20世纪的科学怪杰：鲍林(24)

二四

　　行动失败了。当鲍林在1926年4月底到达慕尼黑时——刚好获悉自己已经正式获得古根海姆奖学金——这座城市至少在表面上已经恢复了平静。通货膨胀得到了抑制，短期的相对繁荣缓解了紧张的政治气氛。但是在平静的表面之下依然存在阶级和种族摩擦，仍然有褐衫党徒把布莱希特那样的艺术家驱逐出城市。多年的战争、通货膨胀、革命、反革命和破产的革命使慕尼黑心神不定。这座城市已经经历了变革，即将迎来另一场变革，什么事情都可能发生。

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　　鲍林夫妇搬进了阿得尔伯特和巴列尔大街仅有一个房间的公寓，距慕尼黑大学只有几个街区。安顿下来以后，鲍林马上去见索末菲。他被引进了大师在理论物理研究院的明亮的书房，窗外是一个漂亮的园子。索末菲身材矮小，微微有些谢顶。但是他不怒自威。一方面出身名门，一方面为了弥补身材的不足，他浑身带着一股普鲁士贵族的派头，穿着一丝不苟，站得笔挺，长长的鬈须用蜡精心擦拭过，脸上还带着决斗留下的伤疤。“他看上去多像轻骑兵老军官，”索末菲的一位学生回忆起他第一次走进教室时给人的印象。

　　当鲍林来到慕尼黑时，索末菲58岁，正处于个人权力和威望的最高点。他是慕尼黑理论物理研究院的院长，几代年轻原子物理学家心目中的圣人。他对玻尔原子的贡献以及所着光谱学方面深具影响的教科书牢固地确立了他作为量子论专家的声誉，但他从来没有被认为是一流的理论家。他是一名出色的数学家——“如果你想成为物理学家，你必须做三件事情，”他说，“第一，学习数学；第二，学习更多的数学；第三，坚持这样做。”——但是，他的才能在于整理和阐述别人的重大突破，而不是提出自己的新颖见解。对玻尔的原子理论他就是这样做的：顺着别人总的思路，从数学上加以完善。在他早期的学术生涯中，他就已经对电子波的物理特性和旋转陀螺的理论进行过类似的尝试。在量子力学的发展史上，索末菲不过是一个重要的配角；他没能赢得诺贝尔奖。至少有一个历史学家把他贬为“数学雇佣军”。

　　然而，索末菲远非如此无能。和诺伊斯一样，他有把毛头小伙子精雕细琢成杰出科学家的神奇本领。他思想极其开放，乐于追踪新思想，在和同事们一起评价其重要性之后，就会立即把其中最重要的介绍给自己的学生。他认识理论物理学界的所有要人，与许多人进行过合作，并与其他人保持着经常性的书信往来；在慕尼黑，不停流动的信息使这座城市成为这一新领域的神经中枢。他把来自爱因斯坦。玻尔、薛定谔、泡利和海森伯的书信和文章校样稿带到讨论会和讲座上供学生们阅读。这样，学生们早在这些文章正式发表之前就能了解学科的最新进展。

　　索末菲的讲座富有传奇性。与将来的鲍林不同，在课堂上他不是一个魔术师，而是组织规范和条理明晰的楷模。他的演讲风格足以引起学生们的兴趣，语速中等可以让他们仔细做笔记，思维条理清楚，引导他们理顺量子物理学的主要论点，使他们不致于在这一新兴领域遍布矛盾的荆棘丛中迷失方向。每一步他都要仔细地把物理发现同数学解释联系起来，在黑板上表明如何用数字来解释并揭示真实世界中的现象。在20年代中期，索末菲六个学期一轮的量子物理学讲座是那些对这一领域真正有兴趣的学生的必修入门课。他在慕尼黑的研究院，与哥本哈根的玻尔研究院和哥廷根的玻恩研究院一起，被认为是世界上学习量子物理的三大中心。

　　然而，同他的讲座风格同等重要的是，索默菲乐于与每个学生保持密切的联系。在普鲁士贵族拒人于千里之外的表象下，是一位热心、诚恳并善于鼓励学生的慈父般的老师。他邀请学生到家里去举行业余演奏会（索末菲的钢琴弹得相当出色），他喜欢在一家小咖啡馆里谈论物理，边讲边用铅笔在桌上写下算式，他还每星期抽出很长的时间与每个学生进行交谈。在这些研究讨论中，他会询问他们工作的进展，提出指导意见，并给予鼓励。索末菲具有一种独特的德国式的乐观精神：他坚信德国科学和德国音乐与哲学一样，代表了人类的最高成就，而且德国思想的理性发展必将最终破解原子的秘密。这只是时间和方法的问题。他让学生们把精力集中在较小的、力所能及的问题上，而不允许他们把时间浪费在复杂的大理论问题上，从而帮助他们建立起信心。他常说：“当国王建造宫殿的时候，马车夫更忙。”在尝试制作王冠之前，他要保证学生首先是一个合格的木匠。如果说，尼尔斯·玻尔在20年代中期对围绕在他的原子模型理论周围的疑云日益悲观，日渐成为量子物理学的忧心忡忡的哲学家，那么，索末菲则可以说是量子物理学乐观的工程师。

　　在培养成功的物理学家方面，他的研究院是无与伦比的。爱因斯坦在1922年写信给他说：“我特别欣赏您培养出了如此众多的青年才俊。”据估计，第二次世界大战前在德国教书的所有物理学家中，有三分之一在索末菲的研究院里做过学生或助教。这些才俊包括劳厄、德拜、沃尔夫冈·泡利、维纳·海森伯、保罗·埃瓦尔德、汉斯·贝特、保罗·爱泼斯坦、格雷戈尔·文策尔、瓦尔特·海特勒、福里茨·伦敦、卡尔·贝歇尔特以及外国学者爱德华德·康顿、埃西多·拉比、爱德华·泰勒、劳伦斯·布拉格和鲍林。他的许多学生在学术上超过了他。他们所有人都从他那里学到，没有什么是不可能的。海森伯说：“我从玻恩那里学到了数学，从玻尔那里学到了物理，而从索末菲那里学到了乐观。”

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　　研究原子时，乐观是不可或缺的。大家越来越清醒地认识到，玻尔—索末菲关于电子沿轨道转动的原子模型不能说明问题。原来的困惑仍旧得不到解释：运动的电子为何不会丧失能量撞向原子核？为何它们只能呆在特定的轨道上运动？电子如何“跃迁”？而且现在又出现了新的不可思议的现象。在20年代初，法国的一位博士生普林斯·路易斯·德布罗意提出，电子表现出波和粒子的双重特性；换句话说，物质，至少在原子水平，具有光的性质。美国贝尔实验室的研究人员在1927年证实，电子在穿过晶体时会发生衍射，就像光波和Ｘ射线那样。1923年，另一位美国科学家阿瑟·霍利·康普顿发现了光具有粒子特性的强有力的证据。接着，两名青年丹麦科学家戈尔德施密特和乌伦贝克发现电子会“自旋”。粒子怎么会是波，而波怎么又会是粒子呢？波怎么能“自旋”呢？

　　在加州理工学院，鲍林听说过很多玻尔—索末菲原子模型存在缺陷的议论。但在最后得到证明之前，他仍然信奉这一模型和其他相关的理论。他在1925年12月份还认为，基于玻尔—索末菲量子理论的计算“简洁明快，论据充分”。但仅过了几个月，到了1926年夏天，他已开始用一种新的思路来看待原子了。

　　这起始于他与索末菲的第一次谈话。对于德语，鲍林从祖父母那儿学了一点，后来又在俄勒冈农学院学过两年；他的这点德语加上索末菲有限的英语，他俩得以进行深入的会谈。鲍林问，也许您还记得在加州理工学院访问时见过我？遗憾的是，院长忘记了。索末菲让鲍林描述一下他的研究兴趣和他希望在慕尼黑取得的成果。鲍林热切地谈起他希望继续在加州理工学院的一项工作，关于氯化氢气体介电常数的研究。然而鲍林吃惊地发现，索末菲“并不怎么在意我的建议”。和多数德国科学家一样，院长认为美国物理学总的来说不登大雅之堂。（他告诫一位准备拿奖学金到伯克利深造的德国青年物理学家说：“不要对此过于认真。在美国的日子会非常好过。那儿任何年轻人都能成为助理教授。”坏管怎样，德国的习惯是教授制定研究课题，而不是学生来定。索末菲让鲍林给他几天时间考虑，然后让鲍林研究一个他并不是十分热心的问题，关于电子自旋的一系列严密的运算。

　　鲍林对待这项工作的热情好比是完成母亲在他十多岁时给他安排的课余工作：他没有取得什么进展，很快就放弃了努力。他的兴趣在别的事情上。他回忆说：“我思考着几乎每一个悬而未决的理论问题。”

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