20世紀的科學怪傑鮑林

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愛娃仍然記得那年6月底乘火車穿越阿爾卑斯山脈的旅行——蔥翠的山坡，火紅的罌粟，戴著藍色頭巾的農村婦女——還有她丈夫的激動心情。鮑林引起了索末菲的關注。他的觀點受到了重視。到達蘇黎世後，他們應邀與院長和其他幾位科學家到德拜家用餐。在後來幾天時間裡，鮑林介紹了自己的理論，聽別人的報告，並和幾位歐洲最著名的物理學家隨意地進行了交談。愛娃寫道：“他專心地傾聽著，興奮異常。我很高興看到他這樣。”

另一件令鮑林格外激動的事情是有機會同大家談論最多的歐洲青年物理學家泡利交換看法。泡利出生於維也納一位化學教授家庭，17歲那年，在聽完愛因斯坦關於相對論的一次演講之後，他站起來說那位科學巨匠的結論中有些錯誤，從而聲名鵲起。18歲的時候，他為百科全書撰寫相對論條目。1925年，他還只有25歲，就發表了“不相容原則”，從而在玻爾—索末菲原子模型描述電子狀態的三條原則之外又加了第四條。他還表明，任何兩個電子都不會有完全一致的量子數。這樣，他就確立了自己在物理學發展史上的地位。戈爾德施密特和烏倫貝克運用泡利的第四條量子數原則，發現了電子“自旋”的新特性，即電子繞自己的軸旋轉的特性。自旋有兩種，一種與電子的軌道平行，一種與電子的軌道相反。按照不相容原則，一對電子只要自旋方向相反，就能相容於同一個軌道。成對電子的思想立刻引起了化學家，至少像鮑林這類化學家的強烈共鳴，因為他們對路易斯共用電子對成鍵的理論是相當熟悉的。

與此同時，泡利也由於他一位同事所稱的“過分誠實”而聲名狼藉。如果他認為某種理論粗製濫造，他會直截了當，有時甚至是無情地加以鞭撻。連好脾氣的保羅·艾倫費斯特也受不了泡利尖刻的批評，對他說：“我喜歡你的論文，而討厭你的為人。”鑑於鮑林的論文指出了泡利有關極性分子思想的缺陷，也許他會受到冷遇。

在一次報告間歇，鮑林跑到泡利面前，向他講述自己幾星期來的辛勤工作表明玻爾—索末菲量子物理學模型是對經典理論的改進。泡利彬彬有禮地聽他講完，給了他四個字的答覆：“沒有意義。”也許是覺察到了自己的評論給對方的打擊，他補充說：“如果在兩年之前，你會出名的。”兩年之前尋找支援玻爾—索末菲的論據還是有意義的。但是現在，至少對泡利這樣天才的歐洲青年物理學家來說，那一理論已經過時。一年前，一種新的稱為量子力學的思維方式已經誕生，從而宣告了玻爾—索末菲理論的死亡。

新力學

泡利的朋友維納·海森伯是玻爾—索末菲理論的主要殺手。他倆是互補的一對。泡利是內向穩重、善於嚴密分析的兄長（年長一歲半），而海森伯是容易衝動、具有創新精神的闖將。他們的學習生涯頗為相近，海森伯比泡利晚一兩年：他們都在慕尼黑索末菲處獲得博士學位。在那裡，一年級研究生海森伯初識泡利併成為好朋友；兩人都赴哥廷根跟隨玻恩深造；然後兩人都在哥本哈根當過玻爾的助手。玻恩是新物理學的思想教父之一；兩人都受到玻恩懷疑論的影響並崇尚數學。玻息傳授給他博士後學生的思想是，在描述原子時使用的空間和時間概念不應當受到描述較大物體時使用的相同概念的限制。他同時也傳授給了他們一個數學家對於混亂、矛盾的玻爾—索末菲原子模型的厭惡。到了1924年，泡利和海森伯就已經把修補玻爾—索末菲原子理論的努力稱之為“騙局”。

海森伯將終止這場騙局。他認為這一謬誤的癥結在於，研究人員試圖用一個編造出來的、電子沿軌道執行的模型來硬套越來越奇怪的實驗結果。海森伯決定忘掉軌道，把模型拋到腦後。他把玻爾—索末菲模型從自己的大腦中抹去，然後完全基於觀測到的資料在腦海中構築純粹的數學公式。沒有人能夠看到在軌道上執行的電子，但是你可以看到它們發出的光。海森伯把注意力集中在光譜資料上。他曾患枯草熱在北海一個多石的小島上養病，就在那充滿傳奇色彩的幾天裡，海森伯僅僅依靠可觀測的資料，創造了一種描述量子物理的新的數學方法。玻恩和他的一個學生帕斯卡爾·約爾丹對此又作了整理和推廣，這就形成了後來人們所說的矩陣力學。這一新的體系對舊的量子物理學作了顯著的改進。它不僅可以用來更加令人信服地解釋更多的光譜資料，而且本身也涵蓋經典物理學原則，牛頓力學就是其一個極限情況。建立矩陣力學時，海森伯才四歲。

這是一個規模龐大、要求極高的數學體系。而且數學還不是它唯一的問題。海森伯在擺脫原子模型方面做得