係裏是不穩定的,再說也違反相對論——它的表麵旋轉速度要高於光速。
到了1925年秋天,自旋的假設又在荷蘭萊頓大學的兩個學生,烏侖貝克(GeorgeEugeneUhlenbeck)和古德施密特(SomulAbrahamGoudsmit)那裏死灰複燃了。當然,兩人不知道克羅尼格曾經有過這樣的意見,他們是在研究光譜的時候獨立產生這一想法的。於是兩人找到導師埃侖費斯特(PaulEhrenfest)征求意見。埃侖費斯特也不是很確定,他建議兩人先寫一個小文章發表。於是兩人當真寫了一個短文交給埃侖費斯特,然後又去求教於老資格的洛侖茲。洛侖茲幫他們算了算,結果在這個模型裏電子表麵的速度達到了光速的10倍。兩人大吃一驚,風急火燎地趕回大學要求撤銷那篇短文,結果還是晚了,埃侖費斯特早就給Nature雜誌寄了出去。據說,兩人當時懊惱得都快哭了,埃侖費斯特隻好安慰他們說:“你們還年輕,做點蠢事也沒關係。”
還好,事情並沒有想象的那麼糟糕。玻爾首先對此表示讚同,海森堡用新的理論去算了算結果後,也轉變了反對的態度。到了1926年,海森堡已經在說:“如果沒有古德施密特,我們真不知該如何處理塞曼效應。”一些技術上的問題也很快被解決了,比如有一個係數2,一直和理論所抵觸,結果在玻爾研究所訪問的美國物理學家托馬斯發現原來人們都犯了一個計算錯誤,而自旋模型是正確的。很快海森堡和約爾當用矩陣力學處理了自旋,結果大獲全勝,很快沒有人懷疑自旋的正確性了。
哦,不過有一個例外,就是泡利,他一直對自旋深惡痛絕。在他看來,原本電子已經在數學當中被表達得很充分了——現在可好,什麼形狀、軌道、大小、旋轉……種種經驗性的概念又幽靈般地回來了。原子係統比任何時候都像個太陽係,本來隻有公轉,現在連自轉都有了。他始終按照自己的路子走,決不向任何力學模型低頭。事實上,在某種意義上泡利是對的,電子的自旋並不能想象成傳統行星的那種自轉,它具有1/2的量子數,也就是說,它要轉兩圈才露出同一個麵孔,這裏麵的意義隻能由數學來把握。後來泡利真的從特定的矩陣出發,推出了這一性質,而一切又被偉大的狄拉克於1928年統統包含於他那相對論化了的量子體係中,成為電子內稟的自然屬性。
但是,無論如何,1926年海森堡和約爾當的成功不僅是電子自旋模型的勝利,更是新生的矩陣力學的勝利。不久海森堡又天才般地指出了解決有著兩個電子的原子——氦原子的道路,使得新體係的威力再次超越了玻爾的老係統,把它的疆域擴大到以前未知的領域中。已經在迷霧和荊棘中彷徨了好幾年的物理學家們這次終於可以揚眉吐氣,把長久鬱積的壞心情一掃而空,好好地呼吸一下那新鮮的空氣。
但是,人們還沒有來得及歇一歇腳,欣賞一下周圍的風景,為目前的成就自豪一下,我們的快艇便又要前進了。物理學正處在激流之中,它飛流直下,一瀉千裏,帶給人暈眩的速度和刺激。自牛頓起250年來,科學從沒有在哪個時期可以像如今這般翻天覆地,健步如飛。量子的力量現在已經完全蘇醒了,在接下來的3年間,它將改變物理學的一切,在人類的智慧中刻下最深的烙印,並影響整個20世紀的麵貌。
當烏侖貝克和古德施密特提出自旋的時候,玻爾正在去往萊登(Leiden)的路上。當他的火車到達漢堡的時候,他發現泡利和斯特恩(Stern)站在站台上,隻是想問問他關於自旋的看法,玻爾不大相信,但稱這很有趣。到達萊登以後,他又碰到了愛因斯坦和埃侖費斯特,愛因斯坦詳細地分析了這個理論,於是玻爾改變了看法。在回去的路上,玻爾先經過哥廷根,海森堡和約爾當站在站台上。同樣的問題:怎麼看待自旋?最後,當玻爾的火車抵達柏林,泡利又站在了站台上——他從漢堡一路趕到柏林,想聽聽玻爾一路上有了什麼看法的變化。