玻尔收了一个“童工”做弟子 1922年入夏,玻尔接到邀请,要去德国的哥廷根做一次讲演,组织者提出的题 目是《原子量子论》。这对玻尔来说是一个老题目。 玻尔如期到达。讲演之前,他的一个德国朋友来看他,并带来一个年轻人,只 有20岁的维尔纳·海森堡:个子很小,一脸雀斑,头发是红色的,朝上竖着,眉毛 和睫毛都是淡黄色的,看上去像个孩子。 玻尔一见便喜欢上了这个年轻人,可能正是由于海森堡长得不起眼。 海森堡留下来听了玻尔的报告。 大厅里坐满了人。在海森堡的心目中,玻尔算得上一个伟人了。夏日的阳光从 敞开的窗户射进来。玻尔站在讲台上,头微微倾斜着,嘴上带着友好而有些窘迫的 微笑。海森堡觉得玻尔的声音相当地轻。他看得出,每一个句子都是经过仔细组织 的,关键的字眼儿都经过了认真推敲,因此,表达不但清楚明白,而且富有启发性。 海森堡深深被吸引了。 但是,对于玻尔在讲演中再一次提到原子的“电子轨道”,海森堡却感到不是 滋味儿。这是海森堡一种根深蒂固的思想在作怪,他讨厌把不能探测的东西加以形 象化。上大学时读到柏拉图的《蒂迈欧》,那里面讲了原子的几何形状,他深感吃 惊,说:“一个具有批判品格的敏锐哲学家,竟然堕入幻想的深渊,这不能不使我 感到悲哀。” 现在,他的批判精神对准了玻尔,他认为,玻尔的“电子轨道”同样是一种幻 想。 讲演结束后,玻尔找到海森堡,真诚地提出,要听听海森堡对演讲的见解。结 果,海森堡讲了自己的感受,当然包括他对“电子轨道”的反感。 玻尔已经学会让自己不要惧怕向他发起挑战的聪明学生。他听了海森堡的见解 后,当时没有讲什么,只是说,下午请海森堡同他一起到海因山去散步。 海森堡不晓得将要发生什么事,心中一直惴惴不安。实际上,他的真正的科学 事业从那天下午开始了。散步中,玻尔认真地听取了海森堡的见解,并且告诉海森 堡,他希望海森堡能够设法到哥本哈根去,以便他们一起工作。 海森堡的头脑里充满了希望和憧憬。可玻尔由于这次散步出了麻烦。第二天晚 上吃饭时, 两名穿着哥廷根警察制服的年轻人闯进了玻尔的住处, 其中的一个 拍着玻尔的肩膀说: “你因为拐骗幼童罪被捕了! ” 他们要保护的“幼童”是海森堡,孩子气并带着雀斑和一头坚硬的红发。 玻尔哭笑不得。 无论如何,玻尔得到了海森堡。 海森堡有了新发现:“测不准原理”。这使玻尔无功的飞翔停了下来 玻尔不会忘记,卢瑟福不但赞扬了他的假设,而且指出了他假设中理论上的 “障碍”。卢瑟福给玻尔写了一封信,信中说:我感到在你的假设中存在一个严重 困难,我相信你会充分理解到,那就是一个电子当它从一个稳定态进入另一个稳定 态时,它如何决定自己将以怎样的速度进行运转?我感到你必须假定电子知道它将 在哪里停下来,以便使自己新的运转以一种新的速度进行。 这个问题,玻尔自然像卢瑟福所讲的那样,“充分理解到”了。 为此,他必须计算。而计算在各种力相互影响下不断旋转并改变速度的电子的 某一时刻的运动频率,谈何容易! 玻尔最终走投无路了。海森堡也加入了解决难题的行列,同样被弄得精疲力竭。 1927年2 月末, 玻尔去了挪威,想通过滑雪轻松一下。海森堡则继续奋斗。 在玻尔研究所的屋檐下自己屋子里工作至深夜的海森堡,想休息一下。但对他 来说,只要是醒着,休息,就意味着换一种方式工作。他由计算改为思考。他走下 楼,到了外边。当时已经过了午夜。他穿越研究所后面的巨大的山毛榉树林,来到 法拉德公园的开阔的足球场。天气很冷,天上繁星闪耀。海森堡是一个精力旺盛的 步行者,寒风正好为他助兴,夜空给了他莫大的思索空间。他进入最佳的思索状态。 他开始有了一个明显的想法,那就是必须假定只有在量子力学数学形式框架中能够 描述时,大自然才允许实验情况发生。随后,这一判断立即使海森堡得到一个惊人 的结论:在原子的极端微小的尺度上,对事件能知道的准确程度必然存在固有的极 限。假如你要证实一个粒子的位置,这就意味着你让这一粒子停留在固定的位置上, 而这样,你实际上就改变了它的速度因此也就失掉了速度的信息。假如你测量它的 速度,你因此也就不可能准确确定它的位置。一项测量总使另一项测量不准确。 想到这里,海森堡迅速地回到自己的屋里,开始把他的想法用数学表示出来。 结果,想法被计算所证实。 那天夜里海森堡构想出来的东西后来被称为“测不准原理”。这一原理意味着 物理学中严格决定论的终结,因为假如原子事件本质上是界线不清的,假如不能获 得关于个别粒子的位置在时空上全面的信息,那么,对它们未来行为的预测只能是 统计的。 海森堡这种使原子内部民主化的举动,使玻尔最终明白了,也最终回答了老师 卢瑟福所提出的问题。这时他感到,无论精神还是体力,全都得到了解放。