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信函在物理学史研究中的特殊作用之例证

2020-07-27厚宇德

物理与工程 2020年4期
关键词:信函物理学家爱因斯坦

厚宇德 孙 婧

(山西大学科学技术史研究所,山西 太原 030006)

历史学家与文学家的区别之一是,他们的工作必须以史料为依据。换一个角度看,史料对于历史学家的想象与思维存在决定性的制约。而正如事实所展示的那样,一位文学家只要愿意,原则上他可以具有几乎无限的主观构思和想象的空间,在穿越类文学作品中,情节甚至丝毫不受时空关系的约束。当然历史类著作也不是史料的简单堆积。史料对于史学家而言,犹如土石之于建筑师。建筑师一般不能直接使用土石,而是要将石头切割成所需要的石块、土与沙烧制成砖瓦,然后才能作为建材。这个比喻要揭示的是,史料经过历史学家“消化”和“加工”之后才能成为有效的历学论据。科学史理论家赫尔奇·克拉夫(Helge Kragh)说:“原始材料(source)是来自过去的、客观给定的有形的东西,是由人类创造出来;例如,一封信或者一个陶罐。但是,这种东西本身并不是原始材料。可以把它称为过去的遗物或者源物 (source object)。如果这种遗物要达到源材料(汉语译著如此,英文原文为source material)的地位,它就必须是来自过去的证据,必须告诉我们一些关于它的事情。该遗物必须能够用来以某种潜在的形式给出一些它所包含的信息。正是史学家,通过他的诠释,才把遗物转变成原始材料。”[1]

在所有科技史料中,信函具有无可替代的重要作用(本文只关注物理学家之间的信函在物理学史研究中的特殊作用)。在赫尔奇·克拉夫罗列的包括笔记本、私人便条以及科学著作的手稿等24种科技史“最重要的原始材料”之中,信函(汉译为信件)列于首位。[1]赫尔奇·克拉夫也介绍了与他有所不同的奥塔·达尔(Ottar Dahl)的史学原始材料分类方法,他们的共识之一是都把信函列于史学研究原始材料之首位。

物理学家之间的信函对于物理学史研究的重要性,完全是由对话者之间的特定关系、信函内容的私密性决定的可能的真实性、信函特定的时间性等诸因素所决定的。物理学家之间通过书信讨论、交流的内容,他们未必都会记在日记或笔记本上,更不是都能同时公布于众的。相比于表达研究成果的论文以及多年后科学家的回忆(回忆录、自传、访谈等),信函在记录和反映科研过程以及揭示科学家内心真实情感与思想等,能够更加精准揭示某一特定时间段撰写书信的研究者正在研究的问题、研究的进展、研究的状态、遇到的困难,以及当时的科研思路等。而借助与某项具体研究有关的多封信函所提供的信息,往往可以大体上较好地勾勒出整个研究过程,以及其中的一些关键细节。在科学研究过程中科学家遇到的具体困难和瓶颈,以及由此导致的研究思路变化等是十分微妙并瞬息万变的,而承载研究成果的学术论文一般对此不予记载;在当事科学家多年以后的回忆中,人物混淆、时间错乱与空间模糊,以及对一些重要细节的遗忘等,均不可避免。这就必然给以再现科研过程为目标的科技史研究者造成难以克服的困难。借助珍贵信函往往可以对科学家的回忆中的混淆或遗忘做出有效的校正,有时也可以窥视一位科学家某一思想萌发于何时何地。因此物理学家的信函具有其他文献资料无法比拟的特殊而重要的作用,有些物理学史问题只有借助于这些信函才能得以较好的解决。

1 信函为深入研究和认识物理学家所必需

研究著名物理学家时遇到的困难之一是,无论如何阅读他们的著述,其内心世界仍然貌似一个黑箱。物理学家挚友之间有时会通过信函发自肺腑地倾诉自己的思想与情感,这样珍贵的信函一旦巧遇,将会成为解读其内心世界诸多方面的可靠依据。1968年,罗素(Bertrand Russell)在为《玻恩—爱因斯坦书信集》撰写的前言中[2],充分地表达了这种认识:

爱因斯坦和玻恩的书信将在科学界和更广泛的公众中引起极大的兴趣。这不仅是因为他们是我们这个世纪最杰出的科学家,也因为他们有广泛的兴趣并且非常重视科学家的社会责任。这些书信显然不是为公开出版而写的,它们记录了爱因斯坦和玻恩在战争与和平时期的希望和忧虑,他们对自己和其同行的工作进展的个人想法,以及许多将成为科学史中的无价之宝的原始资料。他们生活中的一些高尚的品质也展示出来了……在一个平庸和道德沦丧的时代,他们的生命闪现出一种强烈的美。这些已多少从他们的书信中反映出来,世界将因为这本书信集的出版而变得更加丰富多彩。

研究包括物理学家在内的科学人物时,对研究者最大的考验是能否对所研究的人物做出中肯的评价。与被研究人物熟识的同时期其他人对这个人物的评价,往往具有重要的参考价值。但是对人物的评价是否实事求是还要看场合,比如在公开场合(如特殊寿辰纪念日、与会者众多的学术报告会等)说点违心的恭维话、客套话有时是难以避免的。然而这种客套和恭维在多大程度上偏离了事实,却是多年之后的历史学家难以分辨的。而如果历史学家不负责地将这类远离史实的话视为历史真实,那酒很可能导致对历史的直接歪曲。与这类客套和恭维不同,私交甚好、彼此非常信赖的物理学家朋友间在信函中对其他人物的评价,虽然不一定正确,但表达的一定是信函撰写者对于这个人的真实看法,因而具有特殊的参考性甚至可信性。在这个意义上信函的作用是其他史料所难以达到的,信函在研究科学人物时具有不可替代性。

1.1 基于爱因斯坦等人的信函正确认识劳厄的形象

1918年2月8日身在柏林的爱因斯坦(Albert Einstein)在写给玻恩(Max Born)夫人的一封信[2]里,对劳厄(von Laue,1914年诺贝尔物理奖得主)有非常私密的如下评价:

劳厄想来这儿。前些时候,他有机会通过私人的资助,获得这儿的一个没有教学任务的研究职位。据他自己说,他那时竭力想来柏林,是基于他不喜欢教学工作。现在,这个计划显然没有打消,他还想与您的丈夫交换职位。由此可见,(他)最初的目的: “柏林” , 动机:野心(妻子的? )。普朗克知道这件事,部里或许不知道。我还没有同普朗克谈这件事。我猜想他的目标是要成为普朗克的接班人。可怜虫。神经质。

劳厄与爱因斯坦是同龄人,劳厄此时已经获得了诺贝尔物理奖(1914年);而爱因斯坦本人到1921年才获得诺贝尔奖。从这封信中不难看出,劳厄当时留给爱因斯坦的印象并不好——有野心、善算计、神经质,是个可怜虫。

在《爱因斯坦文集》中,有1933年5月26日爱因斯坦写给劳厄的一封信[3],信中说:

我不同意您的看法,以为科学家对政治问题——在较广泛的意义上来说就是人类事务——应当默不作声。德国的情况表明,这种克制会导致:不作任何抵抗就把领导权拱手让给那些盲目的和不负责任的人。这种克制岂不是缺乏责任心的表现吗?试问,要是乔尔达诺·布鲁诺、斯宾诺沙、伏尔泰和洪堡也都是这样想,这样行事,那末我们的处境会怎样呢?……但是,我对您和另外几位德国朋友的情谊给我的感觉依然是强烈的。

单从爱因斯坦这封信来看,劳厄还是一个原则性不强、善于妥协、深谙明哲保身之道的人。但是不难看出,此时的爱因斯坦与劳厄之间已经结下了较为深厚的友谊。那么,劳厄究竟是不是一个精于算计并野心勃勃的人呢?其实不然。后来玻恩在整理编辑他收藏的这些信函时,对爱因斯坦1918年这封信有如下注释说明:

我不相信爱因斯坦后来还会坚持认为劳厄有野心勃勃的动机。他当时也许还不太了解劳厄。后来,他不仅承认劳厄是一个物理学家,而且认为他还是一个正直和极其高尚的人……在我看来,劳厄(当时)之所以努力想到柏林来,主要不是因为他不喜欢教学工作,而是因为他希望接近他钦佩和热爱的老师普朗克。

因此,在玻恩看来,说劳厄野心勃勃是对劳厄的冤枉;后来爱因斯坦也不再坚持这个看法。而要分析劳厄是不是胆小怕事、缺乏原则而精于明哲保身的人,必须要了解爱因斯坦1933年给劳厄写那封信的起因。

1933年,爱因斯坦针对德国当时的局势,公开宣传和平主义,旗帜鲜明地批评德国纳粹政府。这引起了当局的注意,这年3月代表德国科学院的纳粹部长鲁斯特(Bernhard Rust)要求院士们公开谴责爱因斯坦,并斥其为叛国者。在这关头,时任威廉皇家学会会长普朗克助手的劳厄紧急召开会议,试图否决鲁斯特的建议。结果在有14位院士出席的会议上,只有两个人支持劳厄。[4]在如此无奈的情况下,劳厄才致函爱因斯坦,建议他在言语上有所妥协、适当保护自己。至此我们明白了,劳厄奉劝爱因斯坦减少与纳粹当局的冲突,完全是在没有其他办法情况下真诚关心爱因斯坦的一个举动,他以实际行动说明他不仅不是一个胆小怕事的无原则的人,而在大是大非面前是敢于挺身而出的勇于担当者。劳厄的所作所为也被德国科学界所逐渐了解。1944年7月15日,早已离开德国的玻恩在写给爱因斯坦的信中说:“德国科学家的大多数已与纳粹合作,甚至海森堡也已为这些恶棍竭尽全力地工作(我从可靠的消息来源获知)——只有少数例外,例如冯·劳厄和哈恩(Hahn)。”[2]1944年9月7日爱因斯坦在复信中则说:“科学家(他们中的绝大多数)也都毫无例外地符合这个法则(指行为往往不为大脑所控制),如果他们有什么不同,那不是由于他们的推理能力,而是由于他们的个人气质,比如像劳厄那样的情况。看看他在强烈正义感的影响下一步一步地使自己同那些凡夫俗子的传统相决裂的过程是很有意思的。”[2]在爱因斯坦看来,劳厄为强烈的正义感驱使,逐步变成了与凡夫俗子们不同的深明大义者。玻恩在解释爱因斯坦这封信时说道:“爱因斯坦以前批评过劳厄(指爱因斯坦1918年的信中对于劳厄的评价),但在这封信中,他愉快地承认劳厄面对纳粹时的勇气。”

通过与玻恩之间的信函,我们可以看到在爱因斯坦心目中劳厄形象的改变,劳厄最终呈现的是充满真善美和正义感的一位高尚的科学家的形象。而我们对劳厄的全面认识,所依靠的主要是玻恩与爱因斯坦之间的信函。但是在达到对劳厄形成正确认识的过程中,可以看到,仅仅局限于个别信函本身,难以对人物形成全面的客观认识,还需要了解这些信函的撰写背景等。因此搞清楚信函之间的时间逻辑关系,以及撰写信函的时代背景是充分发挥信函史料作用的必要前提。

1.2 鲍林的维C“心”

在研究一位物理学家的过程中发现,对于他的一个很引人注意的说法或者做法,要探究其内心深处的依据或动机,是极其困难的。这与现实中有时难以确定一个人是言行一致还是口是心非、言不由衷的情形是较为相似的。这时候科学家的关键信函有可能帮助研究者走出困境。这样的事情曾发生在研究两次诺贝尔奖得主化学家鲍林(Linus Pauling)的过程中。鲍林做过一件很有趣的事,从20世纪70年代开始,他宣称维生素C是预防和治癌的良药。为此他成立专门的研究所,撰写专著论证并宣传这一观点。这导致在美国关于维生素C的新闻报道连篇累牍,鲍林与维生素C成为了大众关注的热点,而维生素C的价格也一路攀升。几乎从一开始,对鲍林的这一言论和做法就有人怀疑甚至反对。鲍林是真的相信这个结论,还是因为想成为被关注的焦点而故意炒作?更或者是与医药集团有某种默契而为利益所驱使?……这都不是能简单回答的问题。但是借助于他的一封信,笔者断定,鲍林真的相信维生素C具有抗癌作用。1978年6月28日鲍林给美国著名物理学家费曼(Richard Feynman)写了一封信[5],其中的主要内容如下:

琳达告诉我,你切除了一个蛮大的恶性肿瘤。这种长在腹腔的恶性肿瘤是很严重的, 5年的存活率相当低。化学治疗没有什么用。在英国,很少用化疗来处理这种恶性肿瘤。

我认为你当务之急,就是立刻开始大量摄取维生素C,每天至少20克。我正和一个腹部有恶性肿瘤扩散的病人通信,他前3个月,每天摄取60克维生素C,现在情况好多了,服用量也降到每天 35克。……维生素C的主要作用是增强身体的免疫功能。一些细胞毒素类的药物会破坏身体的免疫功能,可能也会降低维生素C的功效。另一方面,像BCG这类刺激免疫功能的药物,则可和维生素C一起服用。一旦你开始服用维生素C,很重要的是不能中断,不要吃吃停停的。

虽然学界有人认为鲍林宣传的维生素C能抗癌这一结论缺乏充分依据,而且有理由相信鲍林不会意识不到这一点,但如果把鲍林对维生素C的抗癌作用深信不疑作为前提,就能够非常自然地理解他为什么如此信心十足地向费曼推荐这一治疗方案。反之,如果鲍林自己并不相信(哪怕并不十分确信)维生素C真的具有抗癌作用,那么他如此这般直接而详细向费曼推介维生素C,就是拿朋友的健康甚至生命在开玩笑,这不符合人之常情。另外,这是两个朋友之间的一封私信,鲍林没有借此骗取费曼钱财,也根本没有要求费曼为维生素C的疗效做广告宣传或做别的什么,鲍林自己更没有拿他向费曼推荐维生素C这件事做什么文章。因此,如果说鲍林自己不信维生素C能治疗癌症而纯粹在欺骗费曼,我们找不到他如此做的理由和目的性。因此,笔者认为在去世的费曼的抽屉里找到的这封鲍林写的信,倒是足以证明,在宣传和推销维生素C能预防和治疗癌症这一事件中,从道德与诚信层面,鲍林是经得住审查的,他真的发自内心地确信维生素C是抗癌良药。而如果没有鲍林写给费曼的这封信,那么对于鲍林当时的真实用心,世人只能停留于猜疑层面。

2 信函有助于揭示科研过程的本来面目

得出重要科学结论的研究过程,就是科学家聚精会神破解难题的整个曲折过程。在这期间,科学家有时仿佛走投无路而绞尽脑汁;有时则打破常规、浮想联翩,很多念头电光火石突如其来。研究工作结束之后,让科学家复述重要发现的缘起和推进的过程细节,他们往往是做不到的,因为在亢奋的研究过程中他们往往不会产生记下每一个灵感是由什么促发的这种意识。有时他们会努力给出回忆和说明,但前后矛盾或被其他学者证明并不可信的情况并不少见。比如,当有人问爱因斯坦1905年提出狭义相对论时,是否知道迈克耳孙-莫雷实验这个问题时,他在不同场合的回答是相互矛盾的[6]。玻恩究竟是怎么提出波函数几率解释的?玻恩晚年对这个问题的解答,经派斯论证是不符合实际的[7]。科学家对于关键性研究的这种努力回忆,即使在他本人看来十分清晰,本质上也并不是在叙述大脑中历历在目的过往事件,而其实质不过是借助于自己模糊的记忆而对不曾有意识记忆的过程不自觉的逻辑再造。对比多位亲历者对于同一件事情的各自回忆,更能鲜明反映出类似问题。如围绕玻恩和弗兰克的博士生艾尔萨瑟(W.Elsasser)当年一篇文章的撰写起因与写作过程等,艾尔萨瑟本人、玻恩、弗兰克以及约当(Pascual Jordan)等人的回忆,没有任何两个人是完全一致的,而是彼此差异颇大。[8]事实证明,科技史研究者绝对不能简单而轻易就相信某位科学家个人的回忆。在科技史家要试图重构科学研究的客观过程,想搞清楚其中关键环节的时候,信函往往能起到意想不到的杀手锏或定海神针的作用。

2.1 信函肯定玻恩在量子力学建立过程中的重要作用

维纳(Norbert Wiener)是数学家、物理学家、控制论创立者。玻恩在哥廷根大学任讲师时,就认识了来此访学的维纳。在刚刚带领弟子们完成了奠定矩阵力学基础的几篇文章后,玻恩1925年至1926年赴美做跨年度讲学。在此期间,二人再次相遇并合作发表了一篇关于量子力学的文章,文中引入了微分算符。[9]因此,维纳与玻恩既是熟人、朋友,也是合作者。关于玻恩以及量子力学的建立,维纳在回忆录中[10]有这样的描述:

哥廷根大学的早期量子力学的主要人物是马克斯·玻恩与海森堡。两个人当中,马克斯·玻恩年长得多。毫无疑问,正是玻恩的思想导致了新的量子力学的开创,但这一理论作为一个独立实体的实际创始,却功归于比他年轻的同事海森伯。

在国内外与量子力学发展史有关的著述中,维纳的这段话比较特别而耐人寻味。在更多的其他描述中,玻恩都是在阅读海森堡关于矩阵力学的“一人文章”文稿后,发现了其中隐含着矩阵数学,才开始介入建立矩阵力学的过程。然而与玻恩熟识、了解哥廷根大学学术氛围,并也曾参与量子力学研究的维纳显然比其他人更了解量子力学建立过程中的一些内情。所以虽然他肯定海森堡“一人文章”为矩阵力学的“实际创始”,但他仍然肯定玻恩的思想对于海森堡研究工作的重要影响,所以才说在哥廷根大学,“毫无疑问,正是玻恩的思想导致了新的量子力学的开创”。

图1 1962年维纳函

1962年维纳应邀到意大利那不勒斯大学讲学。期间德国有人为玻恩80岁寿辰组文而致信维纳约稿。2014年7月,本文作者在剑桥大学丘吉尔学院档案中心收藏的玻恩档案中,读到了维纳的回函(见插图(1)本文中所引用的信函,多数笔者拥有信函原件照片,但是限于文章篇幅,除维纳的这一封信函外,其余均不在文中展现。)。截至目前尚未在其他著述中发现有人引用过此函。现将其主要内容翻译如下:

我第一次与玻恩教授建立联系是在海森堡教授已经开始发展他的量子理论的矩阵处理方式时(从维纳和玻恩的其他回忆看维纳此种说法不准确,在此之前他已经与玻恩结识)。在我看来,有一点那时是非常清楚的,即海森堡教授是在与玻恩教授有长期联系,因而受玻恩富有成效的思想的影响之下,表述出他的杰出工作的。人们很容易在评价一个杰出年轻人的成果时,全部忽略他可能从他的导师那里得到的伟大启示,特别是从如此富有思想而又如此慷慨大方的玻恩的身上。我确信当所有量子理论的历史搞清楚、写出来之后,人们会看到,玻恩教授实际所起到的作用要远远超过现在一般人所认识到的。我是在充分欣赏、肯定海森堡教授的(甚至超越其所作所为)的前提下,这样讲的。马克斯·玻恩与艾伦费斯特(Paul Ehrenfest)等人一样,他们的科学贡献,远远超越他们自己发表的科学论文所能承载的内容。

维纳的这封信没有犯量子力学史撰写者们一个共识性错误——在叙述量子力学发展史时,人们往往从海森堡的“一人文章”的凭空问世开始。在维纳看来,一个学派内一个新理论可以诞生于学派内一位年轻人手中,可是这个年轻人以及这个新理论,往往是这个学派的领袖人物多年、长期“孵蛋”的结果。维纳未提供玻恩影响和引导海森堡的具体证据,但是他了解哥廷根大学的学风以及玻恩的特点,因此他的这一看法大有道理,与笔者在见到这封信前后研究量子力学发展史的结论相一致,即玻恩是建立量子力学的先行者,他审察发现玻尔理论的不合理处甚多而且在其自身框架下无法予以修正;他带领学生尝试建立新的理论,为此他做了大量的努力,探索数学工具(如微扰法)、探索新的思想方法,如强调可观察性原则、提出玻恩对应法则等等。在这样的多年努力过程中海森堡作为参与者之一学到了很多以前不具备的知识,得以快速成长并率先取得了决定性的突破,完成了“一人文章”。

玻恩是建立量子力学的思想先行者,也是矩阵力学理论的核心建立者。玻恩在洞察到海森堡“一人文章”中的矩阵数学结构后,带领约当用矩阵理论对它予以描述,从而诞生了矩阵力学的“二人文章”;接着玻恩率领海森堡、约当一鼓作气完成了矩阵力学的一般表述,写出了“三人文章”,至此矩阵理论理论体系才宣告完善。玻恩对此有如下回忆:“这段时间的工作是艰苦的,却也是成功和愉快的,我们三个人之间从未有过吵闹、争辩、或者忌妒。只要读一读我们的论文,就能明显看到这一点。海森堡在1933年同狄拉克和薛定谔共获诺贝尔奖金后,写给我的一封信也明白地表明了这一状况。”[11]玻恩说的是海森堡在去领取诺贝尔奖过程中,写给玻恩的一封短函。玻恩非常重视并一直珍藏着这封信,亲自将它译成了英文。这封信原件和其英译件都完好地保存在剑桥大学丘吉尔档案中心收藏的玻恩档案资料中。这封信的内容[11]如下:

亲爱的玻恩先生:

如果说我有好长时间没有给您写信,也没有对您给予的祝贺表示感谢,其一部分原因是我对于您问心有愧。由于我们三个人——您、约丹和我——在哥廷根的工作,只有我一个人得到了诺贝尔奖金,这个事实使我很别扭,而不知道该怎么写信给您。我们的共同努力现在得到了赏识,我当然是愉快的,我很乐于去回想合作的那段美好的时光,我也相信,所有真正的物理学家都了解您和约丹对量子力学构成的贡献有多么伟大——尽管外人做出了错误决定——这是不会改变的。但我只能再一次为良好的合作而感谢您,而且觉得有一点惭愧。

W.海森堡1933年11月25日 苏黎世

海森堡在这封信中非常明确地指出,矩阵力学完全是玻恩、约当与他自己三个人合作建立的,而与其他人无关。知道这个事实,那些称玻尔为建立量子力学“总指挥”的人们,无论怎么费力自圆其说,都是毫无疑义的。人们对于量子力学史的错误认识,直接源于海森堡——他有时不无目的而笼统地说玻尔对他有重要影响;对于海森堡的诸多欠妥的做法,玻恩当时和过后很长时间里都采取理解与宽谅的态度。他在回忆录中介绍海森堡1933年写给他的这封信时,附有如下说明[11]:

(海森堡)发出这封信的地点和日期是重要的:1933年11月,苏黎世。(这时)希特勒已经掌权,而我是居住在剑桥的一个流亡者。海森堡在纳粹德国不能把他的感触写成书信寄出去,因而不得不等待,直至他到了瑞士。保存这个文件——我们的友谊和我们合伙工作,唯独他得到荣誉的证据,我是高兴的。

然而玻恩的想法似乎过于简单了,在时间的催化下他也终于失去了对海森堡的耐心和善意理解。众所周知纳粹在1945年上半年即已经受到了正义的惩罚,那么之后海森堡有没有努力说清事实的真相呢?为什么玻恩要等到72岁才迟迟获得诺贝尔物理奖?南希·格林斯潘(Nancy Greenspan)在她撰写的玻恩传记中,引用了1949年12月26日玻恩写给玻尔的一封信(南希在书中没有说明此信的具体撰写时间,玻尔研究所的Felicity Pors女士于2014年7月24日为本文作者查证了这封信的具体撰写时间)。在这封信中玻恩说:“……很多与海森堡名字连在一起的(科学)成就,并不都真的属于他本人。在纳粹时期我不能期待他(海森堡)纠正这个事实,但是二战之后至今他(对于建立量子力学的实际过程)仍守口如瓶,这让我十分失望。”[12]

由玻恩的这封信可知,海森堡直到1949年末仍然没有向学术界说明玻恩在量子力学建立过程中的重要作用。与此相反,海森堡曾高调肯定玻尔对他的影响,如他在诺贝尔颁奖演讲中说:“感谢玻尔,因为他对量子力学的概念性原理做了最清楚的分析……”在整个演讲过程中,海森堡感谢玻尔不少于13次;而提到玻恩仅仅两次,其中一次没指出玻恩的突出作用,另一次则用了两个“似乎”,语义更加含糊、模棱两可。[13]这不能不给人以这样的错误印象——玻尔是海森堡的恩师、精神领袖,海森堡的重要文章是在玻尔的影响下完成的。而要让人相信海森堡的这些说法是错误的,那么1933年海森堡写给玻恩的信、1949年玻恩与玻尔之间的通信,以及1963年维纳的那封信等等都是可靠而有说服力的历史证据。

进入20世纪50年代,首先是在玻恩的朋友化学家西蒙(F.Simon)的建议下,玻恩另一个昔日的助手罗森菲尔德(L.Rosenfeld)在《自然》(Nature)上发表了一篇关于量子力学发展史的文章,肯定玻恩的贡献。根据笔者的了解[14],在这样的背景下,海森堡开始在文章中介绍和肯定玻恩的贡献以及对他的影响。海森堡的变化令玻恩深感欣慰,在玻恩的档案中,有一封1951年4月17日他写给海森堡的信,在信中玻恩感谢海森堡在发表的关于量子力学建立过程的文中提到他的贡献。虽然难以证明,但是笔者认为海森堡的这些表态以及玻尔1950年与1952年两次推荐玻恩为诺奖候选人,对于改变物理界以及诺贝尔奖委员会对玻恩的态度有积极的作用,并最终促成了玻恩获得1954年诺贝尔奖。

2.2 信函展示玻恩与黄昆合作的一些细节

黄昆院士在英国留学期间曾到爱丁堡大学玻恩教授那里访学,并与玻恩开始有深入接触。在他于利物浦大学做博士后期间,分出一部分时间与玻恩合作撰写《晶格动力学理论》一书。该书1954年在牛津大学出版,成为固体物理以及晶格动力学领域的标准参考文献。玻恩高度评价黄昆在撰写这本书时的贡献,黄昆则在这本书的中译本“本书说明”中明确指出:“固然我担任了全书的写作,并且在解决一些主要问题上进行了工作,然而玻恩教授的工作仍旧是在书中保持了主导的作用。不仅玻恩的手稿确定了普遍理论的轮廓以及其中部分的具体内容,而且全书所总结的内容,包括书中新发展的理论,也主要是以玻恩教授本人以及他的学派几十年来在晶格动力学方面的工作成果为基础的。”[15]然而这些简短的概述,不足以揭示二人合作的细节。在二人合作撰写这本书时,玻恩是年近古稀的名家,而黄昆是博士刚毕业的年轻人。这样一对年龄与阅历差距巨大的搭档如何开展撰写这本书的工作?尤其考虑到这本书中对若干问题还有突破性研究,这个问题就更加值得思索。在二人合作过程中,都发生过什么?二人始终目标一致,还是时常出现分歧?如果有分歧,具体都有哪些分歧?他们的相关回忆有无失误?根据玻恩的回忆,1951年黄昆回国前玻恩除了对最后一章不满外其他章节均已完成;黄昆保证这年圣诞节之前写完并寄回这一章书稿,可玻恩直到在1952年9月才收到。这中间发生了什么?在这期间玻恩怎么看待这件事?他都做了些什么?……诸如此类一些细节问题一直无从知晓。

笔者研读了玻恩档案中的大量信函,其中包括当年黄昆在利物浦时与在爱丁堡大学的玻恩之间的信函;有黄昆回国后写给玻恩的信函;有玻恩回复其他物理学家询问这本书写作进展的信函;有玻恩和其他物理学家讨论这本书写作内容的信函;有玻恩介绍这本书并征求其他物理学家意见的信函;也有玻恩写给约里奥·居里述说黄昆回中国后,自己因收不到书稿、联系不到黄昆而感受到的苦闷,并希望通过居里与中国联系,帮他找到黄昆的信函;还有玻恩写给当时在中国的李约瑟,希望帮忙联系黄昆的信函等等。通过研读这些信函,对二人合作的细节有了较为充分的更多了解,基于此,笔者完成了《从〈晶格动力学理论〉的诞生看玻恩与黄昆的合作》一文。[16]如果没有玻恩保留下来的这些宝贵信函,很多问题都将成永久之谜。

3 如何更好地发挥信函的史料作用

从以上这些具体的事例可以看出,物理学家之间的信函对于物理学史研究而言,有时候是不可或缺的,有些问题只有借助于这些信函才能得以妥善解决。但是要充分发挥物理学家之间信函的重要史料作用,首先要做好以下几点准备:

第一,要对物理学史的面貌有比较清晰的整体了解。要清楚物理学诸分支之间发展的先后逻辑关系,要知道每个物理学领域的主要代表人物以及他们的主要贡献,并了解一些重要人物与同时代其他人物之间的关系。只有这样,在由一位著名人物比如爱因斯坦为切入点,研究相对论发展史时,头脑里才会有以他为核心的相对论学术思想网络图。而在描述某一具体思想观点的发展轨迹时,如果遇到其他文献资料不足以解决问题,就可以按图索骥去进一步搜集文献,这其中就有可能发现对解决问题有价值的爱因斯坦与洛伦茨、马赫等人之间的重要信函。而如果一个人对物理学发展史缺乏足够的了解,那么即使物理学家之间的重要信函放在他眼前,也难以唤起他的学术感觉;他也看不出、更意识不到这些信函的学术价值。

第二,要有能力知道在哪里找得到某位物理学家某一时期的信函。这仍然是一个学术阅历与积淀的问题,在此我们只针对国外物理学家来说明这个话题。国际上有没有或者有哪些包含物理学家之间信函在内的物理学史料类丛书或者其他资料库?与牛顿有关的包括信函在内的主要文献资料保存在哪里?在哪些著述里面能够部分获得这类资料?爱因斯坦的档案资料重点保存在哪里?……对于这类问题,一个想发挥物理学家信函史料作用的研究者必须事先做到大体上心里有数,而一个真正的研究专家对此应该如数家珍;而做不到这一步,要发挥信函的史料作用就是在做无米之炊。

第三,有些物理学家,如爱因斯坦、玻恩、玻尔等人的档案资料数量巨大。即使研究者有机会直接阅读它们,工作量也是繁重的。这时候物理学史基础知识仍能发挥指导作用。如果研究狭义相对论是怎样出现的,就应该重点关注爱因斯坦1905年之前的档案资料,并从中寻找线索。而要研究广义相对论的发展史,就要重点查阅爱因斯坦1915年之前的档案资料。如果研究矩阵力学或量子力学发展史,就要查阅1925年之前玻恩的档案,笔者由此发现1919年玻恩就已经认识到玻尔原子理论的巨大局限性,并开始重视后来在建立量子力学时有重要作用的若干思想,比如可观察性原则等。在选定重点关注时期之后,再考虑具体有哪些需要重点关注的主要人物,如此一步一步按图索骥推进,就能把研究脚踏实地拓展到深入。

实验物理学家必须埋头做实验,物理学史研究者必须埋头阅读大量历史文献,而均无其他捷径可走,并都切忌略有发现就匆忙发表结论。物理学史研究者在阅读大量包括物理学家信函在内的史料基础上,通过比较、分析、鉴别、综合等等,才能形成较为可靠的历史认识,勾勒出物理学发展史上一个局部的发展轨迹。对于不同的物理学发展时期、不同的被研究者、不同的物理话题,研究的方式方法等都有所不同,这是难以简单概括出一个普适“公式”的实践问题。与学骑自行车或学游泳的情形类似,光听讲是没用的,只有亲自去骑、去游,经历摔倒和沉浮,才能真正掌握其中的技巧。有一个道理是颠簸不破的:没有实验基础的理论只能是假设;借用他人实验数据的研究缺乏原创性;没有史料基础的历史结论是猜测;基于“二手资料”以及其他人观点撰写的物理学史类文章,只要他人所用的文献存在问题,这类文章一定也存在先天性的问题。

4 基于信函研究物理学史手段的时代局限性

2015年12月笔者曾这样请教杨振宁先生:“您和同行朋友的通信等档案资料都在哪里保存着?”杨先生对此问题,回答如下:“五十年代,我做研究最多的时候,多半通讯是靠打电话。打电话就无法留下文献资料。现在很多是写e-mail,而不象海森堡和泡利他们那个时候,或更早时候那样,写纸质书信。”[17]

杨先生的这段话揭示了一个普遍事实。20世纪后半叶,尤其进入21世纪之后,电话、e-mail、QQ、微信等成为了更便捷、更高效的交流方式,一般情况下很少有人相互之间还靠写纸质信函讨论问题、交流思想。这就无法避免地为倚重信函展开科技史研究的做法画上了让人难以割舍的句号。e-mail等可以保留甚至截图,但是物理学家的电子邮箱不是物理学史研究者能轻易得见的。至于物理学家之间的电话,只要没有录音,物理学史研究者也就无法获取其中的重要信息。在新的讯息时代,物理学史研究者如何获取足以替代信函的关键文献资料?这是物理学史研究者亟待思考的问题。19世纪、20世纪保留下来的物理学家信函十分丰富,很多尚未充分用于物理学史研究。因此在一段时间内,20世纪后期以及21世纪以来物理学家不再写纸质信函对于物理学史研究者的影响,还不会很大。但是在未来,随着物理学史研究工作的深入开展,物理学史研究者对于物理学家之间信函交流方式基本上终止而导致的问题,会越来感受越深刻。

面对这一境况,笔者不仅建议物理学史研究者积极寻求应对之策、补救之法,也向科学家们呼吁:科学家在科学研究过程中,尤其对于直觉能意识到的重要发现的实现过程,要有意识加强记忆并最好通过日记等方式及时做记录。这些记录中的重要信息,不仅是科技史研究者重建科学发现过程,从而撰写更真实历史的依据,也是科学创新方法、科学认识论、思维科学等诸多领域开展研究工作的重要基础。在这一个意义上,科学家或科学家团体做出科学新发现,并不是研究工作的结束,为了人类文明建设以及认识更多奥秘,科学家还有必要完成另外一个工作,那就是及时记录并公布科学研究过程中的一些关键性细节。

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