哥本哈根朝聖追記

晚風清 huaizli

🔺至今懷念2017年的北歐三國之行，尤其難忘哥本哈根的朝聖之旅。在丹麥首都哥本哈根那兩天，首要任務當然是陪太太追尋她的童話夢境。我們先來到位於朗厄里尼港口的美人魚銅像，在這座早已成為丹麥象徵的銅像旁，拍了不少照片。安徒生童話《海的女兒》中純真善良的小美人魚形象，曾打動過無数中國讀者的心，但見小美人魚端坐在一塊巨大的岩石上，面朝大海，孤獨而哀傷，仿佛仍在守候著她無望的愛情。

🔺又找到哥本哈根市政廳旁的安徒生銅像，了却太太另一個心願，親眼目睹「偉大的凝望」。童年的安徒生因家裡貧窮，無緣進入兒童樂園遊玩，常常只能站在外面眼巴巴地渴望。後來安徒生寫出《醜小鴨》、《國王的新衣》等童話小說，帶給全世界兒童無窮歡樂，成為丹麥的國寶。人們便在市政廳旁建造了安徒生銅像，讓他隔街眺望對面的兒童樂園，定格為「偉大的凝望」。

🔺新港也是遊客到哥本哈根必去的打卡景點，未能免俗，陪太太行禮如儀，按步就班參觀了極具北歐風貌的這個內河碼頭。座落在岸邊那些色澤奪目的五彩房子，猜想多半是為了方便進港船隻容易辨識和停靠，此行在瑞典、挪威的內河碼頭都能見到這種特色，也可想見當年北歐港口的繁忙景象。安徒生的故居就在新港，他的第一篇童話故事便是在這裡誕生的。

🔺丹麥王室的阿美琳堡宮、美麗的吉菲昂女神噴泉，太太都不願意錯過，也一一拜訪。講實話，這些景點都不錯，也確實值得一看，然而，這一切皆非我對哥本哈根一往情深的初衷。說起來有的人可能不相信，一百年前的哥本哈根，曾經是世紀風雲際會的大舞台，上演過撬動全球的學術傳奇，展示了物理學乃至科學史上最攝人心魄的篇章，深刻改變了人類生活方式，開啟了一個完全嶄新的時代。

🔺說到底，位於哥本哈根東北部漂普塘路和大眾公園之間，那一幢看上去並不起眼的土灰色樓房，才是我來哥本哈根一趟熱望拜訪的目的地，是此次朝聖之旅的聚焦點。

🔺這是一棟再普通不過的三層建築物，從它旁邊走過，誰都不會多看一眼。但是，「山不在高，有仙則名；水不在深，有龍則靈」，就在這棟房子裡，1921年春天誕生了哥本哈根大學理論物理研究所，締造了举世聞名的哥本哈根學派，凝聚出影響深遠的哥本哈根精神，創立了量子力學。近百年來，這個研究所培養出一大批世界著名科學家，其中獲得諾貝爾獎的就有10人以上，成為世界公認的量子物理學研究聖地。

🔺1965年為慶祝玻爾80歲生日，哥本哈根大學理論物理研究所正式更名為尼爾斯·玻爾研究所。

🔺許是浸淫科學技術史太久之故，來到物理學巨擘們曾經創造歷史的同一空間，雖無緣入內參拜，門外端詳已遂夙願，虔誠致敬足表吾心，享受片刻聖潔，便感莫名滿足。

🔺就像那次到劍橋大學，執意尋訪卡文迪許實驗室一樣，能在門外拍個照、留個影，便獲莫大的慰藉。

🔺徜徉在哥本哈根大學校園，思緒飛揚。丹麥，本土面積不到湖北省的四分之一，人口僅為湖北省的十分之一，典型的歐洲蕞爾小國。19世紀時仍是不發達的農業國，從安徒生筆下那個凍死街頭的賣火柴的小女孩，便可對丹麥當時的貧窮落後窺見一二。但是今天的丹麥，國内生產總值已經位居歐洲發達國家前列，特别是人均GDP接近7萬美元，甚至超過傳統強國英、法、德。一個彈丸小國出落得如此卓爾不群，根本原因是高度重視教育和科技。丹麥對教育的投入在斯堪的納維亞各國中名列第一，而且紧随英國之後，是全球對教育投入第二多的國家。丹麥同時又是最重視科技發展的國家，丹麥每年的科研經費投入占到GDP的3.1%，這個投入比例曾位居全球第一，比美國還高。

🔺丹麥曾為世界貢獻了不少著名科學家，如電流磁效應的發明者奥斯特，首先發現並測定光速的奥勒·羅默，第一台磁性錄音機的發明者波爾森，發現原子核結構理論的本·莫特森等等。丹麥歷史上曾有13人獲得過諾貝爾獎，目前在生物學、環境學、氣象學、免疫學等方面仍穩居世界領先地位。丹麥還是全世界著名的風能開發國家，風力發電已占到全國總電能消耗的46.9%，政府正計劃斥資9500億元打造全球首座「能源島」，滿足全國能源需求，而且零污染！然而，丹麥作為科技強國，其實並非始自今日，她在科技發展史上最輝煌的篇章譜寫於二十世紀初，是與尼爾斯·玻爾這個響亮的名字緊密聯繫在一起的。

🔺19世紀末20世紀初，正當人們慶賀經典物理學理論體系完美建成之時，英國物理學家威廉·湯姆遜（後獲封為開爾文勳爵，改稱開爾文·湯姆遜，見上圖）卻宣稱，有兩朵烏雲正漂浮在物理學界的上空。第一朵烏雲指的是邁克爾—莫雷實驗结果與以太漂移說之間存在的矛盾，第二朵烏雲則是指黑體輻射實驗導致無法解釋的「紫外災難」。

🔺回望當年物理學界頭頂上被兩朵烏雲覆蓋的灰暗天空，陸續穿透雲霧、指示方位的光亮，首先來自普朗克的那座燈塔，然後是愛因斯坦的燈塔，唯有以尼爾斯·玻爾為主燈的燈塔上群燈璀燦，既有海森堡、狄拉克、泡利等諾貝爾奬得主，甚至也有朗道這樣的科技界怪咖，不過這些都是後話，此處先按下不表。且說兩朵烏雲最終導致了兩場現代物理學革命，就1905年發表的狹義相對論而言，如果沒有普朗克（左圖）作為有聲望的物理學家最先站出來推薦，洛倫茲（右圖上）和彭加勒（右圖下）提供了一定形式的支持證據，愛因斯坦的這篇論文當時是很難在物理學界確立地位的。

🔺至於廣義相對論，公平的講，則完全出自愛因斯坦（上圖）構造特殊的大腦，屬於他的獨門功夫，是他個人對物理學界和人類作出的巨大貢獻。

🔺量子力學的創立則是完全不同的另一番景象，展現出百家爭鳴、博採眾長的局面，一時之間歐洲的超級大腦似乎都聚焦於此，歷經無數次思想碰撞和智力搏弈，才最終形成集體智慧的結晶——量子力學。奇特的是，在這一改變世界的偉大學說誕生過程中，那些天才頭腦或多或少都與尼爾斯·玻爾（前排右一）存在某種程度的交集，哥本哈根大學理論物理研究所似乎就是他們共同的精神家園。

🔺尼爾斯·玻爾（左圖）1912年博士畢業後前往劍橋卡文迪許實驗室，師從諾貝爾物理學獎獲得者約瑟夫·湯姆遜（右圖上）, 後又經湯姆遜轉介給自己的學生歐內斯特·盧瑟福（右圖下）。在曼徹斯特大學任教的盧瑟福通過α粒子散射試驗，證明了原子的正電荷和絕大部分質量都集中在一個很小的核心上，直接否定了老師湯姆遜的葡萄乾蛋糕原子模型，提出了自己的行星模型，並因此獲得1908年的諾貝爾化學獎。

🔺但是盧瑟福的行星模型並不穩定，電子圍繞原子核旋轉勢必不斷釋出能量，最終會掉落在原子核上。玻爾（上圖）憑借自己對學術前沿的敏銳覺察力，意識到可以借鑒普朗克和愛因斯坦用來解決黑體輻射和光電效應的量子化方法，來建立更合理的原子模型。1913年玻爾發表了長篇論文《論原子和分子的構造》，改進了盧瑟福的原子行星模型，將電子繞核的運動軌道量子化。1921年玻爾根據自己的原子模型並結合光譜分析的最新成果，詮釋了元素週期表的形成，並成功預言了週期表第72號元素的性質。同年，哥本哈根大學理論物理研究所成立，由玻爾領軍。1922年，基於玻爾對原子結構理論的貢獻，他被授予當年的諾貝爾物理學獎。

🔺哥本哈根大學理論物理研究所建立初期，玻爾的合作者寥寥無幾，直到1924年，擁有永久職位人員僅7位。為盡快提高研究所科研水平，玻爾除邀請著名物理學家來研究所講學外，還經常邀請各國科學家前來參加討論會。正是在這些講學和討論活動中，玻爾發現了日後對量子力學的建立作出重要貢獻的兩位年輕物理學家泡利（左圖）和海森堡（右圖）。在玻爾熱忱邀請下，1922年泡利來哥本哈根工作了一年。海森伯於1924年在哥本哈根停留了8個月，並於1926年擔任了研究所講師。

🔺1926年9月玻爾又盛情邀請薛定諤（左圖）來哥本哈根講學，為研究所物理學家全面討論原子問題提供了難得的機會。薛定諤1921年獲任為瑞士苏黎世大學数學物理教授，主要研究熱力學和統計力學。1933年，薛定諤終因發現原子理論新形式獲得諾貝爾物理學獎。1926年9月，狄拉克（右圖）在取得博士學位後，也獲邀來哥本哈根理論物理研究所作了一段時間研究，並發展出了涵盖波動力學與矩陣力學的廣義理論。

🔺在哥本哈根大學理論物理研究所成立後的10年間，从世界17個國家前來訪問並持續逗留時間超過1個月的物理學家共有63位，其中大部分是年輕人，分别來自歐洲、北美和亞洲，包括中國的周培源。他們在這裡接受了現代科學精神的熏陶，通過直接的討論和交流，在事業上迅速提高，其中有十幾位世界一流的物理學家在30岁左右就脱穎而出，也正是這些人建立起了哥本哈根學派，共同築起了量子力學的輝煌大厦，开創了現代物理學史上的黄金時代。

🔺在哥本哈根研究所，玻爾（上圖）並不是以講授為主，而是以討論為主，來自各國的研究人員和青年學生不必顧忌自己知識淺薄，也不必擔心自己思想愚蠢，玻爾鼓勵大家暢所欲言，自由表達意見，无拘无束地探討感興趣的問題。討論中即使出現緊張氣氛，爭執不下，目標也只有一個，那就是為了追求真理。探討問題的時候，研究所不在乎什麼先賢與後進的差別，甚至無所謂長幼尊卑的規矩。當有人詢問玻爾是怎樣將這麼多年輕人團結在一起的，他回答道：「因為我不怕在年輕人面前承認自己的知識不足，不怕承認自己是傻瓜。」事實確實如此，玻爾即使在已經名滿天下的時候，仍始終保持著謙虛謹慎的治學態度，從不會以研究所掌門人的身分居高臨下、盛氣凌人。而這一切，正是玻爾最讓我折服之處，也是我對哥本哈根理論物理研究所特別感興趣的地方。

🔺正是這種無拘無束的自由討論、爭辯氛圍，特意營造的促進思想碰撞、激發智力的機制，使一批年輕而思想尚未成熟的物理學者可以充分發揮自己的聰明和智慧，自由展現自己的潛能和才華。就是在這裡，在哥本哈根精神的滋潤下，海森堡給出了描述微觀粒子運動的矩陣力學方程，當薛定諤得出波動力學方程而引起對微觀粒子的物理本質的争論時，又促使泡利（左二）發現了矩陣力学和波動力學的等價性。随後，狄拉克發展了量子力學更為普遍的理論——變換理論，接着海森堡又提出了不確定原理，玻爾（左四）則在此基礎上提出了更具哲學意義的互補原理，進而形成了關於量子力學基礎的正統解釋——哥本哈根解釋。在他們的共同努力下，一門全新而成熟的量子力學終於嶄露頭角。

🔺玻爾（左）與愛因斯坦（右）關於量子力學理論基礎解釋問題的終身論戰，是我印象尤其深刻的另一段科技史佳話。愛因斯坦完全不認同海森堡的不確定性原理，當然也不接受玻爾關於粒子運動軌跡不確定的推論，認為一個完備的物理理論應該具備確定性、實在性和局域性。愛因斯坦在第六屆索爾維會議上提出著名的思想實驗——光子盒，力證時間和能量可以同時做到準確測量，因此不確定性原理不成立。玻爾經過一夜深思，第二天用愛因斯坦自己的相對論，證明光子盒思想實驗是有缺陷的，時間與能量的不確定關係仍然成立。愛因斯坦猝不及防，仍然嘴硬，辯稱：「量子論也許是自洽的，卻是不完備的。」玻爾與愛因斯坦爭論了一輩子，彼此卻始終保持著親密朋友關係。美國物理學家約翰·惠勒曾就此指出：「沒有矛盾和佯謬，就不可能有科學的進步。華麗斑駁的思想火花往往閃現在兩個同時並存的矛盾的碰撞和切磋之中。」玻爾自己也認為，他同愛因斯坦的終生論戰，是自己「許多新思想產生的源泉」。

🔺玻爾（左）與愛因斯坦（右），分別作為量子力學和相對論的主帥，這兩位科技界巨匠一直在爭論，可以說至死方休，但卻完全不存在強壓對手、唯我獨尊的齬齪。愛因斯坦曾這樣讚揚玻爾的人格魅力：「作為一位科學思想家，玻爾所以有這麼驚人的吸引力，在於他具有大膽和謹慎這兩種品質的難得融合；很少有誰對隱秘的事物具有這一種直覺的理解力，同時又兼有這樣強有力的批判能力。他不但擁有關於細節的全部知識，而且還始終堅定地注視着基本原理。他無疑是我們時代科學領域中最大的發現者之一。」

🔺玻爾凭借近乎完美的科學家特質，不僅創立了物理學的哥本哈根學派，而且孕育並催生了對後世科學家影響深遠的哥本哈根精神。物理學家罗森·菲爾德對哥本哈根精神所下的定義是：「完全自由的判斷和討論的美德。」傳記作家穆爾則認為哥本哈根精神是指：「高度的智力活動、大膽的涉險精神、深奥的研究内容與快活的樂觀主義的混合物。」設計出原子彈爆炸理論架構的物理學家奧托·弗里施，曾用親眼所見生動詮釋了哥本哈根精神：「我花了一段時間才習慣了理論物理研究所那些不拘禮節的行為，在一次討論會上，玻爾（前排左一）同朗道（前排右一）熱烈辯論，我走進會場，看見朗道躺在桌上，而玻爾好像完全不在乎朗道的姿勢，只是根據他清晰而直接的思考能力對問題作出判斷。」美國物理學家約翰·惠勒則指出：在理論物理研究所，「所謂地位顯赫、名人權威、家長說教、門戶偏見，在那斗室之內是完全無立足之地的。」

🔺愛因斯坦曾經感嘆：「宇宙的最令人不可思議之處就在於它竟然是可理解的」。量子力學就是人類理解宇宙的最高成就之一，諾貝爾物理學獎獲得者温伯格認為：「如果說，我們今天對自然界的什麼認識還可能在未来的終極理論中保留下來，那就是量子力學」。可以說，量子力學是物理學史上最精確的理論，用它來計算電子和磁場的作用强度，計算結果與實驗可靠值僅存在万億分之二的誤差。由此可推出的結論是，宇宙間存在著高度精確的規律性，而這種規律性是可認識的，自然界如此，人類社會亦然。問題在於，雖然凡事皆有規律可循，但是對規律的認識卻有高低之分，高明的人在探尋並遵從高級的規律，你我之輩呢？請問，你的人生如不如意？是不是應該認真思考一下，你遵循的是何種層級的規律？

🔺哥本哈根朝聖之旅讓人浮想聯翩。科技興國是我們熟知的口號，科技發展程度絕對是衡量國力的最重要指標。把中國科技水平貶得一錢不值，如同將其吹成已領跑全球一樣，顯然都不實事求是，都是荒誕不羈的。記得李政道1972訪華時說過，中國從來不缺少人才，並舉了自己的老師為例。歷史證明，中華民族不僅勤勞勇敢，而且聰明智慧，在全球科技殿堂中占據一席之地，甚至重要位置，是完全可能的。

🔺現階段，中國確實在某些学術點上有所突破，在一些重要科研項目上具備了國際競爭力，尤其在一些勞動力密集型科研領域掌握領先優勢。據此可以推斷，中國科學技術取得突飛猛進的發展，並非不可能。越是這種時候，越需要向以往的科技領跑者學習，吸取他們保持韌性、產生冲刺爆發力的經驗，作為借鏡。哥本哈根朝聖之旅促使我反思很多事情，也更深切認識到，現階段當務之急絕不是信心爆棚、大吹大擂。恰恰相反，決定需要的正是類似尼爾斯·玻爾這樣睿智聰慧、冷靜低調的領軍人物，和廣開言路、讓思想自由馳騁的哥本哈根精神。