照片： 1927年的第五屆索爾威國際會議，地點在布魯塞爾。 第一排（左起）：朗謬爾，普朗克，居里夫人，洛侖茲，愛因斯坦，朗之萬，古耶，威耳遜，理查森。 第二排（左起）：德拜，努森，布拉格，克萊默，狄拉克，康普頓，德布羅意，玻恩，玻爾。 第三排（左起）：皮卡爾德，亨里奧特，埃倫費斯特，赫爾岑，頓德爾，薛定諤，維夏菲爾特，泡利，海森堡，福勒，布里淵。 ———————————— （本選載《之三》是《哥廷根斷想》的核心段落，是對十九世紀末、二十世紀初物理學大變革的扼要回顧和反思。文字偏長了些，有興趣的朋友請耐心讀下去。） —— 那個年代的人們要比現在的人誠實和執著得多，對自己長期所寄托的精神家園看得很神圣。一旦這個精神家園破滅，他們會感到失落和痛苦，有人甚至于可以為自己信仰的破滅而自殺。 —— 物理學是美的，但物理學家的心靈卻是孤獨的。 二 普朗克墓地（下） 迄今為止，出自哥廷根的諾貝爾獎得主已經有四十多位，在已經過世的中間有相當一部分都選擇了哥廷根作為他們的長眠之地，沒法一一介紹。但作為這次物理學的小小“朝圣”，我倒想再提一位在這里的長眠者，那就是勞厄。像我這樣從事固體物理和半導體物理的人是不可能不熟悉勞厄的。我不禁想起了自己在大學時所做過的一次很槽糕的X光晶體衍射實驗，終身難忘，以致今天在這里也愧對勞厄。無巧不成書，在昨天從卡塞爾來哥廷根那條沒有車速限制的七號高速公路上，遇到了一位風馳電掣般飚車的摩托車手，像刺耳的多普勒[11]狂風般地從我們時速180公里的車后一超而過，轉眼就消失在我們前面的視線以外。那一刻，我就聯想起了勞厄這位喜歡飚車的大科學家。 勞厄（Max von Laue，1879-1960）最著名的成就是提出X射線在晶體里產生的衍射效應可以精確地描繪出該晶體的結構，并由此而獲得了1914年的諾貝爾物理獎。他在柏林同普朗克和愛因斯坦都有過密切的合作，還先后在他們領導的研究所里任過他們的副職。他漫長的科研生涯涉及面很廣，甚至包括了相對論和超導理論。他酷愛運動，特別是登山和飚飛摩托車。他在柏林當教授時，就常常用摩托車當交通工具來往于不同校園之間。他駕技高超，速度驚人，卻從來沒有出過事故。然而，1960年4月8日，81歲高齡的他駕著汽車去實驗室的途中，卻被一位剛拿到駕駛執照才兩天，就在馬路上狂飆摩托車的冒失鬼撞上了。那飆車手當場斃命，而他為了避讓也翻了車，負了重傷，終于不治，于4月24日撒手人寰。他的去世過程也許是在這里的長眠者里最富有戲劇性的了，像是命運在作弄一個飚車愛好者似的。 對著科學巨匠們簡樸的墓地，不禁會想，這么多的科學泰斗們，倘若是在我們東方的“禮儀之邦”，那墓園還不知道該有多風光，那墓碑上也不知道會刻上多少溢美之詞。這也許是東西方文化明顯的差異之一。文化和傳統未必等于文明和進步，文化和傳統里面也有大量的糟粕。唯有優秀的文化和傳統才代表文明和進步。 一路尋訪過去，又順著原路退了回來，最后告別的還是普朗克墓地。 以今天的眼光往回看，歷史的脈絡似乎已經被梳理得清清楚楚，一切都顯得那么順理成章。其實這只是一種淺表的感覺。就以科學發展而言，歷史上的每一步幾乎也都是舉步維艱，真、善、美無時無刻不是在更為強大的謬誤和假、惡、丑的圍堵中走過來的。 十九世紀末的歐洲，那是怎樣一幅景象！姑且不談政治和經濟的危機，單科學文化的各個領域幾乎也都有那么一點“世界末日”的光景。隨著科學把自然界和宇宙的謎底漸漸揭開，歷來作為歐洲文化中流砥柱的宗教受到了前所未有的沖擊。當時哲學界舉足輕重的尼采干脆在1900年宣稱上帝已經死了。隨著工商、產業的空前發展，新領域的不斷開拓，標新立異的觀點層出不窮，各種奇談怪論也塵囂甚上。文學界一派頹廢之風，新貴們叫嚷著“文學已瀕臨死亡”。藝術也經歷著大變遷，那一二十年里的變化，比文藝復興以來五百年里的變化還大。從拉菲爾，達芬奇直到列賓，蘇什金這些大師們的色彩視角和自然現實的表現手法統統被拋在腦后。先鋒派畫家們強調要著重表現他們“個人的內心世界”，或者如他們所聲稱的“事物的本質”。古典音樂也受到前所未有的沖擊，勃拉姆斯被謾罵為“虛偽和反動”，“頑固而愚蠢”。 在科學方面，以伽利略，牛頓和麥克斯韋理論為基礎的經典物理學大廈也開始搖晃。不久前還剛剛被某些頭腦發昏的科學權威們宣布為“已經解決了所有問題，已經無事可做的物理學”，偏偏在這個時候，在研究“黑體輻射”的過程中卻遇到了難題，觸了礁。 情況是這樣：當人們按照經典的熱力學和波耳茲曼統計理論去計算一個平衡的“黑體輻射”腔體的能量時，發現隨著光波頻率的增加，其總能量積分竟然是發散的無窮大。這顯然與事實不符。這在科學史上被稱之為“紫外光的災難”。當時人們對物質結構，對質量和電量的不連續性已經有所認識，但對于能量卻仍然按照直覺，天經地義地認為應該是連續的。 在“山重水復疑無路”的情況下，普朗克于1900 年大膽地提出了“光量子”的革命性假設，認為輻射能量也是和電量一樣，是不連續的，而且有一個最小單位，而光輻射的能量是和輻射的頻率成正比的。這樣，“黑體輻射”問題就迎刃而解，使得物理學“柳暗花明又一村”。不過在當年，這個假設也是千難萬難地慢慢才被接受的，要擺脫傳統的思路和常識的偏見是困難甚至于痛苦的，就連普朗克本人也是一再企圖把光量子融入到經典方法中去取得突破，整整浪費了多年的精力無功而返。 那個年代的人們要比現在的人誠實和執著得多，對自己長期所寄托的精神家園看得很神圣。一旦這個精神家園破滅，他們會感到失落和痛苦，有人甚至于可以為自己信仰的破滅而自殺。篤信原子理論，彈得一手好鋼琴的大物理學家波耳茲曼在以奧斯瓦爾德（Wilhelm Ostwald，1853－1932）為首的一批證實主義者（Positivist）的長期圍攻下被搞得心力交瘁，以致得了嚴重的憂郁癥。盡管最后是他的“原子論”勝了奧斯瓦爾德的“唯能論”，也還是讓他感到心灰意冷。1906年九月，當和家人一起在亞得里亞海北端海濱他所最鐘愛的小城杜伊諾（Duino，當時屬于奧地利，一次大戰后歸了意大利）度假時，他竟然用領帶把自己吊死在旅舍房間里，不禁讓人扼腕長嘆。在同一年自殺的還有德國物理學家德魯德。三十年代奧地利理論物理學家，愛因斯坦的摯友愛倫弗斯特的自殺似乎也是出于類似的原因。甚至于連普朗克，洛侖茲這樣為近代物理學作出卓越貢獻的大物理學家，當用自己的手推翻了過去曾為之奮斗了大半生并一直虔誠地信仰著的“精神家園”時，也仍然感到失落和痛苦。荷蘭的洛侖茲竟然說出過這樣的話：“我真后悔沒有能在這些矛盾出現前的五年就死去”。痛哉斯言！ 物理學是美的，但物理學家的心靈卻是孤獨的。 還清楚記得在六十年代初的饑荒時期，我們物理系的系主任、三十年代在哥廷根留學多年、曾經是海森堡學生的王福山教授給我們上的那堂物理大課，讓我完全忘掉了轆轆饑腸：他把“紫外光災難”的前因后果，“黑體輻射”公式的推導，以及普朗克的“光量子”假設如何使輻射能量收斂，并符合實驗結果，交待得清清楚楚。這里面很典型地體現了物理學那種內在的邏輯美和理性美。能神游于這樣一種求知和認識事物本質的境界，能不斷擴大和豐富這種境界，是一種幸福。 從米開朗基羅（Michelangelo，1475-1564）到伽里略（Galileo　Galilei，1564-1642）時代，科學家們也許還虔誠地以為，研究數學、物理學可以更好地贊美上帝。接下去的荷蘭大哲人斯賓諾莎（Benedict de Spinoza，1632-1677）卻明白了上帝原來是子虛烏有，那人格化的、超生命的上帝并不存在，應該贊美的恰恰是科學和藝術本身：那支配著大自然的永恒的規律，才是真正具有理性美的上帝。偉大的康德（Immanuel Kant，1724-1804）也是這樣的泛神論者，深受康德影響的一大批科學家、藝術家和文學家，從歌德到貝多芬，從普朗克到愛因斯坦也都是這樣的泛神論者。 1936年，紐約的一個六年級學生寫信給住在普林斯頓的愛因斯坦，問他是否禱告，如果禱告的話，祈求什么？愛因斯坦很快寫了回信，其中提到：“宇宙間所發生的一切都是由自然規律所決定的，人類的行為也不例外。由此，一個從事研究的科學家很難可以相信，只要向一個超越于自然之上的上帝禱告一番就可以影響事物?！?。相信自然界存在一種包羅萬象的根本規律，這種信念已經被科學研究的進展證明是站得住腳的。任何一位認真從事科學研究的人都會深信，在宇宙的總體規律里面明顯地存在一種精神，這種精神遠遠超越在人類精神之上，能力有限的人類在它的前面應當感到渺小。這樣，研究科學就會產生一種特別的“宗教感情”，它和一些幼稚的人們所篤信的宗教是大不相同的”。愛因斯坦的這番話，也許是對斯賓諾莎和康德的泛神論最言簡意賅的闡釋。 但深一步看，光有科學的理性美，這個美還是不完整的，只有理性之美和藝術之美的結合，才是美的最高境界。也許這就是為什么我對普朗克總有著特別的好感和尊敬的原因，因為他也是一位出色的鋼琴家，而且愛演奏貝多芬的作品。人們常常會提到他和愛因斯坦一起演奏貝多芬的奏鳴曲的歷史美談，其實愛因斯坦和許多人一起演奏過奏鳴曲，這對他是很隨便的事。根據馬克斯?玻恩的回憶，就在他剛到柏林工作，和愛因斯坦只見到過一二次面之后，愛因斯坦就抱著自己的提琴跑到他家里和他一起演奏奏鳴曲了。當然這些都是早期的事。后來，特別是三十年代以后，這樣的詩情畫意就美景不再了。反觀二戰時期留在德國的大批科學家同愛因斯坦之間所出現的某些分歧，包括普朗克在內，歷史應該有比較中肯的評價。對待德國的態度和對待納粹的態度不能混為一談；普朗克始終保持了高風亮節，沒有和納粹妥協。下面還會提到他的兒子艾爾文?普朗克的死，這會讓我們對普朗克在當時的處境看得更清楚。有許多事情，沒有在法西斯統治下親歷和體驗過的人們是不容易理解的；就像在中國，沒有經歷過“文革”的人的確是很難理解當時所發生的一切。 德國馬克的硬幣往往有多種不同版本，在1957-1971年間發行的兩馬克的硬幣上就有馬克斯?普朗克的頭像。 二戰以后，愛因斯坦被有些人吹捧得神乎其神，而且幾乎成了所有領域里的圣徒一般，顯然是過于被神化了?？梢钥隙ǖ氖?，愛因斯坦本人絕對不欣賞這種熱鬧的抬轎子，他到死為止一直保持著清醒的頭腦，按照他的遺囑，他死后骨灰被秘密保存，不發訃告，不舉行公開葬禮，不建墳墓，不立紀念碑。他不愿意死后還被別有用心的人利用。 從愛因斯坦被過分地神化，可以看出人們對偶像的崇拜里往往有許多非理性的成分，而且也往往掩蓋了許多其他科學家的貢獻。就如伽里略對牛頓力學的巨大貢獻被低估了一樣，人們往往也容易忘記，愛因斯坦的相對論同樣也包含了許多其他科學家大量的心血。譬如，從參考體系里觀察到運動物體的長度，會在運動方向上縮短，而該運動物體的質量會變大的假設，以及這個假設的證實，就是荷蘭大科學家洛侖茲以及愛爾蘭科學家費茨杰拉爾德在1893年的研究成果。又如，關于四維時空的概念，就是由哥廷根大學著名的數學家，希爾伯特的同事，有俄羅斯血統的閔可夫斯基提出來的，可惜他在事業快到顛峰的時候突然英年早逝，否則，廣義相對論說不定出世會更早也未可知。當閔可夫斯基知道自己“大限將到”時，他唯一的遺憾是不能把相對論再研究下去。至于希爾伯特對廣義相對論的的貢獻，前面已經提到。更有趣的還有，愛因斯坦居然并不是因為相對論而獲得1921年的諾貝爾物理獎，而是因為光電效應，從實驗上證明了普朗克的量子理論。歷史是常常會開點玩笑的！ 對于愛因斯坦，我總有一種感覺，他的真正靈魂永遠沒有離開過歐洲，而他的輝煌也應該歸于歐洲，而不是美國。這里我說“歐洲”而不說“德國”，是因為愛因斯坦是一個“世界主義者”。但他對歐洲則肯定是懷念的。他從美國寫給比利時王后伊麗莎白的信里就流露過這樣的懷戀：“在這里，發現自己所熱愛的還是那個具有各種弊病、充滿痛苦的古老歐洲，并且樂意回到那里去”。 注： [11] 按“多普勒效應”，觀察者聽到高速而來的車子發出的聲音頻率比其自身真正頻率要高，速度越快，觀察者聽到的頻率也愈高。同樣，觀察者聽到高速而去的車子發出的聲音頻率比其自身真正頻率要低，速度越快，觀察者聽到的頻率也愈低。所以當飆車手從我們身邊超過時，我們聽到的猶如魔鬼尖叫而來，野獸咆哮而去。