20世紀的科學怪傑鮑林

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個學生進行交談。在這些研究討論中，他會詢問他們工作的進展，提出指導意見，並給予鼓勵。索末菲具有一種獨特的德國式的樂觀精神：他堅信德國科學和德國音樂與哲學一樣，代表了人類的最高成就，而且德國思想的理性發展必將最終破解原子的秘密。這只是時間和方法的問題。他讓學生們把精力集中在較小的、力所能及的問題上，而不允許他們把時間浪費在複雜的大理論問題上，從而幫助他們建立起信心。他常說：“當國王建造宮殿的時候，馬車伕更忙。”在嘗試製作王冠之前，他要保證學生首先是一個合格的木匠。如果說，尼爾斯·玻爾在20年代中期對圍繞在他的原子模型理論周圍的疑雲日益悲觀，日漸成為量子物理學的憂心忡忡的哲學家，那麼，索末菲則可以說是量子物理學樂觀的工程師。

在培養成功的物理學家方面，他的研究院是無與倫比的。愛因斯坦在1922年寫信給他說：“我特別欣賞您培養出瞭如此眾多的青年才俊。”據估計，第二次世界大戰前在德國教書的所有物理學家中，有三分之一在索末菲的研究院裡做過學生或助教。這些才俊包括勞厄、德拜、沃爾夫岡·泡利、維納·海森伯、保羅·埃瓦爾德、漢斯·貝特、保羅·愛潑斯坦、格雷戈爾·文策爾、瓦爾特·海特勒、福裡茨·倫敦、卡爾·貝歇爾特以及外國學者愛德華德·康頓、埃西多·拉比、愛德華·泰勒、勞倫斯·布拉格和鮑林。他的許多學生在學術上超過了他。他們所有人都從他那裡學到，沒有什麼是不可能的。海森伯說：“我從玻恩那裡學到了數學，從玻爾那裡學到了物理，而從索末菲那裡學到了樂觀。”

研究原子時，樂觀是不可或缺的。大家越來越清醒地認識到，玻爾—索末菲關於電子沿軌道轉動的原子模型不能說明問題。原來的困惑仍舊得不到解釋：運動的電子為何不會喪失能量撞向原子核？為何它們只能呆在特定的軌道上運動？電子如何“躍遷”？而且現在又出現了新的不可思議的現象。在20年代初，法國的一位博士生普林斯·路易斯·德布羅意提出，電子錶現出波和粒子的雙重特性；換句話說，物質，至少在原子水平，具有光的性質。美國貝爾實驗室的研究人員在1927年證實，電子在穿過晶體時會發生衍射，就像光波和X射線那樣。1923年，另一位美國科學家阿瑟·霍利·康普頓發現了光具有粒子特性的強有力的證據。接著，兩名青年丹麥科學家戈爾德施密特和烏倫貝克發現電子會“自旋”。粒子怎麼會是波，而波怎麼又會是粒子呢？波怎麼能“自旋”呢？

在加州理工學院，鮑林聽說過很多玻爾—索末菲原子模型存在缺陷的議論。但在最後得到證明之前，他仍然信奉這一模型和其他相關的理論。他在1925年12月份還認為，基於玻爾—索末菲量子理論的計算“簡潔明快，論據充分”。但僅過了幾個月，到了1926年夏天，他已開始用一種新的思路來看待原子了。

這起始於他與索末菲的第一次談話。對於德語，鮑林從祖父母那兒學了一點，後來又在俄勒岡農學院學過兩年；他的這點德語加上索末菲有限的英語，他倆得以進行深入的會談。鮑林問，也許您還記得在加州理工學院訪問時見過我？遺憾的是，院長忘記了。索末菲讓鮑林描述一下他的研究興趣和他希望在慕尼黑取得的成果。鮑林熱切地談起他希望繼續在加州理工學院的一項工作，關於氯化氫氣體介電常數的研究。然而鮑林吃驚地發現，索末菲“並不怎麼在意我的建議”。和多數德國科學家一樣，院長認為美國物理學總的來說不登大雅之堂。（他告誡一位準備拿獎學金到伯克利深造的德國青年物理學家說：“不要對此過於認真。在美國的日子會非常好過。那兒任何年輕人都能成為助理教授。”壞管怎樣，德國的習慣是教授制定研究課題，而不是學生來定。索末菲讓鮑林給他幾天時間考慮，然後讓鮑林研究一個他並不是十分熱心的問題，關於電子自旋的一系列嚴密的運算。

鮑林對待這項工作的熱情好比是完成母親在他十多歲時給他安排的課餘工作：他沒有取得什麼進展，很快就放棄了努力。他的興趣在別的事情上。他回憶說：“我思考著幾乎每一個懸而未決的理論問題。”

當時他特別感興趣的是一個氯化氫問題。鮑林試圖用一種量子理論來精確地預測電場對極性分子運動的影響。他的理論預測與實驗結果相當接近，這使他確信問題出在實驗測量不精確或者是自己的理論尚不完善，而玻爾—索末菲原子模型是正確的。在離開美國赴歐洲之前他正思考著以一定角度給電場加上一個磁場。如果玻爾—索末菲理論是正確的話，磁場將會對分子