尼尔斯·玻尔:复活的苏格拉底
2022-02-17董洁林
董洁林
古希腊有一位很轴的哲学家,名叫苏格拉底。他喜欢刨根问底思考与辩论,最后因藐视神灵被处死。两千多年来,他的幽灵一直在欧洲盘旋。二十世纪的丹麦哥本哈根的科学家尼尔斯·玻尔犹如一枚复活的苏格拉底。
1922年11月,玻尔因其原子模型和氢原子光谱的工作而获得诺贝尔物理学奖,世界各地的青年科学家纷纷奔向丹麦哥本哈根。除了卓越的成就,玻尔的性格与人品也是吸引青年科学家的重要原因。他心胸开阔,对世界各地科学家一视同仁;他性格温和、待人宽厚,但在学术问题上却很执着、刨根问底;他学术品格高尚,乐于做学生和合作伙伴的跳板,如果自己没有重大贡献,不会把名字加在他们的论文上。他还非常善于发现他人的长处,无论是批评还是表扬都无比真诚而富有建设性。
1924年,23岁的海森堡来到玻尔的理论物理研究所做博士后,在与玻尔的辩论中得到了巨大收获。玻尔可以真诚而柔和地与学生辩论几天几夜,海森堡经常被折磨得崩溃,但几个回合之后,海森堡发现自己的物理学功力的确大涨了。1925年,海森堡开始构建量子力学矩阵理论。第一篇文章发表后,玻尔拿去给爱因斯坦看,得到肯定。哥廷根大学的玻恩教授读了海森堡文章后,立刻着手与他合作,构建了更为严谨的数学模型。
1926年,奥地利物理学家薛定谔提出了量子力学波动方程。由于物理学家们比较熟悉解微分方程,于是薛定谔方程得到更多回响。1927年,狄拉克从英国来到了哥本哈根,通過数学证明,他认为海森堡的矩阵量子力学与薛定谔波动力学是等效的。同时,狄拉克还把相对论引入量子力学模型中,预测了一些惊世骇俗的现象,比如反粒子。此时,海森堡也在憋大招,他从矩阵量子力学推导出“测不准原理”,并和玻尔老师又开始了马拉松辩论:这到底有何物理意义?如何用实验确认这个原理?这个理论能够预测什么新现象?
其实玻尔自己也非常需要与人交流,在辩论过程中彼此成就、共同挖掘科学真谛。在与一流学生辩论时,他无须注意学生的感受,辩论可让科学在他们眼前变得更为深刻而清晰。对于不那么强大的学生,他会稍微节制一点,例如他要求学生首先按照自己的想法把文章写完,然后再开始辩论。有学生在与他辩论之后放弃了自己原本正确的观点,玻尔对此虽有歉意但不会改变,他认为不坚持自己正确观点的人其实没有真正搞懂,碰运气发了论文也成不了伟大的科学家。
第五届索尔维会议于1927年11月召开,玻尔领导的哥本哈根学派闪亮登场:玻恩、海森堡、泡利、狄拉克、克雷墨斯……他们与爱因斯坦、普朗克等人类历史上最杰出的科学家相聚。这次会议最重要的事件即新量子力学正式诞生,玻尔本人从旧量子理论的旗手华丽转身为新量子力学的教父。该会议也是旧量子理论的三位旗手,普朗克、爱因斯坦和玻尔,分道扬镳的起点。普朗克慈祥地看着新量子力学的诞生,玻尔带着一帮年轻人披荆斩棘,而爱因斯坦则成为保守派,不相信“上帝会掷骰子”。
玻尔与爱因斯坦都是温和而执着的人。这次会议后,他们就波粒二象性、测不准原理、因果律、互补原理等物理和科学哲学问题进行了几十年的大辩论,成为科学史上一道靓丽风景。爱因斯坦至死也没有与玻尔在他们辩论的科学问题上达成一致,但他们之间友谊深厚,他对玻尔的评价是:“玻尔从不认为自己拥有真理,而是永远处于摸索状态。”
的确,追求科学真理犹如凝视黑暗的深渊和无尽的苍穹,需要很多执着较真的“苏格拉底”,前赴后继。