20世紀的科學怪傑：鮑林(24)

二四

　　行動失敗了。當鮑林在1926年4月底到達慕尼黑時——剛好獲悉自己已經正式獲得古根海姆獎學金——這座城市至少在表面上已經恢復了平靜。通貨膨脹得到了抑制，短期的相對繁榮緩解了緊張的政治氣氛。但是在平靜的表面之下依然存在階級和種族摩擦，仍然有褐衫黨徒把布萊希特那樣的藝術家驅逐出城市。多年的戰爭、通貨膨脹、革命、反革命和破產的革命使慕尼黑心神不定。這座城市已經經歷了變革，即將迎來另一場變革，什麼事情都可能發生。

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　　鮑林夫婦搬進了阿得爾伯特和巴列爾大街僅有一個房間的公寓，距慕尼黑大學只有幾個街區。安頓下來以後，鮑林馬上去見索末菲。他被引進了大師在理論物理研究院的明亮的書房，窗外是一個漂亮的園子。索末菲身材矮小，微微有些謝頂。但是他不怒自威。一方面出身名門，一方面為了彌補身材的不足，他渾身帶著一股普魯士貴族的派頭，穿著一絲不苟，站得筆挺，長長的鬈須用蠟精心擦拭過，臉上還帶著決鬥留下的傷疤。「他看上去多像輕騎兵老軍官，」索末菲的一位學生回憶起他第一次走進教室時給人的印象。

　　當鮑林來到慕尼黑時，索末菲58歲，正處於個人權力和威望的最高點。他是慕尼黑理論物理研究院的院長，幾代年輕原子物理學家心目中的聖人。他對玻爾原子的貢獻以及所著光譜學方面深具影響的教科書牢固地確立了他作為量子論專家的聲譽，但他從來沒有被認為是一流的理論家。他是一名出色的數學家——「如果你想成為物理學家，你必須做三件事情，」他說，「第一，學習數學；第二，學習更多的數學；第三，堅持這樣做。」——但是，他的才能在於整理和闡述別人的重大突破，而不是提出自己的新穎見解。對玻爾的原子理論他就是這樣做的：順著別人總的思路，從數學上加以完善。在他早期的學術生涯中，他就已經對電子波的物理特性和旋轉陀螺的理論進行過類似的嘗試。在量子力學的發展史上，索末菲不過是一個重要的配角；他沒能贏得諾貝爾獎。至少有一個歷史學家把他貶為「數學雇傭軍」。

　　然而，索末菲遠非如此無能。和諾伊斯一樣，他有把毛頭小夥子精雕細琢成傑出科學家的神奇本領。他思想極其開放，樂於追蹤新思想，在和同事們一起評價其重要性之後，就會立即把其中最重要的介紹給自己的學生。他認識理論物理學界的所有要人，與許多人進行過合作，並與其他人保持著經常性的書信往來；在慕尼黑，不停流動的信息使這座城市成為這一新領域的神經中樞。他把來自愛因斯坦。玻爾、薛定諤、泡利和海森伯的書信和文章校樣稿帶到討論會和講座上供學生們閱讀。這樣，學生們早在這些文章正式發表之前就能瞭解學科的最新進展。

　　索末菲的講座富有傳奇性。與將來的鮑林不同，在課堂上他不是一個魔術師，而是組織規範和條理明晰的楷模。他的演講風格足以引起學生們的興趣，語速中等可以讓他們仔細做筆記，思維條理清楚，引導他們理順量子物理學的主要論點，使他們不致於在這一新興領域遍佈矛盾的荊棘叢中迷失方向。每一步他都要仔細地把物理發現同數學解釋聯繫起來，在黑板上表明如何用數字來解釋並揭示真實世界中的現象。在20年代中期，索末菲六個學期一輪的量子物理學講座是那些對這一領域真正有興趣的學生的必修入門課。他在慕尼黑的研究院，與哥本哈根的玻爾研究院和哥廷根的玻恩研究院一起，被認為是世界上學習量子物理的三大中心。

　　然而，同他的講座風格同等重要的是，索默菲樂於與每個學生保持密切的聯繫。在普魯士貴族拒人于千里之外的表像下，是一位熱心、誠懇並善於鼓勵學生的慈父般的老師。他邀請學生到家裡去舉行業餘演奏會（索末菲的鋼琴彈得相當出色），他喜歡在一家小咖啡館裡談論物理，邊講邊用鉛筆在桌上寫下算式，他還每星期抽出很長的時間與每個學生進行交談。在這些研究討論中，他會詢問他們工作的進展，提出指導意見，並給予鼓勵。索末菲具有一種獨特的德國式的樂觀精神：他堅信德國科學和德國音樂與哲學一樣，代表了人類的最高成就，而且德國思想的理性發展必將最終破解原子的秘密。這只是時間和方法的問題。他讓學生們把精力集中在較小的、力所能及的問題上，而不允許他們把時間浪費在複雜的大理論問題上，從而幫助他們建立起信心。他常說：「當國王建造宮殿的時候，馬車夫更忙。」在嘗試製作王冠之前，他要保證學生首先是一個合格的木匠。如果說，尼爾斯·玻爾在20年代中期對圍繞在他的原子模型理論周圍的疑雲日益悲觀，日漸成為量子物理學的憂心忡忡的哲學家，那麼，索末菲則可以說是量子物理學樂觀的工程師。

　　在培養成功的物理學家方面，他的研究院是無與倫比的。愛因斯坦在1922年寫信給他說：「我特別欣賞您培養出了如此眾多的青年才俊。」據估計，第二次世界大戰前在德國教書的所有物理學家中，有三分之一在索末菲的研究院裡做過學生或助教。這些才俊包括勞厄、德拜、沃爾夫岡·泡利、維納·海森伯、保羅·埃瓦爾德、漢斯·貝特、保羅·愛潑斯坦、格雷戈爾·文策爾、瓦爾特·海特勒、福裡茨·倫敦、卡爾·貝歇爾特以及外國學者愛德華德·康頓、埃西多·拉比、愛德華·泰勒、勞倫斯·布拉格和鮑林。他的許多學生在學術上超過了他。他們所有人都從他那裡學到，沒有什麼是不可能的。海森伯說：「我從玻恩那裡學到了數學，從玻爾那裡學到了物理，而從索末菲那裡學到了樂觀。」

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　　研究原子時，樂觀是不可或缺的。大家越來越清醒地認識到，玻爾—索末菲關於電子沿軌道轉動的原子模型不能說明問題。原來的困惑仍舊得不到解釋：運動的電子為何不會喪失能量撞向原子核？為何它們只能呆在特定的軌道上運動？電子如何「躍遷」？而且現在又出現了新的不可思議的現象。在20年代初，法國的一位博士生普林斯·路易斯·德布羅意提出，電子表現出波和粒子的雙重特性；換句話說，物質，至少在原子水平，具有光的性質。美國貝爾實驗室的研究人員在1927年證實，電子在穿過晶體時會發生衍射，就像光波和Ｘ射線那樣。1923年，另一位美國科學家阿瑟·霍利·康普頓發現了光具有粒子特性的強有力的證據。接著，兩名青年丹麥科學家戈爾德施密特和烏倫貝克發現電子會「自旋」。粒子怎麼會是波，而波怎麼又會是粒子呢？波怎麼能「自旋」呢？

　　在加州理工學院，鮑林聽說過很多玻爾—索末菲原子模型存在缺陷的議論。但在最後得到證明之前，他仍然信奉這一模型和其他相關的理論。他在1925年12月份還認為，基於玻爾—索末菲量子理論的計算「簡潔明快，論據充分」。但僅過了幾個月，到了1926年夏天，他已開始用一種新的思路來看待原子了。

　　這起始于他與索末菲的第一次談話。對於德語，鮑林從祖父母那兒學了一點，後來又在俄勒岡農學院學過兩年；他的這點德語加上索末菲有限的英語，他倆得以進行深入的會談。鮑林問，也許您還記得在加州理工學院訪問時見過我？遺憾的是，院長忘記了。索末菲讓鮑林描述一下他的研究興趣和他希望在慕尼黑取得的成果。鮑林熱切地談起他希望繼續在加州理工學院的一項工作，關於氯化氫氣體介電常數的研究。然而鮑林吃驚地發現，索末菲「並不怎麼在意我的建議」。和多數德國科學家一樣，院長認為美國物理學總的來說不登大雅之堂。（他告誡一位準備拿獎學金到伯克利深造的德國青年物理學家說：「不要對此過於認真。在美國的日子會非常好過。那兒任何年輕人都能成為助理教授。」壞管怎樣，德國的習慣是教授制定研究課題，而不是學生來定。索末菲讓鮑林給他幾天時間考慮，然後讓鮑林研究一個他並不是十分熱心的問題，關於電子自旋的一系列嚴密的運算。

　　鮑林對待這項工作的熱情好比是完成母親在他十多歲時給他安排的課餘工作：他沒有取得什麼進展，很快就放棄了努力。他的興趣在別的事情上。他回憶說：「我思考著幾乎每一個懸而未決的理論問題。」

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