傳奇-09

從20世紀(jì)初，普朗克推算出黑體輻射公式起，一直到1926年左右這段時(shí)間可以認(rèn)為是量子力學(xué)的草創(chuàng)時(shí)期，在這之前可以稱為前量子時(shí)代，也就是經(jīng)典時(shí)代。由此你也可能理解了為什么普朗克對(duì)著愛因斯坦那個(gè)光量子理論就直搖頭，一直都不接受。從經(jīng)典物理過渡到量子力學(xué)需要邁過兩個(gè)坎。第一個(gè)坎就是不連續(xù)，其實(shí)普朗克內(nèi)心里并不喜歡這個(gè)不連續(xù)，但他是第一個(gè)把不連續(xù)的概念引入到黑體輻射的計(jì)算里面。但愛因斯坦就沒這個(gè)心理負(fù)擔(dān)，他高高興興就跨過了第一道坎。但是愛因斯坦就栽到了第二道坎面前，第二道坎叫不確定性，當(dāng)然這是后話了。愛因斯坦不斷就這個(gè)問題跟人吵架，當(dāng)然吵了一輩子也沒吵贏，他跟誰吵架呢，別急這個(gè)人很快就要出場(chǎng)了。

后來被人稱為物理學(xué)奇跡年的1905年，轉(zhuǎn)過年來就是1906年了，玻爾茲曼就自殺身亡了嘛，比埃爾居里就被馬車撞死了嘛，所以1906年可以算是物理學(xué)界比較不幸的一年。到了1907年愛因斯坦還在完善他的相對(duì)論，因?yàn)樵谒南鄬?duì)論里碰到了兩個(gè)大麻煩。第一個(gè)是引力始終無法寫成符合相對(duì)論的那種形式，寫不進(jìn)去。第二個(gè)是慣性系沒法定義了，所以愛因斯坦為這兩件事頭疼。他的狹義相對(duì)論沒有辦法解決這兩個(gè)問題，那時(shí)候他還在伯爾尼的專利局上班，專利局就在郵電大樓的6樓。有一天愛因斯坦就在那搗鼓這事，想要是從樓上跳下去會(huì)有什么感受呢，同事一聽就覺得那還能有啥感受啊，疼嘛，然后呢？那沒有然后了，你就死了啊。所以說你們物理界最近接二連三出問題啊，去年玻爾茲曼自殺了，你別想不開啊。愛因斯塔說你別瞎說，自己只是想研究一下失重是什么感覺。那失重跟相對(duì)論有關(guān)系么？那關(guān)系大了。愛因斯坦就開始琢磨這事，琢磨到1913年初步成型，到了1915年他正式敲定，這是后話了。他同事還在折騰固體比熱的問題，從1906年就開始折騰了。

1907年盧瑟福就回了英國，他在加拿大當(dāng)了好多年物理系主任，一直干的不錯(cuò)，這回回到英國本土，到曼徹斯特大學(xué)當(dāng)物理系主任。到1908年他正在樓上跟學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)，另外一個(gè)學(xué)生拿回一封信，一看發(fā)信地址學(xué)生很興奮，說老師啊，炸藥獎(jiǎng)委員會(huì)給你來信了。盧瑟福一看，都不知道怎么回事。諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)給盧瑟福的不是物理學(xué)獎(jiǎng)，是化學(xué)獎(jiǎng)，盧瑟福就莫名其妙得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，他還納悶了自己搞了一輩子物理怎么一不留神就成化學(xué)家了。諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)覺得盧瑟福貢獻(xiàn)挺大的，應(yīng)該得諾貝爾獎(jiǎng)，但是這一年物理學(xué)獎(jiǎng)發(fā)給別人了，要不就讓他湊合拿個(gè)化學(xué)獎(jiǎng)算了，反正研究原子內(nèi)部那點(diǎn)事算物理也行算化學(xué)也行。那一年物理學(xué)獎(jiǎng)給了誰呢？給了李普曼，他發(fā)明了彩色照相術(shù)。

自制蓋革計(jì)數(shù)器

盧瑟福是桃李滿天下，他在曼徹斯特大學(xué)的時(shí)候手下也是一幫精兵強(qiáng)將。其中就有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)高手，一個(gè)叫蓋革，后來發(fā)明了著名的蓋革計(jì)數(shù)器，但凡測(cè)個(gè)放射性就把那東西往那一放，就聽耳機(jī)里噼里啪啦響就說明有放射性。還有一個(gè)叫馬斯登，也是實(shí)驗(yàn)物理的好手。在盧瑟福的指導(dǎo)下他們就做了一個(gè)物理學(xué)史上堪稱最美實(shí)驗(yàn)之一的實(shí)驗(yàn)，也就是α粒子的散射實(shí)驗(yàn)。他們拿α粒子去轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)絕大部分粒子都穿過去了，基本上不受影響。如此說來原子內(nèi)部好像空空如也，以至于α粒子輕輕松松就穿過去了不受影響。按照湯姆遜老師的模型原子應(yīng)該是個(gè)西瓜，整個(gè)是帶正電的，電子是帶負(fù)電的，就像西瓜籽嵌在整個(gè)西瓜里面，金箔就好像一堆西瓜堆在那，沒有理由說子彈穿過去啥都碰不到。他們本來是為了驗(yàn)證老師湯姆遜的西瓜模型，實(shí)驗(yàn)做完反而打了老師的臉，只有8000分之1的粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，說明打中啥東西給彈出去了。由此說明原子的核心部分非常小，顯然不是像湯姆遜的西瓜模型那樣能解釋的。那么用長岡半太郎的土星模型呢好像也不行。土星模型和西瓜模型的區(qū)別是電子在外面轉(zhuǎn)還是在里面轉(zhuǎn)，長岡認(rèn)為電子是在外面繞著原子核轉(zhuǎn)。那原子核長那么大也不至于打不中，即便按照長岡模型應(yīng)該很容易打中才對(duì)，難道原子核小的令人難以想象嗎？這個(gè)實(shí)驗(yàn)是1909年做的，盧瑟福要系統(tǒng)性的提出他的原子模型還要等些年。這一年有個(gè)年輕的學(xué)生來到了劍橋的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，見過了湯姆遜教授，在那待了幾個(gè)月后湯姆遜一看這孩子不錯(cuò)，于是寫了推薦信讓他去曼徹斯特大學(xué)找盧瑟福，讓他拜在盧瑟福門下求學(xué)，這個(gè)學(xué)生就是后來大名鼎鼎的尼爾斯·波爾。

尼爾斯·波爾

至此量子力學(xué)草創(chuàng)時(shí)期的前三巨頭全都出場(chǎng)了，是玻爾茲曼告訴普朗克那邊有個(gè)門，可能是解決問題的出路，那個(gè)門叫不連續(xù)，結(jié)果普朗克就打開了量子力學(xué)的大門，但是他自己嚇的沒敢進(jìn)去，就在門口徘徊。第二個(gè)就是愛因斯坦，他歡天喜地就蹦進(jìn)門去了。第三個(gè)就是尼爾斯·波爾。他感覺在微觀世界里，必須徹底告別經(jīng)典力學(xué)。那時(shí)候波爾還年輕，是個(gè)毛頭小伙子，而且他也算不上那種看上去就特聰明的人，愛因斯坦也是這樣，他們倆雖然很聰明但是外表看起來不像。20世紀(jì)這兩位物理學(xué)宗師都沒顯得那么霸氣測(cè)漏，比如說后來的泡利啊朗道啊還有數(shù)學(xué)界那個(gè)馮·諾依曼那都是霸氣測(cè)漏的人物，看著就聰明的冒泡。波爾看起來就是反應(yīng)有點(diǎn)木訥，但是這也不妨礙他成為一代宗師做出劃時(shí)代的成就。

他從湯姆遜和盧瑟福那了解了原子模型的問題，原子模型現(xiàn)在是有問題的，那么他就開始把自己的精力放到這方面來了。幾年之后就是開花結(jié)果的時(shí)候，現(xiàn)在他還在盧瑟福門下悶頭搞研究。當(dāng)時(shí)歐洲物理學(xué)界明確接受量子理論的人不多，很多人還是搞經(jīng)典理論，不接受量子論。量子論主要是德國的一幫人在搞，為數(shù)不多的幾個(gè)科學(xué)家里就有一個(gè)叫能斯特，他一直在研究固體比熱的問題。這個(gè)問題當(dāng)時(shí)也是一堆的麻煩，愛因斯坦就用量子論來解釋固體比熱，給了能斯特很大啟發(fā)。愛因斯坦說在足夠低的溫度上，固體的比熱將隨著溫度的下降而下降。我們通常都認(rèn)為固體的比熱應(yīng)該是個(gè)固定不變的值，可到了超低溫下量子效應(yīng)開始變的非常顯著了，比熱已經(jīng)不是一個(gè)固定值了。能斯特對(duì)低溫特別感興趣，他就來做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是要很低很低的溫度，大概是液態(tài)氫的溫度范圍，就是零下252℃以下，所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)做起來非常非常難。他為了做這個(gè)實(shí)驗(yàn)一折騰3-4年就過去了，好幾年都沒做出來，結(jié)果一折騰就折騰到1910年，他得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。能斯特高興死了，他跑到蘇黎世找愛因斯坦結(jié)果周圍人全嚇一跳，覺得這小廟來了個(gè)這么大的神仙，因?yàn)楫?dāng)時(shí)能斯特比愛因斯坦名氣大多了。能斯特本來不相信量子論，這次他心說不管別人信不信反正我是信了。

能斯特為什么對(duì)低溫這么感興趣呢？因?yàn)樗C明一條新的熱力學(xué)定律，也就是熱力學(xué)第三定律。他是這么描述的，不可能用有限次的操作把物體的溫度降到絕對(duì)零度。哪知道歪打正著就驗(yàn)證了愛因斯坦有關(guān)物體比熱的計(jì)算。當(dāng)然了后來愛因斯坦的計(jì)算還是有點(diǎn)小問題需要修正，但是思路和方法都沒有太大差錯(cuò)。能斯特通過這件事就發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在物理學(xué)界有很多問題大家吵來吵去都沒個(gè)定論，就是在這世紀(jì)之交的前后有太多的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)冒出來了，可是顯得千頭萬緒，看來整個(gè)物理學(xué)界需要更多的交流，讓大家的思路彼此碰撞一下。他這么想著就有人撞槍口上來了，他不請(qǐng)自來。

能斯特

19世紀(jì)的后半葉那是個(gè)大亨輩出的年代，以美國為例，出了鐵路大亨范德比爾特，石頭大亨洛克菲勒，鋼鐵大王卡內(nèi)基之類的。歐洲這邊也是一大堆工業(yè)巨人，最著名的就是炸藥大王諾貝爾嘛，等到20世紀(jì)初這幫大亨都垂垂老矣，他們覺得這財(cái)富不能帶進(jìn)墳?zāi)梗剿赖臅r(shí)候搞一堆錢沒花完不劃算。他們就開始比賽搞慈善，卡內(nèi)基甚至說一個(gè)人在巨富中死去是一種恥辱，他硬要把錢花光，活一天就捐一天。洛克菲勒跟他也一樣，他捐的比卡內(nèi)基還要多，因?yàn)樗畹谋瓤▋?nèi)基長。諾貝爾去世的比較早，把遺產(chǎn)里面拿出錢來搞炸藥獎(jiǎng)。比利時(shí)有一個(gè)實(shí)業(yè)家一看哎呀完了，這個(gè)諾貝爾怎么跟自己想到一塊去了，被他搶先了。他也想設(shè)立獎(jiǎng)金來獎(jiǎng)勵(lì)科學(xué)家，但是諾貝爾搶先了，他還跟著諾貝爾屁股后面搞那就顯得太LOW了。有人就給他指點(diǎn)，你看諾貝爾偏重實(shí)踐，諾貝爾在數(shù)學(xué)面前特別自卑，所以他連數(shù)學(xué)獎(jiǎng)都沒設(shè)，據(jù)說是他老婆跟一個(gè)數(shù)學(xué)家出軌了，所以諾貝爾看不來數(shù)學(xué)，你不妨搞個(gè)偏重理論的，咱們品牌化差異化，還有一點(diǎn)就是諾貝爾弄的賺不到便宜，為啥呢死了以后拿遺產(chǎn)搞獎(jiǎng)金，他自己就不能在科學(xué)家面前露臉，你還活著還能去科學(xué)圈里得瑟一下，結(jié)交一幫科學(xué)家朋友，諾貝爾就沒這優(yōu)勢(shì)了吧。這個(gè)實(shí)業(yè)家是誰呢？這個(gè)實(shí)業(yè)家叫索爾維，他是比利時(shí)的一位化工專家。他創(chuàng)造了一個(gè)叫索爾維制堿法，極大的提高了純堿的產(chǎn)量，而且純堿的價(jià)格很便宜，就靠這套制堿法索爾維發(fā)家致富成了腰纏萬貫的實(shí)業(yè)大亨。別人他是化學(xué)家，是化工專家，但是他也有理論物理的夢(mèng)想，從小夢(mèng)繞魂?duì)烤拖矚g這東西，無奈自己這輩子沒走這條路，他對(duì)宇宙對(duì)引力都有自己獨(dú)特的看法，還自己寫了本書，叫《萬有引力與物質(zhì)》。他就捐錢，在布魯塞爾建物理研究所，化學(xué)研究所，錢給的一點(diǎn)都不含糊，人老了就是圓夢(mèng)的時(shí)候，再不搞這些興趣愛好就來不及了。

歐內(nèi)斯特·索爾維

科研圈子索爾維認(rèn)識(shí)不了幾個(gè)人，找誰呢？他也不知道，他機(jī)緣巧合在朋友家里就碰到了能斯特，能斯特一聽他打算花錢搞點(diǎn)事，他又不想像諾貝爾那樣搞個(gè)獎(jiǎng)金，那好辦，開個(gè)物理學(xué)會(huì)議，就把歐洲物理學(xué)名家大腕都請(qǐng)來，好吃好喝招待著，大家暢所欲言，就物理學(xué)問題進(jìn)行討論，這就挺好的了，你也可以在大會(huì)上發(fā)言啊，講講你對(duì)引力的理論和對(duì)宇宙的看法。索爾維一聽這主意不錯(cuò)，他就跟能斯特商量，這倆人分工協(xié)作。能斯特找人，準(zhǔn)備提議，畢竟科學(xué)圈子能斯特比較熟。索爾維就負(fù)責(zé)總后勤，住的飯店，會(huì)議場(chǎng)所，吃喝招待，還有給每個(gè)人準(zhǔn)備一個(gè)大紅包。能斯特這邊開始找人了，廣發(fā)英雄帖啊，什么洛倫茲啊，普朗克啊，愛因斯坦啊，居里夫人啊，反正成了名的科學(xué)家都要請(qǐng)。不過也有人不感冒，瑞利勛爵就沒興趣，湯姆遜也沒啥興趣，反正英國歲數(shù)大的對(duì)這東西就沒啥興趣，但是年輕的對(duì)這東西還是很支持。最后大會(huì)就在1911年的10月30號(hào)開幕，來的都有誰呢？算算啊。英國的有盧瑟福，金斯。法國的有居里夫人，龐加萊，郎之萬，佩蘭，布里淵。荷蘭是小國沒幾個(gè)人，請(qǐng)來了昂內(nèi)斯，洛倫茲。洛倫茲是大會(huì)主席啊，為什么請(qǐng)了洛倫茲做大會(huì)主席呢，因?yàn)闅q數(shù)大嘛，威望高，而且他會(huì)N國語言，對(duì)什么文學(xué)啊藝術(shù)啊他都精通，所以這種人特別適合當(dāng)大會(huì)主席。丹麥來了個(gè)克魯森。奧匈帝國來了個(gè)哈色羅爾。德國來了能斯特，普朗克，維恩，索默菲，沃伯格，魯本斯，愛因斯坦。從來的人就看的出理論物理的中心就已經(jīng)到德國了，當(dāng)然也有可能是因?yàn)槟芩固乇旧砭褪堑聡耍疹欁约胰耍瑦垡蛩固乖诶锩娑妓闶乔嗄瓴趴。且荒晁?2歲。他們討論的議題離不開最新鮮的理論，都是什么量子論啊相對(duì)論啊。盧瑟福還可以講講他最新的原子模型啊，就是行星模型，他把原子比喻成太陽系那樣，中間核是很小的，范圍很空曠。當(dāng)然了小字輩也就沒資格參加了，像波爾這種當(dāng)時(shí)資格是不夠的，不過也有年輕人參加了，他們是作為大會(huì)的秘書參加的，負(fù)責(zé)記錄各位大佬的發(fā)言。其中有一個(gè)叫莫利斯·得布羅意，他是個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他就把會(huì)議記錄給了他弟弟看，他弟弟一看從此就喜歡上了理論物理，放棄了本行歷史學(xué)改學(xué)理論物理，這是后話了。

就在這次大會(huì)上量子理論走出德國，走向世界。欲知后事如何請(qǐng)看下回分解。