夜里想起海森堡

作者星空的仰望者(To be in the world but not of it.)|来自豆瓣日记 2013

我读的第一本人物传记就是海森堡的。那时是高一,在学校的图书馆中的一个诺贝尔奖得主的系列传记中找到的。当时在海森堡传记的旁边是玻尔的,由于在我的心目中海森堡对于量子力学的实质贡献要比玻尔的大,所以我就借来了海森堡的。书是绿皮的,不厚,记得好像没有标明作者是谁,但在那段时间连晚自修别人做作业的时候我还在看。但我没有完全看完就拿去还了。我大概看到海森堡做莱比锡大学的理论物理教授后就不看了。其实当时看完他提出不确定性原理之后就不大想再看了,觉得他最重要的贡献已经完成了,后面应该没什么好看的。

那时书中令我印象深刻的第一点就是关于哥廷根大学当时活跃,浓厚的学术气氛及其令人仰止的从高斯,狄利克雷,黎曼,克莱因到希尔伯特的伟大数学传统。后来看到希尔伯特的传记和容克的《比一千个太阳还亮》,对哥廷根的那种近似朝圣之情更深。第二就是海森堡对于古希腊哲学的爱好,特别是对于柏拉图的《蒂迈欧篇》情有独钟。

另一印象深刻的就是海森堡的三位伟大导师:索末菲,玻恩和玻尔,他的好兄弟泡利及他们那个天才时代。历史似乎很有趣,恰巧就是那个需要天才的年代一下冒出那么多个正需要的划时代人物。他们性格和研究风格各异,却对真理的热情有同样是那么的高。可以想象大家被泡利骂地狗血淋头,这时候玻尔微笑地走过来用他的优雅与宽容让大家情绪平静下来,狄拉克则一个人在一旁安静地想他自己的。

老天似乎早就注定这些大牛的性格需要这样的互补为这一激动人心的时代加上更多能为后人津津乐道的材料。最后,也是印象最深的是他在霍尔兰根岛那一个可与苹果砸中牛顿脑袋那一刻相媲美的夜晚。海森堡对此曾有过一段极为精彩的自述:

 “……一天晚上,我就要确定能量表中的各项,也就是我们今天所说的能量矩阵,用的是现在人们可能会认为是很笨拙的计算方法。计算出来的第一项与能量守恒原理相当吻合,我很兴奋,而后我犯了很多的计算错误。终于,当最后一个计算结果出现在我面前时,已是凌晨3点了。所有各项均能满足能量守恒原理,于是,我不再怀疑我所计算的那种量子力学具有数学上的连贯性与一致性。刚开始,我很惊讶。我感到,透过原子现象的外表,我看到了异常美丽的内部结构,当想到大自然如此慷慨地将珍贵的数学结构展现在我眼前时,我几乎陶醉了。我太兴奋了,以致不能入睡。天刚朦朦亮,我就来到这个岛的南端,以前我一直向往着在这里爬上一块突出于大海之中的岩石。我现在没有任何困难就攀登上去了,并在等待着太阳的升起。”

第一次读这一段时非常激动,今天仍然如此。他曾在给他姐姐的信中这样说到:“这些纵横关系凭借其数学的抽象性以一种简单得不能再简单的方式呈现出来,它是一种我们只能谦恭接受下来的礼物。即便是柏拉图也可能不相信它们是如此之美。因为这些纵横关系不可能被发明,他们从开天辟地以来就一直存在。”人生如果有一个或半个这样的夜晚就足够了。沉浸在科学原创中是一件极令人快乐的事情。特别是像海森堡这样的柏拉图主义者更是如此。钱德拉塞卡在一次名为《科学的追求及其动机》的讲座中谈到许多大师的原创经历,他说到汤川秀树时这样说:

 “汤川秀树在50多岁时写了一本自传《漫游者》。在这本书中,汤川秀树提出了一个伟大发现对它的发现者所产生影响的另一侧面。人们习惯于这样想:至少从表面上看来,一个很富有而且成果累累的人,以他的一生为素材的自传《漫游者》,应该是对他整个一生的叙述。但是汤川秀树的“漫游”只讲到他的伟大发现论文的发表为止。他以忧郁的笔调写到他那伟大的发现:“我再也不想写除此之外的东西了。因为,对我来说,我不懈学习的那些日子是值得留恋的;另一方面,当我想到我的学习时间逐渐被其他事情占有了时,我感到伤心。”

在这种伟大的欢乐面前他们这些原创者常常想汤川秀树那样觉得之后其他的都不重要了。这也让人想到爱因斯坦在完成广义相对论后病倒时曾说他现在活着已经不重要了,因为广义相对论已经出来了。

尽管这一篇连温伯格都说看不懂的文章却真正成就了他对于世界最大的贡献。但海森堡晚年常说人们记得他的就只有不确定性原理和他1941年秋天去哥本哈根拜访玻尔。

后来由于了解到话剧《哥本哈根》,我对他在莱比锡大学以后的生平当然就极其感兴趣了。再去借以前那一排熟悉的书架上的那一本绿皮书。书中关于海森堡与德国纳粹的那部分把海森堡描述成是正面的,他是要暗地里破坏纳粹的核计划。但之后又在其他地方了解到不支持海森堡的资料。但海森堡和玻尔两人都没有说他们当时到底说了什么。现在人们各种各样的证据和推理就都不能真正揭开这个谜。虽然海森堡重新成为了马克斯· 普朗克学会物理研究所的所长,领导着战后德国物理学的重建,但政治使海森堡的后半生总的来说是一种悲剧。

他到美国时,原来许多的同行和朋友都不跟他握手。但其中很多人是“小男孩”和“ 小胖子”的父亲。关于他后来的研究工作,钱德拉塞卡在上面所说的讲座中说到:

“你们也许注意到了,大约30年前,在他的有关发现量子力学的基本原理的描述中,他使用了异乎寻常的相似语言和术语。但是,对于他的基本粒子的见解,我们能像海森堡一样,用相同的方式看待吗?对于量子力学,他的思想立即获得承认;相反,他有关粒子物理学的思想,却遭到了反对和驳斥,即使长期与他讨论问题的老朋友泡利也不例外”。

政治使很多科学家陷入困境。何止海森堡?奥本海默,朗道在美国和苏联也遇到同样的情况。麦卡锡主义还使玻姆逃到英国,使爱因斯坦名誉一度曾严重受损。希特勒干的就更不用说了,那时即使不是犹太人的科学家也有很多逃到了美国。不管海森堡到底有没有为德国制造原子弹,但事实是德国并没有制造出来,而奥本海默他们制造出来了。但这并不是说奥本海姆他们是错的。我们已经无法真正知道海森堡到底干了什么,还不如相信他确实为破坏希特勒的核计划做出他能做的了。历史已经无法重现,不如让后人以此为鉴。任何历史都无法真正纯净地呈现给我们,我们都会对其过滤,筛选和更改。但任何历史的意义在于未来,在于我们从中吸取的教训和学到的道理。

歌德曾说,人类用自己的聪明划出了许多界限,最后爱把它们推倒了。人类与自然的不和谐,国家意识,战争和阶级甚至是人与人关系的种种个体的不和谐,自己内心的冲突都是因为我们将自己与外界划出界限。对于从事科学的人,他们面对的是一个整体的自然,特别是物理学研究者。物理学的目的就是能找到一套能解释整个自然界的理论。而且这一种统一的追求从没变过,反而越来越强。

20世纪的相对论和量子力学革命不是对经典物理学的否定,而是人类追求自然规律更高层次统一的目的的体现。而人类社会的种种意识形态差别和与自然的不和谐对于追求统一和谐的科学家来说很可能是一种打击,至少他们面对两者时采取的态度和方法是不同的。但科学研究与人类社会和自然界本身就是一起存在的,是要以整体的观念来看待的。如果只看到科学与政治,人类社会与自然界的差异,那是不够的,片面的。正是科学与政治的整体关系才造成海森堡的悲剧。只是这个整体内部由于人类的原因才出现了裂痕。

海森堡在他一篇名为《精密科学中美的含义》文章中写道,“拉丁格言‘Simplex sigillum veri’——‘简单是真的印记’——以大字刻在哥廷根大学的物理报告厅里,作为对于那些将发现新事物的人们的一种告诫。另一句拉丁格言‘Pulchritudo splendor veritatis’——‘美是真理的光辉’——其含义也可解释为,探索者最初是借助于这种灿烂光辉,借助于他的照耀来认识真理的。”他段话要阐述的是关于科学美学的。科学研究中美,简单所起的作用,美与真的统一性。

狄拉克方程就是这种思想一个很好的体现。我认为还有另一种更大的统一,那就是我们常说的“真善美”。伯特朗·罗素一生为三种激情所支配:爱情,对真理的渴望和对人类苦难不可遏止的同情。三者正好对于应于“美真善”。三者能集中于一体,是因为一种最广博的“爱”。这种“爱”能推导所有界限,能使人洞察到那关于世界的永恒的真理。

不管是真是假,海森堡夫人在她一本有关她丈夫的书中那段感动的话还是在心中划过:

“带着一种自信的微笑,他曾对我说:“我是足够幸运的,当亲爱的上帝还在工作时,我能越过他的肩膀瞧了一下。”对他来说,那就够了,完全够了。这给了他巨大的喜悦和勇气,使他能镇定自如地对付他在这个世上一再遭到的敌意和误解,并且不致于误入歧途。”

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