二、海森伯
比狄拉克年長一歲的海森伯是20世紀另一位大物理學家,有人認為他比狄拉克還要略高一籌。他於1925年夏天寫了一篇文章,引導出了量子力學的發展。38年以後科學史家庫恩(T。Kuhn,1922-1996)訪問他,談到構思那個工作時的情景。海森伯說:爬山的時候,你想爬某個山峰,但往往到處是霧……你有地圖,或別的索引之類的東西,知道你的目的地,但是仍墮入霧中。然後……忽然你模糊地,隻在數秒鍾的功夫,自霧中看到一些形象,你說:“哦,這就是我要找的大石。”整個情形自此而發生了突變,因為雖然你仍不知道你能不能爬到那塊大石,但是那一瞬間你說:“我現在知道我在什麼地方了。我必須爬近那塊大石,然後就知道該如何前進了。”
這段談話生動地描述了海森伯1925年夏摸索前進的情形。要了解當時的氣氛,必須知道自從1913年玻爾提出了他的原子模型以後,物理學即進入了一個非常時代:牛頓(I。Newton,1642―1727)力學的基礎發生了動搖,可是用了牛頓力學的一些觀念再加上一些新的往往不能自圓其說的假設,卻又可以準確地描述許多原子結構方麵奇特的實驗結果。奧本海默(J。R。Oppenheimer,1904―1967)這樣描述這個不尋常的時代:
那是一個在實驗室裏耐心工作的時代,有許多關鍵性的實驗和大膽的決策,有許多錯誤的嚐試和不成熟的假設。那是一個真摯通訊與匆忙會議的時代,有許多激烈的辯論和無情的批評,裏麵充滿了巧妙的數學性的擋架方法。
對於那些參加者,那是一個創新的時代,自宇宙結構的新認識中他們得到了激奮,也嚐到了恐懼。這段曆史恐怕永遠不會被完全紀錄下來。要寫這段曆史須要有像寫奧迪帕斯(Oedipus)或寫克倫威爾(Cromwell)那樣的筆力,可是由於涉及的知識距離日常生活是如此遙遠,實在很難想像有任何詩人或史家能勝任。1925年夏天,23歲的海森伯在霧中摸索,終於摸到了方向,寫了上麵所提到的那篇文章。有人說這是三百年來物理學史上繼牛頓的《數學原理》以後影響最深遠的一篇文章。
可是這篇文章隻開創了一個摸索前進的方向,此後兩年間還要通過玻恩(M。Born,1882―1970)、狄拉克、薛定諤(E。Schrdinger,1887―1961)、玻爾等人和海森伯自己的努力,量子力學的整體架構才逐漸完成。量子力學使物理學跨入嶄新的時代,更直接影響了20世紀的工業發展,舉凡核能發電、核武器、激光、半導體元件等都是量子力學的產物。
1927年夏,25歲尚未結婚的海森伯當了萊比錫(Leipzig)大學理論物理係主任。後來成名的布洛赫(F。Bloch,1905―1983,核磁共振機製創建者)和特勒(E。Teller,1908―,“氫彈之父”,我在芝加哥大學時的博士學位導師)都是他的學生。他喜歡打乒乓球,而且極好勝。第一年他在係中稱霸。1928年秋自美國來了一位博士後,自此海森伯隻能屈居亞軍。這位博士後的名字是大家都很熟悉的――周培源。
海森伯所有的文章都有一共同特點:朦朧、不清楚、有渣滓,與狄拉克的文章的風格形成一個鮮明的對比。讀了海森伯的文章,你會驚歎他的獨創力(originality),然而會覺得問題還沒有做完,沒有做幹淨,還要發展下去;而讀了狄拉克的文章,你也會驚歎他的獨創力,同時卻覺得他似乎已把一切都發展到了盡頭,沒有什麼再可以做下去了。
前麵提到狄拉克的文章給人“秋水文章不染塵”的感受。海森伯的文章則完全不同。二者對比清濁分明。我想不到有什麼詩句或成語可以描述海森伯的文章,既能道出他的天才的獨創性,又能描述他的思路中不清楚、有渣滓、有時似乎茫然亂摸索的特點。