第十四章 塞曼效應和電場下的斯塔克效應(2 / 3)

如果把1925年-1926年間海森堡(Werner Heinberg)和薛定諤(Erwin Schrodinger)的開創性工作視為玻爾體係的壽終正寢的話,這個理論總共大約興盛了13年。它讓人們看到了量子在物理世界裏的偉大意義,並第一次利用它的力量去揭開原子內部的神秘麵紗。然而,正如我們已經看到的那樣,玻爾的革命是一次不徹底的革命,量子的假設沒有在他的體係裏得到根本的地位,而似乎隻是一個調和經典理論和現實矛盾的附庸。玻爾理論沒法解釋,為什麼電子有著離散的能級和量子化的行為,它隻知其然,而不知其所以然。玻爾在量子論和經典理論之間采取了折衷主義的路線,這使得他的原子總是帶著一種半新不舊的色彩,最終因為無法克服的困難而崩潰。玻爾的有軌原子放射出那樣強烈的光芒,卻在轉眼間劃過夜空,複又墜落到黑暗和混沌中去。它是那樣地來去匆匆,以致人們都還來不及在衣帶上打一個結,許一些美麗的願望。

但是,它的偉大意義卻不因為其短暫的生命而有任何的褪色。是它挖掘出了量子的力量,為未來的開拓者鋪平了道路。是它承前啟後,有力地推動了整個物理學的腳步。玻爾模型至今仍然是相當好的近似,它的一些思想仍然為今人所借鑒和學習。它描繪的原子圖景雖然過時,但卻是如此形象而生動,直到今天仍然是大眾心中的標準樣式,甚至代表了科學的形象。比如我們應該能夠回憶,直到80年代末,在中國的大街上還是隨處可見那個代表了“科學”的圖形:三個電子沿著橢圓軌道圍繞著原子核運行。這個圖案到了90年代終於消失了,想來總算有人意識到了問題。

在玻爾體係內部,也已經蘊藏了隨機性和確定性的矛盾。就玻爾理論而言,如何判斷一個電子在何時何地發生自動躍遷是不可能的,它更像是一個隨機的過程。1919年,應普朗克的邀請,玻爾訪問了戰後的柏林。在那裏,普朗克和愛因斯坦熱情地接待了他,量子力學的三大巨頭就幾個物理問題展開了討論。玻爾認為,電子在軌道間的躍遷似乎是不可預測的,是一個自發的隨機過程,至少從理論上說沒辦法算出一個電子具體的躍遷條件。愛因斯坦大搖其頭,認為任何物理過程都是確定和可預測的。這已經埋下了兩人日後那場曠日持久爭論的種子。

當然,我們可敬的尼爾斯·玻爾先生也不會因為舊量子論的垮台而退出物理舞台。正相反,關於他的精彩故事才剛剛開始。他還要在物理的第一線戰鬥很長時間,直到逝世為止。1921年9月,玻爾在哥本哈根的研究所終於落成,36歲的玻爾成為了這個所的所長。他的人格魅力很快就像磁場一樣吸引了各地的才華橫溢的年輕人,並很快把這裏變成了全歐洲的一個學術中心。赫維西(G. Hevesy)、弗裏西(O. Frisch)、弗蘭克(J. Franck)、克喇默斯(H. Kramers)、克萊恩(O. Klein)、泡利、狄拉克、海森堡、約爾當、達爾文(C. Darwin)、烏侖貝克、古德施密特、莫特(N. Mott)、朗道(L. Landau)、蘭德(A. Lae;)、鮑林(L. Pauling)、蓋莫夫(G. Gamov)……人們向這裏湧來,充分地感受這裏的自由氣氛和玻爾的關懷,並形成一種富有激情、活力、樂觀態度和進取心的學術精神,也就是後人所稱道的“哥本哈根精神”。在彈丸小國丹麥,出現了一個物理學界眼中的聖地,這個地方將深遠地影響量子力學的未來,還有我們根本的世界觀和思維方式。

當玻爾的原子還在泥潭中深陷苦於無法自拔的時候,新的革命已經在醞釀之中。這一次,革命者並非來自窮苦的無產階級大眾,而是出自一個顯赫的法國貴族家庭。路易斯·維克托·皮雷·雷蒙·德·布羅意王子(Prince Louis Victor Pierre Raymond de Broglie)將為他那榮耀的家族曆史增添一份新的光輝。

“王子”(Prince,也有翻譯為“公子”的)這個爵位並非我們通常所理解的,是國王的兒子。事實上在爵位表裏,它的排名並不算高,而且似乎不見於英語世界。大致說來,它的地位要比“子爵”(Vist)略低,而比“男爵”(Baron)略高。不過這隻是因為路易斯在家中並非老大而已,德布羅意家族的曆史悠久,他的祖先中出了許許多多的將軍、元帥、部長,曾經忠誠地在路易十四、路易十五、路易十六的麾下效勞。他們參加過波蘭王位繼承戰爭(1733-1735)、奧地利王位繼承戰爭(1740-1748)、七年戰爭(1756-1763)、美國獨立戰爭(1775-1782)、法國大革命(1789)、二月革命(1848),接受過弗蘭西斯二世(Francis II,神聖羅馬帝國皇帝,後來退位成為奧地利皇帝弗蘭西斯一世)以及路易·腓力(Louis Philippe,法國國王,史稱奧爾良公爵)的冊封,家族繼承著最高世襲身份的頭銜:公爵(法文Duc,相當於英語的Duke)。路易斯·德布羅意的哥哥,莫裏斯·德布羅意(Maurice de Broglie)便是第六代德布羅意公爵。1960年,當莫裏斯去世以後,路易斯終於從他哥哥那裏繼承了這個光榮稱號,成為第七位duc de Broglie。