主题：【原创翻译】《量子》----第一部·量子 -- 奔波儿

“因为拉特瑙被人无耻地暗杀了，我们这儿的日常生活也因此变得让人神经紧张”，爱因斯坦在写给莫里斯·索罗温的信中说“我总是时刻保持警惕；我已经不再做什么报告了，也不在公开场合露面，尽管实际上我并没有真的消失。”据可靠消息透露，爱因斯坦是暗杀的首要对象，他对玛丽亚·居里夫人说他正考虑放弃自己在普鲁士科学院的职位，然后找一个安静的地方定居下来做一个普普通通的百姓。这个在青年时期就憎恶权威的人如今自己却成为了权威的代名词，他已经不再是一个纯粹的物理学家，而成为了德国科学界和犹太人的象征。

尽管现实生活一团糟，但爱因斯坦还是研读了玻尔发表的论文，包括“原子的结构与元素的物理化学特性（The Structure of the Atoms and the Physical and Chemical Properties of the Element）”译文，这篇文章于1922年3月发表在《物理学学报（Zeitschrift fur Physik）》上。差不多半个世纪之后，爱因斯坦回忆说玻尔的“电子层原子模型及其在化学上的重大意义对我而言就像是一道神迹---而且至今为止依然如此”。爱因斯坦赞誉说它是“思想领域最顶层的东西，有着音乐般的美感”。玻尔的理论确实是具有艺术般美妙的科学成就。利用涵盖原子谱线以及化学领域的各种证据，玻尔建立了一个特殊的原子模型，从一个电子层开始，就像洋葱那样，一层加一层，他一步步构建了元素周期表上每一个元素的原子结构。

玻尔所采用的方法的核心思想在于他认为量子法则虽然只是运用于原子尺度，但根据这些法则所得到的结论必须要与宏观观测结果一致，尽管此时是经典物理法则在发挥作用。为此，他提出了“对应原理（Correspondence Principle）”，按照这一原理，在原子尺度所得到的理论结果被推广到宏观尺度以后，如果该理论结果与经典物理学所认同的结果相左，则该理论应该被抛弃。自1913年以来，玻尔利用对应原理在本来壁垒森严的量子物理学和经典物理学之间搭建了一座桥梁。可是，玻尔的助手亨德里克·克拉默斯（Hendrik Kramers：1894～1952）后来回忆说一些人认为这一原理不过是“一根魔杖，离开哥本哈根就不灵了”。尽管其他人并不太情愿挥舞这根魔杖，但爱因斯坦却加入到对其钟爱有加的魔法师行列。

玻尔关于元素周期表的理论解释缺乏严格的数学理论作为后盾，一些人因此对其持保留态度，但是丹麦人的这个最新理论给每一个人都留下了深刻的印象，至于遗留下的那些问题，大家认为还有解决的空间。“我在哥廷根的访问非常完美，而且让我受益匪浅”，玻尔在回到哥本哈根以后写道，“每个人都我都是那么友好，我无法形容我是多么高兴。”他从此不再感到自己怀才不遇或者无人理睬。在那一年的年底，只要他想，他还得到了进一步的肯定。

在哥本哈根，玻尔的办公桌上推满了了祝贺的电报，但对他意义最大的是一封来自剑桥的电报。“对于您被授予诺贝尔奖，我们非常高兴”，卢瑟福在电报中写道“我以前就知道这对您而言是早晚的事情，但最重要的是它已经变成了现实。这是对您的伟大成就予以最隆重的认可，我们这儿每个人听到这个消息的时候都高兴坏了。”在消息公布后的几天里，卢瑟福经常浮现在玻尔的脑海里。“自从我第一次在曼彻斯特有幸与您相会以来，我对您无比感激，”玻尔对他这位前导师说，“不但因为您对我的工作所产生的直接影响以及您给予我的灵感，而且因为与您这十二年的友谊。”

让玻尔心存感念的另一个人就是爱因斯坦。在玻尔荣获1922年度的诺贝尔奖那天，他既高兴又放松。而爱因斯坦虽然是在1921年获得了诺贝尔奖，但该奖正式颁发给他时却整整被延迟了一年时间。“我知道我根本配不上这个奖，”他在信中对爱因斯坦说，“但我想说，在我自己被授予这项荣誉之前，我认为这是一个很好的时机，能让人们认识到你在这个特殊领域的贡献，以及卢瑟福和普朗克的贡献。”

在当年的诺贝尔奖得主名单被公布之际，爱因斯坦正在一艘驶往世界另一端的船上。10月8日这天，为自己的安全忧心忡忡的爱因斯坦携艾尔莎前往日本，要去做一次学术报告。他“很高兴能利用这个机会离开德国一段日子，这儿就目前来说变得越来越危险”。等他回到德国时，已经是1923年的2月。原计划，他的旅行只有六周时间，但最后却变成了一次长达五个月的漫长旅程，而他是在路上收到玻尔的来信的。在回程中，他回复说：“我可以毫不夸张地说[你的来信]让我非常高兴，就像我自己获得了诺贝尔奖一样。一想到你会害怕在我之前获得诺贝尔奖----这是典型的玻尔思维，我就觉得真有意思。”

第五章·当爱因斯坦遇见了玻尔（9）

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“在我的生活中，几乎没有人能像你的来访一样给我带来如此的愉悦”，玻尔返回根本哈根以后，爱因斯坦在写给他的信中说“我正在研读你的大作，除非是我碰巧在什么地方卡住了，我总是兴致勃勃，你那张孩子气的笑脸恍然如在眼前，正在对我微笑和阐释着。”这位丹麦人给人留下了深刻而又永恒的印象。“玻尔好像还在这儿，我和你一样，为他着迷，”爱因斯坦在几天后对保罗·埃伦费斯特说“他就像是一个多愁善感的孩子，在被催眠的状态下，游走在这个世界上。”玻尔用他并不擅长的德语，一样试图表达出他遇见爱因斯坦后的感想，他回信说：“对我而言，能与你会面和交谈，这是我莫大的荣幸。你也许无法想象，能亲耳聆听你的观点给我带来了如此有益的启迪。”玻尔很快就又重新经历了这一切。爱因斯坦去挪威访问，八月份，在他返回途中，他特意在哥本哈根停留，对玻尔进行了短暂的拜会。

“他有着超常的天赋，是一位异常优秀的人物”，爱因斯坦在拜会玻尔后写信给洛仑兹说“大部分的杰出物理学家都是如此光辉灿烂的人物，这对物理学界而言是多么好的一个兆头。”但有两位并不在这个名单中，他们视爱因斯坦为敌对的目标。菲利普·莱纳德（他在光电效应方面的实验工作被爱因斯坦在1905年用来证实光量子学说）和约翰内斯·斯塔克（他发现了谱线在电场中会发生分裂）已经沦落成为反犹主义者。这两位诺贝尔奖获得者背后存在一个组织，该组织自称为“德国科学家捍卫纯科学工作组（the Working Group of German Scientists for the Preservation of Pure Science）”，其首要目的就是谴责爱因斯坦和相对论学说。1920年8月24日，该组织在柏林爱乐音乐大厅召开会议，攻击相对论是“犹太物理学”，而其创立者是一个剽窃者和骗子。爱因斯坦并没有被吓住，他和瓦尔特·能斯特一同赴会，当这伙人在台上肆意对他进行诋毁的时候，爱因斯坦和能斯特正在一间包厢里面看着他们表演。爱因斯坦可不想自找苦吃，因此他一言不发。

能斯特，海恩里希·鲁本斯以及马克斯·冯·劳厄在报纸上发表文章为爱因斯坦辩护，严词驳斥那些强加于他的无端指责。爱因斯坦在《柏林每日评论报（Berliner Tageblatt）》上发表了题为“我的回复（My Reply）”的文章，这让他的很多朋友和同事感到很沮丧。爱因斯坦指出，如果他不是一个犹太人和国际主义者，就不会被人如此抨击。爱因斯坦很快就对自己因为被激怒而写下这篇文章感到后悔。“为了能让神灵和人类高兴，在任何一个时代，每个人都会成为愚蠢的祭坛上的祭品”，他在写给普朗克和其夫人的信中说。他很清醒地认识到他的名望意味着“自己就像一个神话传说中能够点石成金的人物，因此我的一举一动都能在报纸上引发一阵骚乱。”很快，关于爱因斯坦可能离开德国的谣言就四处传开了，但他还是选择待在柏林，“在这个地方，我被朋友和科学无比牢固地紧紧拴住”。

在爱因斯坦和玻尔在柏林和哥本哈根接连两次会面的两年间，他们分别独立进行着量子方面的研究工作，而他们同时都开始感到了压力。“我想，有这么多杂事缠身对我而言可能是一件好事”，爱因斯坦在1922年3月写信给埃伦费斯特说“否则，量子问题可能早就把我带进了疯人院。”一个月后，玻尔对索末菲坦诚相告：“在最后那几年，我经常感到自己在科学道路上异常孤独，因为我觉得自己在系统化地发展量子理论方面殚精竭虑，但却没有几个人能理解我。”他这种孤立无助的感觉很快就要结束了。1922年6月，当他在德国旅行期间，他在哥廷根大学待了11天，期间做了七场系列报告，被称为“玻尔音乐节（Bohr Festspiele）”。

来自德国全国各地的一百多位青年和老年物理学家们前来听讲，玻尔解释了他的电子层原子模型（the Eletrcon Shell Model of the Atom）。这是他创立的一个新的理论模型，描绘了原子内部的电子是如何分布的，从而解释了元素周期表中各个元素的位置和分组。他提出轨道层就像洋葱皮一样，包裹着原子核。每一层实际上都是由一些电子轨道的集合或它们的子集组成的，而且每层所能容纳的最大电子数目是一定的。具有相同化学特性的元素，只所以如此，是因为它们的最外层拥有相同的电子数目。

根据玻尔的模型，钠原子所拥有的11个电子是按照2，8，1的顺序来分布的。铯原子的55个电子则是按照2，8，18，18，8，1的顺序分布。因为这两种元素在其最外层都只有一个电子，因此钠和铯具有类似的化学特性。在玻尔所做的报告中，玻尔利用他的理论作出了预测。原子数为72的未知元素应该在化学特性上与原子数为40的锆，以及原子数为22的钛类似，而后两位在元素周期表中位于同一列。玻尔说，该元素并不像他人所预测的那样隶属于元素周期表两侧的“稀土（rare earth）”元素组。

爱因斯坦并没有参加玻尔在哥廷根所作的报告，他正在为自己的生命而担心，当时德国的犹太裔外交部长刚刚被人谋杀。瓦尔特·拉特瑙（Walther Rathenau）是德国首屈一指的实业家。在他刚刚就任外交部长一职短短几个月后，即1922年6月24日，他在光天化日之下被人枪杀，成为战后被右翼份子刺杀的第354位牺牲者。爱因斯坦曾经和别人一起批评过拉特瑙不该在政府中就任如此高调的职务。当他这样做的时候，在右翼媒体眼中，这种行为被视为是“对人们进行一次闻所未闻的挑衅！”。

第五章·当爱因斯坦遇见了玻尔（8）

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为了能让不同阵营的科学家在战后能够尽可能快地恢复相互间的联系，尼尔斯·玻尔费尽心机。作为一名中立国家的公民，玻尔对他的德国同行没有任何憎恶之感。他属于第一批向德国科学家发出邀请的人士之一，当时，他请阿诺德·索末菲来哥本哈根讲学。在索末菲结束访问之后，玻尔说：“我们就量子理论的基本原理和各种具体的原子问题所带来的结果展开了长时间的讨论”。尽管在短期内，德国科学家依旧被排斥在国际会议之外，但他们以及邀请方都知道这类私人访问的意义所在。因此，当马克斯·普朗克邀请玻尔来柏林做一个关于量子原子及原子频谱理论的报告时，他很愉快地答应了。这一天被定为是星期二，1920年4月27日，这次与普朗克和爱因斯坦的首次会面让他非常激动。

“他拥有一流的智慧，富有批判精神，而且目光深远，因此判断力超乎寻常”，这是爱因斯坦对这位比他小六岁的丹麦人的评价。1919年10月，正是这一赞誉触动了普朗克，促使他邀请玻尔来柏林访问。爱因斯坦对玻尔的赞赏由来已久。1905年夏天，当爱因斯坦的创造力狂飙在其心头逐渐平静下来之际，他发现没有什么事情能“真的激起他的心思”去进一步探寻了。“当然，谱线问题要算一个，”他对老朋友康纳德·哈比西特说，“但我觉得这些现象与已有的调查结果之间，根本不存在什么简单的联系，因此在那一刻，我觉得这个问题并不是那么重要。”

爱因斯坦对物理问题的嗅觉是无与伦比的。尽管忽略了谱线的秘密，但爱因斯坦提出了E=mc^2，该公式反映出质量和能量之间是可以相互转化的。但是，他心里明白，万能的上帝对他的这一成果放声嘲笑，而且会“牵着我的鼻子”游街示众。因此，在1913年，玻尔公布了他如何利用其量子原子理论揭示原子谱线的奥秘，这一消息对爱因斯坦而言“就像是真神显灵”。

玻尔下了火车，前往柏林大学，这时他的心中既激动万分又忧心忡忡，但当他与普朗克和爱因斯坦会面时，这种五味杂陈的不安情绪很快就消失了。他们很快就把话题从相互寒暄转换到对物理问题的讨论，这让玻尔感到很亲切。这两个人看上一点也不像。普朗克带有典型的普鲁士式的古板和严整，而大眼睛的爱因斯坦则顶着一头乱蓬蓬的头发，穿的裤子稍微有点短，这让人感到如果不是他的日常生活一团糟，那就是他是一位很好相处的人。玻尔接受了普朗克的邀请，在访问期间留宿在他的家中。

玻尔后来说，在柏林访问期间，他的时间都用在“夜以继日地探讨理论物理问题”。对这位喜欢谈论物理的人而言，这不啻于是最好的休息。大学里的青年物理学家们邀请玻尔共进午餐，而那些“大师们”都不在受邀之列，这让玻尔感到特别荣幸。因为在讲座结束后，年青人们发现“因为我们感到自己没听懂多少，这让我们有些泄气”，而这时是向玻尔提问的好机会。但是，爱因斯坦却对玻尔所讲的东西理解透彻，而且他并持有异议。

就像几乎所有人那样，玻尔并不相信爱因斯坦的光量子真的存在。和普朗克一样，他接受辐射是以量子形式释放和吸收的观点，但并不认同辐射本身也是量子化的。在他看来，有大量的证据支持光波理论，但是，他对包括爱因斯坦在内的在座的物理学家们说：“我不会对辐射的本质问题产生疑问。”然而，爱因斯坦在1916所做的工作，即自发辐射和受激辐射，以及电子在不同能级间的跃迁，给他留下了深刻的印象。在他失败的地方，爱因斯坦利用几率和概率做了诠释，取得了成功。

依据爱因斯坦的理论，当电子从一个能级跃迁到能量较低的能级时，其所释放的光量子的时间和方向无法得到预测，这让爱因斯坦一直很头痛。“无论如何，”他在1916年写道，“我完全相信自己所选择的道路是可靠的。”他坚信这条道路会逐渐通向一个完整的因果关系。但在玻尔所做的讲座中，玻尔认为根本不可能精确判定这一时间和方向。这两个人发现他们站在了彼此的对立面。在接下来的日子里，当他们在柏林的大街上散步的时候，或者在爱因斯坦家共进晚餐的时候，他们都试图说服对方接受自己的观点。

第五章·当爱因斯坦遇见了玻尔（7）

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这次拍的照片将会同六个月前的夜晚所拍下的旧照进行比对，但这一次的特别之处在于，地球相对于太阳所处的位置能够确保当光线从相同的星星照射过来的时候，会从太阳旁边通过。由于太阳的存在，会引起其附近的时空发生扭曲，从而引起光线的弯曲，也就是说如果比较两次拍照所显示的同一批星星，会发现它们的位置出现微小的偏移。依据爱因斯坦的理论，人们应该可以观测到由于光线的弯曲或者偏转所引起的这种（星星影像的）偏移的准确大小。11月6日，皇家协会（Royal Society）和皇家天文协会（Royal Astronomical Society）在伦敦破天荒地召开了联合会议，英国科学界的明星们济济一堂，目的是为了听证爱因斯坦的预测是否成功。

这就是第二天出版的《伦敦时报（London Times）》第十二版的大幅标题。三天以后的11月10日，《纽约时报》刊登了一篇文章，文中一气连用六个标题：“天堂的灯斜了/科学界对日食观测结果兴奋不已/爱因斯坦的理论大获全胜/星星所在的位置并非你所看到的那样，但没必要杞人忧天/一本写给12个聪明人看的书/当胆大包天的出版商决定接受爱因斯坦的书稿时，他说这世上没几个人能读懂它。”爱因斯坦从来没有说过这样的话。然而出版商们通过大肆渲染爱因斯坦的学说在数学上如何复杂及其提出的空间扭曲理论，让这本书得以大卖。

在那些不经意间对广义相对论的产生也做出了贡献的人中，时任皇家协会主席的汤姆森爵士也是其中之一。“也许，爱因斯坦取得了人类最伟大的思想成就，”他后来对一位记者说，“但是，没有人能够用清晰的语言阐述出爱因斯坦的理论到底是什么”。但现实中，到1916年，爱因斯坦已经出版了他的第一本畅销书，书中的内容是关于狭义和广义相对论。

“广义相对论在我的同行们中激起了空前的热情”，爱因斯坦在1917年12月对他的朋友海因里希·桑戈（Heinrich Zangger）说。但是，在第一份报告发表之后的数天和数周内，许多人跳出来抨击这位“突然蹿红的爱因斯坦博士”和他的理论。一位批评者将相对论描绘成“荒谬的巫术”和“神经错乱的胡思乱想”。在普朗克和洛仑兹的支持下，爱因斯坦做了唯一明智的选择，那就是对这些反对者视而不见。

在德国，爱因斯坦俨然是一位著名的公众人物，当时《柏林图片报（Berliner Illustrirte Zeitung）》以整个头版刊登了爱因斯坦的照片，副标题是“作为世界历史舞台上的新角色，他的研究工作对大自然做了完美的修订，他的洞察力足以与哥白尼、开普勒和牛顿比肩”。尽管他对那些批评者已经有了免疫力，但对自己被捧成历史上最伟大的三位科学家的继承人，他却保持清醒的头脑。在这一期的柏林图片报正式发行之后，“由于光弯曲的结果被公众所了解，因为我形成了一股狂热的宗教式崇拜潮，而我自己就像是教徒们供奉的偶像”，爱因斯坦写道“但，上帝保佑，这一切都会过去的。”可是，事与愿违。

第一次世界大战于1918年11月11日11点结束，但战后的余波却让整个世界依旧处于一种浮躁状态，公众对爱因斯坦及其理论的狂热追捧部分原因也正源于此。11月9日，也就是战争结束前两天，爱因斯坦取消了他的一场题为“由于革命（Because of Revolution）”的相对论讲座。当天晚些时候，在国会大厦的阳台上，德意志共和国宣告成立，德国皇帝威廉二世（Kaiser Wilhelm II）退位，逃到了荷兰。初生的魏玛共和国面临一系列挑战，而其中最棘手的问题就是德国经济。通货膨胀节节攀升，德国百姓对德国马克已经丧失信心，他们整天忙着把马克兑换出去，或者用它买点什么东西，稍微迟点儿，马克就又贬值了。

战争赔款带来的恶劣影响像水波一样一圈圈泛开。由于德国拖欠其木材和煤炭款项，到1922年底，7,000德国马克仅能兑换一美元，而德国经济也陷入了泥潭。但是，所有这些与1923年爆发的恶性通货膨胀相比，都不算什么。这一年的11月份，1美元能兑换4,210,500,000,000（四万二千一百零五亿）马克，而一杯啤酒需要1500亿马克，一个面包是800亿马克。整个国家处于崩溃边缘，直到美国提供了贷款帮助，同时赔款额度被消减后，这种局面才得到控制。

在这种水深火热的时候，诸如“十二个聪明人”才能理解什么空间的扭曲、光线的弯曲以及星星的偏移这种谈资，在一定程度上激发了人们的想象力。然而，每个人都认为他们自己对于空间时间这种概念有着直觉上的认识。结果呢？在爱因斯坦看来，整个世界变成了一个“奇妙的疯人院”，就连“车夫和服务员都在争论相对论到底是对还是错”。

由于爱因斯坦的国际声誉和其众所周知的反战立场，他很容易成为许多人渲泄仇恨的对象。“在这儿，反犹主义盛行，而与政治相关的暴力活动也日益泛滥”，爱因斯坦在1919年12月在写给埃伦费斯特信中对此说。很快，他就收到了恐吓信，而且当他离开公寓或者办公室的时候，会经常被人言语冒犯。1920年2月，一群学生在大学里当众撕毁他的论文，其中一个高呼“我要把这个肮脏的犹太佬的喉咙切开。”但是，魏玛共和国的头头们知道爱因斯坦的价值所在，在当时，德国科学家们在战后被国际学术界所排斥。文化部长亲自写信安抚爱因斯坦，说德国“非常尊崇教授先生，并视您为科学界的至宝，过去如此，而且永远如此”。

第五章·当爱因斯坦遇见了玻尔（6）

• 【原创】《量子》---第五章·当爱因斯坦遇见了玻尔（4）
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