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史上最牛物理学盛会(索尔维1927):真正的全明星梦之队
2014-06-17 | 文章来源: | 浏览次数:  |

  20世纪初,比利时化学家、业余学者、企业家、政治家和慈善家欧内斯特·索尔维创立了索尔维会议。索尔维是一个很像诺贝尔的人,本身既是科学家又是家底雄厚的实业家,万贯家财都捐给科学事业。诺贝尔是设立了以自己名字命名的科学奖金,索尔维则是提供了召开世界最高水平学术会议——“索尔维会议”的经费。

      
  1865年,索尔维发明了以他名字命名的制碱法:索尔维制碱法,产品由于质量纯净而被称为纯碱,并在世界上获得迅速发展,至今这个过程依然是制作苏打的最重要的化学工艺。     
  1911年10月,索尔维邀请包括居里夫人在内的当时世界上杰出的科学家们,在布鲁塞尔举行了国际性的索尔维会议,探讨物理学和化学发展中尚待解决的重大问题。后来虽然一度被第一次世界大战所打断,但从1921年开始又重新恢复,定期3年召开一次。并分为索尔维物理学会议和索尔维化学会议。 

  1927年,第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开。因为发轫于这次会议的阿尔伯特·爱因斯坦与尼尔斯·玻尔两人的大辩论,这次索尔维峰会被冠以“最著名”的称号。  
  一张汇聚了物理学界智慧之脑的“明星照”则成了这次会议的见证,数十个涵盖了众多分支的物理学家都留下了他们的身影,爱因斯坦、玻尔更是照片的灵魂人物。这张照片被称为是物理学的“全明星”合影。    
  在本次物理界最豪华聚会上,29位与会者中有17人是诺贝尔奖得主,唯一的女性居里夫人得过两次诺贝尔奖。中国武林小说史上著名的华山论剑,也没有如此阵容。 

 

    
摄于国际索尔维物理研究所,图中文字标出的为17位诺奖得主。

  第一排:欧文·朗缪尔、马克斯·普朗克、玛丽·居里、亨德里克·洛伦兹、阿尔伯特·爱因斯坦、保罗·朗之万、Ch. E. Guye、C.T.R.威尔逊、O.W.里查森  
  第二排:彼得·德拜、马丁·努森、威廉·劳伦斯·布拉格、Hendrik Anthony Kramers、保罗·狄拉克、亚瑟·康普顿、路易·德布罗意、马克斯·波恩、尼尔斯·玻尔  
  第三排:奥古斯特·皮卡尔德、E. Henriot、保罗·埃伦费斯特、Ed. Herzen、Théophile de Donder、埃尔温·薛定谔、E. Verschaffelt、沃尔夫冈·泡利、沃纳·海森堡、R.H.福勒、里昂·布里渊      
    
  现代物理学奠基人爱因斯坦  
  爱因斯坦,美籍德国犹太裔,理论物理学家,相对论的创立者,现代物理学奠基人。    
  1921年获诺贝尔物理学奖,1999年被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。  
  爱因斯坦曾经是量子力学的催生者之一,但是他不满意量子力学的后续发展,爱因斯坦始终认为“量子力学(以波尔为首的哥本哈根诠释:“基本上,量子系统的描述是机率的。一个事件的机率是波函数的绝对值平方。”)不完备”,但苦于没有好的解说样板,也就有了著名的“上帝不掷骰子”的否定式呐喊!爱因斯坦到过世前都没有接受量子力学是一个完备的理论。爱因斯坦还有另一个名言:“月亮是否只在你看着他的时候才存在?”  
   1927年10月参加第五届布鲁塞尔索尔维物理讨论会,开始同哥本哈根学派就量子力学的解释问题进行激烈论战。发表《牛顿力学及其对理论物理学发展的影响》。 

     
  量子力学前辈马克斯·普朗克  
  第五届索尔维会议讨论的核心是有关量子力学的,而追溯量子力学就不得不提及一个人,那便是马克斯·普朗克(MaxPlanck1858~1947,前排左二),德国物理学家,“量子力学之父”。参加这届索尔维会议时他已经69岁,德高望重,是当然的前辈。

    19世纪末,扬弃古典物理学的观念已提上日程。因而消除牛顿力学和麦克斯韦电磁场这两大理论之间的不一致,就成为二十世纪物理学发展的前提。普朗克此时提出了一个大胆的假说,在科学界一鸣惊人。这一假说认为辐射能(即光波能)不是一种连续的流,而是由小微粒组成的。他把这种小微粒叫做量子。普朗克的假说与经典的光学学说和电磁学说相对立,使物理学发生了一场革命,使人们对物质性和放射性有了更为深刻的了解。 

   
  反叛的哥本哈根学派  
  该届索尔维会议上有三大阵营。以玻尔为中心的便是哥本哈根学派,年轻、激情是他们的标签,因而被称为反叛的一群。其中有尼尔斯·玻尔、马克斯·玻恩、海森堡、沃尔夫冈·泡利等。    
  尼尔斯·玻尔(NielsBohr,1885-1962,中排右一),在量子力学的发展上提出了具有突破性的“对应理论”,成为量子力学的奠基人之一,哥本哈根学派的掌门人。    
  马克斯·玻恩(MaxBorn,1882-1970,中排右二)是德国理论物理学家,量子力学的奠基人之一。从1923年开始,他致力于发展量子理论。由于他从具体的碰撞问题的分析出发,提出了波函数的统计诠释波函数的二次方代表粒子出现的概率,于1954年获得了诺贝尔物理学奖。    
  同为德国人的海森堡(WernerKarlHeisenberg,1907-1976,后排右三)是量子力学第一种有效形式(矩阵力学)的创建者,他更是为后人留下了一个神秘诡谲的“海森堡之谜”。“二战”期间,纳粹德国召集众多科学家研制原子弹,海森堡是其中核心人物,但最后德国并没有造出原子弹,有一说法正是海森堡没有尽全力,但海森堡本人一直拒绝披露其中的真相。     
  美籍奥地利科学家沃尔夫冈·泡利(WolfgangPauli,1900-1958,后排右四)是迎着20世纪的曙光来到世界的,父亲、教父坚深的物理学背景使其从小在物理学的润“物”细无声中成长。泡利是上世纪主要的理论物理学家之一。不相容原理、核子自旋的假设、中微子的假设,以及粒子自旋和统计之间关系的阐述,都是他对物理学的发展作出的卓越的贡献。

     
  哥本哈根学派的质疑者  
  尽管哥本哈根学派所提出的量子力学有无穷的魅力,但爱因斯坦、薛定谔、德布罗意等人还是对此提出了质疑,这些质疑同样促进了量子力学的发展。     
  阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879-1955,前排正中)的名字与相对论是截然不可分的,不过这位20世纪最有智慧的头脑还提出过光量子,他和马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔一样为量子力学最初的发展做出了巨大贡献。在这张照片中,他居于最突出的位置,可见他当时的地位。    
  埃尔温·薛定谔(Erwin Schrodinger,1887-1961,后排右六)是奥地利理论物理学家。20世纪20年代,因为量子力学的发展,薛定谔的名字与爱因斯坦、玻尔、玻恩、海森堡等捆在了一起,而那只半死半活的“薛定谔的猫”更是科学史上著名的怪异形象之一。1933年,薛定谔因建立描述电子和其他亚原子粒子的运动的波动方程,获得诺贝尔物理奖。在爱因斯坦和玻尔的论战中,他是支持爱因斯坦最有力的科学家。     
  路易·德布罗意(Louls-Victorde Broglie,1892-1987,中排右三)是法国著名理论物理学家,物质波理论的创立者。1924年11月,德布罗意在博士论文中阐述了著名的物质波理论,并指出电子的波动性。这一理论为建立波动力学奠定了坚实基础。由于这一划时代的研究成果,使他获得1929年的诺贝尔物理学奖,同时也使他成为第一个以学位论文获得诺贝尔奖金的学者。 

   
  实验派:我走我的独木桥  
  照片中,除以爱因斯坦和玻尔为轴心人物的两大阵营外,还有另一派,那是只关心实验结果的实验派,包括布拉格和康普敦。     
  康普顿(A.H.Compton,1892—1962,中排右四),他于1922—1923年间研究了X射线经金属或石墨等物质散射后的光谱。在索尔维的峰会上,他倾心于他的实验成果,报告了康普顿实验以及其和经典电磁理论的不一致,而劳伦斯·布拉格则做了关于X射线的实验报告。出现在照片中的威廉·亨利·布拉格(W.H.Bragg,1862-1942,中排左三)便是其父亲,现代固体物理学的奠基人之一。由于在使用X射线衍射研究晶体原子和分子结构方面所作出的开创性贡献,他与儿子分享了1915年诺贝尔物理学奖。   

 
  物理学界的明星主持人  
  荷兰物理学家亨德里克·安东·洛伦兹(HendrikAntoonLorentz,1853—1928,前排左四),在莱顿大学任教期间创立了电子论,并与塞曼因研究磁场对辐射现象的影响,发现塞曼效应,分享了1902年度诺贝尔物理学奖。1904年他提出著名的洛仑兹变换公式,并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限。      
  洛仑兹不仅是物理学界的明星人物,由于其通晓人文地理,且掌握多门外语,是国际物理学界的各种集会很受欢迎的主持人,此次物理学家的峰会便是由其主持。  

   
  中国物理学会的“催化剂”  
  这些物理界的明星人物中,有一人还对中国物理学会的成立起过积极的作用,那便是保罗·朗之万(PaulLangevin,1872—1946,前排右四)。朗之万生于巴黎,1905年他看到爱因斯坦的论文后,对相对论表示了浓烈的兴趣,并和爱因斯坦结下了深挚的友谊。他形象地阐述相对论并作了大量宣传工作,因而有“朗之万炮弹”的美称。      
  1931年,正值“九一八事变”发生,朗之万受国际联盟委托来中国考察教育,对中国人民的抗日活动表示声援。他甚至呼吁中国物理学界联系起来,催化了当时酝酿已久的中国物理学会成立。朗之万本人也成为中国物理学会第一位名誉会员。  

    
  埃伦费斯特、狄拉克和德拜  
  三人中埃伦费斯特对量子力学的发展也起过积极的作用。埃伦费斯特(P.Ehrenfest,1880-1933,后排左三),荷兰物理学家。如果说,玻尔的对应原理是在经典物理学和量子力学之间架起的一座桥梁,那么,埃伦费斯特的浸渐原理则是两者之间的又一座桥梁。    
  1906年,埃伦费斯特开始研究普朗克辐射定律的统计力学基础。爱因斯坦对他的思想评价颇高,1914年称埃伦费斯特的原理为“浸渐假说”。玻尔也充分肯定埃伦费斯特的贡献,承认在自己后来的工作中浸渐原理起了很重要的作用。      
  保罗·A·M·狄拉克(PaulAdrienMauriceDirac,1902-1984,中排左五)是一位英国物理学家。他长期从事科学研究,创立量子电动力学;1928年建立“狄拉克方程”,即相对论形式的薛定谔方程;这个貌似简单的方程式从理论上预言了正电子的存在,具有划时代的意义;它对原子结构及分子结构都给予了新的诠释。     
  1935年他曾来中国,在清华大学讲学,并曾被选为中国物理学会名誉会员。    
  彼得·德拜(PeterDebye,1884-1966,中排左一),是出生于荷兰的美国物理化学家。因通过偶极矩研究及X射线衍射研究对分子结构学科所作贡献而于1936年获诺贝尔化学奖金。

    
  居里夫人  
  物理学,在通常的认识中是被男性占据的领地。梦之队差一点又将佐证这一常识,但偏偏就有那么个“出格”的人打破了这一“神话”,那便是居里夫人。  
  1867年出生的居里夫人(MarieCurie,1867-1934,前排左三)尽管受教育较晚,却一点都没阻拦她在物理学、化学等领域的研究和所作的贡献。居里夫人凭着坚韧的精神前进在严肃的学术领地中,她选择“放射性”作为其一生要攻克的领地,研究了许多物质,发现钍及其化合物的特性与铀相同。研究沥青铀矿时,她发现了镭和钋。1910年她成功地分离了纯镭。因居里夫人的突出贡献,她曾两次获诺贝尔奖,1903年的物理奖,1911年的化学奖。    
    
  本文摘编自:百度百科、小林漫步163博客、邢志忠科学网博客


  


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