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版權所有：castor_v_pollux 原作　提交時間：09:45:20 05月28日

第二章 烏雲

五

我們的故事說到這裡，如果給大家留下這麼一個印象，就是量子論天生有着救世主的氣質，它一出世就像閃電劃破夜空，引起眾人的驚嘆及歡呼，並摧枯拉朽般地打破舊世界的體系。如果是這樣的話，那麼筆者表示抱歉，因為事實遠遠並非如此。

我們再回過頭來看看物理史上的偉大理論：牛頓的體系閃耀着神聖不可侵犯的光輝，從誕生的那刻起便有着一種天上地下唯我獨尊的氣魄。麥克斯韋的方程組簡潔深刻，傾倒眾生，被譽為上帝譜寫的詩歌。愛因斯坦的相對論雖然是平民出身，但骨子卻繼承着經典體系的貴族優雅氣質，它的光芒稍經發掘後便立即照亮了整個時代。這些理論，它們的成功都是近乎壓倒性的，天命所歸，不可抗拒。而偉人們的個人天才和魅力，則更加為其抹上了高貴而驕傲的色彩。但量子論卻不同，量子論的成長史，更像是一部艱難的探索史，其中的每一步，都充滿了陷阱、荊棘和迷霧。量子的誕生伴隨着巨大的陣痛，它的命運註定了將要起伏而多舛。量子論的思想是如此反叛和躁動，以至於它與生俱來地有着一種對抗權貴的平民風格；而它顯示出來的潛在力量又是如此地巨大而近乎無法控制，這一切都使得所有的人都對它懷有深深的懼意。

而在這些懷有戒心的人們中間，最有諷刺意味的就要算量子的創始人：普朗克自己了。作為一個老派的傳統物理學家，普朗克的思想是保守的。雖然在那個決定命運的1900年，他鼓起了最大的勇氣做出了量子的革命性假設，但隨後他便為這個離經叛道的思想而深深困擾。在黑體問題上，普朗克孤注一擲想要得到一個積極的結果，但最後導出的能量不連續性的圖象卻使得他大為吃驚和猶豫，變得畏縮不前起來。

如果能量是量子化的，那麼麥克斯韋的理論便首當其衝站在應當受置疑的地位，這在普朗克看來是不可思議，不可想象的。事實上，普朗克從來不把這當做一個問題，在他看來，量子的假設並不是一個物理真實，而純粹是一個為了方便而引入的假設而已。普朗克壓根也沒有想到，自己的理論在歷史上將會有着多麼大的意義，當後來的一系列事件把這個意義逐漸揭露給他看時，他簡直都不敢相信自己的眼睛，並為此惶恐不安。有人戲稱，普朗克就像是童話里的那個漁夫，他親手把魔鬼從封印的瓶子裡放了出來，自己卻反而被這個魔鬼嚇了個半死。

有十幾年的時間，量子被自己的創造者所拋棄，不得不流浪四方。普朗克不斷地告誡人們，在引用普朗克常數h的時候，要儘量小心謹慎，不到萬不得已千萬不要胡思亂想。這個思想，一直要到1915年，當玻爾的模型取得了空前的成功後，才在普朗克的腦海中扭轉過來。量子論就像神話中的英雄海格力斯（Hercules），一出生就被拋棄在荒野里，命運更為他安排了重重枷鎖。他的所有榮耀，都要靠自己那非凡的力量和一系列艱難的鬥爭來爭取。作為普朗克本人來說，他從一個革命的創始者而最終走到了時代的反面，沒能在這段振奮人心的歷史中起到更多的積極作用，這無疑是十分遺憾的。在他去世前出版的《科學自傳》中，普朗克曾回憶過他那企圖調和量子與經典理論的徒勞努力，並承認量子的意義要比那時他所能想象的重要得多。

不過，我們並不能因此而否認普朗克在量子論所做出的偉大而決定性的貢獻。有一些觀點可能會認為普朗克只是憑藉了一個巧合般地猜測，一種胡亂的拼湊，一個純粹的運氣才發現了他的黑體方程，進而假設了量子的理論。他只是一個幸運兒，碰巧猜到了那個正確的答案而已。而這個答案究竟意味着什麼，這個答案的內在價值卻不是他能夠回答和挖掘的。但是，幾乎所有的關於普朗克的傳記和研究都會告訴我們，雖然普朗克的公式在很大程度上是經驗主義的，但是一切證據都表明，他已經充分地對這個答案做好了準備。1900年，普朗克在黑體研究方面已經浸淫了6年，做好了理論上突破的一切準備工作。其實在當時，他自己已經很清楚，經典的電磁理論已經無法解釋實驗結果，必須引入熱力學解釋。而這樣一來，輻射能量的不連續性已經是一個不可避免的結果。這個概念其實早已在他的腦海中成形，雖然可能普朗克本人沒有清楚地意識到這一點，或者不肯承認這一點，但這個思想在他的潛意識中其實已經相當成熟，呼之欲出了。正因為如此，他才能在導出方程後的短短時間裡，以最敏銳的直覺指出蘊含在其中的那個無價的假設。普朗克以一種那個時代非常難得的開創性態度來對待黑體的難題，他為後來的人打開了一扇通往全新未知世界的大門。無論從哪個角度來看，這樣的偉大工作，其意義都是不能低估的。

而普朗克的保守態度也並不是偶然的。實在是量子的思想太驚人，太過於革命。從量子論的成長歷史來看，有着這樣一個怪圈：科學巨人們參予了推動它的工作，卻終於因為不能接受它驚世駭俗的解釋而紛紛站到了保守的一方去。在這個名單上，除了普朗克，更有閃閃發光的瑞利、湯姆遜、愛因斯坦、德布羅意，乃至薛定諤。這些不僅是物理史上最偉大的名字，好多更是量子論本身的開創者和關鍵人物。量子就在同它自身創建者的鬥爭中成長起來，每一步都邁得艱難而痛苦不堪。我們會在以後的章節中，詳細地去觀察這些激烈的思想衝擊和觀念碰撞。不過，正是這樣的磨礪，才使得一部量子史話顯得如此波瀾壯闊，激動人心，也使得量子論本身更加顯出它的不朽光輝來。量子論不像牛頓力學或者愛因斯坦相對論，它的身上沒有天才的個人標籤，相反，整整一代精英共同促成了它的光榮。

作為老派科學家的代表，普朗克的科學精神和人格力量無疑是可敬的。在納粹統治期間，正是普朗克的努力，才使得許多猶太裔的科學家得到保護，得以繼續工作。但是，量子論這個精靈蹦跳在時代的最前緣，它需要最有銳氣的頭腦和最富有創見的思想來激活它的靈氣。20世紀初，物理的天空中已是黑雲壓城，每一升空氣似乎都在激烈地對流和振盪。一個偉大的時代需要偉大的人物，有史以來最出色和最富激情的一代物理學家便在這亂世的前夕成長起來。

1900年12月14日，普朗克在柏林宣讀了他關於黑體輻射的論文，宣告了量子的誕生。那一年他42歲。

就在那一年，一個名叫阿爾伯特•愛因斯坦（Albert Einstein）的青年從蘇黎世聯邦工業大學（ETH）畢業，正在為將來的生活發愁。他在大學裡曠了無窮多的課，以致他的教授閔可夫斯基（Minkowski）憤憤地罵他是“懶狗”。沒有一個人肯留他在校做理論或者實驗方面的工作，一個失業的黯淡前途正等待着這位不修邊幅的年輕人。

在丹麥，15歲的尼爾斯•玻爾（Niels Bohr）正在哥本哈根的中學裡讀書。玻爾有着好動的性格，每次打架或爭論，總是少不了他。學習方面，他在數學和科學方面顯示出了非凡的天才，但是他的笨拙的口齒和慘不忍睹的作文卻是全校有名的笑柄。特別是作文最後的總結（conclusion），往往使得玻爾頭痛半天，在他看來，這種總結是無意義的重複而已。有一次他寫一篇關於金屬的論文，最後總結道：In conclusion, I would like to mention uranium（總而言之，我想說的是鈾）。

埃爾文•薛定諤（Erwin Schrodinger）比玻爾小兩歲，當時在維也納的一間著名的高級中學Akademisches Gymnasium上學。這間中學也是物理前輩玻爾茲曼，著名劇作家施尼茨勒（Arthur Schnitzler）和齊威格（Stefanie Zweig）的母校。對於剛入校的學生來說，拉丁文是最重要的功課，每周要占8個小時，而數學和物理只用3個小時。不過對薛定諤來說一切都是小菜一碟，他熱愛古文、戲劇和歷史，每次在班上都是第一。小埃爾文長得非常帥氣，穿上禮服和緊身褲，儼然一個翩翩小公子，這也使得他非常受到歡迎。

馬克斯•波恩（Max Born）和薛定諤有着相似的教育背景，經過了家庭教育，高級中學的過程進入了布雷斯勞大學（這也是當時德國和奧地利中上層家庭的普遍做法）。不過相比薛定諤來說，波恩並不怎麼喜歡拉丁文，甚至不怎麼喜歡代數，儘管他對數學的看法後來在大學裡得到了改變。他那時瘋狂地喜歡上了天文，夢想着將來成為一個天文學家。

路易斯•德布羅意（Louis de Broglie）當時8歲，正在他那顯赫的貴族家庭里接受良好的幼年教育。他對歷史表現出濃厚的興趣，並樂意把自己的時間花在這上面。

沃爾夫岡•恩斯特•泡利（Wolfgang Ernst Pauli）才出生8個月，可憐的小傢伙似乎一出世就和科學結緣。他的middle name，Ernst，就是因為他父親崇拜著名的科學家恩斯特•馬赫（Ernst Mach）才給他取的。

而再過12個月，維爾茲堡（Wurzberg）的一位著名希臘文獻教授就要喜滋滋地看着他的寶貝兒子小海森堡（Werner Karl Heisenberg）呱呱墜地。稍早前，羅馬的一位公務員把他的孩子命名為恩里科•費米（Enrico Fermi）。20個月後，保羅•狄拉克（Paul Dirac）也將出生在英國的布里斯托爾港。

好，演員到齊。那麼，好戲也該上演了。

(第二章完)