《对玻恩及其学派的系列研究》连载⑩——埃瓦尔德及其与玻恩的友谊

厚宇德，侯孟晗

(河北大学 宋史研究中心，河北 保定　071002)

《对玻恩及其学派的系列研究》



《对玻恩及其学派的系列研究》连载⑩
——埃瓦尔德及其与玻恩的友谊

厚宇德，侯孟晗

(河北大学 宋史研究中心，河北 保定071002)

保罗·埃瓦尔德是20世纪一位优秀的X射线晶体学家.晶格动力学是马克斯·玻恩一生不辍耕耘的领域.埃瓦尔德与玻恩相识较早，两人一直彼此尊重并充分认可对方的学术贡献，但观点不一致时也激烈争论.值得关注的是这种争论并不伤及彼此之间的友谊与情感.之所以如此是因为，他们之间的观点不同以及争论，根本目的是为了找到事实真相，而与个人之见的私心丝毫无关.这种争论很难发生在政治家、文学家甚至普通人之间.科学家的这种对事而非对人的态度值得所有现代人效仿.

保罗·埃瓦尔德；X射线晶体学；马克斯·玻恩

埃瓦尔德是一位晶体学专门的研究者，玻恩一生持续研究的领域之一是晶格动力学.在玻恩做讲师时，二人就开始熟识.因此二人虽非交往密切的挚友，但交集甚多.玻恩在回忆录中多次称埃瓦尔德为老朋友.他们之间的关系是科学家之间人际关系的典型，处于这种关系之中的科学家，在研究工作中为争辩是非可以针锋相对、毫不顾忌私情；但在生活中作为普通人的交往中，彼此释放善意，甚至情深意笃.

1　埃瓦尔德其人

保罗·埃瓦尔德(Paul Ewald)1888年1月23日出生于柏林.在大学做讲师的父亲，在埃瓦尔德出生前刚刚去世.因此他是由母亲一人抚养长大.埃瓦尔德在柏林和波茨坦受到了很好的中学教育.希腊语、法语、英语以及他的母语都学得很好，但是他厌恶拉丁语.埃瓦尔德1905年冬季在剑桥大学的冈维尔凯斯学院正式开始学习物理学、化学及微积分.其后1906—1907年间他到哥廷根大学继续学习，在这个世界数学中心他很快发现自己的主要兴趣是数学.1907年埃瓦尔德到慕尼黑深入研修数学，这时他被索末菲的学识所吸引，再转修物理学.很自然索末菲成为了埃瓦尔德的博士论文指导教师，1912年他获得博士学位.他的博士论文发展了X射线在单晶体中的传播定律.埃瓦尔德为新出现的劳厄等人的X射线衍射实验所吸引，他立即能够用他自己新发明的倒易格子概念从几何上解释这一实验.第一次世界大战期间，继建立X射线传播定律之后，埃瓦尔德构想并发展了X射线衍射的动力学理论.衍射的动力学理论的成熟与应用引领了从X射线与中子干涉法则到高分辨率电子显微镜等领域的新进展.第一次世界大战期间埃瓦尔德为德国军队的医药技术部门服务，战后他返回慕尼黑大学做讲师，同时做索末菲的助手.1912—1913年埃瓦尔德应邀成为哥廷根大学希尔伯特的物理学助手，1917年获得教师任职资格.1921年埃瓦尔德成为慕尼黑理工大学副教授，1922年成为斯图加特大学教授.在纳粹上台后他辞职之前，埃瓦尔德曾在斯图加特大学做过几年校长.1937年他移居英国，在剑桥做研究人员直到1939年贝尔法斯特的女王大学为他提供了讲师教职，后来他成为那里的数学物理教授.1949年他来到美国，成为布鲁克林理工学院的教授兼物理系主任.1957年他辞去后一职务，在那里做教授直到1959年退休.第二次世界大战之后，埃瓦尔德越来越关心晶体学的国际性发展.1944年在牛津大学他提出建立国际晶体学协会，其任务是负责发表晶体学领域的研究成果.这一倡议很快赢得《北美晶体学》期刊的热烈的欢迎.1946年埃瓦尔德被推举为国际晶体学临时委员会主席.委员会同时提名他为学会期刊的总编辑.他为国际晶体学会服务到1966年，首先作为总编辑，1957年被选为为副理事长，1960年埃瓦尔德被选为理事长.[1]1985年8月22日埃瓦尔德逝世于美国纽约.埃瓦尔德科学研究的主攻领域为X射线晶体学，埃瓦尔德结构(Ewald construction)、埃瓦尔德球(Ewald sphere)等名词是物理界对于埃瓦尔德的永久纪念.埃瓦尔德1958年成为英国皇家学会会员，1978年获得德国马克斯·普朗克奖，1979年获得第一届爱明诺夫奖.该奖是根据已故瑞典皇家科学院院士爱明诺夫的遗嘱设立的，用以奖励世界范围内在晶体学领域做出重大贡献科学家.

2　埃瓦尔德与玻恩

2.1玻恩回忆录中的埃瓦尔德

在玻恩的回忆录中，埃瓦尔德大约出现过4次，第一次出现在玻恩在哥廷根做讲师时期.卡门在哥廷根物色到一个好住处，从此卡门、玻恩、库朗等几位好友得以租住在同一座大房子中.新房东提供的用餐服务不仅限于住在这里的几个年轻人，有些客人也常加入.玻恩说：“其中一个人是保罗·埃瓦尔德，是刚从剑桥回来的年轻理论物理学家.”[2]埃瓦尔德与住在玻恩等人租住的房子里住户之一的一位女孩恋爱结婚.因此这一时期，埃瓦尔德与玻恩应该也随之接触频繁.

埃瓦尔德第二次出现在玻恩的回忆中时，已经是一位有成就的研究者：“当卡门和我以红外点阵振动理论为依据发展晶体热力学时，我的朋友保罗·埃瓦尔德在他的著名论文中已经为现代晶体光学(包括X射线频段)奠定基础.除了证明许多别的问题外，他还指出，四方晶体的双折射可由他的点阵结构推导出来.希尔伯特对此文有兴趣，他按新的方式在一系列的课上讲述埃瓦尔德的成果，我去听了这些课.在我看来有必要把这两种事物——点阵的红外振动和光学振动——归并成一个统一的理论.”[2]可见埃瓦尔德的成果对玻恩的研究工作是有所促动的.

埃瓦尔德在玻恩回忆录中第三次出现，与他的另外一项研究成果有关：玻恩说马德隆基于玻恩的晶体研究而提出了马德隆常数.对于这个常数，他说：“有几个人搞出了确定这个常数的别的方法，其中最普遍、最有效的方法是埃瓦尔德提出的.”[2]可见玻恩对于埃瓦尔德的研究是非常了解并高度认同的.

埃瓦尔德在玻恩回忆录中第四次出现，则是与他的下一代有关了.玻恩在回忆录中提到在书信往来中，他曾经遭到到一位年轻物理学家汉斯·贝特(Hans Bethe)的无知奚落：玻恩看到了一篇贝特的文章，写了封信表示赞赏；贝特回信却无理地说：“你没看出物质粒子碰撞问题与众所周知的X射线散射之间的联系，真是很可惜.”[2]玻恩认为这样的话只能是发火的老师说给懦弱的学生的，而不是一个年轻人写给长辈.后来他见到贝特时，发现这是一个很有魅力的人.而“当他和我的朋友保罗和爱拉·埃瓦尔德夫妇的一个可爱女儿结婚后，我对他的友好感更有所增加.”[2]汉斯·贝特，埃瓦尔德的这位女婿对于天体物理、量子电动力学以及固体物理学均有研究和贡献，1967年获得了诺贝尔物理奖. 汉斯·贝特还是著名的PH，即Handbuch der Physik的主编.

2.2从埃瓦尔德与玻恩之间几封通信看二人的关系

在玻恩的回忆录中，埃瓦尔德出现不多，也没有大篇幅的描写.但是两个人以及两个家庭，一直存在着很友好的关系.在剑桥大学丘吉尔学院档案中心的玻恩档案中，有他们之间的一些往来书信.从中可以看出他们一直到晚年，都保持着老朋友之间的轻松、真挚的关系；对科学研究，彼此之间可以不留情面地“斤斤计较”，但不伤和气.

1950年6月2日埃瓦尔德致玻恩函：“亲爱的玻恩：在琳达结婚之际，非常感谢你美好的祝愿，我们为她稳定下来而开心.从宾夕法尼亚州大学的会议以来，我就打算给你写信，你听说了那次会议上比弗斯(Arnold Beevers，英国著名晶体学家，本文作者注)的报告.比弗斯将你的手稿给我浏览，还给我看了你抱怨在以前的一个场合，我没有理解你的想法的信件.我很抱歉地说，再一次我没能从你的手稿中发现你在做任何有用处的什么东西.我的印象是你清晰地叙述了问题，但是将它放在一处，而那里刚好是我们的麻烦开始的地方.对我们来说，对问题的这种叙述并不新鲜，所以老实说，我不认为你的文章在我们的讨论中，将我们引向进步.很清楚这是由于我的知识不足，而不是对你真实所为的全面描述.但是那时我确实不能从你的手稿中感受到更多的什么.我想，即便如此，那次会议也为收到你的来函而高兴.一月初我在美国物理学会会议上遇见泡利时，我建议他应该邀请你来普林斯顿，看起来他想玉成此事.后来我从在普林斯顿访问回来的两个后辈同行那里听说，你希望以访问教授身份来这里.如果结果这是真实的，我很开心.请告诉我这是不是真事.……你的《永不停息的宇宙》和《原子物理学》新版令人满意，带着同样的期待问一下，关于晶格动力学的书写得怎么样了？黄昆做得很成功吗？我们在这特别期待这本书的出版.”

在这封信中，埃瓦尔德对于玻恩的一篇手稿的批评可谓尖刻.但同时他积极动员泡利推动普林斯顿邀请玻恩来美国访学.埃瓦尔德与玻恩之间，在看法不一致时可以很直接地表达自己甚至刻薄的不同意见，但之后仍互相欣赏并期待再次相见.

1950年6月6日，玻恩回复埃瓦尔德，信中说：“亲爱的保罗，非常感谢你6月2日的友好来函.至于我交给比弗斯的我的小手稿，我从来没想过它包含什么新东西.我的目的只是反对我读到的一些期刊上关于晶格结构的文章，对于傅里叶分析方法，通过不可能确定的相位，问题被搞得模糊不清. 我已经听说了你的一些类似意见.我的意图是使我自己清楚，事实上很多时候，只要存在很多强度高的可以测量的斑点， 晶格确定的结构比超越可确定的结构要多很多倍.相信你和其他专家一样了解这一切，但是我从来没有看到这方面的清晰表述.别介意，我一点没想发表我的这个小手稿.我只是把它给比弗斯自己去阅读理解，因为他对原则上的东西不是很清楚.我的关于晶体动力学的书已经取得了一些进展，但是我已经有6个月没有看到黄昆了，我不知道他的准确进展情况.在长假期间他要来这里，但是我们现在要完成它还是不可能的. 非常感谢你竭力帮我去普林斯顿.去年秋天我与奥本海默通过信，但是只为我提供了到那里3周的短期访问，因为我们这里当时10月有个会议，而且我觉得这么短的访问会过于劳累.奥本海默提到了更长时间访问的可能性，但是今年不行了.因为要资助人们去参加国际数学会议，他们的经费紧张到了极点. 我希望明年我有可能会去的.……送给你海蒂和我两个人的最美好祝愿.你再来信，告诉我关于你的工作、你的生活以及你的住房等等的一些事情.”

从这封回信中，只是对于他的想法以及他的手稿做了些解释，我们看不出玻恩对埃瓦尔德有丝毫的不满.可见二人之间比较尖刻的批评已属司空见惯.

1952年12月是玻恩70寿辰.12月10日埃瓦尔德从纽约寄来贺信：“亲爱的马克斯：为了能够赶上给你的70岁大寿送上我最美好的祝愿，从几天前我就开始写这封信了.最近几天我时常想起你，不能前往向您讲述我对我们之间情感的珍视，我自觉抱歉.从我们第一次相识以来，伴随我们的是漫长而持久的友谊.……我们曾经生活在一个多么精彩的时代，目睹了所有这些物理学非凡的发展.我自己更属于愿意接受这一切的一个角色，但是你在物理学的这一发展过程中却起着如此活跃又如此重要的作用.回首你的工作你会非常满意. 也就是说，如果存在令人满意的事情，那么就是无边的领域展示在眼前，提出的问题还远远超过已被解决的问题. 然而，这可能是一种过于静态的展望，更可取的应该是采取更加动态的方式，一个人要从他为了进步而所能付出的奋斗中去获得满足感，你确实在这方面收获多多.在这方面，你确实收获甚多.你不可思议的活动力现在看来也没有下降，我希望将来也不要下降，即使你的年龄使你有资格去颐养天年.我想知道你将如何安排你未来的生活.在英国有机会再做些有报酬的事吗？有人告诉我你以后想半年生活在爱丁堡半年生活在哥廷根.我想知道这的确是你的计划吗？……复活节后我很快将要去英国.但是只逗留2-3天.因此我不可能有时间去看你.我想我们可以在剑桥一聚，但是地方我还没有完全确定.所以，如果你刚巧复活节后在伦敦或伦敦附近，请告诉我.请代我向海蒂致以最美好的问候，请在百忙之中回答我的一些问题.”

实事求是地说，玻恩在埃瓦尔德的个人世界里，埃瓦尔德在玻恩个人世界里，彼此都不是关系最紧密的最重要的朋友.在生活中，对于普通人而言，这样的朋友为数更多.不分彼此亲如兄弟的挚友总是为数不多的，普通人如此，科学家也是一样.在玻恩与埃瓦尔德之间相对不是很紧密的朋友关系中，我们能够感受到朋友之间的互相争论与认可、对于对方工作和事业的尊重，以及平淡中显真情的友谊.科学家之间有志同道合也有格格不入，这是他们与其他人相似的一面.但是科学家之间的感情也与有些行业人之间的感情明显不同.有些科学家之间如玻恩与爱因斯坦之间、玻恩与埃瓦尔德之间，因为对科学的理解以及科学研究成果的认识不同而有激烈争论，但是他们这种争论不伤害之间的友谊和感情.能够做到这一点的科学家清楚，他们激烈争论为的是真正认清事实，争论无关私心. 两个文学家、两位政治家、两位商人，甚至两位普通人之间，如果存在不可妥协的争论，似乎就难以再做朋友.这是值得科学新人文主义深入关注并进一步辨析和探讨的重要话题.

[1]Editorial P P.Ewald memorial issue[J]. Acta Cryst A,1986,42:409- 410.

[2]Max Born. My life[M]. London: Taylor & Francis Ltd,1978:152-153,182,234.

Paul Ewald and his relation with Max Born

HOU Yu-de,HOU Meng-han

(The Center for Studies of Song History, Hebei University, Baoding, Hebei 071002, China)

Paul Ewald was a good physicist on X-ray crystallography. The lattice dynamics was a field where Max Born worked all his life. Paul Ewald and Max Born met and became friends in their earlier life, they regarded each other with respect, and appreciated the academic contribution made by each other. When they had different opinions, they could quarrel vehemently, and had nothing to harm to their friendship, because the aim they quarreled about was to find the truth of fact, and had none selfish. This kind of arguments hardly happened between politicians or litterateurs, even average persons. The attitude of scientists to face facts but not against people are worth learning for all the people in modern society.

Paul Ewald；X-ray crystallography；Max Born

2016-01-11；

2016-02-17

国家自然科学基金面上项目(11375050)资助

厚宇德(1963—)，黑龙江明水人，科学技术史博士，河北大学科学技术史教授、博导，中国科学技术史学会理事、中国工程史学会理事，主要研究方向为物理学史与物理文化.

《对玻恩及其学派的系列研究》

O4-09

A

1000- 0712(2016)06- 0062- 04