版權所有：castor_v_pollux 原作　提交時間：06:14:09 08月22日

第四章 白雲深處

四

“電子居然是個波！”這個爆炸性新聞很快就傳遍了波動和微粒雙方各自的陣營。剛剛還在康普頓戰役中焦頭爛額的波動一方這下揚眉吐氣，終於可以狠狠地嘲笑一下死對頭微粒。《波動日報》發表社論，宣稱自己取得了決定性的勝利。“微粒的反叛勢力終將遭遇到他們應有的可恥結局——電子的下場就是明證。”光子的反擊，在波動的眼中突然變得不值一提了，連電子這個老大哥都搞定了，還怕小小的光子？

不過這次，波動的樂觀態度未免太一廂情願，它高興得過早了。微粒方面的宣傳輿論工具也沒閒着，《微粒新聞》的記者採訪了德布羅意，結果德布羅意說，當今的輻射物理被分成粒子和波兩種觀點，這兩種觀點應當以某種方式統一，而不是始終地尖銳對立——這不利於理論的發展前景。對於微粒來說，講和的提議自然是無法接受的，但至少讓它高興的是，德布羅意沒有明確地偏向波動一方。微粒的技術人員也隨即展開反擊，光究竟是粒子還是波都還沒說清，誰敢那樣大膽地斷言電子是個波？讓我們看看電子在威爾遜雲室里的表現吧。

威爾遜雲室是英國科學家威爾遜（C.T.R.Wilson）在1911年發明的一種儀器。水蒸氣在塵埃或者離子通過的時候，會以它們為中心凝結成一串水珠，從而在粒子通過之處形成一條清晰可辨的軌跡，就像天空中噴氣式飛機身後留下的白霧。利用威爾遜雲室，我們可以研究電子和其他粒子碰撞的情況，結果它們的表現完全符合經典粒子的規律。在過去，這或許是理所當然的事情，但現在對於粒子軍來說，這個證據是寶貴的。威爾遜因為發明雲室在1927年和康普頓分享了諾貝爾獎金。如果說1937年戴維遜和湯姆遜的獲獎標誌着波動的狂歡，那10年的這次諾貝爾頒獎禮無疑是微粒方面的一次盛典。不過那個時候，戰局已經出乎人們的意料，有了微妙的變化。當然這都是後話了。

捕捉電子位置的儀器也早就有了，電子在感應屏上，總是激發出一個小亮點。Hey，微粒的將軍們說，波動怎麼解釋這個呢？哪怕是電子組成衍射圖案，它還是一個一個亮點這樣堆積起來的。如果電子是波的話，那麼理論上單個電子就能構成整個圖案，只不過非常黯淡而已。可是情況顯然不是這樣，單個電子只能構成單個亮點，只有大量電子的出現，才逐漸顯示出衍射圖案來。

微粒的還擊且不去說他，更糟糕的是，無論微粒還是波動，都沒能在“德布羅意事變”中撈到實質性的好處。波動的嘲笑再尖刻，它還是對光電效應、康普頓效應等等現象束手無策，而微粒也還是無法解釋雙縫干涉。雙方很快就發現，戰線還是那條戰線，誰都沒能前進一步，只不過戰場被擴大了而已。電子現在也被拉進有關光本性的這場戰爭，這使得戰爭全面地被升級。現在的問題，已經不再僅僅是光到底是粒子還是波，現在的問題，是電子到底是粒子還是波，你和我到底是粒子還是波，這整個物質世界到底是粒子還是波。

事實上，波動這次對電子的攻擊只有更加激發了粒子們的同仇敵愾之心。現在，光子、電子、α粒子、還有更多的基本粒子，他們都決定聯合起來，為了“大粒子王國”的神聖保衛戰而並肩奮鬥。這場波粒戰爭，已經遠遠超出了光的範圍，整個物理體系如今都陷於這個爭論中，從而形成了一次名副其實的世界大戰。玻爾在1924年曾試圖給這兩支軍隊調停，他和克萊默（Kramers）還有斯雷特（Slater）發表了一個理論（稱作BSK理論），嘗試同時從波和粒子的角度去解釋能量轉換，但雙方正打得眼紅，這次調停成了外交上的徹底失敗，不久就被實驗所否決。戰火熊熊，燃遍物理學的每一寸土地，同時也把它的未來炙烤得焦糊不清。

物理學已經走到了一個十字路口。它迷茫而又困惑，不知道前途何去何從。昔日的經典輝煌已經變成斷瓦殘垣，一切回頭路都被斷絕。如今的天空濃雲密布，不見陽光，在大地上投下一片陰影。人們在量子這個精靈的帶領下一路走來，沿途如行山陰道上，精彩目不暇接，但現在卻突然發現自己已經身在白雲深處，彷徨而不知歸路。放眼望去，到處是霧茫茫一片，不辨東南西北，叫人心中沒底。玻爾建立的大廈雖然看起來還是頂天立地，但稍微了解一點內情的工程師們都知道它已經幾經裱糊，傷筋動骨，搖搖欲墜，只是仍然在苦苦支撐而已。更何況，這個大廈還憑藉着對應原理的天橋，依附在麥克斯韋的舊樓上，這就教人更不敢對它的前途抱有任何希望。在另一邊，微粒和波動打得烽火連天，誰也奈何不了誰，長期的戰爭已經使物理學的基礎處在崩潰邊緣，它甚至不知道自己是建立在什麼東西之上。

不過，我們也不必過多地為一種悲觀情緒所困擾。在大時代的黎明到來之前，總是要經歷這樣的深深的黑暗，那是一個偉大理論誕生前的陣痛。當大風揚起，吹散一切嵐霧的時候，人們會驚喜地發現，原來他們已經站在高高的山峰之上，極目望去，滿眼風光。

那個帶領我們穿越迷霧的人，後來回憶說：“1924到1925年，我們在原子物理方面雖然進入了一個濃雲密布的領域，但是已經可以從中看見微光，並展望出一個令人激動的遠景。”

說這話的是一個來自德國的年輕人，他就是維爾納•海森堡（Werner Heisenberg）。

在本史話第二章的最後，我們已經知道，海森堡於1901年出生於維爾茲堡（Würzburg），他的父親後來成為了一位有名的希臘文教授。小海森堡9歲那年，他們全家搬到了慕尼黑，他的祖父在那裡的一間學校（叫做Maximilians Gymnasium的）當校長，而海森堡也自然進了這間學校學習。雖然屬於“高乾子弟”，但小海森堡顯然不用憑藉這種關係來取得成績，他的天才很快就開始讓人吃驚，特別是數學和物理方面的，但是他同時也對宗教、文學和哲學表現出強烈興趣。這樣的多才多藝預示着他以後不僅僅將成為一個劃時代的物理學家，同時也將成為一為重要的哲學家。

1919年，海森堡參予了鎮壓巴伐利亞蘇維埃共和國的軍事行動，當然那時候他還只是個大男孩，把這當成一件好玩的事情而已。對他來說，更嚴肅的是在大學裡選擇一條怎樣的道路。當他進入慕尼黑大學後，這種選擇便很現實地擺在他面前：是跟着林德曼（Ferdinand von Lindemann），一位著名的數學家學習數論呢，還是跟着索末非學習物理？海森堡終於選擇了後者，從而邁出了一個科學巨人的第一步。

1922年，玻爾應邀到哥廷根進行學術訪問，引起轟動，甚至後來被稱為哥廷根的“玻爾節”。海森堡也趕到哥廷根去聽玻爾的演講，才三年級的他竟然向玻爾提出一些學術觀點上的異議，使得玻爾對他刮目相看。事實上，玻爾此行最大的收穫可能就是遇到了海森堡和泡利，兩個天才無限的年輕人。而這兩人之後都會遠赴哥本哈根，在玻爾的研究室和他一起工作一段日子。

到了1925年，海森堡——他現在是博士了——已經充分成長為一個既朝氣蓬勃又不乏成熟的物理學家。他在慕尼黑、哥廷根和哥本哈根的經歷使得他得以師從當時最好的幾位物理大師。而按他自己的說法，他從索末非那裡學到了樂觀態度，在哥廷根從波恩，弗蘭克還有希爾伯特那裡學到了數學，而從玻爾那裡，他學到了物理（索末非似乎很沒有面子，呵呵）。

現在，該輪到海森堡自己上場了。物理學的天空終將雲開霧散，露出璀璨的星光讓我們目眩神迷。在那其中有幾顆特別明亮的星星，它們的光輝照亮了整個夜空，組成了最華麗的星座。不用費力分辯，你應該能認出其中的一顆，它就叫維爾納•海森堡。作為量子力學的奠基人之一，這個名字將永遠鐫刻在時空和歷史中。

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飯後閒話：被誤解的名言

這個閒話和今天的正文無關，不過既然這幾日討論牛頓，不妨多披露一些關於牛頓的歷史事實。

牛頓最為人熟知的一句名言是這樣說的：“如果我看得更遠的話，那是因為我站在巨人的肩膀上”（If I have seen further it is by standing on ye shoulders of Giants）。這句話通常被用來讚嘆牛頓的謙遜，但是從歷史上來看，這句話本身似乎沒有任何可以理解為謙遜的理由。

首先這句話不是原創。早在12世紀，伯納德（Bernard of Chartres，他是中世紀的哲學家，著名的法國沙特爾學校的校長）就說過：“Nos esse quasi nanos gigantium humeris insidientes”。這句拉丁文的意思就是說，我們都像坐在巨人肩膀上的矮子。這句話，如今還能在沙特爾市那著名的哥特式大教堂的窗戶上找到。從伯納德以來，至少有二三十個人在牛頓之前說過類似的話。

牛頓說這話是在1676年給胡克的一封信中。當時他已經和胡克在光的問題上吵得昏天黑地，爭論已經持續多年（可以參見我們的史話）。在這封信里，牛頓認為胡克把他（牛頓自己）的能力看得太高了，然後就是這句著名的話：“如果我看得更遠的話，那是因為我站在巨人的肩膀上”。

這裡面的意思無非兩種：牛頓說的巨人如果指胡克的話，那是一次很明顯的妥協：我沒有抄襲你的觀念，我只不過在你工作的基礎上繼續發展——這才比你看得高那麼一點點。牛頓想通過這種方式委婉地平息胡克的怒火，大家就此罷手。但如果要說大度或者謙遜，似乎很難談得上。牛頓為此一生記恨胡克，哪怕幾十年後，胡克早就墓木已拱，他還是不能平心靜氣地提到這個名字，這句話最多是試圖息事寧人的外交詞令而已。另一種可能，巨人不指胡克，那就更明顯了：我的工作就算不完全是自己的，也是站在前輩巨人們的肩上——沒你胡克的事。

更多的歷史學家認為，這句話是一次惡意的挪揄和諷刺——胡克身材矮小，用“巨人”似乎暗含不懷好意。持這種觀點的甚至還包括著名的史蒂芬•霍金，正是他如今坐在當年牛頓盧卡薩教授的位子上。

牛頓還有一句有名的話，大意說他是海邊的一個小孩子，撿起貝殼玩玩，但還沒有發現真理的大海。這句話也不是他的原創，最早可以追溯到Joseph Spence。但牛頓最可能是從約翰•米爾頓的《復樂園》中引用（牛頓有一本米爾頓的作品集）。這顯然也是精心準備的說辭，牛頓本人從未見過大海，更別提在海灘行走了。他一生中見過的最大的河也就是泰晤士河，很難想象大海的意象如何能自然地從他的頭腦中跳出來。

我談這些，完全沒有詆毀誰的意思。我只想說，歷史有時候被賦予了太多的光圈和暈輪，但還歷史的真相，是每一個人的責任，不論那真相究竟是什麼。同時，這也絲毫不影響牛頓科學上的成就——他是有史以來最偉大的科學家。