如果说爱因斯坦独自重建了时空,那么量子力学则是一群年轻人吵出来的——而站在这群天才中间、被他们称作精神领袖的,是一个说话含混、和蔼到近乎固执的丹麦人。玻尔为原子世界立下第一部法律,又用一座研究所定义了一种做物理的方式。
守门员与博士生
玻尔家两兄弟都是哥本哈根学术俱乐部足球队的球员:弟弟哈拉尔随丹麦队拿过 1908 年奥运会银牌,尼尔斯则司职守门员。流传的段子说,某场比赛对方一脚远射破门时,这位门将正倚着门柱心算数学题——真假难考,但足够传神。1911 年他以金属电子论拿到博士学位,赴剑桥投奔 J.J. 汤姆孙,见面时就直率地指出对方著作中的错误,相处并不融洽。转年他去了曼彻斯特——在卢瑟福那里,他找到了一生的导师和朋友。
1913:三部曲
卢瑟福刚发现原子核,但按经典电磁学,绕核旋转的电子会不断辐射能量、瞬间坠毁——原子根本不该存在。1913 年初,同事汉森提醒玻尔去看看巴耳末的氢光谱公式。玻尔后来回忆,一看到那条公式,「一切豁然开朗」。他大胆立法:电子只能占据一系列分立的定态,在定态上不辐射;跃迁时按普朗克-爱因斯坦的关系放出一份光。由此他仅用电子电荷、质量和普朗克常数就算出了里德伯常数,还预言某组归属成谜的谱线属于电离氦——实验证实后,据赫维西转述,爱因斯坦称这是「最伟大的发现之一」。
哥本哈根精神
1921 年,玻尔的理论物理研究所在哥本哈根落成。此后二十年,海森堡、泡利、狄拉克、伽莫夫等几乎所有量子力学的缔造者都在这里驻留过。走廊里、乒乓球桌旁、无休止的散步中,玻尔用他标志性的方式工作:抓住一个年轻人反复追问,直到把问题逼到墙角。人们把这种平等、坦率、以困惑为荣的风气称为「哥本哈根精神」。1927 年他提出互补原理:波与粒子是同一实在互斥而又互补的两副面孔,你选择怎么问,自然就选择怎么答。
与爱因斯坦的世纪论战
从 1927 年索尔维会议起,爱因斯坦不断设计思想实验攻击量子力学的根基,玻尔一次次接招。1930 年爱因斯坦抛出「光子箱」,玻尔一夜未眠,第二天竟用爱因斯坦自己的广义相对论化解了攻势。面对那句著名的「上帝不掷骰子」,据说玻尔回敬道:「爱因斯坦,别指挥上帝该做什么。」两人谁也没说服谁,敬意却终生未减——玻尔去世前一晚,书房黑板上画的还是那只光子箱。
逃亡与公开的世界
1943 年 9 月,面临被捕的玻尔乘渔船夜渡厄勒海峡逃往瑞典,随即敦促瑞典收容丹麦犹太人;随后他被塞进蚊式轰炸机的弹舱送往英国,因飞行头盔太小没听到戴氧气面罩的指令,途中一度昏迷。他化名参与曼哈顿计划,却越来越忧虑核垄断,先后面见丘吉尔与罗斯福,主张对核技术实行国际公开管制,1950 年更向联合国发表公开信。1962 年他在哥本哈根去世;1975 年,儿子奥格·玻尔也获诺贝尔物理学奖——父子两代,皆为原子立传。
有人问玻尔为何总能聚拢最聪明的年轻人,他的研究所墙上其实早写好了答案:在这里,说「我不懂」是荣誉,说「你错了」是礼物。