傳奇-09

07-28

從20世紀初，普朗克推算出黑體輻射公式起，一直到1926年左右這段時間可以認為是量子力學的草創時期，在這之前可以稱為前量子時代，也就是經典時代。由此你也可能理解了為什麼普朗克對著愛因斯坦那個光量子理論就直搖頭，一直都不接受。從經典物理過渡到量子力學需要邁過兩個坎。第一個坎就是不連續，其實普朗克內心裡並不喜歡這個不連續，但他是第一個把不連續的概念引入到黑體輻射的計算裡面。但愛因斯坦就沒這個心理負擔，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，當然這是後話了。愛因斯坦不斷就這個問題跟人吵架，當然吵了一輩子也沒吵贏，他跟誰吵架呢，別急這個人很快就要出場了。

後來被人稱為物理學奇蹟年的1905年，轉過年來就是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年可以算是物理學界比較不幸的一年。到了1907年愛因斯坦還在完善他的相對論，因為在他的相對論里碰到了兩個大麻煩。第一個是引力始終無法寫成符合相對論的那種形式，寫不進去。第二個是慣性系沒法定義了，所以愛因斯坦為這兩件事頭疼。他的狹義相對論沒有辦法解決這兩個問題，那時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有什麼感受呢，同事一聽就覺得那還能有啥感受啊，疼嘛，然後呢？那沒有然後了，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麼感覺。那失重跟相對論有關係么？那關係大了。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，這是後話了。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，他在加拿大當了好多年物理系主任，一直乾的不錯，這回回到英國本土，到曼徹斯特大學當物理系主任。到1908年他正在樓上跟學生討論實驗，另外一個學生拿回一封信，一看發信地址學生很興奮，說老師啊，炸藥獎委員會給你來信了。盧瑟福一看，都不知道怎麼回事。諾貝爾獎委員會給盧瑟福的不是物理學獎，是化學獎，盧瑟福就莫名其妙得了諾貝爾化學獎，他還納悶了自己搞了一輩子物理怎麼一不留神就成化學家了。諾貝爾獎委員會覺得盧瑟福貢獻挺大的，應該得諾貝爾獎，但是這一年物理學獎發給別人了，要不就讓他湊合拿個化學獎算了，反正研究原子內部那點事算物理也行算化學也行。那一年物理學獎給了誰呢？給了李普曼，他發明了彩色照相術。

自製蓋革計數器

盧瑟福是桃李滿天下，他在曼徹斯特大學的時候手下也是一幫精兵強將。其中就有兩個實驗高手，一個叫蓋革，後來發明了著名的蓋革計數器，但凡測個放射性就把那東西往那一放，就聽耳機里噼里啪啦響就說明有放射性。還有一個叫馬斯登，也是實驗物理的好手。在盧瑟福的指導下他們就做了一個物理學史上堪稱最美實驗之一的實驗，也就是α粒子的散射實驗。他們拿α粒子去轟擊金箔，發現絕大部分粒子都穿過去了，基本上不受影響。如此說來原子內部好像空空如也，以至於α粒子輕輕鬆鬆就穿過去了不受影響。按照湯姆遜老師的模型原子應該是個西瓜，整個是帶正電的，電子是帶負電的，就像西瓜籽嵌在整個西瓜裡面，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。他們本來是為了驗證老師湯姆遜的西瓜模型，實驗做完反而打了老師的臉，只有8000分之1的粒子發生了大角度偏轉，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。那麼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別是電子在外面轉還是在裡面轉，長岡認為電子是在外面繞著原子核轉。那原子核長那麼大也不至於打不中，即便按照長岡模型應該很容易打中才對，難道原子核小的令人難以想像嗎？這個實驗是1909年做的，盧瑟福要系統性的提出他的原子模型還要等些年。這一年有個年輕的學生來到了劍橋的卡文迪許實驗室，見過了湯姆遜教授，在那待了幾個月後湯姆遜一看這孩子不錯，於是寫了推薦信讓他去曼徹斯特大學找盧瑟福，讓他拜在盧瑟福門下求學，這個學生就是後來大名鼎鼎的尼爾斯·波爾。

尼爾斯·波爾

至此量子力學草創時期的前三巨頭全都出場了，是玻爾茲曼告訴普朗克那邊有個門，可能是解決問題的出路，那個門叫不連續，結果普朗克就打開了量子力學的大門，但是他自己嚇的沒敢進去，就在門口徘徊。第二個就是愛因斯坦，他歡天喜地就蹦進門去了。第三個就是尼爾斯·波爾。他感覺在微觀世界裡，必須徹底告別經典力學。那時候波爾還年輕，是個毛頭小夥子，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世紀這兩位物理學宗師都沒顯得那麼霸氣測漏，比如說後來的泡利啊朗道啊還有數學界那個馮·諾依曼那都是霸氣測漏的人物，看著就聰明的冒泡。波爾看起來就是反應有點木訥，但是這也不妨礙他成為一代宗師做出劃時代的成就。

他從湯姆遜和盧瑟福那了解了原子模型的問題，原子模型現在是有問題的，那麼他就開始把自己的精力放到這方面來了。幾年之後就是開花結果的時候，現在他還在盧瑟福門下悶頭搞研究。當時歐洲物理學界明確接受量子理論的人不多，很多人還是搞經典理論，不接受量子論。量子論主要是德國的一幫人在搞，為數不多的幾個科學家裡就有一個叫能斯特，他一直在研究固體比熱的問題。這個問題當時也是一堆的麻煩，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。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。我們通常都認為固體的比熱應該是個固定不變的值，可到了超低溫下量子效應開始變的非常顯著了，比熱已經不是一個固定值了。能斯特對低溫特別感興趣，他就來做實驗驗證。這個實驗是要很低很低的溫度，大概是液態氫的溫度範圍，就是零下252℃以下，所以這個實驗做起來非常非常難。他為了做這個實驗一折騰3-4年就過去了，好幾年都沒做出來，結果一折騰就折騰到1910年，他得出實驗結果。能斯特高興死了，他跑到蘇黎世找愛因斯坦結果周圍人全嚇一跳，覺得這小廟來了個這麼大的神仙，因為當時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。

能斯特為什麼對低溫這麼感興趣呢？因為他要證明一條新的熱力學定律，也就是熱力學第三定律。他是這麼描述的，不可能用有限次的操作把物體的溫度降到絕對零度。哪知道歪打正著就驗證了愛因斯坦有關物體比熱的計算。當然了後來愛因斯坦的計算還是有點小問題需要修正，但是思路和方法都沒有太大差錯。能斯特通過這件事就發現現在物理學界有很多問題大家吵來吵去都沒個定論，就是在這世紀之交的前後有太多的物理學發現冒出來了，可是顯得千頭萬緒，看來整個物理學界需要更多的交流，讓大家的思路彼此碰撞一下。他這麼想著就有人撞槍口上來了，他不請自來。

能斯特

19世紀的後半葉那是個大亨輩出的年代，以美國為例，出了鐵路大亨范德比爾特，石頭大亨洛克菲勒，鋼鐵大王卡內基之類的。歐洲這邊也是一大堆工業巨人，最著名的就是炸藥大王諾貝爾嘛，等到20世紀初這幫大亨都垂垂老矣，他們覺得這財富不能帶進墳墓，到死的時候搞一堆錢沒花完不划算。他們就開始比賽搞慈善，卡內基甚至說一個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，他捐的比卡內基還要多，因為他活的比卡內基長。諾貝爾去世的比較早，把遺產裡面拿出錢來搞炸藥獎。比利時有一個實業家一看哎呀完了，這個諾貝爾怎麼跟自己想到一塊去了，被他搶先了。他也想設立獎金來獎勵科學家，但是諾貝爾搶先了，他還跟著諾貝爾屁股後面搞那就顯得太LOW了。有人就給他指點，你看諾貝爾偏重實踐，諾貝爾在數學面前特別自卑，所以他連數學獎都沒設，據說是他老婆跟一個數學家出軌了，所以諾貝爾看不來數學，你不妨搞個偏重理論的，咱們品牌化差異化，還有一點就是諾貝爾弄的賺不到便宜，為啥呢死了以後拿遺產搞獎金，他自己就不能在科學家面前露臉，你還活著還能去科學圈裡得瑟一下，結交一幫科學家朋友，諾貝爾就沒這優勢了吧。這個實業家是誰呢？這個實業家叫索爾維，他是比利時的一位化工專家。他創造了一個叫索爾維制鹼法，極大的提高了純鹼的產量，而且純鹼的價格很便宜，就靠這套制鹼法索爾維發家致富成了腰纏萬貫的實業大亨。別人他是化學家，是化工專家，但是他也有理論物理的夢想，從小夢繞魂牽就喜歡這東西，無奈自己這輩子沒走這條路，他對宇宙對引力都有自己獨特的看法，還自己寫了本書，叫《萬有引力與物質》。他就捐錢，在布魯塞爾建物理研究所，化學研究所，錢給的一點都不含糊，人老了就是圓夢的時候，再不搞這些興趣愛好就來不及了。

歐內斯特·索爾維

科研圈子索爾維認識不了幾個人，找誰呢？他也不知道，他機緣巧合在朋友家裡就碰到了能斯特，能斯特一聽他打算花錢搞點事，他又不想像諾貝爾那樣搞個獎金，那好辦，開個物理學會議，就把歐洲物理學名家大腕都請來，好吃好喝招待著，大家暢所欲言，就物理學問題進行討論，這就挺好的了，你也可以在大會上發言啊，講講你對引力的理論和對宇宙的看法。索爾維一聽這主意不錯，他就跟能斯特商量，這倆人分工協作。能斯特找人，準備提議，畢竟科學圈子能斯特比較熟。索爾維就負責總後勤，住的飯店，會議場所，吃喝招待，還有給每個人準備一個大紅包。能斯特這邊開始找人了，廣發英雄帖啊，什麼洛倫茲啊，普朗克啊，愛因斯坦啊，居里夫人啊，反正成了名的科學家都要請。不過也有人不感冒，瑞利勛爵就沒興趣，湯姆遜也沒啥興趣，反正英國歲數大的對這東西就沒啥興趣，但是年輕的對這東西還是很支持。最後大會就在1911年的10月30號開幕，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。荷蘭是小國沒幾個人，請來了昂內斯，洛倫茲。洛倫茲是大會主席啊，為什麼請了洛倫茲做大會主席呢，因為歲數大嘛，威望高，而且他會N國語言，對什麼文學啊藝術啊他都精通，所以這種人特別適合當大會主席。丹麥來了個克魯森。奧匈帝國來了個哈色羅爾。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到德國了，當然也有可能是因為能斯特本身就是德國人，照顧自家人，愛因斯坦在裡面都算是青年才俊，那一年他才32歲。他們討論的議題離不開最新鮮的理論，都是什麼量子論啊相對論啊。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，範圍很空曠。當然了小字輩也就沒資格參加了，像波爾這種當時資格是不夠的，不過也有年輕人參加了，他們是作為大會的秘書參加的，負責記錄各位大佬的發言。其中有一個叫莫利斯·得布羅意，他是個實驗物理學家，他就把會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，放棄了本行歷史學改學理論物理，這是後話了。

就在這次大會上量子理論走出德國，走向世界。欲知後事如何請看下回分解。