장5 4장 깊은 구름 속

하나 보어의 새로운 원자 구조 이론은 소개된 후 물리학자들에게 별로 인기가 없었다고 말해야 합니다.일부 사람들이 보기에 이 이론은 실제로 맥스웰의 시스템을 전복시키려는 오만한 의도를 가지고 있으며 그 자체가 터무니없다.Rayleigh 경(앞서 언급한 Rayleigh-Jeans 계열의 발견자 중 한 명)은 완전한 관심을 보이지 않았으며, Cambridge에서 Bohr의 가정교사인 JJ Thomson은 논평을 거부했습니다.덜 존경받는 다른 사람들은 수업 시간에 다음과 같이 선언하는 물리학자와 같이 더 직설적이었습니다. 이것이 양자 역학으로만 설명될 수 있다면 설명하지 않는 것이 좋습니다.다른 사람들은 양자 모델이 사실로 판명되면 물리학을 그만둘 것이라고 주장합니다.아인슈타인과 보른과 같은 열린 마음을 가진 사람들도 처음에는 그 이론을 완전히 받아들이기를 꺼려했습니다.

그러나 양자의 힘은 상상을 초월합니다.승리는 너무나 빠르고 신속하게 이루어졌기 때문에 보어 자신도 거의 패배하고 또 패배했습니다.우선 보어의 유도는 발머의 공식이 기술한 수소 원자 스펙트럼선과 완전히 일치하며 공식 W2-W1=hν로부터 역으로 ν의 표현을 계산할 수 있으므로 발머의 원래 공식과 일치한다. Rydberg 상수 R의 이론적 값을 계산하기 위한 ν=R(1 /2^2-1/n^2)실제로 보어 이론의 예측값과 실험값의 차이는 1000분의 1에 불과하므로 의심할 여지 없이 그의 이론은 즉시 견고한 기초를 갖게 됩니다. 뿐만 아니라 Bohr의 모델은 새로운 스펙트럼 라인의 존재를 예측했으며 이러한 예측은 실험 물리학자들에 의해 빠르게 확인되었습니다.소위 피커링 라인 시리즈에 대한 논쟁에서 보어는 강력한 증거를 가지고 결정적인 승리를 거두었습니다.그의 원자 시스템은 일부 헬륨 이온의 스펙트럼을 놀라운 정확도로 설명했는데, 이는 이전 방정식에 비해 놀랍도록 정확했습니다.그리고 헨리.엑스레이에 대한 Mosley(앞서 언급한 젊은 천재, 불행하게도 전장에서 사망)의 작업은 원자핵 모델의 정확성을 더욱 확인했습니다.이제 원자의 화학적 특성이 전통적인 원자량보다는 핵 전하에 달려 있다는 것이 알려져 있습니다.Bohr의 이론에 기초한 전자 껍질 모델도 단계적으로 개발되었습니다.수소 원자의 스펙트럼이 하나의 선이 아니라 여러 선으로 쪼개질 수 있다는 발견과 같이 해결해야 할 몇 가지 사소한 어려움이 있었습니다.이러한 효과는 전자기장의 참여로 더욱 이상하고 명백해집니다(이러한 현상에 대해 사람들은 소위 스타크 효과 및 Zeeman 효과를 사용하여 설명합니다).그러나 보어 시스템은 곧 강력한 반격을 가했다.아인슈타인의 상대성 이론의 동맹을 이기고 전자가 더 많은 자유도(양자수)를 갖는다는 조건 하에서 보어와 몇몇 다른 과학자들은 A.좀머펠트가 이 모든 것을 증명하려고 노력했다. 현상은 Bohr의 양자 시스템에 원활하게 포함될 수 있습니다.잔인한 세계 대전이 발발했지만 그 기간 동안 과학의 위대한 진보는 멈추지 않았습니다.

매일 새로운 보고서와 실험적 증거가 눈송이처럼 보어의 책상에 도착했습니다.그리고 거의 모든 보고서에서 Borna 양자 모델의 정확성을 확인하고 있습니다.물론 이러한 보도와 함께 각계각층의 축하와 각 대학의 사교적인 초청과 임명장이 쇄도했다.Bohr는 원자 물리학의 리더가 된 것 같습니다.조국에 대한 책임감 때문에 그는 러더퍼드가 소개한 맨체스터에서의 직위를 거부했지만, 재정적으로나 학문적으로나 의심할 여지 없이 더 나은 선택이었습니다.Bohr는 현재 코펜하겐 대학의 교수이며 이론 물리학의 추가 연구를 위한 특별 연구소를 설립하기로 결정했습니다.나중에 보게 될 이 연구소는 유럽에서 눈길을 끄는 진주가 될 것이며, 그 광채는 유럽 전역에서 가장 뛰어난 젊은이들이 이곳에 모여 더 찬란한 생각의 광채를 발산하게 할 것입니다.

여기에서 Bohr 모델의 몇 가지 기본 기능을 검토할 수도 있습니다.기본적으로 러더퍼드의 행성 모델의 연속이지만 보어 모델에서는 일련의 양자화 조건이 도입되어 이 시스템이 뚜렷한 양자화 특성을 갖습니다. 첫째, 보어는 전자가 핵 주위를 돌 때 특정 에너지 상태에만 있을 수 있다고 가정했습니다.이러한 에너지 상태는 불연속적이며 정지 상태라고 합니다.E1을 가질 수 있고 E2를 가질 수 있지만 E1과 E2 사이의 값을 가질 수는 없습니다.이미 설명한 바와 같이 전자는 하나의 정상 상태에만 있을 수 있고, 두 정상 상태 사이에는 완충 영역이 없으며, 전자에 대한 금지 영역이 있으며 전자가 나타날 수 없습니다.

그러나 보어는 전자가 서로 다른 에너지 상태 사이를 전환하거나 전이하도록 허용했습니다.전자가 고에너지 E2 상태에서 E1 상태로 천이할 때 E2-E1의 에너지가 방출되고, 그 에너지는 복사의 형태로 방출되는데, 우리의 기본 공식에 따르면 이 복사의 주파수는 ν이므로 E2-E1 = hν입니다.반대로 전자가 에너지를 흡수하면 낮은 에너지 상태에서 높은 에너지 상태로 올라갈 수 있으며 관계는 여전히 우리의 공식을 따릅니다.우리는 이 에너지 전이가 양자화된 행동이라는 점에 주목해야 합니다 전자가 E2에서 E1로 전이한다고 해서 전자가 이 과정에서 E2와 E1의 두 에너지 사이의 어떤 상태도 경험했다는 의미는 아닙니다.여전히 혼란스럽다면 연속성의 유령이 여전히 마음을 괴롭히고 있는 것입니다.사실 퀀텀은 마치 뛰어난 마술사 같은 존재로 무대 한쪽 끝에서 웃으며 모자를 흔들며 나타났다가 눈 깜짝할 사이에 무대 반대편에 나타났다.그리고 그것은 중앙 무대를 통과하지 못했습니다!

가능한 모든 에너지 준위는 전자의 궤도를 나타냅니다. 마치 지상 500km 높이의 위성과 지상 800km 높이의 위성이 서로 다른 포텐셜 에너지를 나타내는 것처럼 말입니다.전자가 에너지를 방출하지도 흡수하지도 않을 때 전자는 일정한 궤도를 따라 움직입니다.일정량의 에너지를 흡수하면 원래의 궤도에서 사라지고, 핵에서 더 멀리 떨어진 고에너지 궤도에서 신비롭게 나타난다.반대로 필사적으로 핵을 향해 떨어지면서 고에너지 궤도에서 수집한 에너지를 방출한다. 곧 원자의 화학적 특성이 주로 최외각 전자의 수에 의존하고 따라서 규칙적인 주기성을 보인다는 사실이 발견되었습니다.그러나 사람들은 전자가 많은 무거운 원소에 대해 매우 의아해했습니다. 즉, 전자 중 일부가 에너지를 잃지 않고 핵 근처의 낮은 궤도로 떨어지지 않고 오랫동안 외부 전자 궤도를 차지할 수 있는 이유입니다.이 질문은 1925년에 젊은 Pauli에 의해 답변되었습니다. 그는 두 개의 전자가 동일한 상태를 공유할 수 없으며 하나의 오비탈이 수용할 수 있는 다른 상태의 수가 제한되어 있음을 발견했습니다.전자가 오비탈을 채우면 다른 전자가 해당 오비탈에 합류할 수 없습니다.

Atom은 기숙사와 같으며 각 방에는 4자리 집 번호가 있습니다.1층에는 1001호와 1002호 두 개의 방만 있습니다.2층에는 8개의 방이 있고, 집 번호는 2001, 2002, 2101, 2102, 2111, 2112, 2121, 2122입니다.건물이 높을수록 더 많은 방이 있습니다.심술궂은 관리자인 Pauli는 두 명의 e-테넌트가 같은 집에 머물 수 없다는 공지문을 게이트에 붙입니다.그래서 전자들이 이 건물로 몰려들었고, 처음 두 사람은 1층에 있는 싸고 질 좋은 방 두 개를 차지했고, 후발주자들은 1층이 꽉 차서 차선책에 안주해야 했고, 2층을 채우기 시작했다. 방.2층이 만석이 된 후 3,4층을 거쳐 6,7,8층까지 임대료가 터무니없을 차례였다.안타깝게도 높은 곳의 전자 생활은 생계를 꾸릴 수 없지만 아래층은 사람들로 가득 차서 나갈 수 없기 때문에 할 수 없습니다.그들은 파울리의 터무니없는 규칙을 배제 원칙이라고 부르며 불평했습니다.

그러나 이 척도는 사람들이 화학 사회의 기본 행동 원리를 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다.예를 들어 사교적인 사이보그는 항상 한 층의 모든 방을 세입자로 채우려고 합니다.우리는 3층 3001호에 단 한 명의 세입자가 살고 있는 나트륨 맨션을 상상합니다.인접한 염소 건물 3층에는 우연히 빈 방(3122)이 하나뿐이었다.흥분에 대한 전자적 열망에서 나트륨 건물의 외로운 남자는 빈 방을 채우기 위해 염소 건물로 이사하기로 결정했고 그곳 세입자들은 그를 따뜻하게 환영했습니다.이 움직임은 또한 두 건물의 연합으로 이어져 소금 공동체를 형성했습니다.그리고 일부 고층 빌딩에서는 빈 방이 너무 많아서 바닥을 채울 만큼의 고독한 사람을 찾기가 불가능해서 한쪽 날개만 채워도 전자는 만족한다.

물론 이 모든 것은 비유적이고 일반적인 진술입니다.실제 상황은 훨씬 더 복잡합니다.예를 들어 각 층의 객실은 시설이 다르기 때문에 여러 층으로 나뉩니다.예를 들어 6층에 있는 프레지덴셜 스위트가 7층에 있는 일반 객실보다 훨씬 비쌀 가능성이 높다는 것은 키가 클수록 비싸다는 일반적인 원칙이 아닙니다.그러나 이것은 문제가 되지 않는다 핵심은 보어의 전자궤도모형이 원자의 성질과 거동을 매우 설득력 있게 설명했고 그 예측과 실험결과가 기본적으로 완벽하게 일치한다는 점이다.2년도 안 되어 보어의 이론은 눈부신 승리를 거두었고 전 세계의 물리학자들은 보어 모델을 받아들이기 시작했습니다.양자가 실용적이라는 것을 인정하기를 거부하는 우리의 완고한 플랑크조차도 그의 원래의 위대한 발견을 재검토하기 시작했습니다.

보어 이론의 업적은 거대하고 사람들의 마음에 깊이 뿌리내리고 있으며, 보어 자신도 1922년 노벨상을 수상했습니다.그러나 이것은 여전히 ​​그것과 이전 시스템 사이의 깊은 모순을 해결하지 못합니다.보어 궤도의 성공 여부와 관계없이 맥스웰 방정식은 여전히 ​​핵 주위를 움직이는 전자가 전자기 복사를 방출해야 한다고 말해야 합니다.Bohr는 또한 이것에 대해 깊은 무력감을 느꼈습니다. 그는 전체 고전 전자기 시스템을 전복시킬 능력이 없었으며 대중적인 말을 사용하면 봉건주의의 잔재가 여전히 매우 강합니다.타협안으로 보어는 돌아서서 자신의 원자 체계를 맥스웰 이론과 조화시키고 두 이론 사이의 연결을 확립하려고 했습니다.그는 두 시스템이 모두 옳다는 것을 세상에 증명하려고 노력했지만 각각의 적용 범위 내에서만 확립될 수 있습니다.우리의 시야가 점차 원자의 범위에서 일반 세계로 확장되면 양자 효과는 점차 사라지고 고전 전자기가 세계의 주인으로서 다시 h 상수를 대체할 수 있습니다.이 과정에서 언제든지 두 시스템 사이에 명확한 대응 상태가 있습니다.이것이 그가 1918년에 발표한 대응 원칙(Correspondence Principle)이라고 불렀던 것입니다.

대응의 원리 자체는 풍부한 의미를 가지고 있으며 오늘날에도 여전히 준거 의미를 가지고 있습니다.그러나 이러한 고전적 체계와의 모호한 관계가 보어 이론의 치명적인 선천적 결함이라는 것 또한 부인할 수 없다.그가 이끈 것은 불완전한 혁명이었고, 혁명가로 등장했지만 결국 전통세력의 지지에 의존했다.보어의 양자는 고전적 시스템의 힘에 의해서만 작용할 수 있으며, 그 자의식은 여전히 ​​깊은 잠에 빠져 깨어나지 않은 상태입니다.물론 그럼에도 불구하고 그 성과는 세계를 놀라게 했지만, 가까운 미래에 긴 미등을 달고 지평선 저편으로 떨어져 덧없는 유성이 되는 것을 막지는 못한다. 물론 그렇게 큰 의미를 지닌 이론의 짧은 수명은 단 한 가지를 보여줍니다. 당시 과학은 우리의 상상을 초월하는 속도로 발전하고 있었습니다.만날 수 없는 시대, 이론물리학의 황금기였다.지금 돌이켜보면 밝은 달과 맑은 바람만이 강물을 따라 동쪽으로 흘러가고 있다. 저녁 식사 후 잡담: 원자와 은하 러더퍼드의 모형은 태어나자마자 행성모형 또는 태양계모형으로 불렸다.이것은 물론 비유적인 이름이지만 원자라는 작은 시스템과 태양계라는 거대한 시스템 사이에는 참으로 많은 유사점이 있음을 부인할 수 없습니다.둘 다 (전체 시스템에 비해) 미미한 부피를 차지하는 코어를 가지고 있지만 질량과 각운동량의 99% 이상을 집중시킵니다.사람들은 생각을 도울 수 없습니다. 원자 자체가 작은 우주입니까?아니면, 우리 우주는 수천 개의 작은 우주로 구성되어 있고, 다시 수천 개의 다른 우주와 함께 더 큰 우주를 형성합니까?윌리엄이 생각나네요.William Blake의 그 유명한 작은 시는 다음과 같습니다. 한 알의 모래에서 세상을 보고 *한 알의 모래에서 세상을 보고 들꽃에서 천국을 보고 *꽃에서 천진을 알기 손바닥에서 무한을 잡다 *한 손으로 무한을 잡고 한 손으로 영원을 잡다 시간 * 영원을 유지하기 위해 순간을 사용 모래알에서 세상을 볼 수 있습니까?원자와 태양계 사이의 비유는 우리에게 많은 깨달음을 주지 않습니다. 행성 사이의 실제 거리는 전자의 거리보다 훨씬 더 멀기 때문입니다(물론 비례적으로 말하면).그러나 일부 과학자들은 최근에 우주가 서로 다른 규모에서 놀랍도록 반복적인 구조를 가지고 있다고 제안했습니다.예를 들어 원자와 은하의 유추, 원자와 중성자별의 유추는 모두 반지름, 주기, 진동 등 다양한 측면에서 매우 유사성을 보인다.원자를 10^17배로 확대하면 백색 왜성처럼 행동합니다.10^30배로 확대하면 은하수에 해당한다고 합니다.물론 등가가 완전히 같다는 뜻은 아닙니다. 즉, 원자계를 10^30배 확대하면 다양한 기계적 및 구조적 상수가 우리가 관찰하는 은하수와 매우 가깝습니다.또한 원자는 높은 에너지에서 태양계와 유사해야 한다고 제안되었습니다.즉, 원자는 매우 높은 여기 상태(대략 수백 개의 주요 양자수)에 있어야 하며, 그 당시 다양한 구조는 우리 태양계에 매우 가깝습니다. 우주가 모든 수준에서 유사한 구조를 보인다는 이 견해는 프랙탈 우주 모델로 알려져 있습니다.그 관점에서 원자조차도 전체 우주에 대한 정보를 포함하고 있으며 우주의 홀로그램 배아입니다.카오스 다이내믹스의 흥미로운 연구 주제인 소위 프랙탈은 복잡한 구조가 서로 다른 수준에서 어떻게 반복되는지 보여줍니다.우주의 진화가 혼돈 역학 원리를 따르는지 여부는 아직 알려지지 않았으며 소위 프랙탈 우주는 가족 의견일 뿐입니다.여기 모두가 웃을 수 있는 흥미로운 이야기가 있습니다. 둘 옛날 옛적에 보어 이론의 부상은 어두운 물리적 하늘 전체에 찬란한 빛을 가져와 사람들이 낙원의 아름다움을 보았다고 생각하게 만들었습니다.안타깝게도 이 거짓 거품 붐은 오래가지 못했습니다.오래된 물리적 세계는 다양한 충격으로 상처투성이가 되었지만, 보어 원자 모델의 웅장한 궁전은 더 폭력적인 혁명적 충격을 견디지 못하고 일부 깨진 타일과 폐허만 남기고 혼돈에 휩싸였습니다.초기 폭풍우가 지나갔고 땅은 황량했으며 하늘은 여전히 ​​구름이 두껍습니다.지는 해는 핏빛 같았고 하늘에 잔광을 비추며 폐허를 금빛과 붉게 물들이고 무거운 분위기를 자아내며 더 큰 폭풍의 도래를 예고했다. 보어 왕조의 쇠퇴는 그것이 탄생한 날 운명처럼 보인다.이 이론은 새로 태어난 양자의 무한한 힘을 빌렸지만 그 기초는 여전히 깨지기 쉬운 오래된 기초 위에 세워져 있습니다.양자화라는 개념은 보어 이론의 용병에 불과하며, 전체 이론의 출발점과 토대라기보다는 억지로 덧셈을 하는 것에 가깝다.예를 들어, 보어는 전자가 양자화된 에너지 준위와 궤도만 가질 수 있다고 가정했는데, 그 이유는 무엇입니까?왜 전자를 양자화해야 하는가?그 이론적 근거는 무엇입니까?보어는 이것에 대해 모호했고 그에 대해 좌우로 이야기했습니다.물론, 가혹한 경험주의자는 전자가 실험에서 관찰되었기 때문에 전자가 양자화되고 다른 이유가 필요하지 않다고 주장할 것입니다.그러나 어쨌든 이론의 기본 가정이 불안정하다고 느낀다면 이론에 대한 전망은 그다지 유망하지 않습니다.보어의 양자 가설에 대한 태도에서 과학자들은 의심할 여지 없이 유클리드의 다섯 번째 공리를 생각합니다(이 공리는 선 밖의 점을 통과하는 알려진 직선에 평행한 직선이 하나만 있을 수 있다고 말합니다. 나중에 사람들은 이 공리가 그렇지 않다는 것을 증명했습니다. 매우 신뢰할 수 있음).의심할 여지 없이, 좀 더 기본적인 공리들로부터 도출하는 것이 가장 좋으며, 이러한 더 기본적인 공리들은 단지 화려한 장식이 아니라 전체 이론의 초석이 되어야 합니다. 후대의 역사가들이 보어의 이론에 대해 논평할 때 그들은 항상 준고전적, 반양자, 또는 오래된 병에 담긴 새 와인과 같은 단어를 사용했습니다.전자가 하나의 궤도를 돌면 고전역학의 면모를 보여주며, 궤도가 바뀌면 곧바로 양자화된 모습으로 변한다.이 이중성은 교묘한 대응 원칙에 의해 뒷받침되기는 하지만 역시 의심스럽습니다.그러나 이러한 문제가 핵심이 아니며 핵심은 일련의 주요 승리 후 Bohr의 군대가 마침내 힘의 한계에 이르렀고 어쨌든 공격 할 수없는 강력한 요새가 있음을 발견했습니다. 예를 들어, 우리는 이미 원자 스펙트럼선을 분리하는 문제를 알고 있지만 Sommerfeld와 다른 사람들의 노력으로 Bohr 모델은 자기장 아래의 Zeeman 효과와 전기장 아래의 Stark 효과를 설명했습니다.하지만 자연에는 늘 끝없는 변화가 있어 골치 아프다.과학자들은 곧 비정상적인 Zeeman 효과로 알려진 약한 자기장 아래에서 스펙트럼선의 복잡한 분할을 발견했습니다.이 현상은 값이 1/2인 양자수를 도입해야 하는데, 보어의 이론은 그것과 아무 관련이 없다며 한숨을 쉬었다.이 문제는 많은 과학자들을 당황하게 하고 잠 못 이루게 만듭니다.Pauli는 Bohr의 집을 방문했을 때 Bohr 부인의 인사에 심술 궂은 불평으로 응답했다고합니다. 물론 나는 좋지 않습니다!비정상적인 Zeeman 효과를 이해할 수 없습니다!이 문제는 Pauli가 배타 원칙을 제안할 때까지 최종적으로 해결되지 않았습니다. 게다가 보어 이론은 그 힘이 단 하나의 전자를 가진 원자 모형으로 제한된다는 사실을 실망스럽게도 발견했습니다.수소 원자, 중수소 원자 또는 이온화된 헬륨 원자에 ​​대해 설득력 있는 주장을 합니다.그러나 2개의 핵외 전자만 있는 일반 헬륨 원자의 경우 무력합니다.전자 원자의 경우에도 보어가 분명히 말할 수 있는 것은 스펙트럼선의 주파수뿐입니다 스펙트럼선의 강도, 너비 또는 편광에 대해 보어는 여전히 어깨를 으쓱하고 큰 혀를 사용할 수 있습니다 악센트에 대해 미안하다고 말하십시오 . 수소 분자의 전쟁터에서 보어의 이론도 패배했다. 이 모든 어려움을 해결하기 위해 Bohr, Lande, Pauli, Kramers 등은 많은 노력을 기울였으며 새로운 가정을 하나씩 도입하고 새로운 모델을 하나씩 수립했으며 일부는 Bohr와 Sommerfeld의 이론 자체를 위반했습니다.1923년까지 제대로 관리되지 않은 보어 이론은 간신히 문제를 해결할 수 있었고 일반적인 수용을 얻었지만 이미 근본적인 정비가 필요한 누더기 옷과 같았습니다.괴팅겐의 정력적인 젊은이들은 이 누덕누덕한 시스템을 거부하기 시작했고, 더 강력하고 완벽한 이론을 추구하여 본질적으로 양자 개념을 물리학에 뿌리를 내리고 그렇게 험난한 체류 생활을 끝내기를 희망했습니다. 보어 체제의 쇠퇴는 번영만큼이나 빨랐다.점점 더 많은 사람들이 원자 세계에 관심을 갖기 시작했고 더 많은 실험적 관찰을 했습니다.매일 사람들은 새로운 정보를 얻고 열정을 자극하며 이 신비한 왕국의 얼굴을 드러낼 수 있습니다.코펜하겐과 괴팅겐에서는 물리학 천재들이 열광적으로 원자핵, 전자, 양자에 대해 이야기했고, 공식과 문자로 채워진 원고 페이지에는 영감과 창의성이 담겨 위대한 시대의 도래를 예고했습니다.푸른 산은 그것을 덮지 못하고 결국 동쪽으로 흐른다.시대의 속도가 너무 빨라 비틀거리는 보어 원자는 결국 무력해지고 역사의 무대에서 물러나 광활한 황사 속으로 사라지고 우리가 때때로 기억할 이름은 단 하나뿐이다. 1925-1926년 하이젠베르크(Werner Heisenberg)와 슈뢰딩거(Erwin Schrodinger)의 선구적인 작업을 보어 체제의 종말로 본다면 이 이론은 통틀어 약 13년 동안 번성했다.이를 통해 사람들은 물리적 세계에서 양자의 큰 의미를 볼 수 있으며 처음으로 그 힘을 사용하여 원자 내부의 신비를 밝힐 수 있습니다.그러나 우리가 본 것처럼 보어의 혁명은 불완전한 혁명이었고, 양자가설은 그의 체계에서 근본적인 위치를 차지하지 못하고 고전 이론과 현실 사이의 모순을 조화시키는 가신에 불과해 보였다.보어의 이론은 전자가 불연속적인 에너지 준위와 양자화된 행동을 하는 이유를 설명할 수 없습니다.보어는 양자 이론과 고전 이론 사이에서 절충적인 길을 택했는데, 그의 원자는 항상 반쯤 새로운 색을 띠게 되었고 결국 극복할 수 없는 어려움으로 인해 무너졌습니다.보어의 궤도 원자는 눈부신 볼라이드처럼 강한 빛을 발산하지만 눈 깜짝할 사이에 밤하늘을 가로질러 다시 어둠과 혼돈 속으로 떨어진다.사람들이 벨트에 매듭을 묶고 아름다운 소원을 빌 시간조차 없을 정도로 서두르고 있습니다. 그러나 짧은 수명 때문에 그 큰 의미는 조금도 퇴색하지 않았습니다.양자 전력을 발굴하고 미래의 개척자를 위한 길을 닦은 것이 바로 그것입니다.그것은 전체 물리학의 속도를 효과적으로 촉진시킨 과거와 미래 사이의 연결 고리입니다.Bohr 모델은 여전히 ​​상당히 좋은 근사치이며 그 아이디어 중 일부는 오늘날에도 여전히 사람들이 참조하고 학습하는 데 사용됩니다.그것이 그리는 원자 그림은 시대에 뒤떨어졌지만 너무나 생생하고 생생하여 오늘날까지도 대중의 마음 속에 표준 양식이며 과학의 이미지를 대표합니다.예를 들어, 우리는 1980년대 말까지 과학을 대표하는 인물이 중국의 거리 어디에서나 볼 수 있었다는 것을 기억할 수 있어야 합니다. 세 개의 전자가 타원 궤도를 따라 핵을 도는 것입니다.이 패턴은 1990년대에 마침내 사라졌고 누군가 마침내 문제를 깨달았습니다. 보어 체계에서는 이미 임의성과 결정론 사이에 모순이 있습니다.보어의 이론에 관한 한, 전자가 언제 어디서 자동으로 전이되는지 판단하는 것은 불가능합니다. 그것은 무작위 과정에 가깝습니다.1919년 막스 플랑크의 초청으로 보어는 전후 베를린을 방문했다.그곳에서 플랑크와 아인슈타인은 그를 따뜻하게 맞이했고 양자역학의 세 거인은 몇 가지 물리적 문제에 대해 논의했습니다.보어는 전자의 궤도 간 전이가 예측할 수 없는 것처럼 보이며 자발적인 무작위 과정이라고 믿었는데 적어도 이론적으로는 전자의 특정 전이 조건을 계산할 방법이 없습니다.아인슈타인은 모든 물리적 과정이 결정론적이고 예측 가능하다고 생각하며 고개를 저었다.이것은 앞으로 두 사람 사이의 장기 분쟁의 씨앗을 심었습니다. 물론, 우리의 존경하는 Niels.보어 씨는 오래된 양자 이론의 붕괴 때문에 물리학 단계에서 물러나지 않을 것입니다.오히려 그에 대한 멋진 이야기가 이제 막 시작되었습니다.그도 죽을 때까지 오랫동안 물리학의 최전선에서 싸울 것이다.1921년 9월 마침내 코펜하겐에 보어 연구소가 완공되고 36세의 보어가 연구소장이 되었다.그의 개성 있는 매력은 곧 자기장처럼 전 세계의 재능 있는 젊은이들을 끌어들였고, 곧 유럽 전역의 학술 중심지로 변모시켰다.Georg von Hevesy, Otto Frisch, Pauli, Heisenberg, Nevill Mott, Lev D. Landau, George Gamov people here 오셔서 이곳의 자유로운 분위기와 Bohr의 배려를 충분히 느끼시고 열정과 활력, 낙천주의와 진취성이 넘치는 학문적 정신을 형성하십시오 코펜하겐 정신은 후대에 의해 칭송됩니다.작은 나라 덴마크에는 물리학계의 눈에 성스러운 곳이 있는데 이곳은 양자역학의 미래는 물론 우리의 근본적인 세계관과 사고방식에 큰 영향을 미칠 것입니다. 삼 보어의 원자가 여전히 수렁에 빠져 스스로 빠져나오지 못하고 있을 때 이미 새로운 혁명이 일어나고 있었습니다.이번에는 혁명가들이 가난한 프롤레타리아 대중이 아니라 저명한 귀족 가문 출신이었습니다.루이스.승리자.피레스.레이몬드.드.Louis Victor Pierre Raymond de Broglie 왕자는 그의 영광스러운 가족 역사에 새로운 차원을 더할 것입니다. 왕자(왕자, 아들로도 번역됨)의 칭호는 우리가 일반적으로 이해하는 것이 아니라 왕의 아들입니다.사실 기사 작위 표에서도 그리 높은 순위는 아니고, 영어권 세계에서는 볼 수 없는 것 같다.대략적으로 스테이터스는 자작(Viscount)보다 약간 낮고 바론(Baron)보다 약간 높다.그러나 이것은 루이가 가족의 보스가 아니기 때문입니다.De Broglie 가족은 오랜 역사를 가지고 있습니다.그의 조상으로부터 많은 장군, 마샬, 장관이 나왔습니다.16의 부하들이 봉사했습니다.그들은 폴란드 왕위 계승 전쟁(1733︱1735), 오스트리아 왕위 계승 전쟁(1740︱1748), 7년 전쟁(1756︱173), 미국 독립 전쟁(1775︱1782), 프랑스 혁명(1789)에 참전했습니다. , 2월 혁명(1848), 프란츠 2세(신성 로마 황제)를 받아들임Philip (Louis Philippe, 프랑스 왕, 역사상 Orleans 공작으로 알려짐)의 시성으로 가족은 가장 높은 유전 적 지위 인 Duke (French Duc, English Duke에 해당)의 칭호를 물려받습니다.루이스.드브로이의 동생 모리스.Maurice de Broglie는 De Broglie의 여섯 번째 공작입니다.1960년 모리스가 세상을 떠나자 루이는 마침내 그의 형제로부터 명예 칭호를 물려받아 7대 브로이 공작이 되었습니다. 물론 그 전에 루이는 여전히 왕자라는 칭호를 지녔다.Little Louis는 역사에 강한 관심을 보였고 그의 할아버지 Jacques Victor Albert, duc de Broglie는 정치가였을 뿐만 아니라 1873년부터 1874년까지 프랑스 총리를 역임했습니다. Histoire de l'e'glise et de l'empire romain(성좌의 역사)을 저술했습니다.할아버지의 영향으로 작은 루이는 역사를 공부하기 위해 파리 대학교에 입학하기로 결정했습니다.18세(1910)에 그는 대학을 졸업했지만, 그의 관심이 물리학으로 강하게 옮겨갔기 때문에 역사 분야에 대한 더 이상의 연구를 추구하지 않았습니다.그의 동생 모리스.De Broglie(De Broglie의 6대 공작)는 유명한 광선 물리학자입니다. Louis는 그의 형제를 따라 1911년 브뤼셀 물리학 회의에 참석했고, 그의 과학에 대한 열정은 완전히 자극되어 이 흥미진진한 대의에 평생을 바치기로 결심했습니다. 물리학으로 전환한 직후 제1차 세계대전이 발발했습니다.De Broglie는 군대에 입대하여 라디오 기술자로 일했습니다.그는 가난한 헨리보다 낫습니다.Mosley는 전쟁에서 다치지 않고 살아남을 수 있었고 대학에서 물리학을 계속 공부할 수 있어서 훨씬 더 운이 좋았습니다.그의 박사 지도교수는 유명한 Paul입니다.랑주뱅(폴 랑주뱅). 이 시점에서 나는 진술을 하기 위해 잠시 멈춰야 한다.지금까지 우리의 스토리텔링은 몇 가지 흥미로운 혁명과 눈을 뜨게 하는 새로운 아이디어를 되돌아보았지만(적어도 저는 그렇게 되기를 바랍니다) 일반적으로 여전히 고전적인 세계의 영역을 맴돌고 있습니다.그리고 내 인상에 따르면 지금까지 우리 주제는 일반적으로 중학교 물리 교과서와 대학 입시 범위를 초과하지 않았습니다.일반 독자들에게 조금 생소한 것은 양자도약 사상일지도 모른다.그리고 이 생각을 받아들이는 것은 그리 어렵지 않고 내키지 않는 일이 아니다. 그러나 그 후 우리는 완전히 환상의 세계에 있습니다.이 세상은 기괴하고 우리가 일반적으로 인식하고 동일시하는 세상과 완전히 다릅니다.이 새로운 세계에서 모든 이미지와 개념은 현실 세계보다 앨리스의 꿈 속의 이상한 나라에 더 가깝고 비합리적으로 보입니다.많은 명사는 너무 이상해서 수학적 도구를 통해서만 진정한 의미를 파악할 수 있습니다.물론 저자는 언제나처럼 가장 단순한 언어로 그것들을 표현하려고 노력할 것이지만, 여전히 모든 사람들이 정신적으로 준비되어 있음을 상기시키는 것이 필요합니다.표현의 편의를 위해 최선을 다해 한 가지를 완전히 진술한 다음 화제를 바꾸겠습니다.비록 역사상 이 모든 것이 압도적이지만, 그것들이 뒤섞이고 격동하며 사람들은 실마리를 말할 수 없습니다.이어지는 서사에서 우리는 때때로 연도 사이를 건너뛰어야 할 수도 있는데, 시간 감각을 파악하고 싶은 독자들은 정확한 연도에 주목해야 한다. 우리는 이미 위대한 순간의 정점에 있습니다.곧 새로운 양자역학이 만들어질 것이고, 이번에는 그 힘이 완전하게 발휘되어 보어의 반신 시스템을 포함한 모든 낡은 것들이 완전히 파괴될 것이다.머지않아 우리에게 새로운 세상이 펼쳐질 것입니다. 살짝 들여다보기만 해도 가슴이 벅차오르고 가슴이 벅차오르는 새로운 세상이 펼쳐질 것입니다.그러나 우리는 이미 여기에 서 있기 때문에 망설임 없이 앞으로 나아갈 수 밖에 없습니다.그러니 저를 따라오세요. 수많은 신나는 일들이 우리 앞에 기다리고 있습니다. 우리의 주제는 De Broglie로 돌아갑니다.그는 관찰된 현실에 부합하기 위해 보어의 원자 모델에 주기의 개념을 자연스럽게 도입하는 방법에 대해 고민해 왔습니다.원래 이 조건은 전자에 부과된 양자화 모드였는데, 보어의 엄격한 규칙에 따르면 전자는 순종적이지만 항상 약간은 내키지 않는 느낌을 받았습니다.de Brogue는 전자를 풀어서 스스로 결정을 내리게 할 때라고 생각했습니다. 다양한 주기적 및 양자화 현상을 의식적으로 나타낼 수 있도록 전자에 기본 속성을 부여하는 방법은 무엇입니까?De Bro는 아인슈타인과 그의 상대성 이론을 알고 있었습니다.他開始這樣地推論：根據愛因斯坦那著名的方程，如果電子有品質m，那麼它一定有一個內稟的能量E ＝mc^2。好，讓我們再次回憶那個我說過很有用的量子基本方程，E ＝hν，也就是說，對應這個能量，電子一定會具有一個內稟的頻率。這個頻率的計算很簡單，因為mc^2＝E＝hν，所以ν＝mc^2／h。 좋은.電子有一個內在頻率。那麼頻率是什麼呢？它是某種振動的週期。那麼我們又得出結論，電子內部有某些東西在振動。是什麼東西在振動呢？德布羅意借助相對論，開始了他的運算，結果發現當電子以速度v0前進時，必定伴隨著一個速度為c^2/v0的波 噢，你沒有聽錯。電子在前進時，總是伴隨著一個波。細心的讀者可能要發出疑問，因為他們發現這個波的速度c^2/v0將比光速還快上許多，但是這不是一個問題。德布羅意證明，這種波不能攜帶實際的能量和資訊，因此並不違反相對論。愛因斯坦只是說，沒有一種能量信號的傳遞能超過光速，對德布羅意的波，他是睜一隻眼閉一隻眼的。 德布羅意把這種波稱為相波（phase wave），後人為了紀念他，也稱其為德布羅意波。計算這個波的波長是容易的，就簡單地把上面得出的速度除以它的頻率，那麼我們就得到：λ＝（c^2／v）／（mc^2／h）＝h／mv。這個叫做德布羅意波長公式。 但是，等等，我們似乎還沒有回過神來。我們在談論一個波！可是我們頭先明明在討論電子的問題，怎麼突然從電子裡冒出了一個波呢？어디에서 왔습니까?我希望大家還沒有忘記我們可憐的波動和微粒兩支軍隊，在玻爾原子興盛又衰敗的時候，它們一直在苦苦對抗，僵持不下。一九二三年，德布羅意在求出他的相波之前，正好是康普頓用光子說解釋了康普頓效應，從而帶領微粒大舉反攻後不久。倒楣的微粒不得不因此放棄了全面進攻，因為它們突然發現，在電子這個大後方，居然出現了波動的奸細！而且怎麼趕都趕不走。 電子居然是一個波！這未免讓人感到太不可思議。可敬的普朗克紳士在這些前衛而反叛的年輕人面前，只能搖頭興歎，連話都說不出來了。假如說當時全世界只有一個人支持德布羅意的話，他就是愛因斯坦。德布羅意的導師朗之萬對自己弟子的大膽見解無可奈何，出於挽救失足青年的良好願望，他把論文交給愛因斯坦點評。誰料愛因斯坦馬上予以了高度評價，稱德布羅意揭開了大幕的一角。整個物理學界在聽到愛因斯坦的評論後大吃一驚，這才開始全面關注德布羅意的工作。 證據，我們需要證據。所有的人都在異口同聲地說。如果電子是一個波，那麼就讓我們看到它是一個波的樣子。把它的衍射實驗做出來給我們看，把干涉圖紋放在我們的眼前。德布羅意有禮貌地回敬道：是的，先生們，我會給你們看到證據的。我預言，電子在通過一個小孔的時候，會像光波那樣，產生一個可觀測的衍射現象。 一九二五年四月，在美國紐約的貝爾電話實驗室，大衛遜（CJ Davisson）和革末（LH Germer）在做一個有關電子的實驗。這個實驗的目的是什麼我們不得而知，但它牽涉到用一束電子流轟擊一塊金屬鎳（nickel）。實驗要求金屬的表面絕對純淨，所以大衛遜和革末把金屬放在一個真空的容器中，以確保沒有雜質混入其中。 不幸的是，發生了一件意外。這個真空容器因為某種原因發生了爆炸，空氣一擁而入，迅速地氧化了鎳的表面。大衛遜和革末非常懊喪，不過他們並不因此放棄實驗，他們決定，重新淨化金屬表面，把實驗從頭來過。當時，去除氧化層的好辦法就是對金屬進行高熱加溫，這正是大衛遜所做的。 兩人並不知道，正如雅典娜暗中助推著阿爾戈英雄們的船隻，幸運女神正在這個時候站在他倆的身後。容器裡的金屬，在高溫下發生了不知不覺的變化：原本它是由許許多多塊小晶體組成的，而在加熱之後，整塊鎳融合成了一塊大晶體。雖然在表面看來，兩者並沒有太大的不同，但是內部的劇變已經足夠改變物理學的歷史。 當電子通過鎳塊後，大衛遜和革末瞠目結舌，久久說不出話來。他們看到了再熟悉不過的景象：X射線衍射圖案！可是並沒有X射線，只有電子，人們終於發現，在某種情況下，電子表現出如X射線般的純粹波動性質來。電子，無疑地是一種波。 更多的證據接踵而來。一九二七年，GP湯姆遜，著名的JJ湯姆遜的兒子，在劍橋通過實驗進一步證明了電子的波動性。他利用實驗資料算出的電子行為，和德布羅意所預言的吻合得天衣無縫。 命中註定，大衛遜和湯姆遜將分享一九三七年的諾貝爾獎金，而德布羅意將先於他們八年獲得這一榮譽。有意思的是，GP湯姆遜的父親，JJ湯姆遜因為發現了電子這一粒子而獲得諾貝爾獎，他卻因為證明電子是波而獲得同樣的榮譽。歷史有時候，實在富有太多的趣味性。 飯後閒話：父子諾貝爾 俗話說，將門無犬子，大科學家的後代往往也會取得不亞於前輩的驕人成績。JJ湯姆遜的兒子GP湯姆遜推翻了老爸電子是粒子的觀點，證明電子的波動性，同樣獲得諾貝爾獎。這樣的世襲科學豪門，似乎還不是絕無僅有。 居里夫人和她的丈夫皮埃爾．居里於一九○三年分享諾貝爾獎（居里夫人在一九一一年又得了一個化學獎）。他們的女兒約里奧．居里（Irene Joliot-Curie）也在一九三五年和她丈夫一起分享了諾貝爾化學獎。居里夫人的另一個女婿，美國外交家Henry R.Labouisse，在一九六五年代表聯合國兒童基金會（UNICEF）獲得了諾貝爾和平獎。 一九一五年，William Henry Bragg和William Lawrence Bragg父子因為利用X射線對晶體結構做出了突出貢獻，分享了諾貝爾物理獎金。 我們大名鼎鼎的尼爾斯．玻爾獲得了一九二二年的諾貝爾物理獎。他的小兒子，埃格．玻爾（Aage Bohr）於一九七五年在同樣的領域獲獎。 卡爾．塞班（Karl Siegbahn）和凱伊．塞班（Kai Siegbahn）父子分別於一九二四和一九八一年獲得諾貝爾物理獎。 假如俺的老爸是大科學家，俺又會怎樣呢？不過恐怕還是如現在這般浪蕩江湖，尋求無拘無束的生活吧，呵呵。 四 電子居然是個波！這個爆炸性新聞很快就傳遍了波動和微粒雙方各自的陣營。剛剛還在康普頓戰役中焦頭爛額的波動一方這下揚眉吐氣，終於可以狠狠地嘲笑一下死對頭微粒。《波動日報》發表社論，宣稱自己取得了決定性的勝利。微粒的反叛勢力終將遭遇到他們應有的可恥結局電子的下場就是明證。光子的反擊，在波動的眼中突然變得不值一提了，連電子這個老大哥都搞定了，還怕小小的光子？ 不過這次，波動的樂觀態度未免太一廂情願，它高興得過早了。微粒方面的宣傳輿論工具也沒閒著，《微粒新聞》的記者採訪了德布羅意，結果德布羅意說，當今的輻射物理被分成粒子和波兩種觀點，這兩種觀點應當以某種方式統一，而不是始終地尖銳對立這不利於理論的發展前景。對於微粒來說，講和的提議自然是無法接受的，但至少讓它高興的是，德布羅意沒有明確地偏向波動一方。微粒的技術人員也隨即展開反擊，光究竟是粒子還是波都還沒說清，誰敢那樣大膽地斷言電子是個波？讓我們看看電子在威爾遜雲室裡的表現吧。 威爾遜雲室是英國科學家威爾遜（CTR Wilson）在一九一一年發明的一種儀器。水蒸氣在塵埃或者離子通過的時候，會以它們為中心凝結成一串水珠，從而在粒子通過之處形成一條清晰可辨的軌跡，就像天空中噴氣式飛機身後留下的白霧。利用威爾遜雲室，我們可以研究電子和其他粒子碰撞的情況，結果它們的表現完全符合經典粒子的規律。在過去，這或許是理所當然的事情，但現在對於粒子軍來說，這個證據是寶貴的。威爾遜因為發明雲室在一九二七年和康普頓分享了諾貝爾獎金。如果說一九三七年大衛遜和湯姆遜的獲獎標誌著波動的狂歡，那十年的這次諾貝爾頒獎禮無疑是微粒方面的一次盛典。不過那個時候，戰局已經出乎人們的意料，有了微妙的變化。當然這都是後話了。 捕捉電子位置的儀器也早就有了，電子在感應屏上，總是激發出一個小亮點。Hey，微粒的將軍們說，波動怎麼解釋這個呢？哪怕是電子組成衍射圖案，它還是一個一個亮點這樣堆積起來的。如果電子是波的話，那麼理論上單個電子就能構成整個圖案，只不過非常黯淡而已。可是情況顯然不是這樣，單個電子只能構成單個亮點，只有大量電子的出現，才逐漸顯示出衍射圖案來。 微粒的還擊且不去說他，更糟糕的是，無論微粒還是波動，都沒能在德布羅意事變中撈到實質性的好處。波動的嘲笑再尖刻，它還是對光電效應、康普頓效應等等現象束手無策，而微粒也還是無法解釋雙縫干涉。雙方很快就發現，戰線還是那條戰線，誰都沒能前進一步，只不過戰場被擴大了而已。電子現在也被拉進有關光本性的這場戰爭，這使得戰爭全面地被升級。現在的問題，已經不再僅僅是光到底是粒子還是波，現在的問題，是電子到底是粒子還是波，你和我到底是粒子還是波，這整個物質世界到底是粒子還是波。 事實上，波動這次對電子的攻擊只有更加激發了粒子們的同仇敵愾之心。現在，光子、電子、α粒子、還有更多的基本粒子，他們都決定聯合起來，為了大粒子王國的神聖保衛戰而並肩奮鬥。這場波粒戰爭，已經遠遠超出了光的範圍，整個物理體系如今都陷於這個爭論中，從而形成了一次名副其實的世界大戰。玻爾在一九二四年曾試圖給這兩支軍隊調停，他和克萊默（Kramers）還有斯雷特（Slater）發表了一個理論（稱作BSK理論），嘗試同時從波和粒子的角度去解釋能量轉換，但雙方正打得眼紅，這次調停成了外交上的徹底失敗，不久就被實驗所否決。戰火熊熊，燃遍物理學的每一寸土地，同時也把它的未來炙烤得焦糊不清。 物理學已經走到了一個十字路口。它迷茫而又困惑，不知道前途何去何從。昔日的經典輝煌已經變成斷瓦殘垣，一切回頭路都被斷絕。如今的天空濃雲密佈，不見陽光，在大地上投下一片陰影。人們在量子這個精靈的帶領下一路走來，沿途如行山陰道上，精采目不暇接，但現在卻突然發現自己已經身在白雲深處，彷徨而不知歸路。放眼望去，到處是霧茫茫一片，不辨東南西北，叫人心中沒底。玻爾建立的大廈雖然看起來還是頂天立地，但稍微瞭解一點內情的工程師們都知道它已經幾經裱糊，傷筋動骨，搖搖欲墜，只是仍然在苦苦支撐而已。更何況，這個大廈還憑藉著對應原理的天橋，依附在麥克斯韋的舊樓上，這就教人更不敢對它的前途抱有任何希望。在另一邊，微粒和波動打得烽火連天，誰也奈何不了誰，長期的戰爭已經使物理學的基礎處在崩潰邊緣，它甚至不知道自己是建立在什麼東西之上。 不過，我們也不必過多地為一種悲觀情緒所困擾。在大時代的黎明到來之前，總是要經歷這樣的深深的黑暗，那是一個偉大理論誕生前的陣痛。當大風揚起，吹散一切嵐霧的時候，人們會驚喜地發現，原來他們已經站在高高的山峰之上，極目望去，滿眼風光。 那個帶領我們穿越迷霧的人，後來回憶說：一九二四到一九二五年，我們在原子物理方面雖然進入了一個濃雲密佈的領域，但是已經可以從中看見微光，並展望出一個令人激動的遠景。 說這話的是一個來自德國的年輕人，他就是維爾納．海森堡（Werner Heisenberg）。 在本史話第二章的最後，我們已經知道，海森堡於一九○一年出生於維爾茲堡（Wrzburg），他的父親後來成為了一位有名的希臘文教授。小海森堡九歲那年，他們全家搬到了慕尼克，他的祖父在那裡的一間學校（叫做Maximilians Gymnasium的）當校長，而海森堡也自然進了這間學校學習。雖然屬於高幹子弟，但小海森堡顯然不用憑藉這種關係來取得成績，他的天才很快就開始讓人吃驚，特別是數學和物理方面的，但是他同時也對宗教、文學和哲學表現出強烈興趣。這樣的多才多藝預示著他以後不僅僅將成為一個劃時代的物理學家，同時也將成為一為重要的哲學家。 一九一九年，海森堡參與了鎮壓巴伐利亞蘇維埃共和國的軍事行動，當然那時候他還只是個大男孩，把這當成一件好玩的事情而已。對他來說，更嚴肅的是在大學裡選擇一條怎樣的道路。當他進入慕尼克大學後，這種選擇便很現實地擺在他面前：是跟著林德曼（Ferdinand von Lindemann），一位著名的數學家學習數論呢，還是跟著索末非學習物理？海森堡終於選擇了後者，從而邁出了一個科學巨人的第一步。 一九二二年，玻爾應邀到哥廷根進行學術訪問，引起轟動，甚至後來被稱為哥廷根的玻爾節。海森堡也趕到哥廷根去聽玻爾的演講，才三年級的他竟然向玻爾提出一些學術觀點上的異議，使得玻爾對他刮目相看。事實上，玻爾此行最大的收穫可能就是遇到了海森堡和泡利，兩個天才無限的年輕人。而這兩人之後都會遠赴哥本哈根，在玻爾的研究室和他一起工作一段日子。 到了一九二五年，海森堡他現在是博士了已經充分成長為一個既朝氣蓬勃又不乏成熟的物理學家。他在慕尼克、哥廷根和哥本哈根的經歷使得他得以師從當時最好的幾位物理大師。而按他自己的說法，他從索末非那裡學到了樂觀態度，在哥廷根從波恩，弗蘭克還有希爾伯特那裡學到了數學，而從玻爾那裡，他學到了物理（索末非似乎很沒有面子，呵呵）。 現在，該輪到海森堡自己上場了。物理學的天空終將雲開霧散，露出璀璨的星光讓我們目眩神迷。在那其中有幾顆特別明亮的星星，它們的光輝照亮了整個夜空，組成了最華麗的星座。不用費力分辨，你應該能認出其中的一顆，它就叫維爾納．海森堡。作為量子力學的奠基人之一，這個名字將永遠鐫刻在時空和歷史中。 飯後閒話：被誤解的名言 這個閒話和今天的正文無關，不過既然這幾日討論牛頓，不妨多披露一些關於牛頓的歷史事實。 牛頓最為人熟知的一句名言是這樣說的：如果我看得更遠的話，那是因為我站在巨人的肩膀上（If I have seen further it is by standing on the shoulders of Giants）。這句話通常被用來讚歎牛頓的謙遜，但是從歷史上來看，這句話本身似乎沒有任何可以理解為謙遜的理由。 首先這句話不是原創。早在十二世紀，伯納德（Bernard of Chartres，他是中世紀的哲學家，著名的法國沙特爾學校的校長）就說過：Nos esse quasi nanos gigantium humeris insidientes。這句拉丁文的意思就是說，我們都像坐在巨人肩膀上的矮子。這句話，如今還能在沙特爾市那著名的哥特式大教堂的窗戶上找到。從伯納德以來，至少有二三十個人在牛頓之前說過類似的話。 牛頓說這話是在一六七六年給胡克的一封信中。當時他已經和胡克在光的問題上吵得昏天黑地，爭論已經持續多年（可以參見我們的史話）。在這封信裡，牛頓認為胡克把他（牛頓自己）的能力看得太高了，然後就是這句著名的話：如果我看得更遠的話，那是因為我站在巨人的肩膀上。 這裡面的意思無非兩種：牛頓說的巨人如果指胡克的話，那是一次很明顯的妥協：我沒有抄襲你的觀念，我只不過在你工作的基礎上繼續發展這才比你看得高那麼一點點。牛頓想通過這種方式委婉地平息胡克的怒火，大家就此罷手。但如果要說大度或者謙遜，似乎很難談得上。牛頓為此一生記恨胡克，哪怕幾十年後，胡克早就墓木已拱，他還是不能平心靜氣地提到這個名字，這句話最多是試圖息事寧人的外交詞令而已。另一種可能，巨人不指胡克，那就更明顯了：我的工作就算不完全是自己的，也是站在前輩巨人們的肩上沒你胡克的事。 更多的歷史學家認為，這句話是一次惡意的揶揄和諷刺胡克身材矮小，用巨人似乎暗含不懷好意。持這種觀點的甚至還包括著名的史蒂芬．霍金，正是他如今坐在當年牛頓盧卡薩教授的位子上。 牛頓還有一句有名的話，大意說他是海邊的一個小孩子，撿起貝殼玩玩，但還沒有發現真理的大海。這句話也不是他的原創，最早可以追溯到Joseph Spence。但牛頓最可能是從約翰．密爾頓的《復樂園》中引用（牛頓有一本密爾頓的作品集）。這顯然也是精心準備的說辭，牛頓本人從未見過大海，更別提在海灘行走了。他一生中見過的最大的河也就是泰晤士河，很難想像大海的意象如何能自然地從他的頭腦中跳出來。 我談這些，完全沒有詆毀誰的意思。我只想說，歷史有時候被賦予了太多的光圈和暈輪，但還歷史的真相，是每一個人的責任，不論那真相究竟是什麼。同時，這也絲毫不影響牛頓科學上的成就他是有史以來最偉大的科學家。