一位學友傳過來一張照片,是愛因斯坦、居里夫人等一群物理學界的巨人們的合影。后來我在網(wǎng)上遛達遛達,發(fā)現(xiàn)這是一張最近被瘋傳的歷史照片。因為其中有愛因斯坦,有居里夫人,因此人們認為一定是一群了不起的科學家們的合影,因此,不管他是不是了解物理學,是不是喜歡物理學,都在以驚人的熱情傳播張張照片。只是,大多數(shù)人對這張照片的背景和人物的說明都語焉不詳,或者錯誤頗多。我多年不讀物理學方面的書了,但這個氛圍還是催動自己寫一點筆記。
科學史上有多得數(shù)不清的高端論壇,但是,可以說,幾乎沒有一次聚會的光耀,能與我們這張照片爭輝!
這一張照片,是出席于1927年10月24-29日在比利時布魯塞爾召開的第五次索爾未會議的物理學家們的一張合影。毫無疑問,他們是物理學史上創(chuàng)造新紀元的精英,29個人之中有15人是諾貝爾獎的獲得者,也可以毫不夸張地說,他們是二十世紀科學進步的開拓者與奠基人。
二十世紀物理學的進步,源起于相對論和量子力學兩個偉大理論的建立。為了協(xié)調(diào)新概念與經(jīng)典理論之間的矛盾,1910-1911年間,德國物理學界的兩位領袖級人物普朗克(Max.K.E.L.Planck,1858-1947)和能斯脫(W.H.Walther Hermann Nernst,1864-1941)醞釀召開一次國際性的學術會議,并取得了著名的比利時化學工業(yè)家和社會活動家索爾維(E.Ernest Solvay,1838-1922)的支持。于是,誕生了索爾維物理學會議(Solway Conference on Physics)。
第一次索爾維國際物理學會議是在1911年10月于布魯塞爾召開的,會議的主題是輻射與量子論,著名的荷蘭物理學家洛倫茲(H.A.Lorentz)擔任會議科學委員會主席;參加的科學家有愛因斯坦、普朗克、居里夫人、索末菲、維恩、盧瑟福、朗之萬、布里淵、彭加勒等人。第二次索爾維會議召開于1913年,第三次召開于1921年,第四次召開于1924年,第五次召開于1927年,都由洛倫茲擔任主席。索爾維會議一直延續(xù)至今,最近一次即第二十五次索爾維國際物理學會議,是2011年舉行的,會議主席是美國著名物理學家、2004年諾貝爾物理學獎得主戴維.格羅斯。
第五次索爾維物理學會議格外星光熠熠,所以特別與眾不同。許多參加會議者大多是那個時代物理學領域的領袖級人物。
在那一張合影照片前排正中端坐的,就是愛因斯坦。
第一排自左至右依次是:I.蘭繆爾 ,M.普朗克,M.居里,H.A.洛倫茲,A.愛因斯坦,P.朗之萬,Ch.E.古伊,C.T.R.威耳孫,O.W.理查森。
第二排自左至右:P.德拜,M.努森,W.L.布喇格,H.A.克拉梅斯,P.A.M.狄拉克,A.H.康普頓,L.德布羅意,M.玻恩,N.玻爾。
第三排自左至右:A.皮卡德,E.亨利厄特,P.埃倫菲斯德,Ed.赫爾岑,Th.德.唐德,E.薛定諤,E.費爾沙菲爾特,W.泡利,W.海森堡,R.H.福勒,L.布里淵。
蘭繆爾(I. Langmuir,1881-1957),美國物理學家、化學家,1932年因表面化學和熱離子發(fā)射方面的研究成果而獲得諾貝爾化學獎。
普朗克(Max.K.E.L.Planck,1858-1947),德國物理學家,1918年諾貝爾物理學獎獲得者。普朗克是物理學領域第一個提出量子假設的人。1900年,為了解釋黑體輻射的實驗結(jié)果與經(jīng)典理論的矛盾,普朗克提出,物體的能量狀態(tài)并不是連續(xù)的,而是量子化的.普朗克開創(chuàng)了物理學的一個新時代——量子時代??墒恰F绽士吮救藢α孔拥拿婺繀s顯示出迷茫,一直致力于尋求在經(jīng)典物理學的框架內(nèi)解釋他自己的發(fā)現(xiàn)。但是,普朗克提出量子概念的那天,1900年12月14日,卻永遠被看作是量子物理學的誕生日載入史冊。
瑪麗.居里(Marie S.Curie,1867-1934),即居里夫人,波蘭裔法國物理學家,1903年因放射性的發(fā)現(xiàn),與她的丈夫皮埃爾.居里,以及另外一個法國物理學家貝克勒爾一起獲得諾貝爾物理學獎。居里夫人出生于華沙,1891年為了求學來到法國,1895年與皮埃爾.居里結(jié)婚,并一起致力于發(fā)射性的研究。1906年,她的丈夫不幸罹難于一場車禍,居里夫人全部接過她的丈夫的工作,繼續(xù)在這個領域進行研究。1911年,居里夫人由于放射性元素鐳和釙的發(fā)現(xiàn),獲得諾貝爾化學獎,成為現(xiàn)代科學史上第一個兩度獲得諾貝爾獎的科學家。
洛倫茲(Hendrik.A.Lorentz,1953-1928),荷蘭物理學家,1902年諾貝爾物理學獎獲得者。洛倫茲的名字在普通中學的物理學教科書上就有,運動電荷在磁場中會受到一個橫向力的作用,即洛倫茲力。把洛倫茲力推廣到電磁場,推廣到微觀元電流,洛倫茲力便與麥克斯韋方程一起,構(gòu)成經(jīng)典電動力學的基礎。由于洛倫茲力的作用,在現(xiàn)代實驗物理中,便有了洛倫茲加速器,即回旋加速器。洛倫茲在現(xiàn)代物理學中更加著名的貢獻是在1904年提出了洛倫茲變換,為相對論的時空關系奠立了數(shù)學基礎。在國際物理學學術界,洛倫茲還是一位頗受歡迎的活動家,他主持過許多重要的物理學學術會議,包括五次索爾維會議。
愛因斯坦(Albert Einstein,1879-1955),20世紀最偉大的自然科學家,現(xiàn)代物理學最偉大的開拓者與奠基人,1921年諾貝爾物理學獎的獲得者。愛因斯坦出生于德國,1896-1900年在瑞士聯(lián)邦工業(yè)大學攻讀物理學,1902年被伯爾尼瑞士聯(lián)邦專利局錄用為技術員,此間開始利用業(yè)余時間研究物理學。1905年,現(xiàn)代物理學史上劃時代的一年,愛因斯坦在物理學的三個不同的領域(光量子論、分子運動論、狹義相對論)取得了歷史性的成就,其中影響最大的是相對論和光量子論,而這兩大貢獻恰好就是二十世紀物理學的兩個革命性的成就,也是二十世紀至今科學技術進步最重要的理論基礎。1915-1917年間,愛因斯坦又在廣義相對論、輻射量子論、宇宙學等領域,為現(xiàn)代物理學做出了歷史性貢獻。1925-1955年之間,愛因斯坦用大量的精力追求建立統(tǒng)一場論,試圖把引力場和電磁場在廣義相對論的基礎上統(tǒng)一起來,給包括宇宙在內(nèi)的宏觀世界和微觀世界一個統(tǒng)一的完備的描述。愛因斯坦并沒有完成他的宏愿,而且,晚年的愛因斯坦一方面繼續(xù)充當著物理學的精神偶像,另一方面又十分孤立,但是,愛因斯坦終生不渝的科學探索精神與哲學思考,如同它的偉大成就一樣,永遠是科學家的榜樣。愛因斯坦還是一位極富有哲學探索精神的思想家,一位熱愛和平堅持正義的國際社會活動家。愛因斯坦是猶太人,第二次世界大戰(zhàn)前夕即被迫流亡歐美,最后,于1933年10月到美國,在著名的普林斯頓任教授直至1945年退休。1955年4月愛因斯坦病逝,遵其遺囑,不舉行告別儀式,不保留骨灰;不建墓立碑,不要使自己在身后還作為后世朝覲的圣人。愛因斯坦一生撰寫過許多科學著作、論文、以及大量關于量子力學的解釋的通信,非專業(yè)人士不大能看懂,但是,我倒是愿意向非專業(yè)人士推薦其中兩本小冊子:一本是他和他的波蘭籍助手英菲爾德合著的《物理學的進化》,沒學過物理學的人也不難看懂;一本是《狹義與廣義相對論淺說》,有一點物理學基礎的人就不難看懂。我上大學時買過這兩本書,說不上學了多少知識,但對于啟發(fā)一個年輕人的科學思維,受益不少。1977年,商務印書館出版了《愛因斯坦文集》(第一卷),收集有他從1909年至1955年間的147篇文章。我那時還是秦皇島市某機關的一個公務員,花2.35元人民幣買了一本,看得明白看不明白地從頭到尾翻閱了一遍。其中,卷前有兩張照片,一張是愛因斯坦的肖像,另一張就是本文中的那幅第五次索爾未會議合影。書中還有一篇論文:《對于量子理論的意見》,就是愛因斯坦在這次以“電子與光子”為主題的會議上的發(fā)言。學物理的人都知道,二十世紀物理學圈內(nèi)最著名、最激烈、歷時最長、甚至至今也不能說有最終結(jié)論的學術論戰(zhàn),就是以玻爾為旗手哥本哈根學派及其支持者,與以愛因斯坦為旗手的另一部分科學家們,在關于量子力學的解釋問題上的論戰(zhàn)。
朗之萬(Paul Langevin ,1872-1946),法國物理學家。朗之萬在研究氣體電離、陰極射線和X射線的次級發(fā)射,研究布朗運動及漲落理論,研究物質(zhì)的順磁性和抗磁性,研究運動電荷中質(zhì)量與能量的關系,等許多領域都有重要的貢獻,是當時有影響的物理學家之一。我們在大學學習非平衡態(tài)統(tǒng)計物理學時,接觸過一類隨機微分方程,描述一個宏觀系統(tǒng)的化演化與微觀布朗粒子分布和運動的關系,稱朗之萬方程,朗之萬第一個把隨機微分方程用于統(tǒng)計物理學研究,做出了重要的貢獻。
古伊(Charles Eugene Guye,1866-1942,又譯作居厄),物理學家。在狹義相對論建立后,古伊用快速電子偏轉(zhuǎn)實驗證明了相對論性的運動公式的正確性。
威耳孫(Charles T.R.Wilson,1869-1959),英國物理學家,1927年諾貝爾物理學獎獲得者。威耳孫最重要的物理學貢獻是他在1896年建立了威耳孫云室,并用之于云霧中的光學現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)和記錄到云室中α粒子和β粒子的徑跡;威耳孫云室成為二十世紀上半葉核物理學與粒子物理學最重要的實驗研究手段之一。
理查森(O.W.Richardson,1879-1959),英國物理學家,1928年諾貝爾物理學獎獲得者。理查森于1897年進入劍橋大學三一學院,在著名的卡文迪什實驗室學習。這一年,偉大的英國物理學家J.J.湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子,湯姆生是卡文迪什實驗室主任,理查森正是湯姆生的學生。理查森對于物理學的主要貢獻是,在對熱電子輻射的研究中,發(fā)現(xiàn)了飽和熱電流密度與輻射體絕對溫度、材料性質(zhì)(逸出功)之間關系的理查森公式。十分可貴的是,在理查森完成這項工作的1911年,即使是世界上首屈一指的卡文迪什實驗室,實驗條件也是十分簡陋、十分艱苦的,要獲得完全不同于傳統(tǒng)認識的新的結(jié)論、給予完整的數(shù)學描述,其困難可想而知。理查森做到了,并且,十七八年以后,當量子理論更加完善時,理查森的結(jié)果完全與其一致。
德拜(P.J.W.Debye,1884-1966),美籍荷蘭物理學家,1936年諾貝爾化學獎獲得者。二次大戰(zhàn)時期,納粹當局要求在著名的德國普普朗克物理研究所工作的德拜加入德國國籍,被斷然拒絕。德拜于1940年離開德國,去美國康奈爾大學工作,直至退休。德拜早年主要從事固體物理學方面的研究工作,1912年,德拜德拜改進了愛因斯坦的固體比熱容公式,得出在常溫條件下服從杜隆-珀替定律,在絕對溫度T趨近于零時與T的三次方成正比的結(jié)論;其間,引入了著名的德拜溫度的概念。德拜用以計算固體熱容的原子振動模型,即德拜模型。德拜在物理學領域的貢獻很大,卻于1936年獲得諾貝爾化學獎,是因為他后來進行X射線衍射和化學偶極矩理論方面的研究,也取得了杰出成就。
努森(Martin Knudsen,1871-1949),丹麥物理學家。在流體力學和傳熱學的研究中,努森發(fā)現(xiàn)了氣體通過多孔固體擴散時,當固體微孔的孔徑遠遠小于氣體分子的平均自由程時,氣體分子與孔壁之間的碰撞幾率,將遠大于氣體分子之間的碰撞,即遵從努森擴散公式。
W.L.布喇格(W.L.Bragg,1890-1971),英國物理學家,1915年諾貝爾物理學獎獲得者。布喇格最重要的學術成就在晶體的X射線衍射研究方面,在德國物理學家勞厄(Max von Laue,1879-1960)X射線衍射實驗成果的基礎上,得到了X射線波長與晶體晶面間距之間的定量關系,即布喇格衍射和布喇格定律。布喇格定律給出了晶格研究的一種可靠且精確的實驗方法,奠定了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的X射線譜學研究的基礎。必須提到的是,做出這項成果并獲得1915年諾貝爾物理學獎的,不只是W.L.布喇格,還有他的父親、物理學家W.H.布喇格。父子倆合作研究并以其獲得最高的科學榮譽,在科學史上是為佳話。還可以順便提到的是,在布喇格父子之前做晶體的X射線研究工作的德國物理學家勞厄,也因為這一領域的開創(chuàng)性研究成果而獲得1914年諾貝爾物理學獎。喜歡閱讀科學史的朋友,我建議你讀一讀勞厄的《物理學史》。1978年由商務印書館出版的這本著作,連索引在內(nèi)只有150個page,但是,經(jīng)典地敘述和點評了數(shù)百年物理學史(盡管重點是現(xiàn)代物理學史),權威性、思想性、可讀性是現(xiàn)今許多動輒洋洋灑灑數(shù)百頁的同類印刷品遠不能及的。
克拉梅斯(H.A.Kramers,也有人譯作克雷默,1894-1952),荷蘭物理學家??死匪乖?jīng)作為玻爾的博士生在哥本哈根學習,并在那里工作了十年之久。后來回到荷蘭,是阿姆斯特丹數(shù)理中心的創(chuàng)建者之一。
狄拉克(P.A.M.Dirac,1902-1984),英國物理學家,1933年諾貝爾物理學獎獲得者。狄拉克是二十世紀二十年代量子力學創(chuàng)立者中最年輕的學者之一。1926年,他發(fā)現(xiàn)了后來被稱之為費米-狄拉克統(tǒng)計的全同粒子系統(tǒng)的量子統(tǒng)計方法。1927年,在研究輻射的量子理論時,他提出二次量子化理論,為建立量子場論找到了一個出發(fā)點。1928年,他提出電子的相對論性運動方程,即狄拉克方程,把二十世紀物理學的兩大理論發(fā)現(xiàn)——相對論和量子力學結(jié)合起來,奠定了相對論性量子力學的基礎,并預言了反物質(zhì)(包括正電子)的存在,1932年美國物理學家安德森發(fā)現(xiàn)了正電子,證實了狄拉克的預言。狄拉克在量子力學理論方面還有許多其他創(chuàng)見。狄拉克與1930年撰寫出版的著作《量子力學原理》,是中國學生熟悉的經(jīng)典教科書。
康普頓(A.H.Compton,1892-1962),美國物理學家,1927年諾貝爾物理學獎獲得者??灯疹D在物理學上的重大貢獻是:1020年他在英國劍橋大學卡文迪什實驗室作訪問學者時,發(fā)現(xiàn)了X射線的晶體散射的康普頓效應,并且借助光子與自由電子碰撞的模型,給予康普頓效應正確的物理解釋。
德布羅意(L.V.de Broglie,1892-1987),法國物理學家,1929年諾貝爾物理學獎獲得者。十九世紀,法國產(chǎn)生過眾多文學巨匠,如《紅與黑》的作者司湯達,《人間喜劇》的作者巴爾扎克,《基督山伯爵》的作者大仲馬,《悲慘世界》的作者雨果,《約翰克利斯朵夫》的作者羅曼.羅蘭,還有如左拉,小仲馬,莫泊桑,等等。文學引導過許多法國青年,早年的德布羅意也曾經(jīng)是一個文學青年,并且于1910年取得了巴黎大學的文學學士學位。不過,很快他又轉(zhuǎn)向了物理學,并且在二十世紀物理學史上寫下了輝煌的一個篇章。二十世紀二十年代初,物理學家們已經(jīng)確立了一個概念:光既是電磁波、又具有能量量子化的性質(zhì),即,光具有波粒二象性。德布羅意地思考是:既然經(jīng)典理論中是為“電磁波”的光具有波粒二象性,那么,經(jīng)典理論中是為“實物”的物質(zhì),是否也兼有粒子的性質(zhì)、即也具有波粒二象性昵?德布羅意最終給予肯定性的回答。1923年9-10月間,德布羅意在《法國科學院院報》上三篇關于波與量子的論文,并作為其博士學位論文的主要內(nèi)容。1924年,德布羅意在其題為《量子論研究》的博士學位論文中,正式提出了物質(zhì)波、即德布羅意波的概念,并給出了波長與頻率的數(shù)量關系式,即著名的德布羅意關系式。德布羅意的貢獻,成為波動力學的基礎,由此,年青的德布羅意五年后即獲得諾貝爾獎;以一篇博士論文的成果而獲得諾貝爾物理學獎,迄今也只有德布羅意一人。
玻恩(Max Born,1882-1970),德國物理學家,1954年諾貝爾物理學獎獲得者。諾貝爾獎只授予在世的人士,這是一條原則。在自然科學領域,一個新的發(fā)現(xiàn),常常需要很長的周期去檢驗它的正確性,取得學界的認可,所以,一項科學成就即使可以獲得諾貝爾獎,也往往要等待很多年。德布羅意是幸運的,他提出物質(zhì)波的概念后,不過五年就摘取了這頂桂冠,因為他生逢其時,那時正是量子論快速興起的革命性年代。玻恩就不那么幸運了,他等待了28年!玻恩也是二十世紀二十年代一位重要的理論物理學家,他的主要貢獻是,以嚴整的矩陣代數(shù)形式全面系統(tǒng)地詮釋了海森堡提出的“關于運動學和力學關系的量子理論”,與海森堡、泡利等人一起創(chuàng)立了量子力學的矩陣數(shù)學形式,也稱矩陣力學;此外,玻恩的杰出貢獻還在于他提出了波函數(shù)的統(tǒng)計解釋,即所謂幾率波的概念。不過,他對于量子力學的統(tǒng)計解釋,始終不為愛因斯坦接受,盡管他是愛因斯坦很好的朋友。玻恩后來在非線性光學、固體晶格動力學等領域做出了杰出的成就,其學術生涯長達60余年,成就卓著,著述頗豐,發(fā)表過300余篇論文,出版近30本著作。我國著名的固體物理學家黃昆曾經(jīng)在英國愛丁堡大學與玻恩一起工作,并且合作撰寫了一本重要的教科書《晶格動力學》。玻恩的光學著作《光學原理》,也曾經(jīng)是大學講壇上的世界性經(jīng)典。當年我給研究生開光學課時,主要參考書之一就是這本《光學原理》。
玻爾(Niels H.D.Bohr.1885-1962),丹麥物理學家,哥本哈根學派的組織者和精神領袖,二十世紀物理學的又一個偉大旗手,1922年諾貝爾物理學獎獲得者。十九世紀末、二十世紀初,關于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究有了飛躍性的進展,1897年,英國物理學家J.J.湯姆孫在陰極射線研究中發(fā)現(xiàn)了電子,并提出關于原子結(jié)構(gòu)的湯姆孫模型;1911年,出生于新西蘭的物理學家盧瑟福在α粒子散射實驗研究中,發(fā)現(xiàn)了原子核,并提出了原子結(jié)構(gòu)的盧瑟福模型。湯姆孫模型和盧瑟福模型不能很好地回答原子輻射例如氫原子光譜的不連續(xù)問題,因而使物理學家們在剛剛經(jīng)歷了電子、原子核的發(fā)現(xiàn)所帶來的喜悅后,又重新陷入了新的困惑。1913年,玻爾發(fā)表了長篇論文《論原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)》,采用物理學界已經(jīng)接受了的量子假設,提出了原子定態(tài)、量子躍遷等概念,革命性地建立了原子結(jié)構(gòu)的量子軌道模型,即玻爾模型。這一理論成果使他獲得諾貝爾物理學獎。玻爾更令人矚目的成就在創(chuàng)立和領導哥本哈根學派,在量子力學的理論研究與哲學思想方面,做出了歷史性的貢獻,也培養(yǎng)和造就了一大批來自世界各地的杰出的物理學家。
皮卡德(A.Piccard,1884-1962),瑞士物理學家,密封壓力艙原理的發(fā)明者。 A.皮卡德也是一位聲名顯赫的探險家,1931年曾駕駛熱氣球上升到16000米的高空,成為第一個達到這個高度的人。
亨利厄特(E.Henriot,1885-1961),法國化學家,在放射性與物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的研究工作領域卓有成就。
埃倫菲斯德(Paul Ehrenfest,1880-1933),奧地利物理學家。埃倫菲斯德思想敏銳,是早期經(jīng)典量子論的積極支持者,并為之做出了一些卓有成效的貢獻。在熱力學及相變理論中,描述二級相變的埃倫菲斯德方程,就是埃倫菲斯德的貢獻。
赫爾岑(E.Herzen),不詳。
德唐德(T.E.de Donder,1872-1957),比利時數(shù)學家、物理學家,從事牛頓力學的化學親合力和吉布斯自由能、以及不可逆過程熱力學方面的研究工作。
薛定諤(E.Schrodinger,1887-1961),奧地利物理學家,1933年諾貝爾物理學獎獲得者。薛定諤是二十世紀二十年代量子力學的主要創(chuàng)立者之一,他的貢獻是,在愛因斯坦光量子假說和德布羅意物質(zhì)波假設的基礎上,根據(jù)經(jīng)典力學和幾何光學的類比,提出了適應于量子論的波動力學方程,即薛定諤方程,這是我們在大學量子力學教材中接觸到的第一個嚴整的數(shù)學描述。1926年,薛定諤連續(xù)發(fā)表多篇題為《量子化就是本征值問題》的論文,系統(tǒng)地闡明了波動力學理論。幾乎與之同時,量子力學的其他創(chuàng)立者W.K.海森堡等人提出了以矩陣形式來描述粒子體系的運動規(guī)律,建立了矩陣力學表象。盡管在對于量子力學的解釋,薛定諤和德布羅意、愛因斯坦,與海森堡和玻恩、泡利、玻爾,形成了觀點尖銳對立的兩大陣營,但是,物理學家們卻一致認為,薛定諤的波動力學和海森堡等人的矩陣力學,對于描述微觀粒子體系的運動規(guī)律來說是完全等價的。薛定諤后來一直沒有放棄深入探討波動力學的的應用和統(tǒng)計詮釋的研究工作,還致力于與愛因斯坦一起探討廣義相對論、宇宙學、統(tǒng)一場論等方面的問題。薛定諤還是一位特別富于哲學探索精神的自然科學家,他的著名著作《生命是什么》、《科學和人文主義》都有相當大的影響。
費爾沙菲爾特(J.Verschaffelt,1870-1955),比利時物理學家。
泡利(W.E.Pauli,1900-1958),瑞士籍奧地利物理學家,1945年諾貝爾物理學獎獲得者。在物理學課程中,泡利的名字為人們所熟悉,是因為關于原子殼層結(jié)構(gòu)的一條重要原理叫泡利不相容原理。核外電子的狀態(tài),是有四個量子數(shù)(主量子數(shù)、軌道角動量量子數(shù)、磁量子數(shù)、自旋磁量子數(shù))來確定的;泡利不相容原理指出,任何兩個電子都不可能具有完全相同的四個量子數(shù)。泡利是早期量子力學的創(chuàng)立者之一,也是哥本哈根學派的重要成員,后來把主要精力放在粒子物理學和量子場論的研究上。1930年,泡利針對β衰變中角動量和能量不守恒的問題,提出了中微子假設;在1931年的物理學國際會議上,泡利甚至頗帶些調(diào)侃地說,之所以β衰變中能量不守恒,是因為在反應過程中,微小的一部分能量被一個叫做中微子的家伙偷走了。中微子是不帶電的,泡利當時把它稱之為“中子”;中子本來是1920年前后盧瑟福在建立和完善他的原子模型的過程中提出的一個概念,和泡利的“中子”有完全不同的意義。1932年,英國物理學家查德威克發(fā)現(xiàn)了盧瑟福的中子,并因此獲得了1935年的諾貝爾物理學獎。在中子發(fā)現(xiàn)以后,根據(jù)著名的美國物理學家E.費米提出的建議,泡利的“中子”被改稱為中微子。中微子是基本粒子的一種,它既不帶電,又沒有靜止質(zhì)量,所以,盡管早在1930年就被泡利從理論上語言了它的存在,而實驗上發(fā)現(xiàn)它的蹤跡,卻是26年以后。
海森堡(W.K.Heisenberg,1901-1976),德國物理學家,1932年諾貝爾物理學獎獲得者。海森堡是矩陣力學的創(chuàng)建者,以玻爾為領袖的哥本哈根學派的重要成員之一。1927年,海森堡提出了測不準關系,即由波函數(shù)描述的粒子的狀態(tài),其空間坐標(即位置)和動量,不可能同時獲得精確測量。海森堡的測不準關系和玻恩的波函數(shù)的幾率解釋,一起構(gòu)成量子力學詮釋的物理基礎。海森堡在原子結(jié)構(gòu)和基本粒子、量子場論等領域也做了許多探索性的工作。海森堡還長于自然科學的哲學思考,撰寫過許多哲學論著,例如《物理學與哲學》等等。
福勒( R.H. Fowler, 1889-1944) ,英國的物理學家。福勒在劍橋大學三一學院學習數(shù)學,后來,回到三一學院任教,轉(zhuǎn)向物理學研究,在熱動力學和統(tǒng)計力學研究方面有所建樹。1931年,福勒提出熱力學弟零定律,即熱平衡定律,對于溫度的定義與實驗測定具有重要的意義。1932年,福勒受聘擔任著名的卡文迪什實驗室理論物理主持人,許多杰出的物理學家在這里受到福勒的指導與培養(yǎng)。
萊昂.布里淵(Leon Brillouin,1889-1969),法國物理學家。我們熟悉的以布里淵的名字命名的物理學發(fā)現(xiàn)與理論,有光的散射理論中的布里淵散射,固體能帶理論中倒易空間的的布里淵區(qū)。布里淵在量子力學、固體物理、信息論等多個領域的研究,都有所貢獻。
以上是關于出席第五次索爾維會議的29位科學家生平與對物理學的主要貢獻的簡單敘述,資料一部分來源于《中國大百科全書(物理學卷)》,一部分來自于自己過去當物理系學生、后來當大學老師及平時讀書所獲得的知識與認識,少數(shù)來自于“百度”與“維基”。涉及認識與評價,主要是本人的看法,未必準確,供喜歡物理學史、或者喜歡聽名人故事的朋友參考而已。
回過頭來再說一說第五次索爾維會議。如前面所述,會議的主題是“電子與光子”,然而,會議上討論、或者說引起激烈論戰(zhàn)的確是對量子力學的兩種解釋。在德布羅意、玻恩、海森堡、薛定諤、玻爾等人相繼就自己的工作與理論解釋做了大會發(fā)言之后,哥本哈根學派的鋒芒畢露的年輕科學家們很快就對德布羅意、薛定諤及他們背后的愛因斯坦提出了挑戰(zhàn)。愛因斯坦看來有些缺乏準備地作出回應,做了題為《對于量子理論的意見》的發(fā)言。愛因斯坦用一個簡單的單孔電子衍射為例,提出關于實驗結(jié)果的兩種不同的觀點,一種是“電子云”的結(jié)果,這是與德布羅意波和薛定諤方程相一致的,一種是“幾率波”的結(jié)果,這是由玻恩的統(tǒng)計解釋為代表的、他和海森堡、泡利等人主張的觀點。愛因斯坦堅持因果論的哲學思維,顯然是支持前者的,但又沒有能力對后者給予強有力的回擊。以愛因斯坦為首的科學家們和以玻爾為首的哥本哈根學派在關于量子力學的理論詮釋方面的對立與論戰(zhàn)由來已久,但是,公開“論劍”,這還是第一次。所以,第五次索爾維會議不只是以二十世紀初最偉大的物理學家們的豪華聚會記錄在物理學史上,也是以關于量子力學的兩大學派的首次公開論戰(zhàn)記錄在物理學史上的。
另:附幾張索爾維會議的合影照片。
第一次索爾維會議,1911年:
照片第一排,自左至右為:能斯脫(1864-1941,德國物理學家,索爾維會議的創(chuàng)始人之一,因發(fā)現(xiàn)熱力學第三定律而獲得1920年諾貝爾化學獎),L.M.布里淵(1854-1948,法國物理學家,L.布里淵的父親),索爾維(1838-1922,比利時化學工業(yè)家,索爾維會議的支持者和創(chuàng)始人),洛倫茲,沃伯格,佩蘭(1870-1942,法國物理學家,1926年諾貝爾物理學獎獲得者,在對愛因斯坦布朗運動理論的實驗研究中做出卓越貢獻),維恩(1864-1928,德國物理學家,1911年諾貝爾物理學獎獲得者,我們熟悉的關于黑體輻射的維恩位移定律的發(fā)現(xiàn)者),居里夫人,彭加勒(1854-1912,也譯作龐加萊,法國物理學家,二十世紀初極具影響力的理論物理學家和哲學家,在光學、相對論等許多領域都做出了貢獻)。
照片第二排,左一高德斯密特,美國物理學家(?),1925年根據(jù)光譜實驗建立電子的磁矩和動量矩假設;左二德國物理學家普朗克;左三德國物理學家魯本斯(1865-1922);左四德國物理學家索末菲(1868-1951),在原子結(jié)構(gòu)的玻爾軌道模型研究中,提出橢圓軌道、軌道的空間量子化等概念即索末菲量子化條件;左六德布羅意,左七努森,哈澤內(nèi)爾,左十一為金斯(1877-1946),英國物理學家,于1905年獲得關于空腔輻射公式,后被稱作瑞利-金斯輻射公式;左十二新西蘭物理學家盧瑟福(1871-1931),1908年諾貝爾化學獎獲得者,1911年根據(jù)α粒子散射實驗提出原子的和模型;左十三昂內(nèi)斯(1853-1926),荷蘭物理學家,首先實現(xiàn)低溫條件下獲得液氫和液氦,并發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的超導性,獲得1913年諾貝爾物理學獎;左十四愛因斯坦,左十五朗之萬。
下面幾張照片,分別是第二次、第三次、第四次、第六次、第七次索爾維會議的合影。索爾維會議延續(xù)到當代,對二十世紀至今物理自然科學和科學哲學的進步與發(fā)展的貢獻是巨大的。