五、死貓還是活貓

波動力學的建立,一掃量子探索中的困惑和陰霾,這一學說的成功,也開辟了薛定諤研究生涯中的新時代,他沒有辜負老父親的含辛茹苦和願望,也無愧於恩師們的諄諄教誨和培養。他用自己不間斷的努力,作出了彪炳千古的業績,也為自己無休止的追求,贏得了更廣闊的發展空間。他在自己的理論探索道路上踏踏實實走下去,波動力學也就成為他進一步工作的起點。

波動力學的建立,使薛定諤成為世界聞名的物理學家,而他在柏林所作的學術報告,也給普朗克、愛因斯坦等留下了很好的印象。他對各種知識運用自如的理論功底,處理技術問題得心應手的數學素養,特別是追求在時空中清晰直觀地描述物理對象的經典實在論傾向,都令普朗克和愛因斯坦大為讚賞。

普朗克是當時德國科學界的中心人物,在國際物理學界享有崇高的聲譽。他不遺餘力地致力於發展德國的科學事業,親自出麵邀請傑出的科學家到柏林工作。早在1913年,他就親赴蘇黎世,勸說當時任教於蘇黎世聯邦工業大學的愛因斯坦應聘前往柏林,就任普魯士科學院院士、柏林大學教授兼威廉皇家物理研究所所長的職位,給愛因斯坦提供了既有權講課和按自己的選題舉行討論會,又不必參加某些教學活動的工作條件,以使愛因斯坦能自由從事其碩果累累的創造性理論思維;而14年後,普朗克又再次向一位工作在蘇黎世的成名物理學家——薛定諤發出熱誠的邀請。

普朗克自1892年起就開始擔任柏林大學理論物理學教授,作為進入20世紀以來德國首屈一指的理論家,他在這一職位上呆了34年,直到1926年才以68歲高齡離任。由誰來接任普朗克的職務,主持這一德國最大的柏林大學物理係,無疑成為一項為物理學家們所矚目的極高的榮譽,它要求被提名人作為普朗克的繼承者,具有很高的聲望、突出的成就和優秀的教學才能。薛定諤以建立波動力學而紅極一時,並深受普朗克的賞識,並且他已有在大學執教理論物理的多年經驗,因此,柏林大學向薛定諤發出了繼任普朗克教席的邀請。

無疑,這一邀請對於年僅40歲的薛定諤來說是個極高的榮譽,極具誘惑力,同時也是對他的才能和自信心的一種挑戰。普朗克是他仰慕已久的前輩和權威,柏林在當時享有“物理學首都”的聲譽,而柏林大學更是群賢畢至,人才濟濟,然而,他對蘇黎世大學也不無留戀,這裏提供了他走向成功的外部環境,有他熟悉親切、彼此切磋的科研集體,蘇黎世大學也以優厚的條件,包括兼任聯邦工大理論物理教席的雙職雙薪這種特殊待遇來極力挽留他,因此薛定諤難作選擇。

最終,還是普朗克的話促使薛定諤做出了決斷。普朗克表示,如果薛定諤能成為他的繼任者,他將會感到很高興。這既是莫大的榮耀,更是一種召喚。1927年,薛定諤舉家遷居柏林,就任柏林大學理論物理教授,並於次年在普朗克的推薦下成為普魯士科學院院士。在去普朗克家登門拜訪時,薛定諤在普朗克家的來客紀念冊上留下了一首詩,詩的最後幾行,談到了普朗克這一表示對他的感召:

“詞藻華麗的信件,

時間長久的言談,

給我的是粉飾的虛幻。

而在值得傾心相敬的我們之間,

話兒簡單,

卻宛如指南。

總之一句話:

我將很喜歡。”

薛定諤很快就喜歡上了柏林的學術環境。許多第一流的物理學家聚集在當時的柏林,每周歡聚在一起的討論會,給薛定諤留下了深刻的印象,無疑,在這種集會上展開學術討論,確實是一件十分愉快的事。在柏林大學,除了普朗克和愛因斯坦之外,與薛定諤共事的絕大部分是或者將是諾貝爾獎金得主。他們每周三聚集在位於國會大廈附近的威廉皇家物理研究所,報告和討論物理學的最新進展和疑難,這種高層次的探討和交流使薛定諤精神上得到了極大的滿足和愉悅。比起在蘇黎世和維也納來,柏林遠離了他酷愛前去旅行和登山的阿爾卑斯山區,更加喧囂和都市化,但這個缺陷卻由於學術環境的優越而得到加倍的補償。如果說,在維也納或蘇黎世,薛定諤或許會感到知音難覓,那麼在柏林,他如魚得水,並感到了逆水行舟不進則退的壓力,周圍個個都是科學界頂尖高手,代表了物理學和化學的最新成就,在這裏,物理學正在人們的手中進展。

在柏林的年代裏,薛定諤與自己仰慕已久並與自己科學和哲學觀點相似的普朗克和愛因斯坦建立了親密的友誼。他和妻子經常出席相距不遠的普朗克家中舉行的家庭舞會,他也常去波茨坦附近湖畔的愛因斯坦的山坡別墅,兩人一起在湖麵上泛舟暢遊,討論物理學問題,交換彼此對量子力學解釋問題的看法。同時在薛定諤住處也經常舉行“維也納小灌腸晚會”,很快成為科學家們聚會和交往的中心。薛定諤把在柏林大學的時代看作他一生中最幸福的時代,在這裏,他以極大的熱忱投入了教學工作,和同事們一起,使柏林大學物理係的教學水平達到了前所未有的高度。

薛定諤不僅在課堂上循循善誘,也歡迎學生們到他家中探討學術問題,顯得平易近人,不擺架子。他沒有讓已取得的成就和名望成為自己繼續前進的羈絆,而是作為新的起步的起點。在教學之餘,他致力於完善和推廣波動力學的成果,並努力在研究中把相對論和量子力學這20世紀物理學的兩大支柱理論統一起來。占據他這一時期的研究精力的另一中心,就是量子力學的詮釋問題。

作為量子力學的奠基人之一,他不滿於現有的量子力學的詮釋,與愛因斯坦一道,在關於量子理論與經典物理學的解釋這一學術論戰中充分發揮他的理論觀點。為了說明情況,可能構造一個幾乎是諷刺的例子,薛定諤提出了“貓悖論”。假設一隻貓被關在了包括下述“痛苦裝置”的盒子,貓自己不能操縱這個裝置。一個帶有很少放射性物質的蓋革計數器放在盒子裏,這樣一小時中或許有一個原子衰變,則計數器反應並通過一個繼電器扳動一個小錘,打碎氰化物小瓶。人們讓這個係統放上一小時後,貓可能還是活著的,如果這中間沒有原子衰變,而第一個原子衰變將把貓毒死。這個實驗的目的是通過一個理想實驗把微觀狀態(原子衰變)同宏觀狀態(貓的死活)聯係起來,從而得出貓的死活這樣的宏觀狀態也不確定、有待於我們的觀察的結論。而這樣的結論顯然相悖於我們的日常生活經驗和實在觀念,因而說明量子力學對實在的描述不完備。愛因斯坦對這一悖論非常讚賞,在1939年8月和1950年12月兩次給薛定諤的信中,都稱之為揭示了量子力學描述實在的不完備性的最巧妙的辦法,並提出應當進一步發展完備的描述。

薛定諤提出的貓悖論,又一次表明了他對量子力學詮釋問題的關注,也又一次證實了他反對正統詮釋的執著。他的這種執著使他後來在物理學家中十分孤立。第二次世界大戰中止了關於量子力學詮釋問題的論戰,但當50年代論戰再起,薛定諤又發表了“波動力學的意義”、“有沒有量子躍遷”、“基本粒子是什麼”、“我們的物質圖象”等一係列文章,表現了他作為一個科學家對信念的徹底性和堅定性。

六、生命是什麼

薛定諤是一個典型的書齋裏的學者,他隻把自己關在學術的象牙塔裏,但是他的人格使他在政治上有基本的準則,即保持人的平等、自由和尊嚴,保持探討科學問題所必需的寬鬆和民主的環境,這對於人的生存和科學的發展是不可剝奪的。而1933年希特勒上台後,肆意踐踏民主,瘋狂發展壟斷資本和軍備生產,實行法西斯奴化教育,殘酷迫害不願屈服和順從他們的知識分子,尤其是猶太血統的知識分子,整個社會生活包括學校教育開始納粹化。在大學校園和科研機構裏,猶太血統的科學家紛紛被勒令停止授課、工作,遭到解雇。愛因斯坦首當其衝成為迫害的目標,他主動辭去各種職務以示抗議納粹暴行,並被普魯士科學院開除。一大批著名科學家因不屬於“純雅利安人”而被剝奪繼續學術研究的權利。

麵對這種赤裸裸的種族歧視、奴化教育和法西斯暴行,薛定諤無法容忍。雖然,他的雅利安人血統和作為普朗克繼承人的地位使他並未遭到打擊,並沒人逼他放棄職位,更不必離開德國,但他自願這樣做了。他不願效忠這樣的政府,不能容忍在野蠻的法西斯製度下工作。他以他所能選擇的方式來反對納粹對他的同事的迫害和對人類良知的褻瀆,否則在他看來就等於與納粹同流合汙。

薛定諤在柏林的美好年代結束了,1933年11月初,他借口休假離開了德國,來到牛津大學。在牛津,他接到了一個令人振奮的好消息,“因為發現原子結構的新的富有成效的形式”,他與另一名科學家狄檢克一道被授予1933年諾貝爾物理學獎。他終於摘取了這項世人仰慕的最高科學大獎,他的工作贏得了國際科學界的普遍承認和尊敬。消息傳來,不僅薛定諤本人非常高興,奧地利國內輿論也歡欣鼓舞,紛紛報道,這是奧地利的榮譽,薛定諤為自己的祖國第二次贏得了諾貝爾物理學獎。

同年12月12日,在斯得哥爾摩的領獎儀式上,薛定諤發表了題為“波動力學的基本思想”的獲獎演講,在簡略地介紹了自己的傳略後,他從光學思想史入手,分析和論證了其理論的實質,他的演講再次顯示出他對思想史的熟識喜愛和他的通俗生動的文學風格,使聽眾大為折服。

1936年,薛定諤收到奧地利格拉茨大學邀請,思鄉之情使他回到祖國。但兩年後,德國吞並奧地利,薛定諤立即遇到了麻煩,納粹黨徒並沒有忘記他從德國的不辭而別,1938年9月,薛定諤被納粹從格拉茨的教職上解雇,為了逃生,他再次出走,溜過邊境,轉道意大利,開始了逃亡生活。他在學術界的朋友們十分關心他的處境,紛紛向他伸出援助之手。其中原都柏林大學數學教授、當時的愛爾蘭總理瓦勒拉多次邀薛定諤赴愛爾蘭就職;1939年9月1日,法西斯德國閃擊波蘭,第二次世界大戰爆發,薛定諤更加陷入困境,瓦勒拉通過外交途徑為薛定諤準備了一張安全通行證,使薛定諤於10月安全到達愛爾蘭的首都都柏林,開始了在那兒長達17年的僑居生活,並開始了他生命旅途中最後一段富有創造性的征程。

戰爭打破了人們和平安寧的生活,除了效力於軍事與戰爭的研究工作之外,其他科學研究工作在大部分國家都陷於停頓,科學家不是上了前線,就是缺乏基本的工作環境和條件,國際上的交流合作更成了天方夜譚。比起大部分同行來,薛定諤是幸運的,愛爾蘭在政治上保持中立,沒有卷入戰爭漩渦,這使得薛定諤尋得一塊遠離戰禍的綠地,繼續在相對安穩的環境中從事他矢誌獻身的事業。1941年,都柏林高等研究院正式開學,薛定諤擔任理論物理部主任。高等研究院內學術空氣生動活躍,講習班雲集了來自各國的物理學家,成為戰時條件下探討各種物理問題的頗負盛名的非正式會議。安定的環境,優越的條件,使得避開戰亂的薛定諤的創造性被激發出來。這一時期,他致力於推廣愛因斯坦的引力理論為統一場論,致力於時空結構和宇宙學研究。早在1940年,他就試圖發明可綜合引力、電磁和核三種相互作用的一種統一場論。他力圖把波動力學應用於宇宙學中,這些方麵的研究,集中反映在《時空結構》和《膨脹著的宇宙》兩本書中。同時他繼續保持對量子力學和統計力學的興趣,1946年完成的《統計熱力學》,就是長期以來研究的成果。

也正是在這一時期,薛定諤的目光更加開闊和深刻,他不再僅局限於純粹物理學問題的研究,而是進而對物理學的基礎、它與其他自然學科的關係、它的曆史發展及其對認識論的影響等問題展開探索,作出了可貴的貢獻,特別是他為致力於科學的統一而寫成的《生命是什麼——活細胞的物理學觀》一書,在當時產生了極大的影響。

科學的統一是薛定諤畢生的信念和追求。他是理性主義者,堅信自然界是可以理解的,追求對自然界和諧統一的理解,從而導致了對科學統一的信念。薛定諤並非生物學專家,但他作為一個物理學家,用深邃的眼光對生命物質和遺傳機製等問題發表的精湛見解,開拓了一種新的研究途徑。薛定諤認為,他寫作《生命是什麼》的唯一動機,是揭示生命物質在服從迄今為止已確立的“物理學定律”的同時,可能涉及迄今還不了解的“物理學的其他定律”。《生命是什麼》這本書的重大意義,並不止於倡導從分子水平探索遺傳機製和生命本質,並且引入了“遺傳密碼”、“信息”、“負熵”等概念來說明一係列生命現象。它的深遠意義還在於提出了下麵這個重大問題:在一個生命有機體的空間範圍內,在空間和時間中發生著的事件,如何用物理學和化學來解釋?同時薛定諤對這一問題的初步解釋和有益的嚐試也正是他對生物學的主要貢獻。由於薛定諤本人的聲望,他提出問題的鮮明性和時機,使他的倡導和嚐試給物理學與生物學的結合以極大的推動,薛定諤成為探索二者統一的先驅,同時促成了分子生物學的誕生。《生命是什麼》一書,也就成為給予生物學界以革命的一個契機。

薛定諤廣博的知識和充沛的創造力是驚人的。在他的專業領域內,他先後發表了5本專著和不下150篇論文,其範圍幾乎覆蓋了所有理論物理學前沿;而在專業領域之外,他除了在生物學發展中的重要貢獻《生命是什麼》和文學上的造詣結晶《詩集》之外,還發表了一係列哲學論著,內容涉及許多哲學上的重大課題,他確實近乎於一位“百科全書式”的學者。

薛定諤始終對哲學抱有濃厚的興趣,這點早在他的學生時代及在維也納工作時期就表現出來了。與普朗克和愛因斯坦一樣,薛定諤是一位關於外部世界的實在論者,並堅持人類認識的目的在於獲得關於外部世界的真實知識,理解它的本質和規律。他認為問題並不僅僅在於我們能否說明觀察現象,而在於“實在的物理世界”。他堅持哲學探索對科學研究的意義,認為哲學是人類普遍知識和特殊知識必不可少的基礎,他的哲學思想也確實幾乎始終貫穿於他的科學探索中。他說過:“科學是哲學的繼續,隻是手段不同”,並承認,這種“自然哲學”式的熱情在自己身上延續下來,給以後的生命曆程許多鼓舞。實在論思想是薛定諤全部科學哲學的前提,他提出了兩條基本原理:一是自然的可理解性原理,二是客觀化原理,它們反映了薛定諤科學世界觀的特征,也是他的科學方法論的基礎。就其畢生為探索人類的最高智慧而跋涉這點而言,薛定諤又無愧為一個偉大的哲學家、思想家。

七、奧地利的驕傲

薛定諤在都柏林度過了整整17年的漫長歲月,這也是他生命曆程中最長的一段僑居生涯。盡管他在愛爾蘭條件優越,環境舒適,生活安定,但他卻無時無刻不在關注著戰火紛飛的祖國,惦念著在法西斯鐵蹄蹂躪下的苦難同胞。這種對於祖國銘心刻骨的眷戀之情,表明他始終而徹底地是一個奧地利人,一個奧地利民族文化和精神養育起來的偉大兒子。

薛定諤對於故鄉和祖國的這種思戀之情,在他畢生大部分僑居國外的科學生涯中一再表現出來。薛定諤獲得博士學位後留在母校維也納大學的第二物理教研所工作;第一次世界大戰結束後,他分別收到來自母校和德國布累斯勞、基爾三所大學的正式教授聘書。接替他的導師哈澤內爾未竟的事業無疑對他有極大的吸引力,隻是由於當時奧地利大學教授的薪金實在菲薄,無法維持他家庭的開支,他才離開了母校,去到德國,後又去了蘇黎世大學。到了1925年底,即在他作出著名的科學發現的前夕,他收到了來自奧地利因斯布魯克大學的教授和理論物理研究所所長的職務聘書。盡管他當時在蘇黎世大學可以稱得上諸事順利,但仍十分傾心於祖國學校的提名。原因之一是因斯布魯克地處奧地利西部邊境,與位於德國南疆的慕尼黑大學距離很近,正在慕尼黑大學分別就任實驗物理教授和理論物理教授,與薛定諤交情深厚的維恩和索未菲二人極力勸說他應聘此職,以便有更多的機會在一起切磋交流,另一原因是盡管因斯布魯克遠離維也納,但畢竟是祖國,可免卻薛定諤的思鄉之愁。然而奧地利經濟上的窘境又一次使他好夢未能成真。1936年,當薛定諤從納粹上台後的柏林大學不告而別來到牛津任研究員三年之後,他又一次收到分別來自英國老牌名校愛丁堡大學和本國格拉茨大學的聘書,這一次他沒再猶豫,毅然返回了祖國,此時離他出國任教之日,已過去十多年時間了。隻是由於兩年後德國的吞並和納粹的威脅,才又使薛定諤離別祖國,浪跡天涯,異鄉為客。但即使如此,他始終保持著自己的國籍,保持著自己對祖國的一片濃濃的真情。

同樣,祖國和人民也沒有忘記薛定諤,也始終關懷著曾帶給他們崇高榮譽的這位科學巨匠,一代天驕。第二次世界大戰結束後不久,奧地利有關方麵就試圖說服薛定諤返回家鄉,甚至連倫納總統也於1946年出麵勸說,但薛定諤的民族感情使他不願回到當時按規定由蘇聯軍隊占領下的維也納。在此後的歲月裏,他和妻子常去他們酷愛的奧地利蒂羅爾山區遊覽,他們的滿腔鄉戀得以溶化在飽覽祖國山河秀麗風光的喜悅中。直到1956年,蘇、美、英、法四國占領軍已全部撤走後,薛定諤才決定返回他朝思暮想的故鄉,擔任了維也納大學理論物理學名譽教授的特別職位。盡管他已年屆七十,到了通常的退休年齡,他仍然又授課一年。此時氣喘病和支氣管炎已限製了他的創造力,他在這最後的歲月裏寫下了“或許能量僅可作為統計概念”的論文和他的哲學自述《我的世界觀》的後半部分“什麼是實在的”,表明縈繞在他心頭的,仍然是量子力學的詮釋問題和自然與自我的關係問題。

薛定諤在晚年登上了榮譽的巔峰。他的祖國授與他大量的榮譽以致褒獎和謝忱。他剛回國就獲得維也納城市獎,政府設立了以他的名字命名、由奧地利科學院頒發的獎金,他是第一名獲獎者。1957年他又榮獲奧地利藝術和科學勳章、聯邦德國高級榮譽勳章。薛定諤曾寫道:“奧地利在各方麵都給我以慷慨的款待,這樣,我的學術生涯將榮幸地終止在它由之開始的同一個物理學院。”

從維也納起步,在經曆了蘇黎世、柏林、牛津、都柏林各個成績斐然的時期後,薛定諤滿載著榮譽回到了維也納。他被許多大學授予榮譽學位,並是包括教皇科學院、倫敦皇家學院、普魯士(後改稱德國)科學院和奧地利科學院在內的許多科學團體的成員。

1957年,薛定諤幸免於一次危及生命的重病,但從此再也沒有完全恢複健康。他繼續從事著力所能及、不致過於勞累的工作,而他的思想仍同過去一樣活躍和清晰。甚至在他不得不去蒂羅爾山區療養的期間,1960年10月,他仍在與玻恩通信,仍沒有停止他那無窮盡的探索。至於健康問題,他隻對患有嚴重心髒病的妻子表示擔心,卻沒想到自己很快一病不起。1961年1月4日,薛定諤閉上了他一生探索世界、尋找科學真理的眼睛。他的智慧的頭腦在長途跋涉之後永遠地休息下來。人們把他葬在他生前鍾愛的奧地利蒂羅爾山區的阿爾巴赫小山村。

斯人已逝,風範長存,奧地利人民永遠銘記著這位偉大的科學家。薛定諤是奧地利人民的優秀兒子和精神代表,是奧地利的驕傲。在1984年9月1日,奧地利政府又設立“薛定諤出國獎學金”,供35歲以下科研人員去國外具有先進水平的科研機構進修和工作,以利於科技人才的培養和成長。

國際科學界和全世界人民也將永遠銘記著薛定諤,銘記著他所建立的“薛定諤方程”和波動力學,銘記著他給人類文明留下的不朽精神財富。在生前,他獲得了世界人民的稱頌,去世後,世界人民仍在懷念著他。1987年8月,來自世界各地的著名科學家和哲學家彙聚維也納,紀念薛定諤誕生一百周年,探討他在科學史上的曆史地位和久遠影響,並出版了一本文獻資料和圖片集,以誌永久紀念。