纪现代物理学诞生以来，在物理理论上最伟大的革命。”为了塑造我们这个现代的世界，革命的青年物理学家们发挥了至关重要的作用，那些光辉岁月属于Knabenphysik----“男孩物理（Boy Physics）”。

（第六章完）

（第一部完）

第二部·男孩物理

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如果电子被视作是一个环绕原子核的驻波，而不是沿着轨道运行的粒子，那么电子就不会产生加速过程，因而也就不会因为释放辐射能量而坠入原子核并最终导致原子模型的崩溃。当初玻尔加入额外条件的原因纯粹是为了挽救他的量子原子模型，而德布罗意所提出的“波粒二相性（Wave-Particle Duality）”的观点很容易就实现了这个目的。在德布罗意进行计算的时候，他发现围绕着氢原子的原子核，只有那些存在驻波的轨道才能用玻尔所提出的主量子数n进行标定，这就说明了为什么在玻尔的模型中不可能存在其它的轨道。

1923年秋天，德布罗意发表了三篇文章，解释为什么所有的粒子应该被认为是具有波--粒双重特性，但在桌球一样的粒子和这种“假想的波”之间所存在的这种关系到底反映出什么，人们并不是很清楚。难道是像德布罗意所建议的那样，这就好比是一个骑浪而行的冲浪者？但人们后来发现这种解释并不正确，电子以及所有其它粒子都像光子一样：它们既是波又是粒子。

1924年的春天，德布罗意对自己的观点做了扩充，然后将其写入到自己的博士论文。按照惯例，论文必须要经过评审们的研读和赞同，这导致德布罗意一直拖到11月25日才进行论文答辩。四位评审中有三位是索邦大学的教授，即让·佩兰（Jean Perrin：1870～1942），他验证了爱因斯坦所提出的布朗运动；查尔斯·莫金（Charles Mauguin：1878～1958），他是一位在晶体研究领域的杰出物理学家；埃利·嘉当（Elie Cartan：1869～1951），一位著名的数学家。四人组的最后一位并不是来自索邦的，他就是保罗·朗之万，单单此人在量子物理以及相对论领域就造诣非凡。在正式提交博士论文之前，德布罗意拜访了朗之万，想征询一下他对自己的结论有什么看法。朗之万对此表示认可，但之后却对一位同行说：“我正在研读这位小兄弟的论文。在我看来，文章有些牵强附会。”

路易·德布罗意的观点可能有些理想化，但朗之万并没有第一时间就将其毙掉，他需要和其他学者协商一下。据朗之万所知，爱因斯坦在1909年就公开指出辐射领域在未来将会出现粒子和波动理论的融合。康普顿的实验让几乎所有的人都信服爱因斯坦所提出的光（量子）的理论是正确的。毕竟，在光与电子相撞时非常像是一个粒子。而现在，德布罗意所提出的正是同样的一种融合理论，即波粒二相性，并涵盖所有物质。他甚至还给出了一个公式，能够将粒子的波长λ同其动量p关联起来，即λ=h/p，其中，h为普朗克常数。朗之万向这位物理学家兼公爵索要了一份博士论文的复本，并将其寄给爱因斯坦。“他揭开了面纱一角”，爱因斯坦回复朗之万说。

爱因斯坦的判断足以说服朗之万以及其他评审。他们热烈祝贺德布罗意“以高超的技巧，通过不懈努力在解决物理学家们所面临的困境方面做了尝试”。莫金后来承认他“当时并不认同波在物理特性上与物质粒子有关”，而佩兰确信无疑的只是德布罗意“非常聪明”，至于其它，他摸不着头脑。在爱因斯坦的支持之下，这位32岁的法国人不再仅仅是路易·维克多·皮埃尔·雷蒙德·德布罗意公爵，而有权自称为路易·德布罗意博士。

有了想法是一回事，但这个想法是否能得到证实呢？在1923年9月，德布罗意很快就认识到如果物质具有波动特性，那么一束电子也应该像一束光一样分布，即它们可以被散射。在同年发表的一个短篇论文中，德布罗意预测说“当一束电子通过一个很小的孔隙后，会出现散射效应”。在他哥哥的私人实验室有一些经验丰富的实验员，他试图说服他们测试一下他的理论，但却无功而返。大家都忙着做其它一些项目，而且认为他这个实验很难操作。他的哥哥莫里斯一直劝他把“注意力放在更加重要的以及无可争辩的研究上，即辐射所具有的粒子和波动双重特性”，面对哥哥的劝导，他心怀愧疚，因而放弃了自己的努力。

然而，哥廷根大学的年轻物理学家沃尔特·艾尔莎瑟（Walter Elsasser：1904～1991）不久就指出如果德布罗意是正确的，那么用一块简单的晶体就能让轰击它的电子束产生散射现象：因为晶体内部的相邻原子之间存在空隙，而这一空隙非常之小，因而足以引起如电子一般大小的粒子显现出波动特征。“小伙子，你坐在金矿上了，”当爱因斯坦听到了艾尔莎瑟所提出的这个方案后，对他说。这并不是什么金矿，如果稍微精确一点说应该是“诺贝尔奖”。但在为金牌进行最后冲刺的时候，你却不能一直原地踏步而不起跑。可，艾尔莎瑟却这么做了，而同时，有两人首先发表了自己的结果，并因此获得了诺贝尔奖。

第六章·双重性格的公爵（4）

• 【原创】《量子》----第六章·双重性格的公爵（2）
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路易和所有的与会代表一样，都住蒙特波里大酒店，但他却刻意与大家保持距离。散会以后，大家返回住处，莫里斯谈到了在一楼的一个小房间里所进行的关于量子问题的讨论，这让路易对这个新的物理领域产生了额外的兴趣。在会议的学术报告正式发表以后，路易阅读了这些文章，不知不觉间开始了自己向一个物理学家的转变。当时，他已经阅读了有关物理学历史的书籍。1913年，他获得了具有同等学历的“理学士（La Licence és Sciences）”证书。然而，他的计划需要推迟一下，因为他必须要去军队服役一年。尽管德布罗意家族可以对外炫耀说他们之中出过三位法国元帅，但路易加入陆军以后，首先是从工兵连的一个普通列兵做起，他的驻地在巴黎附近。靠着莫里斯的帮助，他很快被调到无线通讯部门。然而，第一次世界大战爆发了，这让他想迅速回到物理研究领域的希望烟消云散。在接下来的四年时间，他作为一名通讯兵驻守在埃菲尔铁塔之下。

1919年8月，路易退役了，从21岁到27岁，整整六年时光，他都必须穿着一身制服，这让他怒火万丈。路易比过去任何时候都更渴望能沿着自己选择的道路坚定不移地走下去。在莫里斯的帮助和鼓励之下，他在哥哥的设备齐全的实验室里忙得不亦乐乎，他所研究的方向是X射线和光电效应。为了解释实验结果，兄弟二人经常进行长时间的讨论。莫里斯提醒路易要认识到“实验科学的教育价值”，并要注意“如果科学没有事实做为依据，那么科学的理论架构毫无意义”。关于X射线的吸收问题，莫里斯认真思考了电磁辐射的本质问题，并写了一系列文章。德布罗意兄弟均认同光的波动理论以及粒子理论在某种意义上都是正确的，因为只有前者才可以解释光的散射及干涉现象，而也只有后者才能解释光电效应。

1922年，爱因斯坦受朗之万之邀前往巴黎进行学术讲座，但却受到了很不友好的招待，原因是他在整个战争期间都待在柏林。而同样在这一年，路易·德布罗意发表了一篇论文，在文中他直言不讳地采用了“光量子假说”。在康普顿正式对外发表他的实验结果之前，德布罗意就已经认同了“光原子”的存在。而在这位美国人对外公布了他所做的与电子相关的X射线散射实验的数据及其分析结果以后，爱因斯坦的光量子得到了证实；而此时，德布罗意却已经开始思考如何和光这种独特的二相性和平共处。然而，其他人却持一种玩笑态度对待这种局面，因为他们不得不在每周的星期一、星期三和星期五教授光的波动理论，而在周二要教授粒子理论，这让他们怨声载道。

“经过长时间的闭关思索和冥想，”德布罗意后来写道，“我突然有了一个主意，爱因斯坦在1905年所提出的光量子理论，在1923年期间，应该能将其适用范围推广到所有的物质粒子，特别是电子。”德布罗意大胆地提出了一个简单的问题：如果光波的行为和粒子相似，那么粒子比如电子，能不能像波那样运动？他的答案是“可以”，且德布罗意发现如果他设想电子是一种“假想的波”，频率为v，波长为λ，那么他就可以解释玻尔的量子原子模型中那些轨道的精确位置。在这种电子所能占据的轨道上，其周长一定是这种“假想的波”所具有的波长的整数倍。

在卢瑟福的氢原子模型中，电子在沿轨道运行的时候会向外辐射能量，最终沿螺旋型轨道坠入到原子核中，从而导致该模型的坍塌。为了避免这种灾难的发生，玻尔在1913年被迫给这一模型加了一个必要条件：处于原子核外的稳定轨道上的电子，不会辐射能量。德布罗意的方法是将电子看作是一个驻波（Standing Wave），而不是当作一个沿原子核旋转的粒子。

如果将一根弦两端固定，比如像小提琴和吉他那样，就可以形成驻波。通过弹拨琴弦，各种驻波随即产生，而这些波都具有一定的特点，即它们的长度都是半波长的整数倍。而最长的驻波，其波长为弦长的两倍。其次长度的驻波则是由两个半波长组成的，也就是说此时波长等于弦的物理长度。再下来，驻波是由三个半波长组成的，以此类推下去。这一系列由整数倍的半波长组成的驻波是在物理上唯一可能存在的，且每一个都有其特定的能量。由于频率和波长是相关的，如果弹拨吉他的琴弦，琴弦震动的频率均与其基本的音调（Tune），也就是最低的频率相关。

德布罗意认识到在玻尔的原子模型中，正是这个“整数”条件决定了所有可能存在的电子轨道，而这些轨道的周长恰巧允许驻波的存在。这些电子驻波并不是像乐器一样两端是固定的，而是因为其运行轨道的周长正好为半波长的整数倍。如果这种吻合不存在，那么就不会有驻波，因而也就不会存在稳定轨道。

第六章·双重性格的公爵（3）

• 【原创】《量子》----第六章·双重性格的公爵（1）
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1923年7月，当爱因斯坦发表他的诺贝尔奖获奖报告之时，有2000人与会，但他明白大部分人的目的只是过来瞧一下他到底长什么样子，而不是来听他讲些什么。当爱因斯坦坐在从哥德堡开往哥本哈根的火车上时，他急切地想见到一个人，因为自己无论说些什么，他都会洗耳恭听，虽然也可能对自己的话提出反对意见。当爱因斯坦走下火车的时候，玻尔已经站在那儿迎接他了。“我们上了电车，眉飞色舞地尽情畅谈，以至于我们都有些忘乎所以”，玻尔在四十年之后回忆说。因为他们是用德语交谈的，所以其他乘客看他们的眼神有些好奇。电车载着他们四处晃悠，而这两位光顾着讨论问题，以至于错过了站。他们的谈话内容当然也包括康普顿效应，这一发现后来被索末菲称为“可能是物理学发展到现在为止最为重要的发现”。玻尔却不这么认为，并拒绝接受光是由量子组成的观点。而现在呢，少数派已经不再是爱因斯坦，而是玻尔。索末菲坚信康普顿已经敲响了“辐射的波动理论的丧钟”。

玻尔后来非常喜欢看西部片，就像这些影片中的末日英雄一样，玻尔向光量子理论发起了最后的抗争，甚至不惜站在大多数人的对立面。玻尔和助手亨德里克·克拉默斯（Hendrik Kramers：1894～1952）以及一位年轻的美国访问理论物理学家约翰·斯莱特（John Slater：1900～1976）开展了紧密的合作，他提出了一个方案，即牺牲掉能量守恒原理，而这一原理正是分析康普顿效应的一个关键性理论。经典物理学的世界是被这一原理统治的，但在原子尺度，假如这一原理并不需要被严格遵从，那么，康普顿效应就不应该被看成是爱因斯坦的光量子理论的一个无可争议的证据。这一方案后来按照玻尔、克拉默斯和斯莱特三人的姓氏首字母被命名为“BKS方案（BKS Proposal）”，它看上去像是一个建议，但实际上却更像是一种充满绝望的行为，从中可以看出玻尔是如此反对光量子理论。

在原子尺度，能量守恒原理从未在实验中被测试过，玻尔认为它在诸如光量子的自发辐射这样的过程中是否有效，依旧是一个尚未解决的问题。在爱因斯坦看来，当光子与电子发生碰撞时，能量和动量都是守恒的；但玻尔认为它们只是在统计意义上保持守恒。1925年，当时在芝加哥大学的康普顿做了实验，随后帝国物理研究所（Physikalische Technische Reichsanstalt）的汉斯·盖革和瓦尔特·博特（Walther Bothe：1891～1957）也进行了实验，他们的结果均证实了在光子与电子发生碰撞期间，能量和动量都是守恒的。爱因斯坦是正确的，而玻尔错了。

1924年4月20日（这时，那些让持怀疑态度的人士闭嘴的实验还是一年以后的事情），一向充满自信的爱因斯坦以雄辩的文笔在《柏林每日评论》上向读者们对当时的情况作了汇总：“目前，有两种关于光的理论，它们均缺一不可----但是在理论物理学的这个领域，经过20余年的艰苦努力，现在我们必须承认----它们在逻辑上互不相干。”爱因斯坦的意思是说光的波动理论以及光量子理论在一定程度上都是有效的。在解释一些与光波相关的现象，例如干涉和散射现象时，光量子理论无能为力。与此相反，如果要对康普顿的实验结果以及光电效应做出完整的解释，则又必须依靠光量子理论的帮助。光具有双重的波粒（wave-particle）特性，物理学家不得不接受这一认识。

一天早晨，爱因斯坦的文章刚刚见报不多久，他就收到了一个包裹，上面打着巴黎的邮戳。打开包裹，他发现里面有一封信，是一位老朋友征询他对附寄的一本博士论文有些什么看法，这篇论文的作者是一位法国公爵，内容是关于物质的本质。

（第五章完）

第六章·双重性格的公爵（1）

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1923年2月，玻尔收到一封于1月21日发出的信件，寄信人是阿诺德·索末菲，他在信中提醒他注意“一件事情，这是我在美国期间所见到过的与科学有关的最有趣的事情”。为了逃避那个几乎将德国吞噬掉的恶性通货膨胀，他离开德国巴伐利亚的慕尼黑，在美国威斯康辛州的麦迪逊待了一年时间。应该说，索末菲做出了一个非常精明的财务决策，而这个决策的额外收获就是他赶在他的欧洲同行之前，成为最早了解阿瑟·霍利·康普顿（Arthur Holly Compton：1892～1962）所做工作的几个人之一。

康普顿的发现对支撑X射线的波动理论的有效性提出了挑战。因为X射线是电磁波，即一种短波长的不可见的光，索末菲认为，这个发现作为一种反证据，意味着那种认为光是一种波的观点遇到了严重的问题。索末菲在信中有点含蓄地写道“我不知道我是否应该透露他的工作”，这是由于康普顿的论文还没有正式发表。“我只是想提醒你注意一个事实，完全彻底和崭新的一课可能会出现在我们面前。”而这一课正是爱因斯坦自1905年以来一直试图教给大家的，尽管对此他有时满怀激情，有时却意志消沉，这就是光也是量子化的。

康普顿是美国最优秀的青年实验物理学家之一，1920年，年仅27岁的他就被任命为座落于密苏里州圣·路易斯的华盛顿大学物理系教授兼系主任。而在之后的两年中，他对X射线的散射现象所做的调查研究工作被称为“20世纪物理学的转折点”。康普顿所进行的实验就是用一束X射线轰击各种元素，例如碳（石墨），并对“次级辐射（Secondary Radiation）”进行测量。当X射线击中目标以后，大部分射线都会径直穿过，但其中一些射线却会以不同角度散射开来。康普顿所感兴趣的就是这些“次级的”或者散射的X射线。他想看看这些射线与击中目标前的射线相比，在波长上会出现什么变化。

他发现如果将散射的X射线与那些“主要的”也就是那些径直穿过的射线进行比较，前者的波长要稍微长一点。而根据波动理论，它们的波长应该是完全一样的。康普顿认为波长（或者频率）的变化说明次级X射线与那些轰击目标的X射线并非是一类。这就像是一束红光击中金属表面以后却变成蓝光反射回来，这是不正常的。他的散射数据与根据波动理论得到的预测值并不吻合，因此康普顿把目光转向了爱因斯坦的光量子。几乎是一瞬间，他发现“散射射线的波长及强度变化似乎反映出一份量子辐射被一颗电子撞了回来，就好像是一颗桌球被另一颗反弹回来”。

如果X射线是以量子形式存在的，那么一束X射线就应该像是一群微型桌球那样轰击目标。尽管有些X射线量子由于没有击中任何东西，因而径直向前运动，但有一些会在目标原子的内部与电子相撞。在这一相撞过程中，X射线量子损失了能量，被散射出去，而电子也因此受到反作用力。因为X射线量子的能量是E=hv，其中h是普朗克常数，而v则是它的频率，任何能量的损失都会导致该量子的频率下降。如果频率与波长呈反比，则发生散射的X射线量子的波长会变长。康普顿对探测到的X射线的能量损失情况做了详细的数学分析，发现散射的X射线的波长（或者频率）的变化取决于散射的角度。

康普顿认为伴随着散射的X射线应该存在着被反撞出去的电子，可是从来没有人观测到这种现象。但的确，也没有人想寻找这种电子。于是康普顿对此做了观测，并很快就发现了这种电子。“很明显，这说明”，他说“X射线，以及光都是由离散的基本单位组成的，它们沿着一定的方向运动，且每一个基本单位所拥有的能量都为hv，其相应的动量为hλ。”“康普敦效应（Compton Effect）”，即当X射线因为与电子撞击而发生散射后，其波长会增加的现象，为光量子的存在提供了确凿无疑的证据，而光量子在这之前在大多数人眼中最多就是一种科幻故事。当X射线量子与电子发生碰撞时，能量和动量是守恒的，利用这种认识，康普顿可以解释他的观测数据。早在1916年，爱因斯坦就首先提出光量子是具有动量这种粒子属性的。

1922年11月，康普顿在芝加哥的一次学术会议上公布了自己的发现。然而，尽管他在圣诞节前就把论文寄到了《物理评论（Physics Review）》，但一直拖到1923年的5月，这篇论文才得以发表，因为编辑们无法理解这篇论文的伟大意义。而这个本来可以避免的耽搁导致了荷兰物理学家彼得·德拜（Peter Debye：1884～1966）抢在康普顿之前发表了这一重大发现的完整分析结果。作为索末菲的前助手，德拜在三月份将他的论文投递到一家德国学术期刊。与那些美国同行的态度截然相反，德国编辑们一眼就看出了这项工作的重要性，第二个月就将文章刊发出去。然而，德拜以及所有其他人都认为这份荣誉和认可只有这位天才的美国年轻人才配得上。因为这项伟大发现，康普顿在1927年被授予诺贝尔奖。从此以后，爱因斯坦的光量子被重新命名为光子（Photon）。

第五章·当爱因斯坦遇见了玻尔（11）

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1922年12月10日，一张雪毯笼盖着瑞典首都，受邀嘉宾汇聚在斯特格尔摩的音乐学院大厅（the Great Hall of the Academy of Music），参加诺贝尔奖颁奖典礼。下午五点，国王古斯塔夫五世（Gustav V）莅临会场，典礼正式开始。德国驻瑞典大使代表缺席的爱因斯坦领取了诺贝尔奖，但在这之前由于这位物理学家的国籍问题，在他与瑞士大使之间发生了一场外交纠纷。瑞士宣布爱因斯坦是他们的国民，但德国却提出早在1914年，当爱因斯坦接受了普鲁士科学院的职位以后，他就自动成为一名德国公民，虽然他并没有放弃其瑞士国籍。

爱因斯坦是在1896年放弃德国国籍，并在五年后获得了瑞士国籍，但听到他是一个德国公民时，他感到很吃惊。无论他是否乐意，魏玛共和国的需要意味着爱因斯坦实质上是具有双重国籍。“这也算是一种为了迎合读者而运用的相对论，”爱因斯坦在1919年11月写给伦敦时报的一篇文章中说，“现在，在德国，我被称作是德国科学家，而在英格兰，我则被当作是瑞士犹太人。但假如我被人当作是一个不受欢迎的异类（bête noire），那么对我的描述就会面目全非，对德国人而言，我将会是一个瑞士犹太人，而在英国人眼中，我就变成了德国科学家！”假如爱因斯坦当时也光临了诺贝尔奖典礼的宴会，当德国大使致答谢辞，表达“德国人民无比欢欣，因为他们中间又出了一个能为全人类做出杰出成就的代表”之时，爱因斯坦可能会想起他以前所说的这段话。

在德国大使结束发言后，玻尔站了起来，依照惯例，他做了一个简短的讲话。在向汤姆森、卢瑟福、普朗克和爱因斯坦表达谢意以后，玻尔特意向为了科学的进步而开展的国际合作表示感谢，“我可以说，在那些接踵而至的艰难岁月中，这些合作是人类世界中那些有目共睹的闪光点之一。”一有机会，他就向大家表达自己反对将德国科学家排斥在国际学术圈之外的这种立场。第二天，当玻尔进行他的诺贝尔奖报告《原子的结构（The Structure of the Atom）》时，他信心十足。“原子理论的发展现状，是基于以下事实：我们不但认为原子的存在是不容置疑的事实，”他发言说，“而且我们甚至知道我们完全了解单个原子的组成结构。”在过去十年间，玻尔在原子物理领域都处于核心地位，在对该领域的发展做出回顾和总结之后，他以生动感人的语言做了总结陈词。

当玻尔在哥廷根大学做报告期间，他曾经根据自己关于原子中电子的分布理论，对原子数为72的未知元素所具有的特征做出了预测。恰好在同一时间，有人发表了一篇论文，是关于当时在巴黎所进行的一次实验，其结果证实了法国人所持的一个与玻尔的结论一直以来争锋相对的观点，即72号元素属于元素周期表中占据57～71号的“稀土”元素一族。刚听到这个消息时，玻尔心头一震，但他随即对法国人的结果是否合理产生了严重的质疑。幸运的是，他在哥本哈根的老朋友乔治·冯·海韦西，以及德克·科斯特（Dirk Costle：1889～1950）设计了一个实验，试图解决有关72号元素的争议。

在海韦西和斯科特完成他们的实验调查时，玻尔已经启程前往斯特格尔摩。但在玻尔做报告前的一刻，科斯特打来电话与他做了简短的交谈，谈话结果让玻尔可以宣布72号元素的“准确的量化信息”已经被测算出来，“其化学特性与锆元素非常近似，但与稀土元素一族泾渭分明”。该元素后来被冠以哥本哈根的古名“铪（Hafnium）”。10年前，玻尔是在曼彻斯特开始研究原子内部的电子分布问题，而这一结果给他的这项研究工作画上了一个完美的句号。

1923年7月，在纪念瑞典哥德堡建市300周年的庆典上，爱因斯坦做了自己的诺贝尔奖报告，内容是关于相对论。他之所以获得此奖是“由于他在数学物理上的非凡造诣，特别是他发现了光电效应的定律”，但他却打破惯例，（避开这项研究不说，）而谈起了相对论。爱因斯坦提出了能够解释光电效应的数学公式，同时也提出了饱受大家争议的物理解释---光量子，因此诺贝尔奖委员会在决定授予爱因斯坦诺贝尔奖时，很有技巧地绕开了这个争议话题，而只专注于“定律”。玻尔在做他自己的诺尔奖报告时说“尽管光量子假说具有一定的启发意义，但它却与所谓的干涉现象无法调和，因此在揭示辐射现象的本质方面并没有什么实质意义”。爱因斯坦前往拜会玻尔，这是他三年来第一次与玻尔会面。此时，当他了解到一个年轻的美国人做了一个实验时，他明白自己在捍卫光量子的战斗中不再是孤军奋战了。其实，玻尔早在爱因斯坦之前，就已经知道了这个令人震惊的消息。

第五章·当爱因斯坦遇见了玻尔（10）

• 【原创】《量子》---第五章·当爱因斯坦遇见了玻尔（8）
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