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《对玻恩及其学派的系列研究》连载
——拉曼与玻恩的交往研究

2016-10-15厚宇德邢鸿飞

大学物理 2016年8期
关键词:物理学家拉曼印度

厚宇德,邢鸿飞

(1.河北大学 宋史研究中心,河北 保定 071002; 2.中国科技大学 外语系,安徽 合肥 230026)



厚宇德1,邢鸿飞2

(1.河北大学 宋史研究中心,河北 保定071002;2.中国科技大学 外语系,安徽 合肥230026)

完全靠自己而不与其同行有联系,就能生存就能完成研究工作的科学家几乎没有.因此善于处理与同行的关系是一位科学家很重要的素质.玻恩与拉曼的科学研究领域有交集.在他们的交往过程中玻恩收获了难过与不快.拉曼可能也是一样.重温他们的故事,能够替他人着想的人可以做得更好;而比较自我封闭的不善于处理人际关系的人应该从中得到严厉的警示.

马克斯·玻恩;拉曼;拉曼效应;玻恩-拉曼论战

拉曼(C.V.Raman,1888—1970),是印度著名实验物理学家,1928年在与同事克里希南(K.S.Krishnan)研究液体和晶体内的散射时发现了后来称为拉曼效应(the Raman effect)的现象:入射光与介质的分子相互作用,使其频率发生变化.这种散射也被称为拉曼散射.事实上苏联物理学家在同一年也发现了这一现象.1930年拉曼一个人获得了诺贝尔物理奖.为什么只有他一个人获奖?这是个需要很长篇幅才能分析清楚的问题,本文不予以深入分析.拉曼是与玻恩有过特殊关系的物理界同行之一.

1 玻恩的印度之行

图1

由于有些偶然的原因,玻恩与拉曼有过一段比较深入的交往.离开德国后在剑桥逗留的玻恩,1935年接到印度科学院院长拉曼的来信,希望玻恩为印度科学院介绍一位有能力的年轻物理学家,最好这个年轻人不是英国人(当时印度人与英国统治者之间关系比较紧张).玻恩回函说,他更加了解德国物理学家,但是现在他已经移居国外,不想与他们发生关系.况且玻恩认为自己对班加罗尔以及印度科学院都毫不了解,怎么说服别人去那里呢?不久拉曼回函对于玻恩的说法表示理解.然后提出一个建议:欢迎玻恩去班加罗尔的印度科学院考察并感受一下,可以在这里工作半年,由科学院支付旅费和很不错的薪水.这样1935年秋天玻恩夫妇前往印度.到印度后玻恩发现他是印度科学院的第一个欧洲人,在他之后来了位英国工程学教授阿斯顿(Aston).玻恩在印度受到了超乎想象的欢迎:印度教育部长为之安排晚宴,多个大学请他去作报告,受邀到电台发表讲话.研究所内部的工作也很快开展起来,玻恩做了包括拉曼效应在内的主要关于晶体研究的一些讲座.玻恩多次与拉曼及其合作者讨论过他们的实验,主要讨论与拉曼效应有关的光学问题.玻恩感到拉曼等人对这些讨论没有兴趣.玻恩自己以为这是由于他的讨论对他们的实验研究帮助不大.针对拉曼的理论见解,玻恩与拉曼有过多次激烈的辩论.但是玻恩觉得他与拉曼的关系还不错.图1是玻恩与拉曼等人当年的黑白合影,照片中右一为玻恩夫人,右二为玻恩,右三为拉曼.拉曼在科学研究方面有更大的追求,他意识到需要与精通理论的物理学家合作(遗憾的是他一直没实现这一目标),因此他主动提出要在印度科学院给玻恩争取一个永久的教授职位.玻恩对此有些犹疑,并就此事与剑桥的卢瑟福、富勒等人书信讨论过.玻恩心里不喜欢印度当时人们社会地位以及财富非常悬殊的现状,但是因为他还没有其他职位,最后表示愿意接受拉曼的安排.种种迹象表明,此时的拉曼真心想帮玻恩留下来,为此他费了心思,打了不少小算盘.但是在玻恩看来拉曼的做法明显欠考虑、不合适.拉曼要召集教授特别会议,希望获得支持而将对玻恩的任命提交给科学院.拉曼告诉玻恩,他发给与他关系不好的会员们的信函时间较晚,因此等他们接到邀请后即使想阻止,也来不及了.这个会议似乎按部就班地召开了.拉曼首先对玻恩作为科学家、作为教授以及做人等方面的造诣和美德予以充分美言.这令玻恩感觉不舒服.更让玻恩不舒服的是,他看到有些与会者并未很好地听拉曼讲话,最出乎其预料的是,从英国来的阿斯顿(此人为一位工程研究人员,不是诺奖获得者质谱仪发明人阿斯顿)站起来反对拉曼的说法.他说玻恩是一个被自己国家驱逐的二流外国人,这样的人不适合在印度科学院任永久教授.今天无论借助百度、谷歌还是维基百科,都无法查询到丝毫关于这位英国人的更多信息.将玻恩被纳粹迫害说成被他的国家驱逐,此翁如此是非不分可谓奇葩.阿斯顿反对的是拉曼的主张,但事实上这是对玻恩最大的侮辱.玻恩回到家里,无助而百感交集地面对妻子痛哭不已.令玻恩夫妇不解的是他们认为平素与阿斯顿夫妇相处得不错.据南希·格林斯潘的研究,阿斯顿早有预谋[1]. 如果真的如南希所言,那么刚到印度的阿斯顿的行为就不是偶然的个人之举.因为搞掉拉曼对阿斯顿而言毫无益处.因此他只能是被反对拉曼势力安排好的一名炮手.会议上的一幕幕其实是一场事先精心导演的政治斗争.拉曼在这场他根本没有充分预料到的斗争面前,彻底陷入被动.而玻恩则是印度科学院内部要搞掉拉曼的势力与拉曼斗争的牺牲品.这件事之后,拉曼给一些人发通知信函时故意拖延时间的小伎俩被揭穿,因而他失去了印度科学院里的职位.事后他成功筹集到经费建立了私人研究所.按常理,在这件事中玻恩和拉曼同为受害者,应该互相理解互相慰藉.然而拉曼事后变得对玻恩很不友好,玻恩明显感觉到了拉曼的这一变化:“我的访问造成的遗憾后果可能使拉曼对我心生怨恨.后来我们之间在科学问题上发生了意见分歧,如果不是他当年对我心生怨恨,我就无法理解他攻击时我表现出的憎恶行为.”[2]

玻恩的印度之行,最有意义的是他受到了当时印度科学院物理研究生们的欢迎.在玻恩的档案中,保留着他离开印度时,学生们制作精美的一封感谢函.信中说:在过去6个月里,“在您处理现代物理学难题的报告中,我们感受到了清晰的表述与只有大师才拥有的深刻思想之间难得的结合.在这短暂的一段时间里,您已经为我们展示了在物理学领域,通过研究找到问题答案的方法.您的教导性工作已经在我们中间一些人的原创研究中开花结果.……无可置疑,您是一位杰出的探索者,而作为老师您具有一种非凡的才能——在课堂上您能用您的热情鼓舞学生.我们每个人都由衷喜爱您亲切和蔼的风格,我们将永远记住与您这位具有透彻思想的思想者密切接触的这些幸福日子.”玻恩一直把这封信保留着,这可能是印度之行能唤起他美好回忆的难得物件.

2 玻恩与拉曼的争论

20世纪40—50年代,玻恩与拉曼之间发生了一次科学论战.玻恩与拉曼争议的问题并不深奥.任何准弹性系统的频率数是粒子数的3倍,因而玻恩认为由1024个原子构成的晶体具有超大的频率数,可以认为其波谱是连续分布的.通过二级拉曼效应实验,能观察到波谱具有明显的波峰.拉曼认为这证明了他的理论,即晶体振动波谱不是准连续的,而包含有限数目的频率.在这场争论中,玻恩的做法是,把自己的观点表达清楚就达到了目的.但是拉曼一直没能放下这场争论,在玻恩偃旗息鼓之后,他还择机攻击玻恩,不仅在著述上,下文根据佩尔斯的回忆可以看出,在学术会议上拉曼也不放过攻击玻恩的机会.对此,玻恩说:“我们几次交换意见,多数是靠在《自然》发表短文.拉曼还在他较大部头的出版物上攻击我以及我的学生.但是我们很少回应,因为我相信多数物理学家是支持我们的.现在这个问题已经由实验证实,结果对我有利,因为所有点阵谱均可以借助中子散射直接观察.我刚刚去哥本哈根出席了关于点阵动力学的国际会议(1963年8月).会上彻底讨论了这个话题.拉曼甚至未被邀请参加会议.”[2]

这的确是再纯粹不过的科学观点上的商榷与争论.但是科学争论对于不同的人的意义和影响是不一样的,对此玻恩的认识过于简单.从今天的情况看,拉曼过于个性化的脾气使他在当时印度物理界招致不少反对.玻恩批评拉曼的文章传到印度,就成为了那些拉曼反对者攻击拉曼的武器.拉曼与玻恩对待学术争论的反映有很大不同,原因就在于此.

玻恩在回忆录中,提到了他离开印度后与拉曼的两次相遇.第一次是法国的波尔多大学举办了拉曼效应发现25周年纪念会.会议主办方在活动过程中授予拉曼荣誉博士学位.但同时也授予玻恩荣誉博士学位.玻恩认为这表明,法国同行在点阵振动问题上,肯定他的观点.两人见面后,玻恩礼貌而诚恳地表达问候,他感觉也得到了拉曼诚恳的问候.但在讨论问题时,拉曼尖刻谴责一位理论物理学家差劲的实验.玻恩绵里藏针予以反讽:“亲爱的拉曼,实验家们冒昧提出理论,其后果又怎么样呢?”[2]结果拉曼暴怒,私下对玻恩的妻子说,玻恩严重地冒犯了他.

二人再次相遇是在德国的一次诺贝尔奖获得者参加的林道(Lindau)大会上.在宾馆餐厅,拉曼刚巧坐在玻恩的邻桌.他很友善地向玻恩夫妇致以问候.但是第二天,拉曼却开始躲着玻恩,这让玻恩想起拉曼曾认为自己是“敌人”.对此玻恩说:“事实上我从来都不是他的敌人.至今我还钦佩他那迷人的人格,以及他献身科学研究的精神.”玻恩想到因为邀请他去印度并想为他谋得一个永久职务,使拉曼陷于被动并失去了在科学院的职务,心里甚觉遗憾.但是玻恩认为:“我不明白为什么我要因为这一不幸事件而该承受责备;我也不能接受一个我认为错误的科学理论.”[2]

3 后人对于玻恩拉曼争论的研究

拉曼是亚洲第一位获得诺贝尔物理奖的物理学家,因此他在科学史上的地位足够特殊.关于拉曼的文章很多,拉曼与玻恩的交往也是关注的焦点之一.其中有的文章,比较实事求是,如S.Ramaseshan 1998年的文章[3]. 基本上也与玻恩那一时期的信件以及后期的回忆相符合.印度物理学家G.H.Keswani面对他的同胞毫不护短,他的文章更值得肯定:拉曼的数学知识太有限,这使得他不能理解玻恩的理论.“除此之外只能还有一个原因,那就是拉曼生性好斗的特性以及他高估了他自己作为物理学家的位置”.[4]他认为这是拉曼犯错误并使论战升级的主要原因.

也有学者,如Abha Sur站在物理学甚至科学之外去看拉曼与玻恩之间的争论.他的具体做法是,把科学家分成东方与西方两大类,从东西方在社会与文化上不同的角度,分析这场科学争论.这种做法过于牵强,其一正如Rajinder Singh 所说,这种做法违背事实.如果这种争论真的是不同文化、不同社会与政治背景造成的,那就无法解释为什么印度物理学家中反对拉曼观点的也大有人在的事实[5].然而,从科学史甚至历史研究的角度,本文作者认为Rajinder Singh本人在批评他人的同时,犯了更大的错误.他在一篇文章中,在没有任何证据和理由的情况下竟然说:“重要的问题是:在这场争论发生的时候,台面下正在发生什么?这两派究竟是怎么摩擦起来的?在这种特殊的情况下,玻恩的自传多大程度上我们可以相信?”[6]事实上玻恩返回剑桥不久,就在爱丁堡大学获得了教授职位,在教学与科研两方面每天忙碌不已的他早已将发生在印度的事放在了脑后,无暇再顾及.从玻恩定居爱丁堡后与各位同行及朋友的通信,可以看到他几乎能精确到每周的活动情况.这位忙碌而乐于宽恕的老实人,根本没对拉曼或在印度的遭遇耿耿于怀.如果拉曼不再从事晶体领域的研究,或者说不发表和宣传错误的理论,玻恩几乎就不会再与拉曼存在交集.这就是台上台下的一切.Rajinder Singh暗示玻恩与拉曼的论战出于双方或一方的报复行为.这在事实面前也是站不住脚的.玻恩1935年刚到印度的一段时间里,在他的印象中,与拉曼彼此之间还是友好的朋友.而这个时候玻恩在与拉曼讨论时,已经直接对拉曼的观点提出过批评.因此这场科学争论至少从玻恩这方面来看,并不是为了报复而故意找拉曼的麻烦.玻恩其后一直坚持自己的观点就是证据之一.玻恩与拉曼之间的争论,在玻恩一方看来非常简单,就是单纯指出同行的错误认识.如果Rajinder Singh发现玻恩回忆录所写与他当年写给拉曼、卢瑟福、福勒等人的信件,在内容上有明显的不同;如果Rajinder Singh自己掌握了其他什么相关文献证据,那他作此阴暗的揣测是可以理解的.但事实上他什么都没出示.在历史研究中,历史人物的人格与人品并非不可评价.但对于历史人物的人格与人品,采取这种无端、随意的不厚道的猜疑,实质就是对历史人物的侮辱.在现实世界侮辱人格是要受到道德谴责的,在学术研究中无缘由侮辱历史人物也应该受到相应的批判.

4 如何理解拉曼的行为

拉曼的心态使他与同行愈发格格不入.拉曼是第一个亚洲诺贝尔科学奖获得者,这使他充满自信而自视颇高,在印度他感觉自己鹤立鸡群;在欧美他也认为自己位于一流物理学家之列.这种自我定位使得他在印度目空一切、不可一世;在欧美,如果有人对他有不同意见,他倾向于认为这是歧视.拉曼在印度树敌过多,这使得他对来自于欧美,比如来自于玻恩的科学争论更加顾忌.因为欧美物理学家对于拉曼的批评,能成为拉曼国内敌人攻击他的更有杀伤力的武器:你不是世界级物理学家吗?看看世界级物理学家是怎么评价你的!因此拉曼反感玻恩的批评,重要的原因是他特别害怕这种批评在印度对他产生更糟糕的影响.

使拉曼自己陷入被动的是他失误的研究策略.诚如G.H.Keswani所说,拉曼的数学知识有限,因而不可能成为一流理论物理学家.但是因为拉曼对自己的能力缺乏理智的判断,又不满足于只做实验研究,这就使他不可避免地陷入策略上的大失误.包括玻恩和佩尔斯等著名物理学家在内,都认为拉曼是了不起的实验物理学家.拉曼真不该以己之短去与人争胜.客观地看,从值得肯定的方面说,拉曼之所以这样做,根本的原因在于他是有大抱负的人,在人生追求上渴求大作为的人.事实上,在科学研究之外,拉曼也是一个有能力的人.他离开科学院后,自己能够成功运作起一个研究所就是有力的证据.而经过努力他能很快获得诺贝尔奖的事实,更充分显示了拉曼的独特能力与智慧:“拉曼刚一提交出版他关于新结果的手稿,传奇就开始了,在接下来的12个月他就从加尔各答往斯德哥尔摩发布了这一内容.可以相信,大家都知道拉曼是很自信的,而他得到诺贝尔奖的认可紧随他的发现之后,这个速度也是非同寻常的.”[7]取得非同寻常的结果,恐怕不是只向斯德哥尔摩通报一下自己的研究结果就可以搞定的.

拉曼的性格也是他有时行为不得体的原因.G.H.Keswani说拉曼生性好斗.除此之外,在对拉曼有较多的了解之后,本文作者认为拉曼还有善变的特点.这从玻恩的回忆中可以看出,拉曼有时今天一个态度,明天就会态度180度大转弯.著名物理学家佩尔斯(Rudolf Peierls,1907—1995)记录的关于拉曼的一个故事,充分展示了他自我、好斗、缺乏理性又善变的性格:“1950年在印度的孟买有一个理论物理会议,……他(拉曼)确实是一位很有能力的实验师,但是不愿意接受理论;他甚至声称马克斯·玻恩对于晶体的基础性研究工作都是错误的.在这次会议上,……拉曼一个人讲话占用1个小时50分钟的时间,而这个房间只能使用2个小时.拉曼批评玻恩的工作,尤其批评所谓的周期边界条件.玻恩的这个条件虽然不是实在的,但是它可以使计算更简单.给我的时间只够我说这个条件是正确的,并且我能证明这一点.我表示如果他愿意在他的期刊发表的话,我可以写出证明过程并提供给他.他同意了.但是当我把论文寄给他以后,他首先争论说证明不对,后来却说无论如何这个问题不重要.”[8]佩尔斯的这段回忆里面的拉曼的做派,再一次活灵活现展示了拉曼的个性.与拉曼这样的人相处,是件麻烦事.

中国老话说交友不可不慎.但无论如何谨慎,人生中有些事是躲不过的.玻恩与拉曼的交往,主动联系玻恩的是拉曼;想帮玻恩,不但没帮成,自己还失去了位置的是拉曼;本该互相体谅同舟共济但是却怪罪同舟者的还是拉曼.玻恩与拉曼两个人的研究领域有重叠,以玻恩对待研究工作的认真和执拗,当他发现错误说法时,无论这错误说法来自于拉曼还是其他人,玻恩都不可能不表明自己的观点.玻恩这样做没有错误.但是如果说他有欠考虑的话,那就是他没考虑到拉曼在印度面对的学术环境,以及在那样的学术环境下,玻恩的批评将给拉曼带来的影响.如果玻恩能清楚意识到这一层,是可以把事情处理得更好一些的.

[1] Nancy Greenspan.The end of the certain world [M].England:John Wiley ﹠ Sons,Ltd,2005:206.

[2]Max Born.My life[M].London: Taylor & Francis Ltd,1978:277.

[3]S.Ramaseshan.Draft of the letter from Max Born to C.V.Raman and the story of the unsuccessful attemp of Raman to get Born and other refugee-scintists from Germany to India[J].Current Science,1998,74(4):379-380.

[4]G.H.Keswani.Raman and his effect[M].New Delhi: National Book Trust,1980:105.

[5]Rajinder Singh.Max Born’s role in the lattice dynamic controversy[J].Centaurus,2001,43:260.

[6]Rajinder Singh.Sivaraj Ramaseshan —— A reminiscence[J].Current Science,2004,86(8):1056.

[7]伊什特万·豪尔吉陶伊.通往斯德哥尔摩之路[M].节艳丽,译.上海:上海世纪出版集团,2007,37.

[8]Rudolf Peierls. Bird of passage[M].Princeton: Princeton University Press,1985:262-263.

Research on the relationship between Raman and Born

HOU Yu-de1,XING Hong-fei2

(1. The Center for Studies of Song History,Hebei University,Baoding,Hebei 071002,China;2. Departmentof Foreign Languages,University of Science and Technology of China,Hefei,Anhui 230026,China)

There is no a scientist who can do his research well without any relations with other colleagues.So it is a very important quality to a scientist that have the ability to deal with the relationship well.Max Born and Raman had intersection in their research work.Max Born felt sad and unhappy when he dealing with Raman.Maybe Raman had the same feeling.By reviewing the stories of Born and Raman,the people who always put himself in the other’s shoes could do things better,and the people who can not do well in personal relationships will get a severe warning.

Max Born; C.V.Raman;Raman effect;Raman-Born controversy

2016-01-25;

2016-04-25

本文为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.

O 4-09

A

1000- 0712(2016)08- 0061- 05

《对玻恩及其学派的系列研究》连载

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