一代宗师

木立 2014-08-22

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《一代宗师（上）》

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“教师与物理学”

玻色①从印度来。

那时他只是一个刚过30岁的年轻人，聪明，低调，却难掩天才的光芒。他的国家有复杂的宗教体系，华丽的艺术文化。可是科学，唯有科学是落后的那一环。古老的清泉难以浇灌新鲜的花朵，他们需要新的养料。

来自东方神秘古国的玻色带着对知识的渴求向西瞭望，柏林。那里汇聚着当时最负盛名的科学家们。柏林，正是他值得去的地方。

彼时普朗克正在柏林大学教书，一辈子勤勉认真的他对于讲课也当然不会有丝毫懈怠。所有的课程都经过深思熟虑和精心安排。玻色记得，也许是备课得当，普朗克讲解时不用提纲，却从不出错，也不卡壳。唯一的修正就是偶尔掏出笔记，再回头扫视一下黑板，确认一遍然后说一声“对”，于是又把笔记收好，继续讲解下一个问题了。他的讲解总是那么深入浅出，令学生们印象深刻。以至于在许多年后，回忆起在柏林求学的青年时光，玻色最难忘的还是普朗克的课程。因为这些课程，他才知道物理学是那样一个理论体系，在该体系中，整个的课题可以从统一的立脚点并根据最少的假设来加以展开。从一到多，一个复杂的体系经过严谨的思路，那么顺畅而清晰的树立起来。

普朗克认为世界图象是普适和统一的，物理学是一个“整体”②，它的最高目标应该是“把物理现象错综复杂的多元性综合到一个统一的体系，假若可能的话把它综合到一个唯一的公式”。基于这样的信念他将热力学和当时尚是新理论的麦克斯韦电动力学统一起来，巧妙地将自己对不可逆性的研究和对电动力学的研究与热辐射问题相联系。因为在他看来，只有统一性的知识才能达到对自然、人类的理解，科学研究的真正价值在于使各种知识处于总体的关联之中。

1925年夏，德国青年海森堡提出了矩阵力学③。普朗克深感欣慰，他指望矩阵力学能发展成为一种可以取代经典理论的统一理论（普朗克认为新旧理论之间没有质的差别，只有适应范围的差异，然而他很快发现并非如此④）。面对已经越来越“陌生”的物理学，普朗克不得不将目光投向科学哲学研究和教学方面。他在很短的时期就同时开设了四门理论物理学课程，甚至出版了一套后来被奉为名著的理论物理学的书。大到德国科学发展的方向，小到德国物理学会刊物的审稿；从各个学术机关的款项分配、人员调动，到中学物理学的教学改革和大学普通物理学的改进，普朗克都起到了重要作用。他育人四十年。四十年间有二十多名哲学博士出自他门下，其中不乏诺贝尔奖获得者。

晚年他仍然到处巡行演讲。最后一次演讲正值北欧寒冷的1月，普朗克却只能乘坐没有取暖设备的火车忍受严寒一路颠簸，到演讲的地方去。

有人问他为何如此坚持。普朗克回答道:“在八十九岁的时候我不能在科学上有所创造了，留给我的只有一种可能，那就是通过在这儿或那儿重复我的讲话来追随我的工作给我准备了的方向，并满足那些为真理和知识而斗争着的人们、特别是青年们的愿望。”

可在普朗克的一生中，他的科研和教学生活一直波动不断，而这无法避免。身处历史乱局中的每个人都会被时势侵染。

“迷航的方舟”

普朗克签了名。

1914年。第一次世界大战。

那时普朗克和大多数欧洲人一样，认为战争会在几个月之内结束。战争，只有战争是合法而快速解决所有问题的最佳手段。他没有深思熟虑，就在臭名昭著的《致文明世界的宣言》（即所谓“九十三位知识分子的呼吁书”）上签了名，表示和德国当局站在一起。

普朗克的父亲是法学教授，祖父是神学教授，在这样的家庭熏陶下，对进步和秩序的追求以及对集体的献身精神和对国家的忠诚对他来说都是理所当然的。而他也和大部分的科学家一样缺乏政治上的敏感，把德国军国主义看作是对德国文化的保护。甚至他的长子卡尔在凡尔登战役中死去，他也认为是为国捐躯、死得其所。

那是个狂热而缺乏理智的时代。19世纪末20世纪初的德国，人们看到了科学技术的力量，对它的进步有狂热的追求，可与此同时，军国主义的思想弥漫于整个社会（在那时学校里实行军事化管理，只有曾在军队中服过役的人，才能得到真正的社会认可），民众对于军事扩张的拥护极其缺乏理智。德国取得了无与伦比的科学成就，可隐藏其中的对外扩张的野心却被人们忽视了。

随之而来的，却是德国在一战中的惨败。

战后签署的《凡尔赛条约》让德国付出了沉重的代价⑤。在这一时期成立的魏玛共和国基础十分脆弱，根本起不到管理国家的作用。战胜国们趾高气扬的对德国实行严酷的报复，这为纳粹的上台留下了伏笔。

普朗克此时已五十多岁。这是一个在光环中生活了大半辈子的科学家，一个理所应当的爱国者，一个对政治局势怀有天真理解的德国人。但很快他就对自己曾签名一事深深后悔，寄公开信给洛伦兹，重新申明了自己的态度。对他来说，科学和国家同等重要（大多数时候，国家的位置可能还要靠后一点），想到战争和政治上的不宽容会对科学家之间的国际合作造成极为恶劣的影响，普朗克忧心忡忡，因而付出许多努力挽回局面⑥。

到了1933年，德国国内的“反犹运动”愈演愈烈。纳粹对居住于德国的犹太人实行了野蛮的屠杀和驱逐，连在德国科学院工作的犹太裔科学家们也不能幸免。

“德国已经没有自由、容忍和公民在法律前面的平等，从而我将不再回德国。”爱因斯坦不堪打扰，愤怒的发表宣言，当年他取得美国籍，在普朗克的秘密协助下离开德国移居普林斯顿。时任柏林科学院秘书和威廉皇帝学会主席的普朗克也曾因不满当时的政治局势考虑过引退。可他不断地收到各方面遇到困难的人们的来信——他们都需要他的帮助。普朗克知道自己有责任留下来，如果他不来主持大局，德国科学届的处境会更糟糕。于是他只能委曲求全，甚至曾打算通过幕后活动来缓和压力而去面见希特勒。

五年后，普朗克倾注心血的威廉皇帝物理学研究所终于落成。他对这里寄予厚望——在普朗克原本的计划和心愿里，这个研究所应成为纳粹主义洪水泛滥中的“诺亚方舟”，庇护一些科学家能避免政治浪潮的侵害，继续从事科研活动。普朗克知道自己无法凭个人的力量对抗当权者，可为了心中的原则底线，他却能表现得很坚强。

然而不久之后，“方舟”还是落入了军方手里，甚至在海森堡的主持下成了为纳粹研制原子武器的基地⑦。方舟已迷航。可谁都无能为力——德国这艘巨轮都已在历史的轨迹上偏转了太多，又怎能寄望于一个本就风雨飘摇的“方舟”呢。

每到节日，人们都要集体向希特勒致贺。普朗克作为科学届的代表必然要出席。这位老人站在台上，举了两次手，却都没有举起来，直到第三次才勉强抬起，低声跟着人群喊了“希特勒万岁。”

“悲欢离合总无情”

这一年，普朗克87岁了。可由于一直保持着严格的生活和作息习惯，他仍具有敏锐的头脑和健康的身体，依然维持着对生活浓厚的兴趣。假期来临，他时而去勃兰登堡的乡下游玩，时而去阿尔卑斯山远足。早餐一直定在8点整，接下来集中精力去工作，直至中午。他喝红酒，抽雪茄，有时与亲友们玩纸牌游戏，但都很有节制。舒伯特、舒曼和勃拉姆斯的曲子常常在他的房间响起。谈笑有鸿儒，不同圈子的朋友也经常来拜访他。普朗克的朋友不局限于物理同行们，还包括许多音乐家甚至文学家（年轻时他甚至与德国文学家泰奥多尔·蒙森有过交往⑧）

人生七十古来稀。饱经忧患了一生的普朗克以为自己终于可以静静休息。可好景不长，1943年2月，普朗克在柏林郊区的住所被炸，多年来精心保存的日记、通信、文稿、藏书全部被毁。为了躲免空袭他只好迁居乡下。但苦难还远远没有结束，一场突如其来的打击击垮了他。

1944年，一个惊天的行动被纳粹发觉了——有人要刺杀希特勒。

此时普朗克和原配夫人生的第二个儿子埃尔温(Erwin Planck)却因自己的一个朋友涉嫌谋刺希特勒而被卷入这一事件，并被当时由纳粹党棍罗兰德·弗莱斯勒(Roland Freisler)操纵的“人民法庭”判处死刑。

埃尔温继承了父亲的正直恭谨，温厚善良。魏玛共和国时期他曾担任军官，后来又成为施莱歇尔宰相的国务秘书，由于他一直不赞同纳粹的许多行为，1933年他选择退出政坛，成为一名商人。他曾同卡尔·格德勒(Carl Goerdeler)领导的保守抵抗组织接触，这也是使他被捕的原因之一。

埃尔温是普朗克最欣赏和疼爱的孩子。无论工作还是生活，他都能对父亲提出许多建议和鼓励。他所扮演的角色不仅是一位孝顺的儿子，更是普朗克“最好和最亲爱的朋友”与“最亲密的知己”。普朗克在得知儿子将被处以极刑后，心急如焚。

为了挽救自己的爱子，普朗克不惜一切，甚至想到去央求纳粹军官。

他给纳粹党卫军头子海因利希·希姆勒写信:

亲爱的帝国党卫军首领：

我儿媳告诉我，我儿子埃尔温7月23日已被捕，处境十分危险。由于我和儿子的亲密关系，我确信他一定与720政变没有任何关系。我现在已87岁了，任何事情都依赖儿子。我继续科学实践就是为了完成我接受我的光荣职责时的承诺，服务祖国直至生命结束。我之所以能够做到这一点，多亏了我儿子的帮助。在我生命的最后，埃尔温是我第一次婚姻留下的孩子中唯一还活着的一个，长子和两个女儿都去世了。我第二次婚姻中出生的儿子心理上不够坚强，无法承继我的家族传统，而埃尔温在性格和能力上可以承继。我请求您设身处地地为我想想，考虑到我在国内外的影响，如果我的儿子接受了严厉惩罚，我失去儿子的话，后果会如何。

可没有任何回音。

普朗克并不放弃，走投无路的他将希特勒视为最后一根救命稻草，直接写信给他。

我的元首:

听到我儿子被“人民法庭”宣判死刑的消息，我惊呆了。

我再次请求您，我的元首，由于我在为祖国服务的成就所得到的承认，我确信，您能聆听我这个87岁老人的请求。作为德国人民对我毕生工作—它已成为德国永恒的精神财产—的感谢，我恳求您放我儿子一命。

一位年近九旬的老人，一个量子时代的伟大开创者，在他人生的最后几年，却要为自己儿子的生死而奔走呼号。

而这些，显然也是徒劳。

战争的阴云摧毁了普通人的生活，也涤荡着伟大人物的命运。

1945年l月23日，埃尔温被处以绞刑。

普朗克在给朋友，物理学家阿诺尔德·索末菲(Amuld Solnlnerfeld)的信中写到:“我最亲密的、最亲爱的朋友被夺走了，我的痛苦无法用语言表达。”

他永远也没有从这种损失中恢复过来。

晚年丧子的普朗克心力交瘁，身体也终于垮了。他患上了严重的脊推粘连，行动困难，疼痛不能自已。不久后他的居住地变成战场，他和夫人只好躲在树林中，日夜惊惶逃命。以至于夜不能宿，只能睡在草堆上。后来他被美军找到，移居到哥廷根的一个侄女家中。

普朗克在极度贫困的情况下，在他侄女的家中去世了。终其一生，他都是个正直温厚，勤勉认真的人。命运的浪潮一次次袭向他，他却如海岸线般一次次承受着，还奉献出美丽的曲折。

他的坟墓只有一块简单的矩形石碑，上面刻了他的姓名，墓志铭只有一行：

h=6.63*10^-34J·S.

该数值是微观现象量子特性的表征，他以自己的名字命名了它：普朗克常数⑨。

爱因斯坦评价道:“从他卓越伟大的头脑中所散发出来的一切，都像一部伟大的艺术作品那样清晰美妙，人们的印象是，所有这一切得来都如此娴熟轻巧……对我个人来讲，他的意义超过了我在生命旅程中遇到过的所有其他人。”量子概念的提出，为了解宇宙图景打开了一扇崭新的大门。普朗克推算出的这个数值，正是这一切的开始。

那是他一生最伟大贡献的明证。

普朗克见证了经典物理学到量子物理学的发展进程。先人的研究和后来者们的探索彼此呼应和碰撞，不断创造出新的节点，星光熠熠。过去与未来，经典与量子，波动与粒子，虚幻与实在。争论和继承中，是一条永不间断的科学的链条。

悲欢离合总无情，春风大雅能容物。宗师普朗克，他来过，他曾想探索这个宇宙的未知。

他做到了。

注释：

①萨特延德拉·纳特·玻色（Satyendra Nath Bose，1894年1月1日—1974年2月4日）印度物理学家，专门研究数学物理。玻色最著名的研究是1920年代早期的量子物理研究，该研究为玻色-爱因斯坦统计及玻色-爱因斯坦凝聚理论提供了基础。玻色子就是以他的名字命名的。

②当这种努力遇到困难时，普朗克总想采用“折衷的”办法来对待所面临的局势。必须指出，在科学工作中，这是一种慎重的、认真的态度，虽然看起来不那么“革命”，然而很有必要。对于新兴的量子力学，作为发现者的他并不完全认同它的一些观点，因而他在几年的时间内作出了一些努力，企图找出恒量h的所谓“经典解释”，但都因无法自圆其说而宣告失败。

③矩阵力学是量子力学其中一种的表述形式，它是由海森堡、玻恩和约尔丹（P. Jordan）于1925年完成的。矩阵力学的思想出发点是针对玻尔原子模型中许多观点，诸如电子的轨道、频率等，都不是可以直接观察的。反之，在实验中经常接触到的是光谱线的频率、强度、偏极化，与及能阶。海森堡计划创造一个理论，只是用光谱线的频率、强度、偏极化等观念。他的做法是受到爱因斯坦在相对论中对时间、空间作“操作定义”分析的影响。

④普朗克认为将来的理论将用不着关心观察者对所观察的对象的干扰，因为物理学“从一开始”就是把这种复杂性排除在外的，这恰好和玻尔等人的想法完全相反。他和爱因斯坦等人欢呼薛定愕波动力学的诞生，认为这种理论是“绝妙的”和“划时代的”。波动力学用了微分方程这种数学语言，所以他们认为可以重新振兴经典物理学，可之后却出现了波函数的几率解释，海森堡的测不准原理和玻尔的互补原理。新理论离传统越来越远，已经不可能回到经典物理学的时代。

⑤该条约使德国丧失了14%的领土、10%的人口、75%的铁矿、50%的煤矿、绝大多数的火车头和机动车辆，一半以上的奶牛、四分之一的药品和化工制品、90%的战舰，以及据计算要到1999年才还清的巨额赔款。

⑥后来普朗克通过邀请荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹(Hendrik A. Lorentz)访问柏林等事件，尽最大可能修复与其它国家科学家之间的关系，减少国际科学界孤立德国科学所造成的不利影响。通过他和爱因斯坦等人的努力，德国科学家很快又被纳入国际科学大家庭中。

⑦美国科学技术史家海尔·布朗教授引用了海森堡当年给军方的报告，该报告显示海森堡当时在从事原子弹的制造活动。

⑧泰奥多尔·蒙森（Christian Matthias Theodor Mommsen，1817年11月30日－1903年11月1日），德国古典学者、法学家、历史学家、记者、政治家、考古学家、作家，1902年诺贝尔文学奖获得者，也是德国第一个诺贝尔文学奖获得者。他关于罗马历史的作品对当代的研究仍十分重要。他也是一个突出的政治家，曾是普鲁士和德国的国会会员。他对罗马法和债法的研究对德国民法典有着重大的影响。

⑨普朗克常数是现代物理学中最重要的物理常数，它标志着物理学从“经典幼虫”变成“现代蝴蝶”。为了从理论上得出正确的辐射公式，普朗克假定物质辐射（或吸收）的能量不是连续地、而是一份一份地进行的，只能取某个最小数值的整数倍。这个最小数值就叫能量子，辐射频率是ν的能量的最小数值ε=hν。其中h，普朗克当时把它叫做基本作用量子，现在叫做普朗克常数。