九乡新闻网门牙缝隙大的人面相:量子力学传说-
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/28 00:35:24
『科学论坛』 [科学之路]物理演义之：量子力学传说(转载)
作者：wangdane 提交日期：2006-2-15 10:28:31
量子力学的传说
生活这场伟大的戏剧中，我们既是演员，又是观众，这是一个古老的真理。 ----N。玻尔
秋天的哥本哈根是多雾的，即使你起来很晚，也只能看到太阳迷离的面孔。白色的教堂，尖尖的钟塔亦是若隐若现，一切仿佛都是浮在梦中的国度里。于是你就大致可以明白为什么举世闻名的安徒生和他的美妙的童话故事会诞生在这个同样美妙的北欧小国里。
即使是老练的当地人也经常会在雾中迷路，明明种在门口的梧桐树转眼即逝，而狭窄的小巷和宽阔的广场会在你意想不到的地方突然出现。当你终于费劲心机摸到一座灰黄的四层楼建筑跟前，抬手拭去额头的汗水，一定会想要在这样的重重迷雾中寻找一条道路是多么不易呀！
你可曾想到，当年在这座建筑物里工作的一批年轻的物理学家们，又是怎样在如此的无尽迷雾中找到出路，并从这里延伸出去改变了整个二十世纪的命运？
这栋建筑物门前的牌子上面的字迹有些模糊，但仍可辨认出是这样几个字：“哥本哈根大学理论物理学研究所“；而底下的署名“尼尔斯.玻尔“虽经岁月的无情洗礼仍自金光闪闪。
如果有机会随意采访一个物理系毕业的年青人，问他若给他一个选择的机会，他会选择历史上哪个时期来从事物理工作。他们会不约而同地告诉你是本世纪二十年代。
那是任何一个有激情的年青人都可以仗剑走江湖的年代。经典物理学象多骨诺米牌一样哗哗倒地。头发花白的老学者们徒劳无望地支撑着牛顿力学的大厦，而年青人们旋风一般的思想让他们既兴奋又恐惧。
不管你是刚走出校门的毕业生，还是刚对物理发生兴趣的门外汉，都有机会崭露头角。一篇简短而深刻的论文就会使你永铭物理学史。权威们在新锐面前退缩，冲锋的号角在耳边一遍又一遍响起，他们身上的血液随时都在沸腾。那个时代是十足属于年青人的。
1
1895年，德国的伦琴发现了X射线。
1896年，法国的贝克勒尔发现了放射性。
1897年，英国的汤姆逊发现了电子。
临近世纪末，上帝突然变得躁动不安，他扔下一大把谜语，然后默默不言。陶醉在牛顿经典力学无往不胜的压倒性战绩的人们隐隐觉得什么地方出了问题，自然界还是有很多神秘现象没有解释。
且不说伦琴目瞪口呆的望着X光照出来的他夫人的手指骨，也不说贝克勒尔莫名其妙地看着被感光的底片，就说汤姆逊亦是眉头紧锁，对他发现的这种奇异的带负电的小粒子一筹莫展。
汤姆逊是一位物理学界的老前辈，他虽出身贫寒，但凭聪颖好学很快就显示出他在学界的实力，年纪轻轻就成为卡文迪许实验室的主任，然后是皇家学会会长，剑桥三一学院的院长，成为牛顿的继任者之一。
可是本当兴奋的他却极不情愿地向学界宣布他的新发现。
可以理解他的窘状，当时的世界尽管铁轨遍野，电线密布，工厂里的机床彻夜地运转，但是人们对微观世界的认识还停留在遥远的古希腊德谟克里特时代。大家只知道原子是世界的本原，但谁也没想过原子到底能不能再分。而可怜的汤姆逊居然把这种比原子小得多的东西找了出来。
这个叫电子的小东西虽然看不见，但是你可以精确地感知它的存在，你可以测得它的质量，电荷，速度，甚至在它运动的路途上加上磁铁，你会觉察到它的偏转。
真是个幽灵。
然而学界一阵喧闹之后，就沉寂了下去。汤姆逊本人进行一段时间后，也悄悄终止了研究，毕竟还有其它太多的事情要做。
这些小玩意儿，留给后来人吧，汤姆逊呷完最后一口咖啡，合上了实验记录本。
甚至在十年之后的1907年，这片阵地还几乎还是一片静寂。
在那一年里，名躁一时的爱因斯坦发表了光量子假说开了第一炮后又匆匆转移到广义相对论中去。
36岁的新西兰人卢瑟福答应在英国领导著名的卡文迪许实验室；
22岁的哥本哈根大学学生尼尔斯.玻尔正在足球场上一边心不在焉地守着球门，一边用粉笔在门框上排演着公式；
20岁的薛定谔在维也纳大学里认真地记着笔记；
6岁的海森堡还在慕尼黑街头不知疲倦地和伙伴们玩着石子；
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:34:00
老师的工作注定要由学生来完成。
体魄雄壮的卢瑟福刚来到英国卡文迪许实验室的时候，他的洪亮的嗓音吓了所有的同事一跳。他一看就知道是那种体力充沛的人，但晒得红红的皮肤，粗糙有力的大手使人更觉得他适合在菜园里栽种马铃薯。
好促狭的英国人不客气地称这位外乡人是南半球的野兔，因为擅打地洞才来到了英国。卢瑟福听说了也没发火，他竭力显示自己绅士般的好脾气来和自己粗豪的外表相对照。他相信凭借自己的能力一定会在这里取得一席之地的。
不久，他的导师汤姆逊让他研究电磁波，他在几个月内就把仪器的接收范围改造到半英里以外，充分显示了他在实验上的天才，从此汤姆逊对他青眼有加，甚至在自己退休之后推荐他继承卡文迪许实验室主任的宝座。
在1909年，卢瑟福拣起了老师锁在抽屉里的手稿，他开始认真考虑原子的结构问题了。
在几年前短暂而热烈的讨论中，学者们纷纷提出自己对原子结构的看法；而其中以汤姆逊的建议最为出名。他幽默地称电子就象面包里的葡萄干，而带正电的物质象面包一样均匀地分布于整个空间。但是有人更带有哲学意味地提出行星模型，带正电的物质在中心，而电子在周围飞速的旋转，他们认为宏观的宇宙和微观的原子的组成应有暗合之处。
鉴于发现者汤姆逊的威名，学界勉强接受了他的解释，可是明显几种解释都有漏洞，在汤姆逊的面包中，带负电的葡萄干似乎在电磁引力的作用下很难静止不动，而行星模型中飞速旋转的电子按迈克斯韦的理论没有理由不向外辐射能量，最终也象陨石一样坠落到中心去的。
在此之前，卢瑟福已经从铀的辐射中分离出两种射线，一种是贝塔射线，也就是老师发现的电子，一种是阿尔法射线，这种射线比最轻的氢原子重四倍，带的电则是正电，而且电量是电子电荷的两倍。
这种更重的射线有个神奇的性质，就象传说中的点石为金一般，它可以将一种元素转为另一种元素。实验成功的消息刚传出去，立刻导致了欧洲黄金市场上的金价狂贬。报纸上带有问号的巨大标题是，原子已经分裂，人类末日是否来到？而一些投机商的眼睛放出了光芒，在他们眼里卢瑟福那群人是二十世纪的炼金士，于是实验室里经常接到豪门巨富的大额捐款。
金钱在任何时代，任何地方都不是坏事，卢瑟福添购了更新的仪器，卖力十倍地干起来。他卢瑟福办事的精力和效率是有目共睹的，但糟糕的是他喜欢以自己的体力为标准来要求其他人，经常导致实验室的人陪他一起饿肚子。慢慢他的外号不再是“新西兰的野兔“，人们敬畏地称他为“鳄鱼“，也许他对未知世界的渴求只有饥饿的鳄鱼对食物的贪婪才能一比。没想到卢瑟福对这个外号很满意，后来居然经常以鳄鱼自居。直到今天，在卢瑟福的纪念馆门前还伏着一只张牙舞爪的鳄鱼雕像。
不料，鳄鱼很快陷入了困境。在实验中绝大多数阿尔法离子自由自在的穿过了靶原子，但是有的偏离的原来的路线，甚至倒转回来。这就匪夷所思了，按照老师汤姆逊的模型，带正电的面包不会轻易让阿尔法粒子随意穿过的，而沉重的阿尔法粒子更不会被轻飘飘的电子反弹回来，其情形如同一颗疾驶的炮弹被蚊子一挡反弹回来一样可笑。
当时的实验条件用现在的眼光看当然简陋无比，一切都只能靠肉眼观测，蓝幽幽的硫化锌屏幕上每出现一个亮点就表示有一个阿尔法粒子反弹了回来，可是一万个粒子中只能有一个碰上这样的运气。卢瑟福所能作的只是平心静气地面对屏幕，一个亮点也不能数错。不幸的卢瑟福虽号称鳄鱼，但是却不具备鳄鱼捕食时超常的耐心。其实不光是他，任何人盯着屏幕超过五分钟都会因为两眼昏涩，金星乱舞产生误记数从而悻悻地退出观测的。他把乏味的枯燥工作交给了别人轮流，自己埋头红着眼睛叼着雪茄陷入深思，究竟什么原因有为数不多的阿尔法粒子竟被打得倒转回来？
仿佛一个人在扔硬币，连扔一万次都是正面。在概率上的极度荒谬一定意味着深刻的物理内涵。那意味着什么，难道原子内当真有一个质量集中的小核，射过去的α粒子只有擦近核的时候才会发生偏转，如果正好撞到核的时候就会反弹回来，而回来的粒子几率极小的原因是小核占整个原子的体积太小了，如同足球场上的一粒石子。
原来如此！
卢瑟福狠狠掷下未抽完的雪茄，很快即使一楼负责看门的耳背的老头儿也听到一声大吼，“我知道原子是什么样子了！“
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:38:00
2
“量子“这个词语是在1900年12月14日，在德国物理学会举办的一次会议上，从一个叫普朗克的大学教授嘴里第一次说出来的。在上帝的安排下，它和二十世纪是一起诞生的。
很难用几句话概括这个词语对二十世纪的深远影响。如果大家还对利用对冲基金的杠杆效应掀起全球金融风暴的祸首索罗斯有了解的话，应该知道这位金融巨鳄的基金会的名字叫“量子基金会“。对这个奇怪的名字索罗斯的解释是，量子最大的特征就是不确定性，就象我们手中的股票，债券和外汇所表征的财富一样，随时都可能消失。
量子的这种解释是许多年之后物理学家才认识到的，当时可没人这么想。普朗克引进量子这个词语纯粹是为了解释十九世纪末的两朵乌云之二--黑体辐射中的紫外灾难。
首先来说说什么是黑体，黑体是完全吸收落在它面上电磁波的物质，所以我们称之为黑。我们已经知道自从迈克斯韦提出他那著名的公式之后，电磁波的范围就变得极广了，从常见的赤橙黄绿青蓝紫七色光，到广播电台的长波，短波，从夜视仪发出的红外线到能杀死生物体的紫外线，从探索敌踪的雷达波，到神秘的X射线都属于这一范畴。它们的区别仅在于波长的不同。
各种电磁波都是携带能量的，那么我们从黑体上开一个小口，象打开炼钢炉的炉门一样，测量辐射的电磁波携带能量和辐射频率，就会得到一条曲线。
如何解释这条曲线是一直困扰所有物理学家的问题。琼斯曾经提出一个公式，在长波阶段符合得很好，但这个公式有显然的漏洞，当电磁波的波长一短，譬如在紫外线段，能量会变得很大。按照琼斯的算法，你刚打开微波炉，紫外线强大的能量会顿时将你击毙在地的。这就是著名的紫外灾难。
后来在短波段维恩也提出了一个公式，但适用范围也仅限于短波。
普朗克是个研究辐射问题的专家，他用插值的方法将曲线长波，短波两头都连接了起来，提出自己的公式，结果非常完美。在推导过程中，他引入了一个大胆的假设和一个神秘的常数。
他的假设是能量是一份份传递和吸收的，而每一份能量都和一个非常小的常数有关。
这对当时所有的物理学家来说，不异于晴空霹雳。
从亚里士多德时代以来，人们的潜意识中认定世界是连续的。所谓连续的意思是物质是可以任意分割的，上帝不喜欢整数。研究数论的数学家可能不喜欢这句话，可是在大部分物理学家看来，如果不研究小数点后的东西，整个自然界就没有意义了。
你可以从一根连续的线上，随便剪下任意的一段长度。你也可以从一杯水中喝掉任意任意少的水。而物理学家们总喜欢把物体或者运动分成无穷小段来考虑，这已经成为惯例。反正拉丁语中有一句经典名言：自然不突变（Natura non facit saltus)。
而普朗克大声地告诉我们，不是这个样子的。不可能存在一点五或二点五个量子之类的说法。能量的最小份额就是一个量子所携带的能量，普朗克给出的公式是 。ν是电磁波的频率，而h则按照惯例命名为普朗克常数。这个原本拼凑出来的常数竟成了物理上最著名的三个常数之一，另外的一个是牛顿万有引力常数G，光在真空中传播的速度c。黑体辐射的任何能量都是它的整数倍。
纵使普朗克在学界威望了得，大部分人也没有在意他的假说。但是有个年青人却深刻地认识到它的重要性。
他就是爱因斯坦。
造化弄人。爱因斯坦自己也没想到亲自接生的量子力学若干年后竟成他发誓也要扼死的对象，要不是玻尔一帮人的精心呵护，量子力学的命运还不知会怎么样呢。
爱因斯坦的光量子理论是解释光是如何射到金属表面打出电子的。这在物理学上称为光电效应。19世纪物理学最成功的理论之一是推翻了牛顿的光粒子学说，确立了光的波动学说，而迈克斯韦方程则将光牢牢钉到电磁波中去，无数的实验证明了这一结论。
但是光电效应和看来确凿无疑的波动理论格格不入。简单点说，光更象一个个粒子钻入原子，并将电子硬碰出来，就象小孩子们常玩的弹子一样。而每一个粒子，按爱因斯坦的说法，就是普朗克提出的量子，能量不可再分的那一种。
几乎每个物理学家对这个解说都在大摇其头。关于光是粒子还是波的说法人们已经争了几百年，好不容易将光验明正身收了场。不料，爱因斯坦却将旧案翻了过来。
还是让事实来讲话吧。
检查的方法很明确，你不是赞成光是粒子么。那么所有的粒子都具有动量（质量与速度的乘积），那你找到光存在动量的证据不就完了。
重任落在美国物理学家康普顿身上。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:39:00
康普顿是个研究射线的专家。他既喜欢拉提琴，也喜欢打网球，而且由于出了名的力气大，不仅经常拉断琴弦，而且打出网球的速度简直比得上他研究的宇宙射线。当然他最喜欢的还是跑便全球测量各地宇宙射线的强度。
一次，他带上设备远赴墨西哥。在站台上，人们看到一个轻松的美国绅士手拄文明棍，后面跟着一大队被仪器压弯了腰的墨西哥小伙，警察检查行李的时候，认定他那宝贝仪器是用来造炸弹用的。可怜的康普顿即使衣冠楚楚，也不得不在龌龊的拘留室中留了一宿。
康普顿将X射线入射到石墨晶体上，并在其背面测得散射的X射线的波长有位移。这称为康普顿效应。
用康普顿自己在的论文《X射线在轻元素上散射的量子理论》作出的结语来说：“对这个理论的实验证明，非常令人信服地证明，辐射光子既带有能量，有带有定向的动量。“
看来原有的观念需要再次更新，人们不得不尴尬地接受光既是粒子，也是波的看法。
不要感到不习惯，这里蕴藏着一个更本质的思想，直接促使了量子力学的诞生，可是纵使天才如爱因斯坦当时也没有深想下去。
1911年的第一界索尔维会议的气氛是沉闷的。
索尔维本人是个比利时的化学工业家，曾因获得氨碱法制碱的专利而发了大财。这位科学致富的知识分子对物理学，尤其是理论物理学情有独钟，虽然自己在这方面无甚造诣，却可以请到世界上第一流的理论物理学家来到布鲁塞尔召开国际性物理会议。
这次会议聚集了二十三位欧洲一等一的物理学人才。他们面无表情地听完了普朗克和爱因斯坦的报告。即使在距提出普朗克常数11年之久，普朗克仍小心翼翼地用上假设的字眼儿。而爱因斯坦的狭义相对论在那时也不过被认为是毛头小伙变的魔术而已。
两个宇宙常数，h和c都在那时提出，它们一个代表宏观，一个代表微观，但都没得到一致的确认。光速c是相对论中必不可少的基础，而没有普朗克常数，后来的量子力学无从谈起。
最后，会议的发起者，老态龙钟的洛仑兹站起来发言，老人的声音有些含混：
“非常有可能，在我们这些人在这里讨论这些复杂混乱的问题时，在地球上某个僻静的角落，某一个思想家已经解决了它。“
所有在座的人都沉默不语。
没有人料到路该怎么走下去，因为此时--
26岁的尼尔斯.玻尔还在卡文迪许实验室的卢瑟福手下当助手，每天揉着红红的眼睛苦无收获。
11岁的维也纳中学生泡利深更半夜一个人跑到野外观察星象。
10岁的海森堡已经可以流畅地奏出巴赫的狂想曲。
9岁的狄拉克经常沉默地缩在教室一角。
3岁的朗道已显现顽强执拗的天性。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:40:00
3
尼尔斯.玻尔是一个典型的丹麦人，尤其令人难忘的是他的大鼻子。如果看到他父亲和兄弟的照片，就会明白这是他们家族的标志之一。
小时候玻尔就活泼好动，他经常喜欢顺着螺旋型的爬梯攀到钟塔的最顶一层，每每会引起在塔下的教堂中祈祷的大人们的阵阵惊叫。更奇怪的是小玻尔这么做既不是和伙伴们好勇斗狠，也不是为了眺望远处海港里的片片白帆，而仅仅想了解大钟的指针到底是怎么转动的。
很难想象一个几岁的小孩会对密密麻麻的齿轮感兴趣。但在玻尔家里看来这绝对算不上好事，这是玻尔的父亲一次下班回来发现玻尔坐在地上把家里唯一的大挂钟解构成一堆齿轮和发条时深刻意识到的。
很快小玻尔成为家里的义务修理师，但是经玻尔修理过的东西显然起色不大。慢慢大家发现，与其说玻尔是想把它修好，还不如说他仅仅是想了解其中的结构而已。
一次，玻尔选中了父亲那辆还算新的脚踏车，不过这可是个大家伙，一个人对付不了。玻尔发动了自己的小伙伴们，孩子们一番努力将车的飞轮卸了下来。到往上在装的时候可就犯了难。这时玻尔发挥了自己的天赋的领导才能，他有条不紊地指挥这个扶住车子，那个紧上螺丝，大家忙了一上午总算装拼成功，虽然第二天玻尔倒霉的父亲刚骑上去不久，飞轮就在主人的惊呼声中远远地飞了出去。
这是玻尔第一次认识到合作的重要性，有些事情纵使是天才也不能独自完成的，若干年后玻尔组织一批人象拆卸那辆自行车一般拆卸原子时，心中的想法也是一样的。
在玻尔读书的时候，小伙子在物理和数学上的逼人才气已经展现出来。他的弟弟海拉德，拆卸飞轮时的“帮凶“之一，亦是聪敏过人。在球场上，兄弟俩一个充任中卫，一个担当门将。但是球风凶悍的海拉德的辛苦往往被漫不经心的门将玻尔所废弃。往往当球朝球门直飞来的时候，玻尔的脑子里还在转着些复杂的公式。他命中注定不是来扑救这种黑白相间的足球的，而是一种叫原子的小球的。
这时的玻尔在学生中的印象是迟钝，不光踢球时如此，平时任何一件事反应最慢的就是此君。和小时相反，现在的玻尔更喜欢沉迷于哲学思辨中。除了哲学和足球之外，自小就手拙的玻尔更喜欢跑到实验室里去。尽管实验室的老师并不欢迎这个创造了一年内打破玻璃器皿的最高记录的学生。
一次，实验室里传来轰地一声巨响，连校长室里的人都给惊动了。秘书朝外看也没看就安慰慌乱的校长道：“不要紧，肯定又是那个叫玻尔的学生给弄的。“
看来除了玻尔不足称道的实验技能之外，他的好奇心也委实过强了点儿。
但是此时的玻尔已经立志把物理作为自己的终身职业了，年仅二十一岁的他出手不俗，在一次科学院悬赏征求有关液体表面张力的论文中获得金质奖章，得到当时最有名气的物理学家瑞利的首肯。
这一年当真喜事连连。他的兄弟海拉德作为丹麦队国家队的中场核心在英国举办的奥运会中大显神威，而玻尔作为替补在卖力地挥动着手中的红白两色国旗。赛后，大鼻子兄弟成为丹麦球迷们议论的核心。多少年后，有人看到报纸上玻尔手捧诺贝尔奖的金质奖章的照片时，心里还在纳闷：这个大鼻子看起来怎么就这么眼熟呢？
不久玻尔的博士论文答辩就开始了，他的题目是《金属电子理论的研究》。他又创了一个记录，只用一个小时就以博士的身份离开了学校。希加德教授第一个发言，也只能从文法修辞方面挑些纰漏，其他人则都是不停的赞誉。
小小的答辩室挤满了人，大家都对这个年青人和他的理论感兴趣。不过更使记者感兴趣的是丹麦国家队的成员一个不少地都在那里，球员们都坦然承认他们听不懂玻尔兄弟的讲演，但这并不妨碍帮他们助威，不管在球场上，还是在答辩室里。
但是这次玻尔象在球场上无所事事的守门员一样显然没有扮演重要角色。他讲完匆匆拎起书包就走了，原指望看到法庭里类似的指控和辩诉的情形的人大失所望。
玻尔的理论太过新颖，以至没人能向他发问。
凭心而论玻尔对自己这篇花了两年时间准备的论文是不满意的，里面用了大量的经典公式推出意义不大的结果，他认识到要解决电子之类微观的东西，原有的观念必须舍弃。若是十年以后的玻尔看到这篇文章，他会飞快地揉作一团丢在废纸篓里的。
不过这几年也算没白过，至少他凭自己的才华结识了后来的玻尔夫人，当时年轻貌美的玛格丽特小姐。
经过一个暑假的休憩，玻尔来到了英国的剑桥。这里是公认的物理学的发祥地，如果一个学物理的没有来过这里，仿佛穆斯林没有到过麦加朝觐。在这座宁静的校园里升起过多少辉煌的明星呵。仅牛顿一人就称得上气盖百世。他的耳畔想起了斯宾塞的诗句：
“剑桥，我的母亲，
在她那顶冠冕上，
缀有多少睿智，多少冥思……“
当他漫步在三一学院时，总感到巨人牛顿的眼光在不远处盯着自己。牛顿在这里度过了他一生中的大部分，这里的每寸土地都留有他的脚印，他曾经坐在这里的草坪上和热心的学子们讨论上帝之谜，也许就是在这棵苹果树下悟出了万有引力定律。最终是他使三一学院的威名远播，而学院院长的职位成了学界荣耀的象征。
玻尔工作的单位就在卡文迪许实验室，人们怎么也没想到他竟和主任卢瑟福先生成了莫逆之交。他们一个身高体壮，声若洪钟，一个温文尔雅，慢声细气；一个来自新西兰的农庄，一个出身于哥本哈根大学的教授家庭；一个脾气暴躁，一个内向迟钝。再想找两个脾性反差如此之大的人只怕就不易，他们怎能谈的来呢？而且玻尔的实验能力实在不敢恭维，可卢瑟福总是一副信任有加的样子。
卢瑟福的想法是卡文迪许实验室能动手的人着实不少，但是真正具有物理头脑，并兼备深厚的数学功底的人并不为多。玻尔这个人看似迟钝，但他的思想磅礴大气，浑然天成，别人是万万比不来的。而卢瑟福本人的理论功底算不上突出，这就更需要人在旁边辅佐。
卢瑟福的成功的实验引起玻尔很大的兴趣，他整天纠缠于线圈和导线之间。闲暇的时候则是在思考卢瑟福的原子结构。显然，这个模型也有经典物理所不能理解的内容，电子在核内如此高速地运转，如何能量不会耗尽呢？这个问题是致命的。
此时的玻尔有幸了解到普朗克的量子假说，或许卢瑟福原子中的电子也是受量子作用支配的呢？
他开始通过计算来验证自己的想法，往往从早忙到晚。连素来精力过人的卢瑟福也不由得叹服。但结果却总是不如人意，捣蛋的原子是不肯轻易就范的。一切都是苦无头绪。
从此玻尔象换了个人一般。晚上人们经常可以看到一个白色的幽灵在实验室徘徊，深夜里还听的见单调的皮鞋声。白天则一动不动的坐着，脸上仿佛失去了表情，眼睛也是浑浊的，简直是个痴呆症患者，连卢瑟福也暗暗担心了。
终于有一天，玻尔突然径直站了起来，冷静地说道：“也许我知道了什么。“然后麻木已久的脸上微微泛出红润。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:41:00
“你们谁能告诉我关于原子和电子的性质，越详细越好。“当玻尔准备走出大门的时候，突然想起来什么回过了头。
一个同事向他介绍道，原子的化学性质呀，磁性呀，旋转呀，光谱公式呀……
“等等，光谱哪有什么公式？“玻尔突然打断道。
“你会不知道光谱公式？“同事迷惑地望着他，但还是不厌其烦地讲起来这是一个多么漂亮的公式，如何解决了很多问题。
玻尔没等他说完，就飞奔图书馆。马上他就查到了那篇短短的巴尔末公式。这个公式因为形式完美，几乎所有的理论物理学家都知道，偏偏玻尔将它漏过。
玻尔那双锋利的眼睛仅仅扫过几行，他就听见自己心脏的强烈跳动了，找的就是它！
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那时侯人们研究原子最有效的方法是观察它的光谱。牛顿当年就让一束日光通过三棱镜，分成七种颜色，这实际上就是光谱。后来在19世纪，英国的沃莱斯顿和德国的夫琅和费分别发现了太阳光中总有几条暗线，后来发现暗线达上千条之多。
随着实验的发展，人们发现在酒精灯的火焰上撒上食盐（氯化钠），就会观察到一条宽阔的黄色光谱。这实际上就是钠元素本身的标志。每种元素都有自己的标志。只要该种元素存在，哪怕只有极少一点儿，也会观察出来。而太阳光中的暗线则意味着阳光在穿越这些元素时遭到吸收。于是我们只须对照一下光谱本上的光谱，就会查到太阳上有什么元素。有些神秘的暗线则意味着新元素的出现。然而原子发光的秘密始终没人给出合理的解释，现在轮到玻尔了。
中学教员巴尔末是在1885年提出这个公式的，那次也属偶然。他闲来无事，将氢原子的几条谱线的波长的数值当一般的数字游戏玩耍，它们是6526.79，4861.33，4340.45，4101.73等等。但是很快发现了一个惊人的规律，每一个数字都是和一个自然数相关的，比如6526.79正比于 ，4861.33正比于 ，4340.45正比于 等等。
这是个了不起的发现，可是谁也将它解释不了，在一次学界聚会的最后一天晚上，两个物理学家为明天的远别在一家酒店干完最后一杯。小个的中年人紧紧拥抱着大个的年青人，并送他一个笔记本作为纪念。大个的那个则终生也忘不了扉页题的词：“什么时候解决了巴尔末的公式之迷，我一定请你在这个酒店痛饮葡萄酒。“小个的教授名字叫索末菲，大个的年青人叫德拜。，他们都是后来对量子力学的发展作出贡献的人。
玻尔可不这样认为，在向来充斥着小数点的物理学里居然会出现1，2，3之类的整数，这和普朗克的量子观点不谋而合。看来古希腊毕达哥拉斯鼓吹上帝偏爱自然数也是有其道理的。
光谱公式两个最普通的地方，泄露了上帝的秘密。减号和数字3，4，5，6 的交替。玻尔经过深思熟虑后，终于发现了真理。
减号的两端联系了两个和整数相关的量。因为第一个数减去第二个数，就产生了一分频率固定的光。而巴尔末公式里的平方的倒数使玻尔更是激动不已：电子绕原子核旋转时的能量也是和平方成反比的呀。这样说来，减号两端的量都是和原子能量相关的。事情到此再清楚不过了，光所带走的能量就是原子所失去的能量。原子发光看似神秘，说穿了却也很平常。
显然原子的能量不是连续的，而象阶梯一样是一步步的。每个阶梯对应的能量叫做能级。每一个能级对于电子这辆微型汽车来说都是一条公路，可是调皮的电子可以从一条公路跳到另一条公路，而不怕交警递给它的罚单。当电子从高能级跳到低能级的时候，就会发出光线；当光线从原子经过的时候，就会将其中的几根光线吸收。无论发射还是吸收，导致原子能量的变化与神秘的普朗克常数有关。从而氢原子的各条光谱是由原子跃迁的始末能级，当然这整数有关了。
而且，玻尔断言在每一个能级上原子是绝对稳定的，不会朝外辐射能量。即使辐射能量，原子也是一次就发出的，发射完原子又恢复到稳定的状态。这样卢瑟福关于原子结构的行星模型的稳定性也得到了解释，真是一举几得。
玻尔将自己的研究成果整理出来，交给卢瑟福看。不久他就收到答复：你的理论在解释氢原子光谱上算得上是完美卓绝，可是你又怎能把普朗克的奇怪理论和经典力学结合在一起呢？
实验物理学家接受新思想总是比作理论的人慢上一拍。卢瑟福也不例外，作为一个典型的实用主义者，他还不能理解普朗克那些无用的量子究竟会在自己的实验室里扮演什么角色。
在他看来，一个电子就象是绕着花朵飞舞的蜜蜂一般。他提出反驳玻尔的论据是：请你说出电子从一个稳定状态跳到另一个稳定状态，它是怎样决定自己的频率呢？难道电子事先就知道自己该落在哪条轨道上？
玻尔当时就是一愣，迟钝的他不可能当场找到辩词的。不过玻尔是个痴迷的人，立时没想通的事情过后也要慢慢想。这时他的脑海里第一次升起“概率“这个词，电子从高能级跃迁下来，它到任何一条轨道都是有一定几率的，就象赌徒们扔下骰子，他也把不准自己会扔到1还是扔到6。这个观念最终导致了量子力学的几率解释，从而引发了一场亘古未有的大辩论。
当时玻尔还想不到这么深远，但他觉得一个新理论出来不可能面面俱到，只要有一点合理的地方就应该来出来让大家讨论，何况它还很完美地解释了氢原子发光的问题呢。
玻尔斟词酌句地在论文中展出了自己的思想，经过反复修改，终于完稿。卢瑟福看了之后，笑道，你这篇论文未免也太长了，英国人可是跟你们可是不同呢，他们总是以简洁为美，而你们日尔曼更喜欢长篇大论。
可是在玻尔看来，从这篇每个单词都是心血的论文中删掉一些东西，还不如挖掉自己的肉呢。不过，玻尔也有办法，他将自己题为《论原子和分子结构》的论文分成三部分发表在《哲学杂志》上。
于是，玻尔著名的“三步曲“诞生了。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:43:00
在这篇具有划时代意义的文章中，玻尔将普朗克的量子理论引入到卢瑟福的原子模型中去，并且提出能量的发射和吸收并不象以前人们认为的那样是连续的，而仅仅是原子从一种稳定状态过度到另一种稳定状态时才具有的。原子处于通常的状态时，无论电子怎么转都是稳定的。
学界从玻尔造成的轩然大波中清醒后的第一件事就是让玻尔提供实验证据。这对玻尔来说是傻眼了，但绝难不倒卢瑟福。他给他的老友伊万斯去信让他去测量氦气的光谱。
玻尔的论文中预言了皮克林和福勒发现的几条光谱线不是属于氢，而是属于氦的。当伊万斯这位实验老手将纯净的氦气充满玻璃试管并测量后，验证了玻尔的结论。
福勒本人不同意玻尔的结论，他这些即使是氦的光谱它们的波长也和玻尔计算的有偏差。玻尔则认定福勒所测到的只不过是被剥夺了一个电子的氦原子的光谱；经过修正玻尔把他这种偏离了的光谱也计算出来，和福勒的数据完全吻合。自此玻尔的大名和他的理论远播欧陆。
当在维也纳的爱因斯坦知道这个消息时，也是大吃一惊。他当即认为这是人类少有的重大发现之一，但是在一次聚会上，爱因斯坦终于支支吾吾地说了句坦白话：“
我想，可能在某一天，我也产生过类似的想法，可我没有勇气公布于众……“
千万不要用世俗的眼光去看爱因斯坦，认为他的这个马后炮不过是在挽回自己的面子。爱因斯坦一贯是个严肃而认真的人，何况他当时正在从事高难度的引力理论，这一点也不损害他的形象。
如果把物理学家比作与上帝弈棋的人，爱因斯坦则是思路深远的高手，他深知这一步下去会导致怎样的结果。这最终将会使得概率观点在人们对自然界的解释中与站上风，但这与他终身信仰的决定论思想是尖锐矛盾的。
若干年后，他孤身一人面对众多信奉量子力学的人半开玩笑半认真地说道：“我不相信上帝会掷骰子。“
爱因斯坦和学界的分歧就起源于此时，但当时爱因斯坦是想不到那么多的。他以无比的兴奋赞扬道：
“这些不牢靠而且互相矛盾着的基本原则，却足以能使具有玻尔那样独特直觉和理解力的人发现光谱线和原子电子壳层的一些重要定理，无论怎么看来都是一场奇迹。仅此一项，玻尔便可名垂千史。“
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:44:00
4
玻尔象个在田间劳作了一年的老农，现在他要收获他的果实了
他首先把目光集中到了元素周期表。
元素周期表是上个世纪七十年代由俄国的门捷列夫提出来的。当时无论在什么人看来这都是人类的一次巨大胜利。门捷列夫根据周期表预言了几种新元素，类铝（镓），类硼（钪），类硅（锗）最后一一得到证实，从而元素周期表的名字传便全球。
玻尔根据自己的三步曲提出原子核外有电子在绕它转动，最简单的氢原子外层只有一个电子，然后随着原子序数而逐渐增加，并形成周期律。当时最多的是核外面有92个电子。它们在玻尔计算的轨道上一层层垒起来，象儿童们搭的积木一样。既然从没有人象玻尔那样对元素周期律的本质了解地如此深入，那么玻尔也该对元素周期律说些什么了。
这时卡文迪许实验室里精干的小伙子莫塞莱帮了玻尔的忙。他原来一直再和理查?达尔文（著名的生物学家达尔文的孙子）联手在曼彻斯特研究X射线，当他一了解玻尔的理论，就找到玻尔要求合作。
当时，大部分人认为玻尔的理论不过是一堆数学游戏而已，而莫塞莱决心在X射线上为玻尔找到证据。他的想法是：X射线是从原子内部的电子产生的，那么我只要测得一系列元素的X射线谱，那么不就可以验证玻尔的结论了？
在实验室里人们向来公认莫塞莱的活力是不下主任卢瑟福的。从下午3点到晚上3点，他都泡在了实验室。很快他找到了需要的东西，一个长一码，直径一英尺的玻璃圆桶，在圆桶中心放上了一节玩具火车和轨道，在X射线的照射下，将盛着样品小车拉来拉去。
底片的结果是惊人的，它们呈现出周期性的变化，玻尔胜利了。
在论文中莫塞莱指出他的这种方法还可用来发现一些“失踪“的元素，并预言这些元素光谱的性质。以电量为一个单位，在一号元素氢和九十二号元素铀之间，只有第四十二，第四十三，第七十二和第七十五号元素没有发现。没有几年莫塞莱预言的元素均被找到。
自此莫塞莱成功地解释了周期律，这是当时与卢瑟福发现原子核，玻尔解释氢原子发光并称的物理学三大发现。而这三大发现本身又是密不可分的。
但是，第一次世界大战的阴云开始笼罩了欧洲。卡文迪许实验室的小伙子们都走了，波林去了兵工厂，弗劳伦斯和安德拉德当了炮兵，就连闻名学界的莫塞莱也穿上了威武的军装。
不过莫塞莱是真心实意地为国家背上步枪的。他本来作为杰出的学者，有权拒绝兵役的。但他作为英格兰人，国家开仗而自己龟缩在后方实在是耻辱。他脱下白大褂，戴上钢盔，在一个阳光明媚的早上离开了实验室。在离开之前，他把心爱的仪器---X光机擦了又擦，并一再叮嘱手拙的玻尔千万不要弄坏了。
卢瑟福有力地握住了莫塞莱的手，并用他那特有的坚定的眼神向他预祝好运。而一向沉默的玻尔也絮絮叨叨地要他注意安全。
莫塞莱是天生的乐天派，他耸了耸身上的肌肉让忧心忡忡的人们放心。当他走出院子时，还传来他那高亢的声音：“再见了，朋友们，我还要回来的！“
卢瑟福和玻尔以为他们的实验室办不下去了，适龄的年青人都在战场上，而无论是官方还是私人对实验室投资的兴趣都不大了。最重要的是赢得战争，哪还顾得上原子究竟是什么样子呢？
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:47:00
第二天玻尔心情惆怅地走到报告厅门口，往常这里应该挤满了人来听这位原子大师的讲座。今天也许只有我一个人了吧，玻尔边想边走了进去。
大出玻尔意外的是，大厅里仍然坐满了人！所有人的目光中充满了激情。看来即使在最战乱的时候，也不能阻止人们对科学的向往。
玻尔和卢瑟福分外忙碌，很多人走了，剩下的活只能自己干。战争年月讯息也被中断了，他们不知道同盟国那边的同行们的研究进展到何种地步，更不知道实验室里那群生龙活虎的小伙子们现在是死是活。他们在一起除了讨论物理问题，就是诅咒什么时候这该死的战争究竟会结束。
一天下午，玻尔顺手接过了看门人递给他的报纸，上面的头版是“海军大臣丘吉尔的疏忽导致加里波第半岛的冒险惨遭失败。“他也没有认真读，就塞在纸篓里。当时报上的此类消息实在太多了。
但是紧接而来的消息让玻尔和卢瑟福都大吃一惊，他们知心的同事，几个月前还活蹦乱挑的棒小伙，学界难得的人才莫塞莱在那场战役中牺牲了。
莫塞莱死了！！
玻尔难过地弯下腰来直捶自己的脑袋，后悔当初该劝住他不要上战场的。而素来洒脱过人的卢瑟福的眼睛也闪出了晶莹的泪花。
玻尔怎么也难想象那颗无知的子弹是怎样击中了莫塞莱的心脏，而莫塞莱又是怎样倒在泥泞的战壕里痛苦地挣扎。当人类仅因击毙一个士兵而多了一枚爱国勋章时，金灿灿的诺贝尔物理奖奖章却注定不能落在这位极有才气的年青人身上，那年他才仅仅二十七岁。
天昏地暗的一次大战总算结束了，战场上幸存的小伙子们纷纷回到实验室，然而玻尔要离开实验室和陪他度过生命中的黄金岁月并一起经历过战争煎熬的同事们了。他要回到自己的祖国另外开创一番事业。
卢瑟福一直送他到码头，一路上向来健谈的他沉默不语，倒是玻尔不停地找到话题。
海阔天蓝，远处的游弋的渔船还没来得及拆下炮架，朝阳下的彩霞似乎仍被硝烟所弥染。
玻尔登上船头时仍不停地向卢瑟福挥着手，他和卢瑟福心里都明白，如果玻尔不走，卢瑟福退休后一定会把当时这座世界上最好的实验室的主任让给他的，这是让任何物理学家梦寐以求的职位，然而玻尔深知自己在实验上并无天赋，他决心回到哥本哈根去建立一个专门从事理论工作的研究所。
1920年9月15日，正是丹麦云雾弥漫的秋季，哥本哈根大学的理论物理研究所正式挂上了招牌。选在这样的日子里，可能预示着这个研究所的一群年青人最终会为人类在迷雾中探出一条路来的。
玻尔是以怎样高兴的心情迎接来宾的呀，开幕式上坐满了物理学界的精英。玻尔用他那低沉的嗓音打动着听众：
“我们知道，在科学的发展史上，一个人通常是不能确保自己是有所建树的。很可能出现一些障碍，只有新的观点才能克服它们。因此，特别重要的是不能只依靠个别科学家的天才。
在这里我们将持续产生具备科学方法并能出成果的年青科学家，这一任务要通过我们激烈的讨论来进行。在年青人作出贡献的同时，新的血液和新的观点也会问世。“
大家热烈地鼓起掌来。
更令玻尔激动的是见到了久别的良师益友卢瑟福教授。这位教授和玻尔一家刚见面就把玻尔四岁的大儿子克里斯蒂安一把抱起来，
吓得小家伙伏在那个新西兰人宽阔的肩膀上哭了。
玻尔热情地带着客人们参观这座新建筑。走上几步台阶，穿过一扇双层大门，就来到了前厅和报告厅。报告厅里排满了阶梯式座位，前排是一面大得惊人的黑板，很多重要的公式将在这里讨论。
图书馆在二楼，从窗户里可以看见公园里恬静的老人坐在长椅上，而孩子们在草地上尽情嬉戏。
最上一层是餐厅，咖啡，奶酪和丹麦三明治是常年供应的。后来证明，在这里喝咖啡聊天所诞生的新思想比正式的讨论班上还要多。
其余的房间是实验室和办公室，但是既然挂的是理论研究的招牌，所谓实验室就形同虚设了，它经常成了闲暇时工作人员打乒乓球的去处。
当1921年1月18日，研究所正式开张后，玻尔把自己的书籍和文稿都搬仅办公室来了。他坐在办公桌前，掏出钢笔吸饱了墨水，在信纸上写下第一封信--当然是给卢瑟福。这个研究所很快就要成为自古希腊的柏拉图学院以来最负盛名得研究中心了。
1922年11月里的一天下午，伏在办公桌上奋笔急书的玻尔突然接到了从瑞典斯德哥尔摩来的电话。电话里委婉地说道，玻尔教授最近是否有空到斯德哥尔摩来一趟？玻尔睁大了眼睛，这只能意味着一件事--今年的诺贝尔物理奖的桂冠将落到自己头上，怎么不令人兴奋呢？他马上回家把这个喜讯告诉自己的妻子。
结果一贯迟钝的玻尔又慢了一拍，几乎哥本哈根全城的人都比他知道得早，走在路上即使连街头卖冰淇淋的老头都向他打招呼表示祝贺，而他美丽的妻子不仅早就精心准备了佳肴，而且特地把家里珍藏的香槟酒拿了出来，一进门孩子们纷纷献上带巧克力味的吻。玻尔和家人们欢聚了一夜。
全丹麦的人都被惊动了，人们没有想到这个向来只出产小麦和牛肉的小国会出现一个大科学家。玻尔一回到实验室就被同事们抛的彩带罩了一满头，有人捧来了蛋糕，有人奏起了小夜曲。
世界各地的电报象雪片一般飞来，但是玻尔最先接到的自然是来自英国卡文迪许实验室里的那一封。卢瑟福在电报中祝贺道：我们这里的每一个人都衷心祝贺你荣膺诺贝尔奖，而且大家都知道，这只不过是个时间问题。这是对你杰出工作的最高确认，最后祝你在斯德哥尔摩愉快。“
文如其人，卢瑟福还是那样快言快语。玻尔手捧着电报深深地激动了，他回想起在实验室里12年来的日日夜夜，那些亲如兄弟的战友们，还有这位亦师亦友的新西兰大汉。
12月10日是诺贝尔的诞辰，也是诺贝尔奖颁发的时候。斯德哥尔摩的大街上积雪很深，斜斜的阳光下，印有黄十字的瑞典国旗在微风中飘荡，这说明今天是多么重要的一天。
玻尔和当年的化学奖得主阿斯顿，文学奖得主西班牙作家贝拿凡塔一起坐在了领奖台上。
“尼尔斯.玻尔！“当这个名字回荡在大厅中时，玻尔站起来向观众鞠躬致意。大会主席郑重地宣布：“鉴于他在原子结构和原子放射性的研究工作作出了突出的贡献而授予他诺贝尔奖金。“
然后按照大会的例程，玻尔要发表演讲。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:49:00
他简要回顾了人类在最近二十年对原子结构的研究成果和自己提出的新猜想。
然后他宣布了一条激动人心的消息：元素周期表上第七十二号元素已经找到了，按照玻尔的理论这个失踪了的元素应该和第二十二号元素钛，第四十号元素锆的性质应该相近，而不是和它临近的稀土族的元素性质相似。
这是研究所里的好友海乌希送给玻尔最好的礼物。他和另一个名叫考斯特的荷兰人合作，用X射线分析了各种矿石，终于把这个神秘的元素找了出来。海乌希在玻尔受奖的前一天晚上打电话告诉他这一喜讯，电话那端的玻尔沉默了一会，问这种新元素给起了什么名字，海乌希说就叫铪吧，这是取自哥本哈根的旧名哈弗尼亚的头一个音节。
讲到这里，玻尔的声音有些哽咽，他想起了莫塞莱，那个最早预言铪的小伙子，要是他今天在这里会是多么兴奋呀！
最后玻尔象预言家一般加上了告诫性的话，目前我们的理论还刚刚开始，还远谈不上完备，前进的道路还是曲折的，也许我们的思想还要进行进一步的更新。
玻尔回到哥本哈根不久，就碰到了件尴尬事。当研究所的同事们还在高声欢呼铪的诞生时，一位头发花白的爱尔兰老化学家就提着试管找到了玻尔，他声称早在1913年就找到了这个神秘的七十二号元素，并且他早就为它取好了名字，叫做“锯“，以纪念爱尔兰的古老部落倨尔特人。
研究所里的人有的吃惊，有的愤怒，这不把玻尔多年的心血否认了吗？而玻尔本人在屋里转来转去。玻尔是个老实人，不知道怎么说服这个倔强的老头儿而又不伤他的自尊心。不过最终玻尔还是鼓起勇气告诉他：他的样品是经不起X光机下的检验的。可怜的老头儿还处在上个世纪用酒精灯和试管来研究物质的时代，他可从没见过如此设备庞杂的X光机，他徒劳地争辩了几句，最终还是悻悻地走了。
这只不过是研究所的小插曲而已，事实上当时很多物理学家，不管是激进派还是保守派，都不是对玻尔的半经典半量子的理论很满意的。
卢瑟福就曾经这样跟玻尔笑着说，我说尼尔斯，你干脆向物理学家们建议每星期一、三、五都采用经典的规律，每逢二、四、六就采用新的量子学得了。
在1913年因果英国的一次物理学例会上，人们纷纷请德高望重的经典物理学家莱列勋爵发表一下对当前物理学的看法。
老莱列首先说，自己作为一个超过60岁的老人，就不应该对物理学的新思想指手划脚，大家都被老人的坦诚所感动。但是很快莱列就加上了这样的话：“但我还是很难相信，玻尔他们的想法就能反映自然界正确的一面。“
不光是年纪大的人，德国年轻有为的实验物理学家奥托?斯特恩比玻尔还小三岁，就曾当众说道：“要是他们（指玻尔）的胡说八道都是真的，那我只好转行了！“
威望向来孚众的英国皇家学会会长汤姆逊根本不相信玻尔的理论，他认为玻尔任意规定的量子化条件只不过在掩盖无知。
革命的一派则怎么也找不到更新的想法。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:52:00
解铃还需系玲人，玻尔自己引出的麻烦还得自己来解决，1922的玻尔虽然身获诺贝尔奖已算功成名就，但他当时发展的那套叫做旧量子论，这离量子力学的真正建立还有很长的一段路要走……
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 10:59:00
5
打破这个僵局先是一个谁也没有想到的人。
德布罗意踏入物理这行不过几年，但是他身份特殊，他是法兰西波旁王朝的王族中人九百年来唯一走入物理学领域的人，虽然他这一支家族曾为法兰西贡献了一个总理，两个议长，两个上将。德布罗意当时的称谓是亲王。这位亲王决心用实际行动证明，这个皇室的后人也会象泥瓦匠的后裔高斯，农场主的儿子卢瑟福一样成为科学上的巨人的。
事实证明他不仅是皇室中的王子，而且在当时的物理学界也确实扮演了王子的角色。
在轰轰烈烈的一战中，德布罗意也走上了战场。不过他的职位还算安全，不过是个测绘员。但是战场上枯寂的日子也是很难打发的，他可不愿和无聊的士兵们整天甩纸牌。
他虽然取得过文学硕士学位，但在这段时间对物理学发生了浓厚的兴趣，尤其是风行一时的量子理论钻研甚深。不过他总隐隐觉到这套理论有缺憾，具体在什么地方一时也难明了。
一天晚上，他坐在土岗上一边思考一边望着夜空，突然一颗流星划过了天际，他的灵感马上被激发出来：
我们费了那么多劲来证实了光既是粒子也是一种波，干吗不把这进一步推广出去呢？比如说新发现的电子，我们以前总是把它当成点粒子，难道不能用波动观点去看待它？事实上，不光是电子，世界上万事万物都具有和光一样的性质：波粒二象性。
我们眼中的所有事物都是在象水波一样地振动着的，还有比这更奇怪的么？
战争结束后的1924年，德布罗意把他的想法整理在博士论文《量子理论的研究》中。
古老的索尔蓬纳大学的答辩会上，人们交头接耳，都在议论这个这个文学硕士如何应对评委们尖锐的反诘的。
德布罗意在黑板上写下他那著名的公式：
这是用来说明电子的波长的，p就是物体的动量（质量和速度的乘积），h则是微观世界的钥匙--普朗克常数，λ则是波长。如此简明的公式蕴涵的意义是深远的，所以尽管他的论文没有得到实验的支持，而且还引起评审委员会的人一阵骚动，但是还是主持答辩的著名物理学家郎之万鼎力坚持下通过。
郎之万的评语是：
“这个博士生的想法近似荒诞，但是其中物理思想展现的很是完美动人。“
这个和爱因斯坦一样深信自然的和谐与美的教授心里尽管一百个赞成德布罗意的见解，但嘴上还是要跟评委们敷衍过去的。
当几天后他把这个博士生的思想转述给好优爱因斯坦听时，巨人罕见地沉默了好久，他送别郎之万时意味深长地说了一句：“至此，一场伟大戏剧的帷幕被人掀开了一角。“
无论如何，德布罗意的这篇论文是人类历史上物理学上最出色的博士论文，1929年他凭此获得诺贝尔奖，这也开创了博士论文得诺贝尔奖的先例。
很快德布罗意的思想得到爱因斯坦的欣赏的消息传了出去，人们还是崇拜伟人的，所以都认真地将他的文章读了几遍。这篇论文观点倒是很有轰动性，很多人都觉得自己都曾产生过类似的想法，只不过从来没有人象德布罗意那样如此清晰地表明而已。
可是物理学究竟是一门实验的科学，不能仅沉溺在思想的深刻和数学的美妙上。
德布罗意提出了验证的办法，这跟当年康普顿证明光是粒子反过来，我们证明一下电子也有波动的性质就完了。最简单的是波动有衍射现象，即当电子准直地通过小孔时，并不是简单地在屏后打出一个亮点，而是和光一样出现环行的衍射光斑。
正如几年前如果搞X光最拿手的是莫塞莱的话，那么现在公认的搞电子的实验大师是亚历山大?多维叶。德布罗意毫不犹豫地找到了他，向他讲述了自己的计划。不料多维叶撇撇嘴，对此不屑一顾，他当时正在忙着显象管上的电子扫描的工作。在他看来，德布罗意简直痴人说梦。
结果虽然多维叶在电视的诞生上作出了贡献，但他显然失去了一次得到诺贝尔奖的机会。
而另一个倒霉的先生戴维逊早在几年前他在把电子入射到镍晶片时，就发现那些奇怪的光斑，不过他是怎么也不能解释的。还是爱因斯坦说的好：“只有理论才能决定我们可以观察到什么。“这句话听起来似乎荒唐，但它处处得到了证实。
上帝把这个荣誉交给了电子的发现者汤姆逊的儿子，G.P.汤姆逊。这个小汤姆逊成功地观察到电子衍射的图案，并于1937年获得诺贝尔奖。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:00:00
实验证实还是几年以后的事，但先在理论学界引起的风波称得上是波澜壮阔。
首先是在瑞士的苏黎世， 在一次物理学的常规会议上，大家轮流作着报告，最后会议主持人是德拜，就是当年那个曾经发誓也要解决巴尔末公式之谜的人。如果和索末菲分手后他们再约定每当物理学有重大突破时就在那家餐厅里痛饮葡萄酒的话，那么他和索末菲要么就要沦为十足的酒鬼，要么两个人都要破产。因为这些年物理学的进展实在是只能用天翻地覆来形容的。
他把目光盯在了最后一排的教授薛定谔身上，“教授，听说德布罗意的物质波的思想被广泛讨论，您是否能简单作个报告？“
薛定谔站起来就侃侃而谈，他一直对这些方面很是关注。
然后德拜就提出自己的意见，“教授您谈了这么多波动观点，可是您怎么不提出来一个波动方程呢，这在经典物理里是屡见不鲜的呀。“
两个礼拜后，薛定谔再次站到讲台上，他二话没说先在黑板上写下一行公式：
然后转过身来平静地说道：“先生们，我找到了一个方程。“
这个方程在量子力学中的地位不亚于经典力学中的牛顿定律，它就是著名的薛定谔方程。
量子力学的正式诞生的第一天的面目就显得甚是诡异，人们尚不能明了它的规律，就提出了它的方程。仿佛没有见到人本身，就知道了他的长相。这也说明量子力学的建立并不需要深厚的数学功底，但对没有第一流物理思想的人来说是不可企及的。
薛定谔发展这个方程看似偶然，却也是煞费苦心。刚开始他总想把时髦的相对论引入到方程中去，但是算得的结果总是面目全非。后来他干脆先放弃相对论，开门见山地将经典物理的方程直接转换过来。他原本就是研究波动的大行家，什么纵波，横波，光波，电磁波统通不在话下，很快他就模仿着写出了自己的方程。
这个方程无疑取得了巨大的成功，很多人通过计算解释了以前不能解释的量子现象，甚至包括原子的发光问题。大家在数学上是不存在问题的，经典力学积攒了大量完美的公式可用。
不过所有人都困惑的是，方程中的ψ究竟是什么东西。连薛定谔自己也搞不明白，注意，这不是一时不明白，而是一世不明白，至少他的理解始终没有得到物理学界主流的认同。
有人写过一首四行诗打趣道：“
薛定谔的普赛（指ψ），
用处大的不得了，
只有一事尚不明，
普赛究竟为何物。“
更令人吃惊的是一个年青的日尔曼人在此同时也提出了自己的量子力学。上帝是个蹩足的导演，他要么就不让量子力学出台，要么就一出来就是两个。
这时冒出来的明星，是后来被称为“量子力学总司令“的海森堡。当海森堡十九岁那年第一次听玻尔的学术报告就尖锐地指出几处错误时，玻尔就注意到了他。
海森堡出身德国一个知识分子的家庭，他的父亲是慕尼黑大学的古代语言和拜占庭历史学的教授。
他自小聪颖过人，老师给他的评语是：“他既能抓住事物的本质，又不放过问题的细节。“上中学时由于他认为一些基础课程过分简单，而转学高等数学和物理。甚至16岁的他还帮助一个要考博士的化学系女生复习高等数学，完后用他自己的话说，不知道她懂了没有，反正自己是彻底掌握了高等数学。
他最喜欢是数学，尤其是数论。中学时就尝试证明过费马大定理和哥赫巴德猜想。这两者都是流传百年的数学难题，后者在八十年代的中国因为陈景润的神话在民间被简单演绎成了证明一加一如何等于二。
他的钢琴演奏地非常出色，和爱因斯坦的小提琴被认为是物理学界的一时瑜亮。
1920年，他考入慕尼黑大学，本来他是渴望求师著名的数学教授林德曼的。但是当教授不经意问起海森堡最近在看什么书时，海森堡回答是在看一本名叫《时间，空间，物质》的书。这位教授显然是这类玄奥的哲学是深恶痛绝的，当即警告他说：“如果看这样的书，那你在数学方面注定是没有前途的！“海森堡悻悻地退了出来，至此他决定全心投向理论物理。
这时他遇上了量子论的一个领袖人物，那个多年前和德拜打赌的那个索末菲。他是玻尔理论的大力支持者之一，玻尔的原子轨道和能级的理论经他深化后，成为更基本的索末菲量子化条件。这个工作如此干脆漂亮，连玻尔本人亦是击节赞叹。
索末菲的眼光很是了得，他一下子就从几界学生中找出海森堡和另一个叫泡利的新生参加他的理论物理讨论班。
这个泡利是后来量子力学中必不可少的人物。他被学界公认是“上帝之鞭“，因为他对物理中的各种理论几乎有种天赋的准确判断的能力。任何人把新理论拿到泡利面前都是簌簌发抖的，他只瞄几眼就能找到致命的错误，几个月，几年，甚至几十年的辛劳几分钟内就可能化为乌有。而且你的争辩几乎是无效的，很多学界名流都会宁愿相信泡利这种屡验不爽的“超能力“，而不愿相信几十个高手的联名担保或者复杂然而精细的公式推导。
这两个人立刻形影不离，并将这种友谊持续了终生。他们看起来是多么的不同呀：身材纤细的海森堡总是潇洒地穿着风衣，而肥胖的泡利总是晃动着他的硕大的脑袋。海森堡更喜欢足蹬球鞋到处旅行，泡利则爱好在昏暗的剧院里品着咖啡看歌剧。但是他们在探讨学术问题时都是分外的认真，不过经常是海森堡费劲心机提出的理论被泡利谈笑间否决了。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:01:00
一次，他们两个人一起上测量弦振动频率的实验课。可是他们一边合作着实验，嘴里还在不停地争论理论问题。泡利原指望象往常一般几句尖锐的话语就将海森堡压得哑口无言，但这次海森堡不肯服输，他们干脆停下实验好好辩论，结果到快下课时才发现实验没有完成。
海森堡使个眼色，在两端固定紧的弦上轻轻弹了一下，泡利马上凑过耳朵听了一下就写下数据，而他们的“数据“居然蒙混过了关。其实，老师也在纳闷，平时这对笨手笨脚的活宝这次的结果怎么会和标准答案一样呢？
和大多杰出的理论物理学家一样，他们两个的实验水平都很逊色。最古怪的还是泡利，他的毛病是所有的仪器在他手里一碰就坏，越是先进的越是如此，这几乎和他永远正确的批判本领一样百验百中。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:04:00
6
看来形势是一片大好。
但我们仍听到这样的话：
“量子力学很象这样的一种胜利：它让你先是笑上两个月，然后再哭上一年。“
另一个人哀叹道：“如果真存在所谓的几率解释，我就绝对不能原谅自己搞过量子理论！“
第三个人在回忆录中承认：“这只是刚开始，我们逐渐进入非常痛苦的境地，神经都要崩溃了。“
第四个人（干脆说明这是爱因斯坦，用第一，第二这样的代称未免太不恭敬）摇头道：“我简直象一只鸵鸟，为了不看到量子那丑恶的面孔，宁愿把头扎入沙堆中。“
说这些话的人都不是藉藉无名之辈，而当时公认的先锋。说量子力学最终带来痛苦的是玻尔的首席助手克拉姆斯，哀叹的人就是薛定谔本人，承认紧张的人则是海森堡。
这时量子力学的第一前沿转移到玻尔的研究所来了。
海森堡一到玻尔研究所就深深喜欢上那里。所里的学术空气的自由气氛是前所未遇的。一群激昂的年青人有的站着，有的坐在桌子上高谈阔论，而老成的玻尔规矩地坐在第一排记笔记。他一般不率先不发表言论，连他自己都认为自己的思维太慢，跟不上他们的步伐。
虽然每一项的讨论都是玻尔收底，然而还是有一些狂傲的学生指着这位诺贝尔奖金获得者的鼻子大声说他绝对不了解自己的思想。
玻尔毫不介怀，因为他明白，到明天早上所有的人都会领悟到只有自己最后提出来的解决办法才是唯一合理的。
饶是如此，玻尔出名的驽钝成为学生们茶后的谈资。玻尔为了调剂学生们的生活经常自己掏钱请大家看电影。可是和玻尔看电影是顶无趣的。在满脑子哲学思想的玻尔眼里所谓最好的电影无非是“懒汉农场大战“和“寂寞的守林人和印第安姑娘“之类的片子。大家看了两遍之后就腻透了，可是玻尔看到第四遍还在向边上的人问诸如“这个人是不是那个牧童的姐姐“，“是那个牧童开枪打死了那个想偷他姐夫牛群的印第安人么“之类的问题。
大家在研究所里一般都工作的很晚，好心的玻尔嘱咐茶房定时地送来咖啡，除此以外，玻尔还自告奋勇地给大家讲带有哲学意味的笑话，结果通常使得本就疲劳的人们更是哈欠连天。
要么就是找到报纸上的字谜游戏和大家一起猜，一般人猜一会就没了兴趣，可玻尔在这件事上也很认真，常常不解不休。
一天深夜，大家都睡得迷迷糊糊，蓦地玻尔的脑袋从门里伸出来，高兴地向人们欢呼道，我找到了。大家头脑中都浮现出当年的阿基米德从浴缸里裸身跑出的一幕，精神俱皆一振，但是玻尔后头压低声音说的话让所有人都哭笑不得，原来他只不过是想说那个以ich三个字母结尾的单词原来是英国工业城市Ipswich。
玩笑归玩笑。不过研究所的每一个人从内心来讲都是对玻尔都是极端尊敬的。他慈祥得象父亲，随意得象兄弟，到哪里找的到这样的伙伴领导呢。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:07:00
当时的物理学家们都有一种从天上落下的虚空之感,他们一直是踩在牛顿力学的坚实土地上的，这一次当真是天翻地覆了。
最忙碌的还是玻尔那里的人了，他们被两种性质完全不同的量子力学搅昏了脑袋。最好还是让两种学说的创始人亲自见一下面吧。
鉴于海森堡本人就在研究所，玻尔向薛定谔本人发出了邀请信。
1926年9月，薛定谔抵达哥本哈根。很多物理学家，还有一些业外人士都跑来看热闹，这下就可以一证真伪了。
在此之前，可以想象海森堡和薛定谔之间进行了怎样一场口诛笔伐。海森堡说一提起无聊的薛定谔方程就感到浅薄，而薛定谔指出海森堡那种复杂的矩阵理论不过是一种卖弄，至于所谓的测不准原理简直滑天下之大稽。
海森堡原本指望找好友泡利上前助阵的，他本身就是一柄利剑。何况挑剔的泡利是从不可能同时信仰两种理论的。可是一贯正确的泡利在审查完薛定谔的理论后，唉声叹气地告诉海森堡自己委实爱莫能助。看来连泡利都快被整疯了。
但是海森堡这边的势力显然是压倒多数，研究所的兄弟们都支持他，包括威望了得的玻尔；而薛定谔是单身一人来应战的，陪他的只有那副戴了一生的宽边眼镜。
可是很快就发展成戏剧性的结果。薛定谔被一群人疯狂质问了两天两夜，始终没有屈服，但是双拳难敌四腿，只好躲到旅馆挂起了免战牌。海森堡他们本以为几天后这个倔人就会投降了。可是经过薛定谔几天在旅馆里彻夜不眠的计算后，他凭借扎实的数学功底居然证明了两种表述居然是等价的。他和海森堡两个人就象用两个民族的语言描绘一件事而已。
海森堡和一帮支持者大大地泄气了，而薛定谔则趾高气扬地出入讨论会，竭力地向大家推广他的新理论。
很快另一个里程碑似的喜讯传来，玻恩，海森堡的老师在哥廷根大学提出了著名的几率解释。
他找到长期困绕人们的ψ的根本意义，那就是ψ绝对值的平方代表了在空间那一点，那个时刻电子出现的几率，仅此而已。
这篇几百字的短文使他获得1954年诺贝尔物理奖，可是这个观点意义极为深刻，可以说是整个量子力学的核心。
薛定谔当然不能接受这个观点，他向来认为ψ是一种实在的物质波，和电磁波没有什么区别，而电子就在波上起伏，就象坐在马鞍上的骑手一般。
他本指望趁此声威正旺之际将玻尔研究所的人一举制服。但是长期沉默的玻尔终于狮子般地站了出来，他一直在寻找对ψ的合理解释，现在玻恩的理论一出来，他心里就起了朦胧的念头：量子力学终于要出世了！！
他认定当务之急就是要说服薛定谔接受几率观点。这下薛定谔可是要吃苦头了，因为玻尔的“痴“是出了名的。
尽管薛定谔曾经毫不畏惧地和一帮激动的年青人大声论战，但这一次仅玻尔一人就把他整得服服帖帖，他不用什么尖刻的言语，也没有颇具说服力的实验，更没有特别完美的数学理论，一切还来不及准备，但他整天一见到薛定谔就絮叨地说个不停，不管是吃饭，还是散步。
研究所里的人都在猜测，这次玻尔是八成找到方向了。他对那些五花八门的新理论向来是不置可否的，但是这次显然是动真的了。玻尔这个人的物理直觉之强当世无匹，虽然他向来反应迟钝，但是他认准的东西一般都是绝对正确的，即使包括泡利在内的所有人都反对。
薛定谔不得已只好故技重演，称病遁入旅馆，这几天真是把教授累坏了，他很快坠入梦乡。没过多久他就听见窗户外面有异响，薛定谔大惊失色准备大喊有贼，可是刚开灯就看见玻尔那闻名的大鼻子紧紧地贴在玻璃上，天知道他那肥胖的身躯是怎么爬上二层楼的。
没等玻尔开口说话，薛定谔那声在历史上留名的牢骚震动了全楼：“要是早知道我的理论会变成今天这个样子，还不如当初就不发现它呢！“
玻尔尽管在窗外冻得直哆嗦，但还是慢条斯理地回答道：“先生可千万别泄气，全人类都会感谢你在量子力学上的贡献呢！“
第二天的结果是打着喷嚏的玻尔和双目红肿的薛定谔双双携手走进了餐馆。大家都认为两人要和解了，不禁都松了口气。连一直绷着脸的泡利也稍展了一下眉头，要是事情再不解决自己真的要疯掉啦。两派宗师一但携手，量子力学彻底建立就指日可待了。
薛定谔咽下最后一块奶酪，细心地擦净了嘴上的油渍，缓缓说道，今天我就要回去了。玻尔一愣，以为对方终于屈服了，正准备开口诚心邀他加盟研究所时，却听薛定谔冷冷地道：你们的几率观点我是怎么也接受不了的，虽然我也说服不了你们。多谢你们这几天的款待。
言毕，教授就卷起皮箱，扶正了眼镜，头也不回地迈步走了出去，夕阳在他身后划下斜斜的影子，只留下玻尔还在那里张大了嘴发呆。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:09:00
7
研究所的人沉默了好几天，用海森堡后来的话说，当时真的都绝望了，他们都明白既然说服不了薛定谔，那就别指望说服其他更多的人。
更何况他们自己的理论还尚成不了体系，漏洞之多就更别提了。而且他们就仅有的一点苗头来看，量子力学这个即将诞生的婴儿简直就是畸形。它所展现的世界就简直是歪曲而不可理喻的。
一次海森堡和玻尔一起默默地散步了很久，突然海森堡说道：“难道整个世界本来就是如此荒诞不经的么？“
玻尔先是摇头，又重重地点了两下。
整个研究所的人进入最紧要的关头。饭固然是经常忘了吃，人们常常走路都是摇摇晃晃的，说话也是前言不搭后语。按照海森堡的回忆，人们纵使跌倒在地都不会忙着爬起来，而宁愿就这样躺着思考几个小时。
不过，人们在苦闷之中总是要找些欢乐的，玻尔本人就是十分开朗达观的人。这时人们在也不再挑剔他的笑话无趣了，玻尔也常常说，我们探讨的事物实在太严肃了，严肃到只能和它开开玩笑。
大腹便便的泡利总是奇迹般地发挥他的妙用，这当然不仅是他那锋锐的思想，而更是在研究所内一号丑角的身份。每当海森堡一本正经地在黑板上讲述他的最新思想时，墙角处就出现尖利的反驳声。于是在众人的惊愕中，身著宽大袍衫的泡利粉墨登场，他总是爱引征浮士德里的诗句来阐明自己的看法。看上去他更象是歌德笔下那个灵魂出卖给魔鬼了的哲人，只不过胖得有些匪夷所思。
有时苦无出路的人们心中竟然升起这样的念头：如果真的能获得对量子力学真正的诠释，纵使把灵魂出卖给靡菲斯特也是不妨的。
几次人们隐隐找到希望，但泡利毫不费力地就戳破了。渐渐泡利成了人民公敌。一次，当来自俄国年轻的波拉柴科在黑板上津津有味地讲述他的新想法时，泡利庞大的身影出现在门口。可怜的小伙子立时缄口不言，泡利不紧不慢地在屋里踱来踱去，几次他都以为泡利要从墙后消失却都又转了回来。
事后满头大汗的波拉柴科在晚餐上向人们叙述自己的险情，大家纷纷点头，均是心有戚戚焉。
慢慢地事情有了转机，这还是最先由海森堡突破的。他的着眼点是那个荒诞的测不准原理。
让大家相信这样的一个理论当真勉为其难，如果在微观体系里连最基本的物理量都测不准，还要我们这些物理学家干什么。更何况这个原理引申出的东西更是闻所未闻，它指出我们不管测量什么东西，是永远不能测出真正的结果的，这和测量人本身的主观因素有关。
物理学自诞生以来就是纯粹客观的，当年为了把唯心主义从物理学中赶出去，从哥白尼到牛顿，一代代伟人付出多少心血，更有布鲁诺甚至把生命都丢在了宗教裁判所。难道一切都还要重新找回来？
只有玻尔从心里支持海森堡的理论。但是海森堡一时也找不来证据，一直就这么僵持着。
这段时间拌嘴最多的莫过于海森堡和泡利这两员干将了。虽说仅是学术上的探讨，但是都是年轻的小伙子，争来争去总会上火的。泡利的言语又是出了名的尖刻，一次竟然翻起了海森堡的老底，说他在博士答辩时连显微镜的构造这类简单的问题都回答不上来。
海森堡突然沉默了。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:12:00
泡利脸一红，知道这次说过了分，正想低头认个错。哪知海森堡头也不回就朝图书馆奔去，边跑边喊：“泡利，这是我们两个拌嘴这么多年来你说的最有价值的话了！。“
当晚的讨论会气氛沉闷，几乎每天都有新想法的海森堡一直坐在最后默默地想着什么，大家的发言也是无精打彩，玻尔看看手表正准备宣布散会。
这时海森堡突然站了起来，“且慢，先生们，我有话说。“
他径直走到黑板跟前写上“测不准“几个字，大家本来都是精神一振，但是见此又皆萎顿了下去，海森堡在这块黑板上不知把这几个字写过多少遍了，接下去不说也知道，无非是花样繁多的公式推导，然后很快被泡利的法眼寻出破绽了事。
可是这次海森堡在字下面画了一个大大的显微镜，没等大家反应过来，他就侃侃而谈：
假设一个抽去所有东西的真空的房间，我们用一个放大倍数极大的显微镜观察一束光入射进来的情况。
如果光撞到电子上会出现什么情况呢？我们观察电子是需要光才能看见的，如果我们观察到电子的真实位置，那么它一定会在光的撞击下摇摆不定，也就是说我们无法测定它的速度。
为了减少光的影响，我们特意用频率较低的光，这样电子就会晃动的好一些，可以精确测量它的速度，但是频率变低导致光的波动性见强，我们看到电子的位置在光的衍射之下模糊不清。
总之我们是绝对不能同时测准电子的位置和速度的，设备再先进也不行，不光位置和速度是测不准的，时间和能量也满足这个奇妙的关系。
然后海森堡又用复杂的几乎可怕的数学对自己的“实验“结论进行了证实，他的理论可以计算出电子在空间任意一点的几率。
连同泡利在内，大家都被海森堡的套拳打昏了头。但是这个“思想实验“无疑是精巧完美的，颇具说服力。泡利垂下头想起几小时前的情形，哑然失笑，想不到自己最有力的批判却是来自那最尖刻的话语。
量子力学的中心思想既然被牢牢地揪住，那么整个理论的成熟就为期不远了。
最后集大成的是玻尔，他不仅整理了研究所里的全部成果，而且更深刻地提出了著名的互补原理。
世界上的真理都是有两面的，只有把这两个性质截然不同的面结合起来看，我们才能真正认识到这个事物的全部，单看任意一面都是不够的。
玻尔把量子力学的根基建立在自己的互补哲学上，这引起的轩然大波却是是始料未及。在玻尔的哲学里，我们对这个世界的认识只能是几率性的，也就是说，我们只能预言任何一个事件发生的几率，而不能百分之百地准确断言，这决不是我们的理论不够发展或者实验条件不成熟的缘故。
还记得拉普拉斯在拿破仑面前的豪言壮语吗？陛下，只要给够了宇宙的初始条件和边界条件，我一定能够计算出宇宙任何一点任何一个时刻发生着什么事情。
这是多么完美的一个目标呀。古今多少物理学上的勇士跋艰涉险，目标就是获得对这个世界的确定性的完美诠释，尽管路途险狭，但是光明的前景始终召唤着人们。然而玻尔将这美好梦想一举砸灭。
难道我们始终还是在逆天行事，上帝的秘密终究不可破解？这对绝大多数物理学家来说，如同是玷污了他们的神祗不可饶恕。
玻尔他们费劲心力也没能说服薛定谔，但是总算将他“撵“出哥本哈根，因为他也实在提不出什么有力的反证。
不过玻尔也不算彻底地成功，他们虽然赶走了一只小豹，但迎来了另一只雄师，那就是爱因斯坦。
爱因斯坦对哥本哈根那帮人自始至终都是持反对意见的，甚至是深恶痛绝的。
从来没有一种理论象量子力学一般出世如此艰难，而且躺在婴儿床上就面临着被扼杀的命运。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:14:00
8
最后出场这个人物也颇有传奇色彩，他的名字叫做狄拉克。
当二十年代初，这个英国小伙子获得布里斯托尔电气工程学位后正准备雄心勃勃地找份工作时，却发现自己失业了。当时正值全球经济危机猖狂蔓延的时候，别说是个他一个刚出道的学生，就是连很多腰缠万贯的老板，也通常在一夜间变得家徒四壁。
他不得不向剑桥大学的圣约翰学院请求一个博士学位，原指望躲过这几年大萧条的风头的，可是他一旦转入物理学的研究，就发现自己难以自拔。
狄拉克本身就是一个孤僻寡言的人，在大学里最喜欢的事情就是在沉思默想。他基本上没有别的爱好，这和量子力学的其他建立者大有不同。
玻尔生就是个运动健将，海森堡的钢琴更是出神入化，泡利虽为人滑稽，但是对歌德的作品极有研究，德布罗意本身就有文学硕士学位，薛定谔不仅善于作诗，而且在生物学上也造诣颇深。而狄拉克只能对着书本和公式发呆。他在学校里唯一参加过的协会名字叫做“ψ协会“，是由物理爱好者组成的，但是他也没想到物理终究会成为一生的职业。
他深厚的数学功底，敏捷的才思都是学界公认的。一次在哥本哈根的物理学会议上，一个名叫西名的日本物理学家作报告。他不厌其烦地在黑板上列排了无数复杂的公式，连素以数学见长的玻尔都看花了眼。
人们沉闷地听了半天，突然狄拉克站起来，指出最后导出的公式中括号里的第四项符号应为负号。西名大吃一惊，难道他事先推导过么，可是这个公式是自己第一次展示呀。狄拉克很肯定地说，一定错了，你刚才在某个地方弄错了符号，而且是一共用错了奇数次。
事后一查当真如此。
但是他本人自认为最重要的发现却成了最大的笑柄。那还是在他和一位教授太太闲谈的过程中他一直盯着女士打毛衣的手。夫人抬起手来很惊讶的问，博士，您又有什么新发现么？他半天不言语，然后一拍大腿叫道，我找到了另外一种织毛衣倒着用针的方法。当夫人迷惑地看他用手比画了半天的之后，禁不住大笑起来，原来“顺织“和“反织“是妇女中流传几百年的织法。
狄拉克早期最重要的贡献是提出“狄拉克方程“，它第一次把量子力学和狭义相对论统一了起来。不过这个方程导出一个很大的问题，就是在数学上预言出还存在一个和我们这个世界完全相反的“负“世界，在这个负的世界里，所有的物质都具有负的质量和负的能量。
更奇怪的是在那个世界里如果我们想把物体朝前推，则必须向后使劲。来年各个两个物体如果撞到一起，不仅不会各自弹开，反而会以更快的速度一起向前奔去。
而且这些性质怪异的反物质不仅仅是存在于宇宙某个不为人知的角落里，而是就充斥于这个世界的每一角落。按照狄拉克的说法，我们所在世界的所谓真空都是整整齐齐地布满了反物质的组成元素之一--正电子海，这就是所谓的狄拉克海。
刚开始大家谁都没有把它当回事，这不过是狄拉克为他的理论所虚拟的假象而已。然而在1931年，美国物理学家安德尔森在研究宇宙射线中的高能离子束，为了测得电子的运动速度，他把电子引入一个强磁场中，结果电子一半顺时针旋转，一半逆时针旋转。这两类电子性质完全相反，如果碰在一起就会瞬时湮灭成光。
后来人们在能量极高的加速器中还观察到反质子，反中子，如此一来反物质的要素就找全了。但是我们至今也不能在宇宙中确认哪个地方存在反物质，如果有的话，它和我们这个空间接触的边缘一定会发生惊心动魄的大爆炸。试想正反物质一旦碰在一起就会是质量就会象一减一等于零一般灭于无形的，根据爱因斯坦的公式“ “释放出的能量委实可怖。
但是现在宇宙中还没有发现这种爆炸，可能我们的观测范围是不够的，要么就是上帝是个偏心眼，他没能创造出和真实世界等量的反物质来，不过这与千百年年来人们所习惯并依赖的对称美是格格不入的。
另外狄拉克方程的副产品是推演出电子的自旋。就象地球围绕太阳旋转的同时自身也在旋转，电子本身也在象一个陀螺一样飞转。 最早在1925年由乌伦贝克和高德斯密特提出的这一观点，他们当时都不过是二十出头的小伙子。当他们的导师外出度假时，两人在一起合计如何作点让老师惊喜的工作，找来找去最后落到了电子的自旋上。他们忙了几天终于将稿子写好，并寄给了一本物理学期刊。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:16:00
然而导师回来耐心地听完二人的报告后，冷冷地说，你们的想法未免太过天真，难道没有想过如果电子有那么大的自旋的话，那它的边缘上物质的运动速度就会超过光速了么？
二人恍然大悟，准备追回稿件，但是杂志社回话已经出版了。两人只能尴尬地对笑一下。
谁也没把这两人的工作当回事，可当胖子泡利懒懒地坐在躺椅上，随意浏览到这篇文章时，登时慌着从椅子上跳了下来，原来他这几天一直在为自己的“泡利不相容原理“苦恼，这篇文章帮了大忙。
所谓“泡利不相容原理“是泡利研究电子运动时提出的一条神秘的定理：两个运动状态完全一样的电子是不能处于同一轨道。如果电子仿佛在一条条轨道上飞奔的汽车，按照泡利这位大肚子交警的规定，一条轨道上是不允许跑两辆小车的。可是偏偏有的电子不守交通规则，照样两辆车挤在一起。泡利急得抓耳挠腮也没有办法。
现在就好说了，因为电子有自旋，当然就有顺时针转的和逆时针转的，显然跑在同一轨道上的电子旋转方向是不一样的，这样一来这两个电子就算不上是状态完全相同，跑在一起也是不妨的。泡利的原理又得以自圆其说。
泡利就得意洋洋地在研究所的一次会议上努力阐述他的理论，可是泡利平时就“积怨“过深，而且那些人稍加分析就可以找到电子自旋的弊病。所以无论泡利怎么舌战群儒，都丝毫不占上风。
后来泡利干脆从风衣口袋里掏出一个儿童玩的陀螺，在讲台上转了起来，努起嘴道，绝对没错，电子就是这个样子的。
接着包括玻尔在内的一群聪明人都围在讲台上对着陀螺指指点点，有人用照相机记录下这个珍贵的镜头，至今照片还保存在玻尔研究所里。
上面可以清楚地看到泡利腆着肚子兀自争个不停，海森堡双目斜睨，一副不屑的神情，而玻尔则一如既往瞪圆了双眼陷入深思。
历史证明泡利是对的，我们不能简单地把电子简单看成转动的实体，而自旋更是电子本身所固有的一种性质，就象它的电荷，质量一样。
从那个时代到今天又是七八十年过去了，很多风行一时的理论早已烟消云散，又有很多原被认为亘古不变的真理亦未得善终，但是泡利的不相容原理却始终站稳了脚跟。无怪泡利一直把自己的不相容原理看成是生平的得意之作。
到狄拉克这里自然就把自旋概念从方程里引进来了，至此电子自旋之争才算是告以段落。
狄拉克后来获得剑桥大学的卢卡斯教授的席位，这是牛顿当年设立并终身担任的，仅此一点就可以想象狄拉克在英国物理学界泰山北斗般的地位。
量子力学最后在他手里终于被极为美妙地形式化，成为一套逻辑清晰，结构缜密的一套体系。他的那本经典著作《量子力学原理》更是对后世产生极为深远的影响。他写的书最大的特点是简明深奥，要求读的人必须全神贯注。
当后世的学生们能以最为迅捷明了的方式掌握量子力学时，实在是应该感谢这位大宗师的。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:17:00
9
不管怎么说，一切关于量子力学的问题都将在1927年的深秋举行的第五次索尔维会议上作个了断。
出席这次会议的共有32位，他们中很多都是诺贝尔奖金的获得者，包括洛伦兹，普朗克，爱因斯坦，玻尔，玻恩，德布罗意，薛定谔，索末菲，德拜，海森堡，泡利，狄拉克等等。从二十岁到七十岁的都有。
还是在第一次索尔维会议上，洛仑兹就吹响了向微观世界进军的号角。十六年过去了，洛仑兹在有生之年看到新力学诞生的愿望达到了，但是老人出人意料地非常不满意：
“在我看来，电子仅仅是个粒子，它在确定的时间，一定处在一个确定的位置，如果有人企图用可笑的几率观点来解释它，那是绝对错误的。“
出席会议的学者中和老洛仑兹持同一观点的人实是大有人在。他们不停地鼓掌。
老人越说越激动，
“我再也不会相信，现在所谓的科学还会与客观事实相符合。我也不知道我为什么还活着，我只遗憾自己没在五年之前死去，那时这些讨厌的东西至少还没在我眼前出现。“
老人在为经典物理作最后几乎悲壮的辩护。
玻尔沉默不语，他只瞥了一眼坐在左边的爱因斯坦。这时的爱因斯坦早已威名赫赫，但他也是一言不发，只是不停地摆弄着手中的大烟斗。
一直令玻尔惴惴不安的便是此君。在此以前他曾经几次征询过爱因斯坦对量子力学的看法。即便驽钝如玻尔很快也明白爱因斯坦是这种新兴力学最大的敌人，他曾几次在公开场合幽默地宣称：上帝是不掷骰子的。爱因斯坦是笃信上帝一定会给出确定性的解，而不会含糊其词的。
更令玻尔不安的是海森堡和泡利两员大将都还没到。他们出发已经足一个礼拜了呀。
正迟疑间，忽见一高一胖的两个人影从侧门悄悄晃了过来。不用说就是他们两个了。但是一见面玻尔还是吓了一跳，两人俱皆蓬头丐面，胡子也象很久没有刮过了。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:21:00
原来这二人在转车住旅馆时争论地忘了形，被小偷光顾，结果连手上的行李到随身的车票和剃须刀都没保住。两人狼狈之极，偏偏在附近又没有认识的朋友，在火车站辗转流浪了几天总算赶到了这里。
他们刚坐定，正式的大辩论就开始了。所有的人都想站起来发言，现场的情形用混乱不堪来形容是远远不够的。
在遥远的菲律宾群岛上，有80种不同的语言，有时你跨过田埂就仿佛置身异地，有的语言一共也就十几个人会讲，1927年的量子力学就是这个情形。
这场辩论从会场一直持续到咖啡馆里。不管是店主还是服务员都惊讶地看着这群人或者高声争辩，或者用手蘸着咖啡在桌子上画着些奇怪的符号。
更有一位教授顺手掏出钢笔就在桌布上演算起来，昏暗的灯光下居然将偌大的桌布写得密密麻麻，但尽管如此仍未说服他的对手。最后他只得徒然地直起腰，转眼瞥见店主望着桌布痛惜的神情，走过去拍拍肩膀安慰道，老兄，留着这块桌布吧，这可是有很大的纪念意义呢！
当地的新闻记者们也都不明白这些人聚在这里为什么，公园球场里的冠军杯足球赛，各大剧院上演的最新歌剧，更多地吸引了他们的目光。可是在报告厅里的每一个人，都抑制不住心头的狂喜，一个全新的量子时代就要到来了。
第二天的情势仍然没有好转，大家都企图让对方接受自己的语言，玻尔的口拙舌笨是出不上力的，但是泡利的铁嘴钢牙倒是派上了用场。洛仑兹用力拍着桌子，竭力使会场的气氛冷静下来，但是没有效果，后来艾伦费斯特--他是玻尔和爱因斯坦的好友，干脆跑到讲台上，写下几个大字：上帝真的使人们的语言混乱了！
台下的人先是一阵惊愕，然后都会意地笑了起来，这是圣经上的一段典故：从前所有的人都是说一种语言的，后来这群人迁徙到东方的一片草原上来，决定修建高耸入云的巴比伦塔。上帝看到这个情形大为恐慌，看来如果人只要齐心协力，世界上没什么事情难得倒他们了。于是上帝把人分散到各个角落，并说种种不同的语言。
不过上帝的阴谋这次并未得逞，经艾伦费斯特这一闹，大家的秩序反倒好多了，你推我让地轮流上台讲。
轮到玻尔时，他小心翼翼地开了头：“在最近几年里，我们都在一个全新的领域里进行探索，只有依靠自己精细的判断，才能避免落入遍布四周的陷阱里，首先，在这里我们应该感谢那些为我们奠定基础和提供工具的前人们。“
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:25:00
然后他竭力用优美的语言表述了自己对量子力学基本原理的一些看法。玻尔一边说着，一边细心观察底下人们的表情。大部分人对这种崭新的处理方法很感兴趣，连爱因斯坦也不时地点点头。
但当玻尔讲到关键的几率解释时，观众的表情开始变的不以为然，爱因斯坦也是眉头紧锁，手里的烟斗也放在了一边。
到散会时，玻尔紧走几步跟上爱因斯坦，小声地问道他对量子力学的几率解释的看法。爱因斯坦稳稳地站定，摘下口中的烟斗，正色道：“对不起，玻尔先生，请恕我难以苟同。“
玻尔的脸色立时难看了起来，急忙补充道：“爱因斯坦先生，希望您再好好考虑一下。“
“我会的。“爱因斯坦点头示了下意，然后扭身就走了。
爱因斯坦果然认真考虑了这个问题，就在随后的讨论会上他就开始向玻尔发难。
他首先准备攻击的是测不准原理，采用的方法是以其人之道还治其人之身，还是用思想实验展开对攻。爱因斯坦是思想实验的大行家，技巧之娴熟古今无双。
爱因斯坦走到黑板前，画了一条线，中间留有一个小口，表示狭缝，旁边另外画条线表示底片。他承认当电子射过狭缝时，并不能准确预言电子会打在底片的哪一部分。但是它如果落在A点，就一定不可能落在B点，所以我们如果精确控制电子的能量和速度，就一定知道电子会落在何处。
玻尔的头脑此刻变得出奇的灵光起来，他马上也走上讲台，在缝隙的周围添了几根线，表示一个可开可闭的小窗，指出这扇小窗当然能减少光子碰撞对电子能量的影响，但是结果是电子变得模糊不请了，显然它的位置和速度是不能够同时确定的。
爱因斯坦眯起眼想了一会，又在黑板上加画了一条狭缝，和原来的狭缝平行，电子总不可能分身为二吧，这样在打到底片上之前我们就可以断定究竟是经过哪条狭缝了，如此说来不就可以精确控制电子的落点了么？
然而玻尔微笑着打断了他，“然而且慢，爱因斯坦先生，我提请您注意加上第二条缝时产生的衍射现象。“爱因斯坦登时哑口无言。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:26:00
整个讨论会已经演化成两个巨人的拳击赛。爱因斯坦的几记重拳都让玻尔灵巧地闪避了过去。直到太阳落山两位巨人的交锋仍然未果，爱因斯坦的几种设想都被否决了，可是两人之间的分歧相比来时并不见得小。
最后爱因斯坦长长叹了口气，将粉笔重重掷在地上，深邃的目光直直地盯向窗外，然而片刻之后，他又显得神情焕发，短促地说道：“那就等到明天吧！就明天。“
可怜的玻尔为了这句话通宵未眠。他的房顶上就是爱因斯坦的卧室，直到很晚还可以听到上面传来踢蹋的皮鞋声。他可以想象爱因斯坦嘴里含着烟斗，右手食指卷着头发走来走去的情形。玻尔慢慢觉得自己的心跳都快和这皮鞋单调的节奏合拍了，就在此时，楼上突然静寂了。
玻尔的心中当时就是一寒。
尽管玻尔作了最充分的准备，但是当爱因斯坦在黑板上草草几笔画出了装置图后，玻尔立时脸色惨白，向后退了几步，身后离他最近的海森堡听到他的轻声呻吟：“我的上帝呀！“
这是在玻尔身上可真是罕见。这位绅士从来都是一副胸有成竹，智珠在握的神情，不管他在哥本哈根的讨论会上被一群人年青人围攻，还是面对那出奇倔强的薛定谔教授，都没有出现今天这个样子。
爱因斯坦有条不紊地向观众们解说他的理想装置，一个盒子，侧面开有一个小洞，洞内放有一块挡板，再往内是一个可以自由控制挡板的机械钟，小盒的重量是可以测出来的。
这个盒子内放有放射性物质，某一时刻在钟的控制下将放出一个粒子，这样粒子跑出来的时间就可以精确地测量出来。另外即使跑掉一个粒子，小盒的重量依旧可以测量出来，根据爱因斯坦那大名鼎鼎的质能公式 ，就可以计算出减少的能量。
如此一来时间和能量都可以毋庸质疑地同时准确测定，测不准原理就象气球一般轻轻地戳破了。
爱因斯坦不到一分钟就说完了他的想法，然后退在一旁，笑吟吟地望着玻尔，面有得色。
全场的目光都集中在玻尔身上，而玻尔已经呆住了，他只嗫喏地说了几句“但是，但是……“就没有下文了。
最后人们在迷惑的神情中散了会，玻尔象孩子一般紧跟着爱因斯坦，急切地反复说道：“这样可不行，绝对不行，如此一来世界可真要乱套了！“
爱因斯坦微微一笑，也不说话，只是伸出右手，宽慰地拍了拍玻尔的肩膀。
今天晚上失眠的倒也不光是玻尔，爱因斯坦也打开窗户紧张地向楼下看去。楼下的人们似乎根本没有睡觉的意思，灯火通明，而且泡利那尖锐高亢的讥笑声和玻尔沉着的辩驳声远远传了出去。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:27:00
等爱因斯坦一觉醒来，楼下的争辩似乎还在继续。看来他们是没有办法扳回了，他安心地刷完牙，用完早点，最后一个走入会场，却奇怪地发现玻尔在黑板前垂手而立，看来他已经很等了一会了。
而且玻尔的神色镇定，似乎找到了解决办法。怎么可能呢？爱因斯坦惊疑不定地坐到自己的座位上。
玻尔转身在黑板上画出更详细的装置图，他在盒子上方加了一根弹簧，侧面又多了根指针，这样通过指针的转动就可以读出小盒的重量来了。
玻尔抬头看了一眼爱因斯坦，见他点头默许之后，突然大声说道，大家一定知道十几年前爱因斯坦先生发表的广义相对论吧！
人们都议论纷纷，相对论怎么也和这扯上关系了呢？玻尔莫非昏了头，在爱因斯坦这种大行家面前谈论相对论。
爱因斯坦似木雕一般坐了良久，突然胡子稍稍一动，跟着脸上流露出遗憾万分的表情。
他自己也终于知道问题在哪了，玻尔察言观色，心下一阵窃喜。他清了清喉咙，继续他的讲演，那么我们应该很清楚，当粒子跑出之后，小盒重量减少。可是我要提请大家注意，在弹簧的拉动之下小盒会上升，从而引力势能减少，根据爱因斯坦先生的广义相对论，时钟也会变慢，这样又出现了时间和能量的不能同时测准的问题。
坐在后排的爱因斯坦比任何人都深刻体会到了什么叫做搬起石头砸自己的脚。这样一来，这个思想实验反倒成了量子力学成立的一个绝妙的证明了。
爱因斯坦苦笑了一下，表示接受对方那绝妙地说词。但他仍然认定，玻尔他们的学说始终不过是对问题的回避，这些理论都不过是暂时的，终究一个更深刻的决定性思想会取代它。“这一天总会到来的，也许你我都看不到这一天，也许这又是五十年，一百年甚至两百年之后的事情。“
不管对爱因斯坦还是玻尔都意识到，他们的论战在这里仅仅开了个头。在以后漫长的日子里，爱因斯坦不断地寻找种种有力的反证，但是事实总是让这位智者失望。倒是打上玻尔印记的量子力学在反复严峻的考验下，艰难地成长了起来。
爱因斯坦始终没有屈服，尽管他发现和他站在一起的人越来越少；至于玻尔，在他1962年11月6日逝世的前夜，专心研究的最后一篇手稿上画的仍是那个击败爱因斯坦的小盒子。
不过在后来的争论中，纯粹物理学上的东西已经很少，几乎都是哲学层次的探讨。性急的物理学家们哪能耐心地听他们讨论完，量子力学被迅速运用到各个微观领域中，并获得极大的成功。若干年后人们回想起那个风雨交加的年代，都是把1927年第五届索尔维会议作为最后一幕的。
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:28:00
后记：索尔维会议临近结束的时候，玻尔研究所里的人决定上演一场《浮士德》来欢庆他们的胜利，不用说这个主意是泡利提出来的，而且自然是由他来扮演刁钻的魔鬼靡菲斯特，素来老实的玻尔只好接受了浮士德本人的角色。
两人独到的对白是这次会议最令人开心的部分，也为气氛紧张的会议添了个平滑的休止符：
玻尔：难道你还有什么话要说么？你总是在抱怨，难道你对物理学还有什么不满意么？
泡利：那是当然。物理学全是一派胡言，它永远都是灰色的，在我心情不好的时候更添烦乱。啊，尼尔斯，难道你给人类带来的烦乱还不够么？（情急之下他直呼了演员的本名。）
玻尔：（迟钝地）：没有呀，我们只不过稍稍意识到在这样一个全新的时代里，某些东西要加以修改而已……
泡利：你又找到了什么，真理么？你又说服了谁？你又怎样改变？（仰天）这个世界根本就是痴人说梦，到处充满了喧哗和骚动……
玻尔：可是……
泡利：可是什么，住口，少罗嗦。
玻尔：可是现在该是我研究的时候了，我可要走了，回头我再来。
（狼狈地下场）
作者：wangdane 回复日期：2006-2-15 11:32:00
PS:说实话，这是我所看到的最经典，最精彩的关于科技史的一篇文章了。当时我是一口气读完的。这种深入浅出，用演义的手法写的科学发展史真是提高我们非专业人士学识的好方式。
奇文共欣赏，疑义相与析，今天在天涯科学论坛中贴出，希望爱好科学的天涯网友们喜欢。也希望你们有和我一样足够的耐心：）