欧洲大陆的第一条地铁不是在巴黎,也不是在柏林,而是在布达佩斯。这条地铁全长两英里,于1896年完工,将繁华的匈牙利首都与它的西北郊区连接了起来。同一年,弗朗茨·约瑟夫一世——匈牙利国王,也是二元君主国 奥匈帝国的皇帝——的大皇宫也在翻新改建,这一建筑被扩大到了拥有860个房间。在宽阔的多瑙河对岸,耸立着庄严宏伟的国会大厦。它占地广阔,以英亩计,是一座6层楼高的砖石建筑,拥有维多利亚时代的复折式屋顶。屋顶上有新哥特式的小尖塔,将一个由飞扶壁支撑,文艺复兴风格的细长穹顶团团围住。布达山丘上的这座宁静皇宫与东岸平地上热闹的佩斯的国会大厦恰好相对。匈牙利物理学家西奥多·冯·卡门(Theodore von Kármán)回忆那时的情景说,“四轮马车”载着“穿着丝袍的贵妇们和她们那些身穿红制服、头戴毡帽的轻骑兵随从,通过布达布满战争疮痍的古老山坡”。他还补充说,但“这些景象掩盖了深层的社会潮流”。
从布达的山坡上,你能够越过佩斯远远看到匈牙利大平原,弓形的喀尔巴阡山脉向东围住方圆250英里的土地,形成了喀尔巴阡盆地。 一千多年前,马札尔人跨过喀尔巴阡山脉,发现了匈牙利。佩斯是以维也纳的模式不断扩展的,在一条条环形的林荫大道内,各种办事机构忙于银行和中介业务,以及粮食、水果、酒类、牛肉、皮革、木材和工业产品的赚钱交易。这些业务都是最近才建立起来的,仅仅50年前,这个国家超过96%的民众都还居住在一个个人口不足2万的聚居区。布达佩斯由布达、老布达和佩斯组成,在这50年中,其人口增长速度比欧洲大陆的任何其他城市都要快,从第十七位跃居至了第八位,达到近100万人。咖啡馆让一条条林荫大道充满了生气,一名匈牙利记者记下了他当时的想法,说这些咖啡馆是“违法交易、通奸行为、黑话、流言蜚语和诗歌的源头”,是“知识分子和抗拒压迫的人们的集会场所”。在公园里和广场上,耸立着一座座骑兵铜像。站在集欧洲精美之大成的一座座大厦前,第一次来到这座多瑙河畔名城的农夫们目瞪口呆。
经济起飞——一个农业资源丰富的国家新近引入了资本主义和工业化的组织机制——是匈牙利走向繁荣的原因。这些机制的运作者是犹太人,这既是因为他们卓越的雄心和活力,也是因为社会大环境让他们成了这些活动唯一的从业者。在1910年的匈牙利,犹太人只占总人口数的大约5%。马札尔的贵族们顽固不化,头脑中只有乡村思维和军国主义,这使匈牙利的文盲率直到1918年还高达33%。除了水果,马札尔的贵族对本土贸易也毫无兴趣。结果到1904年时,犹太人已经拥有匈牙利37.5%的耕地。到1910年,尽管犹太人只占农业劳动者的0.1%,产业工人的7.3%,但他们已经占匈牙利律师的50.6%,贸易商的53%,医生的59.9%,金融家的80%。在匈牙利,唯一与犹太资产阶级角逐政治权力的中产阶级是一大批穷困的匈牙利士绅官僚。犹太人的商贸精英们被夹在了两股势力中间,一边主要是犹太社会主义者和激进分子,另一边是顽固的官僚,两边都对其持敌视态度。为了生存,他们不得不与旧贵族和君主结盟。这个保守主义联盟的一个体现是,被封为贵族的犹太人的人数在20世纪初显著增加。
1863年,乔治·德海韦西富足的外祖父S. V. 舒斯堡(S. V.Schossberger)成为中世纪以来最早未改信宗教的受封犹太贵族。1895年,德海韦西全家受封为贵族。马克斯·诺伊曼,卓越的数学家约翰·冯·诺伊曼的银行家父亲,是在1913年升为贵族的。冯·卡门的父亲是个例外。莫尔·卡门(Mór Kármán)是著名的明他中学的创立者。他是一名富商,更是一名教育家。在19世纪的最后几十年中,他按德国模式将散乱的匈牙利学校体系改组,实现了匈牙利学校体系的重大改进。这一举措还将教育控制权从宗教机构的手中夺了过来,并将其交给了国家。这些贡献为他在宫廷中赢得了一席之地,担负起了为一名少年大公——奥匈帝国皇亲的堂弟——制订教育计划的职责。冯·卡门后来写道:
1907年8月的一天,弗朗茨·约瑟夫皇帝召家父进宫,告诉家父他想对家父的杰出工作给予奖励。他提出要授予家父“阁下” 的头衔。
家父微微鞠躬说:“陛下,我荣幸之至。但我宁愿要一些能够留给我的孩子们的东西。”
皇帝点头应允,并且下诏赐予家父一个世袭的贵族头衔。为了接受这个贵族封号,家父需要有一块领地。幸运的是,家父在布达佩斯附近有一个小葡萄园,因此皇帝赐予他“冯·西罗斯基斯拉克”(von Szolloskislak,意为小葡萄)的封号。我将这一封号简称为“冯”,因为甚至对我这个匈牙利人来说,这个完整的头衔也是很难念清楚的。
1900年以前的数百年间,有126个犹太人家庭被封为贵族。而在1900年到第一次世界大战爆发的短短15年间,这个缺乏安全感的保守主义联盟“交易”了多达220个贵族头衔。这346户贵族家庭总共涉及数千人。至此,他们之间形成了政治上的联系,却渐渐失去了独立活动的能力。
在繁荣但脆弱的匈牙利犹太中产阶级中,走出了至少7位20世纪最杰出的科学家,按出生顺序,他们分别是西奥多·冯·卡门、乔治·德海韦西、迈克尔·波拉尼、利奥·西拉德、尤金·维格纳、冯·诺伊曼和爱德华·特勒。这7个人都在年轻时离开了匈牙利,都多才多艺,都对科学和技术做出了重大贡献,其中德海韦西和维格纳两人最终获得了诺贝尔奖。
在这片穷乡僻壤,为什么会涌现出如此多的天才?这个谜一样的问题令科学界无比好奇。在回忆起这个“旅居海外、群星闪耀的群体”时,奥托·弗里施想到了他的理论物理学家朋友弗里兹·豪特曼斯(Fritz Houtermans)提出的一个流行看法:“这些人真的是‘火星来客’。豪特曼斯说,他们讲话时总会带地方口音,很容易暴露身份,因此他们装作匈牙利人。一方面,众所周知,匈牙利人讲任何其他语言都带地方口音。另一方面,[这些]杰出的人生活在异国他乡,不在匈牙利。”说这话是为了逗趣和奉承那些匈牙利同行,因为他们喜欢使他们的过去蒙上一层浪漫化的神秘色彩。但事实更为残酷:许多匈牙利人选择背井离乡是因为缺乏科学机遇,以及日益加剧直至最终演变为暴力的反犹主义。他们把在匈牙利学到的教训带到了世界各地。
他们都有天赋之才,表现各异,令人印象深刻。冯·卡门6岁时以快速心算6位数乘法使他父母聚会上的客人大为惊讶。冯·诺伊曼6岁时就能和他父亲用古典希腊语开玩笑,并且有照相般的记忆力:他能整章整章地背诵他读过的书。爱德华·特勒,和在他之前的爱因斯坦一样,很晚才学会说话(也可能是很晚才选择开始说话)。特勒的祖父提醒他的父母说,他可能智力迟钝,但当特勒最终在3岁开始说话时,他能直接说出完整的句子。
冯·诺伊曼对他自己和他的匈牙利同胞的民族起源也充满好奇。他的朋友和传记作家、波兰数学家斯坦尼斯拉夫·乌拉姆曾回忆起他们关于喀尔巴阡山脉两侧偏僻山乡的讨论,这片区域涵盖了匈牙利、捷克斯洛伐克和波兰的部分地区,到处都是贫困的东正教村庄。乌拉姆说:“约翰尼 曾说,‘一战’前后从匈牙利移民出来的所有著名犹太科学家、演员和作家,都直接或间接地来自那些喀尔巴阡地区的小社群,当物质条件有所改善时,他们就会迁居到布达佩斯。”对于如此擅长迁移和改变的群体来说,进取是一种纯哲学的信念。特勒后来写道:“我小时候特别爱读科幻小说,我读儒勒·凡尔纳的小说,他的文字将我带入了一个令人兴奋的世界。人类的进步似乎是无止境的。科学的成就奇妙无比,它们必将造福人类。”
早在读到H. G. 威尔斯的小说之前,利奥·西拉德就发现了另一名对人类的过去和未来充满远见,因而值得钦佩的研究者。西拉德成年后认为,他对“真理的痴迷”和他“‘拯救世界’的爱好”最早可以追溯到他母亲给他讲的那些故事。但除此之外,西拉德说:“我生命中最重要的影响来自我10岁时读的一本书。这是一本匈牙利经典著作,在学校里教授,书名叫《人的悲剧》[ The Tragedy of Man ]。”
《人的悲剧》是一首戏剧性长诗,主人公是亚当、夏娃和路西法(Lucifer) 。这本书是由一个名叫伊姆雷·毛达奇(Imre Madach)的年轻匈牙利贵族——一名理想主义者,但已经觉醒——在1848年匈牙利革命失败后的数年间写成的。一名现代评论家将其评价为“19世纪最危险的悲观诗作”。在这部作品中,路西法引领亚当穿行在历史中——就像圣诞节精灵引导吝啬鬼埃比尼泽(Ebenezer)一样 ——使亚当成为法老、米太亚德(Miltiades) 、十字军骑士坦克雷德(Tancred)、开普勒 等一系列真实历史人物。它的悲观主义源自它令人印象深刻的策略。不同于《浮士德》和《培尔·金特》 ,在《人的悲剧》中,路西法不是用虚构的经历,而是用真实的历史事件一步一步地向亚当证明人的信仰是没有意义的。法老释放了他的奴隶,奴隶们却因为法老没有给他们一个主宰之神对他口出恶言;米太亚德从马拉松归来,却遭到被他的敌人收买的一群凶恶市民的袭击;开普勒用出售天宫图换来的珠宝装扮他不贞的妻子。亚当明智地得出结论,人永远不可能实现其终极理想,但无论如何仍应该向这些理想努力。迟至1945年,西拉德仍然认同这一观点。“在[毛达奇的]书中,”他在1945年说,“魔鬼向亚当展示了人类的历史,以太阳渐渐沦亡[告终]。只剩下了少数因纽特人,他们主要担心的是因纽特人太多,而海豹太少了[亚当重新回到开始之前的最后一幕]。这本书的思想是,在你做出你的预言后,就只剩下很少的希望余地了。这种思想很悲观。”
西拉德对进步有所保留的信念和他的自由主义政治价值观最终使他不同于他的匈牙利同侪。西拉德相信,是19世纪和20世纪之交布达佩斯的特殊环境塑就了这个群体。正如一名历史学家在阐释西拉德的思想时说的那样:“人人都认为这是一个经济上有保障的社会,因此智识上的成就被赋予了很高的价值。”当冯·卡门在和平的19世纪90年代来到西拉德和特勒后来就读的明他中学时,他对这里深深地感到满意。“我的父亲[他创办了这所学校],”冯·卡门写道,“是一名全面教育——教授一切,拉丁文、数学、历史等等——的虔诚信徒,他认为任何知识都与日常生活存在联系。”为了学习拉丁文,学生们在城市里漫游,抄录下雕像上和博物馆中的铭文;为了学习数学,他们查询出匈牙利小麦的产量数据,制作图表。“我们从不死记书上的法则,而是自己摸索,探究出它们来。”对科学家来讲,还有比这更好的基本训练吗?
尤金·维格纳,小个子,穿着整洁。他的父亲经营着一个制革厂,而他自己将成为20世纪一流的理论物理学家。维格纳于1913年进入了一所路德教会学校 ,冯·诺伊曼第二年紧随其后。“我们有两年的物理学课程,是在最后两年,”维格纳后来回忆说,“物理课很有趣。我们的老师都很优秀,数学老师尤为出色。他给约翰尼·冯·诺伊曼开小灶,因为他认识到这个人将会成为一名伟大的数学家。”
冯·诺伊曼和维格纳成了好朋友。他们一起散步,一起讨论数学。维格纳的数学天赋出众,但与银行家超凡的儿子相比,维格纳仍觉得自己不够一流。冯·诺伊曼才华横溢,一生中给他的同行们留下了深刻的印象。特勒记得有人不是用三段论,而是“两段论”来描述冯·诺伊曼的才华:(a)约翰尼能证明一切,(b)约翰尼证明的一切都是正确的。1933年,29岁的冯·诺伊曼成为普林斯顿大学新建的高等研究院最年轻的成员。一个广泛流传的说法是:这名匈牙利数学家其实是半神半人的存在,但他对人类做了彻底、详尽的研究,能够完全模仿他们。这个故事提示,虽然诺伊曼学会了以一副温和的面孔待人,但在这副面具后面,有某种操纵式的冷漠。甚至维格纳也认为他的友谊缺乏亲切感。不过对维格纳来说,他仍然是唯一地道的全才。
这些在教会学校度过的早期岁月的回忆与特勒后来经历的动荡形成了强烈的反差。 个人遭遇当然不完全相同。在明他中学的第一年,特勒觉得数学课很无聊,还很快通过改进一个证明方法羞辱了他的数学老师,而这名老师正是明他中学的校长。面对特勒在课堂上的这些表现,校长的态度很不友好。“那么,你是一个天才咯,特勒?嗯,但我不喜欢天才。”但无论特勒个人遇到了怎样的困难,当他还只是一个11岁的小男生时,他就已经直接面对革命和反革命、动乱和暴力流血以及个人恐惧了。对他之前的那些“火星人”来说通常只是隐隐约约的东西,在他眼前变得明明白白了。“我认为这是我父亲第一次给我留下深刻的印象,”特勒告诉他的传记作家,“他说,反犹主义即将到来。对我来说,反犹主义是一个新奇的概念,而我父亲如此当真,这让我印象颇深。”
冯·卡门于1906年前往哥廷根大学求学,在此之前他在布达佩斯大学攻读机械工程;德海韦西1903年在布达佩斯大学就读,于1904年进入柏林高等技术学院,之后又在弗里茨·哈伯以及卢瑟福的指导下工作;西拉德则是先在布达佩斯理工学院上学,之后曾参军入伍,但“一战”结束后的动荡形势使他下定决心离开。相比之下,维格纳、冯·诺伊曼,特别是特勒,在青少年时期经历了匈牙利社会的崩溃——特勒此时刚进入敏感的青春期——产生了切身的体验。
“革命像飓风一样到来,”1918年10月匈牙利革命的一位目击者回忆说,“没人对此有所准备,也没人能应对它,它以自身不可抗拒的力量爆发了。”然而事实上是有前兆的:1918年1月,布达佩斯以及匈牙利其他工业中心爆发了50万工人的大罢工,6月又爆发了同样规模的另一次大罢工。那年秋天,大批士兵、学生和工人聚集在布达佩斯。这第一次的短暂革命始于反军事和民族主义的主张。当时,以米哈伊·卡罗利(Mihály Károli)伯爵为首建立了匈牙利国会(“没有伯爵,我们甚至都无法发动一场革命。”聚集在布达佩斯的人们开玩笑说)。10月下旬,公众期待的真正的民主改革似乎要到来了:国会发布了一个号召匈牙利独立、结束战争、新闻自由、无记名投票甚至女性参政的宣言。
11月,奥匈帝国这个二元君主国崩溃了。在一篇毫无感情、干巴巴的悼文中,奥地利小说家罗伯特·穆齐尔(Robert Musil)像所有人那样解释这一崩溃:它就这么发生了。匈牙利在10月31日迎来了一个新政府,狂欢的人群挥舞着象征革命的菊花挤满了布达佩斯的大街,向着乘坐卡车行进而过的士兵和工人队伍欢呼。
但胜利并非易事,革命甚至没有扩散出布达佩斯。除了让这个国家解体,新政府没有更好的办法。1918年11月16日,匈牙利共和国成立,紧接着又于11月20日成立了匈牙利共产党,其成员是从苏俄军营返回的士兵,他们在那里作为战俘接受了激进教育。1919年3月21日,在成立4个月后,匈牙利共和国不流血地变成了匈牙利苏维埃共和国,其领导人库恩·贝拉是一名曾经的战俘,也是列宁的信徒和一名记者。库恩·贝拉是一名犹太人,出生于特兰西瓦尼亚(Transylvania)的喀尔巴阡山区。阿瑟·库斯勒(Arthur Koestler) 当时是布达佩斯一名14岁的男孩,第一次听到“《马赛曲》和《国际歌》高扬激昂的旋律,而《国际歌》在这个公社存在的一百多天里,以其热烈、优美的旋律淹没了多瑙河畔这座热爱音乐的城市”。
它只存在了一百多天:133天。这是困惑、希望、恐惧、滑稽般的愚笨和不乏暴力的日子。战争结束前,冯·卡门从奥匈帝国空军的航空学工作岗位回到了布达佩斯,他在奥匈空军里参加了直升机的一种早期样机的研发。德海韦西也回来了。在共和国短暂的日子里,冯·卡门协助开展了大学的改组和现代化。在库恩政权期间,他甚至担任了高校联合部副部长的职务。冯·卡门后来回忆说,这个政权天真多于暴力:“据我能回忆得起的,在布尔什维克掌权的一百多天中,布达佩斯没有恐怖活动,尽管我确实听说过某些暴行。”由于缺少合格的物理学家,布达佩斯大学于1918年冬聘用德海韦西担任实验物理学讲师。次年3月,副部长冯·卡门给德海韦西安排了一个新设立的物理化学教授职位,但德海韦西对公社的工作条件不满意,于5月离任前往丹麦访问玻尔。两位老朋友约定,玻尔在哥本哈根的新研究所一建立起来,德海韦西就加盟进来工作。
阿瑟·库斯勒记得当时食品短缺,在你试图用政府的配给卡和几乎毫无价值的纸币购买时尤其如此。但由于某种原因,同样的纸币能够买到公社提供的丰富的香草冰激凌,因此他家用它当早餐、午餐和晚餐。提及这一怪事时,库斯勒特别指出:“因为公社在用典型的无忧无虑、一知半解甚至超现实主义的方法运作。”库斯勒认为,它“总的说来是相当可爱的,至少与数年以后降临到欧洲的疯狂和野蛮相比是如此”。
匈牙利苏维埃共和国对冯·诺伊曼和特勒的影响要大得多。他们不是年轻的库斯勒那样的仰慕者,也不是德海韦西和冯·卡门那样的知识精英成员。他们是生意人的孩子——特勒的父亲马克斯·特勒是一名业务兴旺的律师。冯·诺伊曼的父亲马克斯·冯·诺伊曼携全家逃到了维也纳。“我们离开了匈牙利,”冯·诺伊曼许多年后证实说,“共产党人掌权后不久……我们基本上是在第一个机会出现时就离开了,这大约是在共产党人掌权三四十天后。共产党人被镇压两个月后,我们回来了。”在维也纳,老诺伊曼加入了一个匈牙利金融家团体,与保守的贵族合作来颠覆公社。
特勒一家缺乏救急的资产,但顽强地在布达佩斯坚持了下来,生活在恐惧中。他们违反规定冒险到乡下向农民换取食品。特勒听说有路灯杆上悬挂着尸体,但与冯·卡门说的“暴行”一样,他并没有亲眼见过。面对这个人口过多的城市,公社对所有住房实行了社会主义公有化。库斯勒一家和特勒一家一样,被带着征用资产阶级超额住房和家具通知单的士兵敲开了家门。库斯勒一家住在一个寄宿公寓中的两个破旧房间里,被允许保留他们已有的财产。与此同时,库斯勒发现劳动人民有趣且不同。特勒家来了两名士兵,他们睡在老特勒两间办公室里的长沙发上,这两间办公室与特勒家的公寓相连。两名士兵很有礼貌,他们有时会分享他们的食物,他们往橡胶树上撒尿。但因为他们会寻找特勒一家藏匿起来的钱(这些钱被安全地隐藏在老特勒的法律书的封套里),又或者只是因为特勒一家普遍觉得不安全,他们在特勒家显得很可怕。
然而,使特勒的父母最害怕的最终并不是匈牙利共产主义。公社的领导人以及公社的许多官员都是犹太人,这是必然的,因为直到那时,匈牙利发展起来的唯一知识阶层就是犹太人。马克斯·特勒提醒他的儿子,反犹主义即将开始。特勒的母亲更为强烈地表达了她的恐惧。“我为我的人民的所作所为感到不寒而栗,”她在公社的全盛时期告诉她儿子的家庭女教师,“当这一切结束时,将会有可怕的报复。”
1919年夏,公社政权日趋不稳。为了安全起见,11岁的爱德华和他的姐姐埃米(Emmi)被送到了他们在罗马尼亚的外祖父母家。姐弟俩于秋天回到了匈牙利。此时,海军上将尼古拉斯·霍尔蒂已经骑着白马,跟随一支新的匈牙利军队进入布达佩斯,建立起了欧洲第一个法西斯暴力政权。早先的动荡来得快去得快,其间处死了大约500人。霍尔蒂政权的白色恐怖则完全是在另一个数量级上:至少5 000人死亡,许多人是被虐待致死;大量秘密刑讯室;一场有选择性但毫不留情的反犹主义运动使数万犹太人流亡海外。当时一名观察家——一名对两种极端都不偏袒的社会主义者——写道,他“不会为无产阶级专政的野蛮和残暴辩解,尽管它的极端分子采用侮辱和威胁行为比采用实际行动更多一些,但它的严酷性无可否认。不过它和白色恐怖之间的巨大差异是毫无疑问的”。新政权的一个朋友——马克斯·冯·诺伊曼带着全家回来了。
1920年,霍尔蒂政权引进了一项名额限制法来限制大学入学资格,它要求“入学新生的相对数量尽可能与各种族或各国家的相对人口相对应”。这项法律将大幅度地限制犹太人的入学比率,使其降低至仅5%,是有意识的反犹法律。尽管冯·诺伊曼已经被布达佩斯大学录取,可以留下来学习,但他还是在1921年17岁时选择了离开匈牙利前往柏林大学。在柏林大学,他将在弗里茨·哈伯的影响下首先学习化学工程,并于1925年在苏黎世理工学院获得这一学位。一年后,冯·诺伊曼以最优等成绩获布达佩斯大学数学博士学位。1927年,他成为柏林大学一名无薪大学教师。1929年25岁时,他应邀到普林斯顿大学做学术报告。1931年,他在普林斯顿大学任数学教授,并于1933年接受了普林斯顿高等研究院 的一个终身职位。
冯·诺伊曼自己没有在匈牙利经历过暴力,只经历过动乱和他父母传达的种种焦虑,不过他仍然觉得自己伤痕累累。他与斯坦尼斯拉夫·乌拉姆的讨论从确定喀尔巴阡山村是有才华的匈牙利侨民的发源地开始,带上了更加不祥的气息。乌拉姆写道:“发现并解释这个地区有如此多优秀人才出现的条件,这个工作要留给科学史家去做……约翰尼常说,这是某些他无法确切说清楚的文化因素的巧合,一个是中欧这个地区整个社会承受的外来压力,一个是个人方面的极度不安全感,这些促使人必须不同凡响,否则就会面临灭绝。”
在最糟糕的霍尔蒂年代,特勒还太小,无法离开匈牙利。正如《时代》杂志后来对特勒的解读,此时的他正处于青春期,他父亲“反复告诫他的儿子两条严格教训:(1)他长大后一定要移居到某个对他更有利的国家,(2)作为不受欢迎的少数族裔的一员,他必须胜过一般人,只有这样才能和其他人位于同一条起跑线上”。特勒补充了他自己的一条教训。“我热爱科学,”他曾经告诉一名采访者,“它也提供了逃离这个注定会失败的社会的可能性。”关于科学在自己情感生活中的地位,冯·卡门在他的自传中也插入了一段类似的惊人陈述。当匈牙利苏维埃共和国垮台时,他先是躲避到一个富有的朋友家,然后设法回到了德国。“我真高兴离开了匈牙利,”他在描述自己当时的心态时写道,“我感到我已经受够了政治家和政府剧变……突然,我被只有科学才是永恒的这样一种情感包围住了。”
科学可以成为一个远离世界的庇护所,这是投身于它的男男女女的一个共识。据亚伯拉罕·派斯说,爱因斯坦“曾经说他将自己的躯体和灵魂卖给了科学,是为了从‘我’和‘我们’逃到‘它’”。然而,当这个我们无比熟悉的世界(我们在这个世界出生、成长、交流)面临压倒性的威胁时,科学作为一种逃离的手段——作为一种出路、一种能迁徙的文明、一种国际友谊、一种唯一遵循的必然性——必然会成为一种更绝望、更彻底的依赖。哈伊姆·魏茨曼用了一句话来概括这种信念,在描述俄罗斯定居区(the Russian Pale) 的严酷环境时,他写道:“对我们来说,知识的获取不仅仅是常规的教育过程,更像是将武器存入军械库,以便在一个充满敌意的世界中立足。”他痛苦地回忆说,“人生的每一个阶段都是一道分水岭”。
1926年,17岁的特勒离开匈牙利,到卡尔斯鲁厄理工学院求学。在此之前,特勒的经历远不及在俄罗斯定居区的魏茨曼严酷。但外部环境无法真正衡量内部伤害,而且对于心怀深深的愤怒以及终身的严重不安全感的一代人来说,没有比一个父亲无力保护他的孩子更恐怖的事情了。
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1922年4月,玻尔写信给在慕尼黑的德国理论物理学家阿诺尔德·索末菲(Arnold Sommerfeld):“在过去几年中,我在科学上常常感到非常孤独,我觉得我全力以赴系统地发展量子理论原理的努力没有得到太多人的理解。”在整个“一战”期间,玻尔都在努力追随他引入物理学的“根本变革”,不论它把自己引向何方。但结果令玻尔大为沮丧。虽然玻尔在“一战”前得出的结果激动人心,但很多欧洲的老科学家仍然认为,玻尔那些不一致的假说是为了解决眼前的问题临时想出来的,认为量子化的原子观念是自相矛盾的。战争本身延误了进步。
但玻尔没有放弃,而是在黑暗中摸索着前进。“将玻尔从迷宫中解救出来的,”意大利物理学家埃米利奥·塞格雷在后来写道,“是一种罕见而神秘的直觉。”他用他所谓的对应原理来巧妙地引导自己。关于对应原理,罗伯特·奥本海默曾解释说:“玻尔没有忘记,物理学就是物理学,牛顿描述了它很大的一部分,麦克斯韦描述了它很大的一部分。”因此玻尔推测,他的量子规则“在涉及的作用量大于量子的情况下,将必然近似于牛顿和麦克斯韦的经典规则”。这种可信赖的旧理论与人们不熟悉的新理论之间的对应关系为玻尔提供了一个外层的限度,一堵沿着它摸索道路的墙。
在哥本哈根大学和一些丹麦私人企业的支持下,玻尔建起了他的理论物理研究所。研究所于1921年1月18日正式启用,比原计划晚了超过一年。在研究所的建造过程中,玻尔与建筑师在建筑计划上发生了激烈的争论,就像是在捍卫他的科学论文一样。哥本哈根市在法埃勒德公园的边缘区域为研究所划出了一块地,公园很宽阔,有足球场,人们在这里一年一度狂欢庆祝丹麦立宪纪念日。建筑本身很低调,灰色的墙,红瓦屋顶,不比许多私人住房大。从里看是四层楼,从外看好像只有三层,因为最低的一层楼有一部分建在地面以下。顶楼一直延伸到尖尖的屋顶以下的空间,最初被用作玻尔一家的住宅。后来,当玻尔的第五个儿子降生时,他在隔壁建了一座房子,顶层的住房就开始被用于安置来访的学生和科学同行。研究所包括一个演讲厅、一个图书馆、几间实验室、几间办公室和一张乒乓球桌。乒乓球桌很受大家欢迎,玻尔常在这里打乒乓球。“他的反应非常敏捷准确,”奥托·弗里施说,“而且他有极大的毅力和耐力。在某种程度上,这些品质也表现在他的科学工作中。”
1922年,玻尔获得了诺贝尔奖,成为丹麦的民族英雄。同样是在这一年,玻尔取得了他的第二项重大理论突破:对作为元素周期表基础的原子结构的解释。这一理论将化学和物理学紧密地联系到了一起,现在是每一本基础化学教材中的必备内容。玻尔提出,原子由一系列围绕原子核的电子轨道壳层组成——想象一组嵌套的球面——每个壳层能容纳一定数目的电子,不能更多。化学性质相似的元素之所以相似,是因为它们最外面的壳层有同样数目的电子,可以参加化合作用。比如,钡是一种碱土金属,在元素周期表中是第56号元素,原子量为137.34,电子壳层依次按2、8、18、18、8和2个电子填充。镭,另一种碱土金属,是第88号元素,原子量为226,电子壳层依次按2、8、18、32、18、8和2个电子填充。由于钡和镭最外面的壳层的价电子数相同——都是两个——所以尽管这两种元素的原子量和原子序数大不相同,但它们却拥有相似的化学性质。“[玻尔的量子假说]基础不够稳固,而且存在矛盾,”爱因斯坦后来说,“却仍然使像玻尔这样具有独特直觉和洞察力的人发现了光谱线和原子电子壳层的重要法则以及它们对化学的意义,这一切在我看来就像一个奇迹……这是思维领域中最高的和谐形式。”
为了验证这个奇迹,玻尔在1922年秋预言,如果科学界发现了第72号元素,这种元素将不是化学家们所预期的稀土元素——就像第57号到第71号元素那样——而是像锆一样的4价金属。乔治·德海韦西此时已经迁入玻尔研究所,他和一个新来的年轻荷兰人迪尔克·科斯特(Dirk Coster)一起,着手用X射线光谱在锆矿石中寻找这种新元素。当玻尔在12月上旬携玛格丽特离开研究所去领取他的诺贝尔奖时,德海韦西和科斯特还没有完成他们的实验。就在玻尔做获奖演讲的前一天晚上,他们给斯德哥尔摩的玻尔及时打来了电话:他们明确鉴定出了第72号元素,它的化学性质和锆几乎完全一样。借用哈夫尼亚(Hafnia)——哥本哈根的罗马古名——这个名字,他们将这种新元素命名为铪。在第二天演讲的结尾,玻尔骄傲地宣布了这一发现。
尽管玻尔有了这一成功,量子理论仍然需要一个比玻尔的直觉更为牢固的基础。慕尼黑的索末菲是这项工作的一名早期贡献者。战后最耀眼的一群年轻人找到了物理学的成长点,纷纷加盟协助。回顾那段时间,玻尔认为那是“来自许多国家的整整一代理论物理学家独一无二的合作”,是一种“难以忘怀的经历”。他不再寂寞。
1922年初夏,索末菲领着他最有前途的学生,一个时年20岁,名叫维尔纳·海森伯的巴伐利亚人前往哥廷根,听来访的玻尔的演讲。“我永远也忘不了第一个演讲,”海森伯50年后写道,记忆仍然清晰如故,“演讲厅里挤得满满的,这位伟大的丹麦物理学家……站在讲台上,他的头微倾,他的嘴唇挂着友好但有些困窘的微笑。夏日的阳光从敞开的窗户倾泻进来。玻尔的声音相当轻柔,略微带丹麦口音……他的每一句话都经过仔细斟酌,揭示了一连串基本思想、一连串哲学思考,意涵丰富又不过于直白。我发现他的方法非常令人兴奋。”
不过海森伯对玻尔的一个陈述提出了针锋相对的异议。玻尔早就学会了对不怕争论的聪明学生特别关注。“讨论结束时,他向我走过来,邀我那天下午与他一起登海恩山,”海森伯回忆说,“我真正的科学生涯直到那天下午才开始。”这是海森伯对那个人生转折点的回忆。玻尔最后提出,让海森伯设法到哥本哈根来,以便他们能一起工作。“突然间,未来看起来充满了希望。”在第二天的晚宴上,玻尔惊讶地遭到两个身穿哥廷根警服的年轻人的质询,其中一个拍着他的肩膀说:“你因诱拐儿童被捕了!”这是两个学生的恶作剧,他们保护的这个“小孩”是海森伯,他脸上长着雀斑,一头红发坚硬如刷,带着孩子气。
海森伯有着运动员的体魄,精力旺盛,还有一颗热切的心。“他容光焕发,”一个密友回忆说,“在那些日子里,他看上去甚至比他作为‘德国青年运动’ 一员的身份还要生气勃勃……到男生宿舍后,他甚至常常穿着开胸衬衫和运动短裤。”在“德国青年运动”中,徒步旅行的年轻德国人生起篝火,唱着民歌,谈论着骑士故事、圣杯和报效祖国的话题。许多人都是理想主义者,但独裁主义和反犹主义已经在他们中开放出了有毒的花朵。当海森伯最终于1924年复活节到达哥本哈根时,玻尔带着他去西兰岛北部远足,并向他询问所有这些事情。“但丹麦的报纸不时会报道德国不祥的反犹主义趋势,这显然是由蛊惑人心的政客策划的,”海森伯后来回忆起玻尔这样问道,“你自己遇到过这种情况吗?”海森伯回答说,那些事都是某些饱受战争之苦的退伍军官干的,“不过我们并没太认真对待这些团体”。
现在,作为玻尔所说的“独一无二的合作”的一部分,他们开始精神饱满地从事量子理论的工作。海森伯似乎从一开始就不喜欢将不可测量的事件形象化的做法。比如,大学期间,当他在柏拉图的《蒂迈欧篇》中读到原子具有几何形状时,海森伯颇为惊愕:“我悲哀地发现,一个拥有柏拉图这样敏锐判断力的哲学家会屈服于这种空想。”海森伯认为,玻尔的电子轨道同样是空想,他在哥廷根的同事马克斯·玻恩(Max Born)和沃尔夫冈·泡利也有同感。没有人能看到原子内部。能了解到和可测量的是从原子内部发出的光,其频率和振幅与光谱线有关。海森伯决定全然拒绝模型,只从数字中寻找规律。
他回到哥廷根,在玻恩的领导下担任一名无薪大学教师。1925年5月下旬,海森伯发作了严重的花粉热,他向玻恩请了两个星期的假,去了赫里戈兰岛。赫里戈兰岛位于德国北海海岸线外28英里处,是一个多风暴的狭长岛屿,这里的空气中极少有花粉。海森伯在岛上散步,在寒冷的海水中长距离游泳。“在这些尝试开始时,总会遇到一些数学方面的阻碍,几天时间足以解决掉这些问题,导出我的问题的简单表述。”又过了几天,海森伯瞥见了他需要的体系。它需要一种奇特的代数,在这种他构想出的代数中,因子按一个方向相乘得出的结果往往与相同的因子按相反的方向相乘得出的结果不同。他担心自己的体系可能会违背能量守恒的基本物理学原理,因此一直工作到凌晨3点,校验他的数据,生怕有什么差错。仔细校验后,海森伯确定,他的结果有“数学一致性和相容性”。与许多深刻的物理学发现一样,这一经历让他兴奋不已,同时又让他在心理上感到烦扰:
最初,我深深地感到惊恐。我有一种感觉,透过原子现象的表面,我正在考察一个奇特美妙的内部。大自然把这个数学结构的宝藏慷慨地展现在了我的面前,我应该去探索它的奥秘,这样的想法让我感到晕眩。我激动得无法入睡,新的一天破晓时,我来到了岛的南端,这里有一块伸向海中,我早就渴望登上的岩石。现在,我没费多大力气就登顶了,在上面等待日出。
回到哥廷根,玻恩认识到海森伯的奇特数学是矩阵代数,这是一种表示和操作排成矩阵(格点)形式的数组的数学系统。矩阵发明于19世纪50年代,由玻恩的老师大卫·希尔伯特(David Hilbert)于1904年做了进一步的推广。通过3个月深入细致的工作,玻恩、海森伯和他们的同事帕斯夸尔·约尔旦(Pascual Jordan)发展出了海森伯称为“一个相容的、能够囊括原子物理学所有方面的数学框架”。他们将这一新体系称为量子力学,其计算结果与实验结果精准吻合。泡利以英雄般的努力将它应用于氢原子,从彼此不冲突的基础出发,导出了与玻尔1913年从不一致的假设导出的相同的结果——巴尔末公式和里德伯常数。这令玻尔欣喜若狂。在哥本哈根,在哥廷根,在慕尼黑,在剑桥,对这一理论的发展在继续。
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在西北方向上,喀尔巴阡山脉弯曲成弓形,开始勾勒出捷克斯洛伐克的北部边境。然而远在完成这项任务之前,它就向南弯向奥地利的阿尔卑斯山脉。不过有一个隆起的多山地区——苏台德山脉继续横穿捷克斯洛伐克。在距布拉格60英里的地方,苏台德山脉折向西南方,形成捷克斯洛伐克与德国之间的一片低洼区域。在德语中,这个区域被称为厄尔士山脉(Erzgebirge),意思是矿石山。自中世纪起,人们就在厄尔士山脉开采铁矿石。1516年,在约阿希姆斯塔尔(Joachimsthal)——具体来说,是在圣约阿希姆溪谷(St. Joachim’s dale)——发现了一个富银矿脉。这片区域位于冯·施利克(von Schlick)伯爵的领地内,他立即占有了这座银矿。1519年,首次用这座银矿的银铸造了银币。这些银币被称为“约阿希姆斯塔勒”,简称“塔勒”(thaler)。在英语中,这个词在1600年之前就演变成了“达拉”(dollar) 。因此,“美元”这个单词源自约阿希姆斯塔尔的银子。
约阿希姆斯塔尔的银矿历史悠久,矿井众多,用烟熏的木材支撑着。这里还出产其他一些不寻常的矿石,包括一种黑色、黏稠、沉重、结节状的矿物,学名为沥青铀矿。1789年,一个名叫马丁·海因里希·克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)的德国药剂师成功地从约阿希姆斯塔尔的沥青铀矿样品中提取出了一种浅灰色的金属材料。克拉普罗特也是一名自学成才的化学家,在柏林大学于1810年成立时,他就成为这所大学最早的化学教授。他试图为这种金属找到一个合适的名称。8年前,德国出生的英国天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel)爵士发现了一颗新行星,他用希腊神话中最早的主神乌拉诺斯(Uranus)的名字将这颗行星命名为天王星。乌拉诺斯是大地女神盖娅(Gaea)的儿子和丈夫,是提坦(Titan)们和独眼巨人赛克罗普斯(Cyclops)们的父亲。 在盖娅的帮助下,乌拉诺斯的儿子克洛诺斯(Cronus)将他阉割,伤口流出的血滴到地上,诞生出三个复仇女神。为了向赫歇尔的发现表达敬意,克拉普罗特将他的新金属命名为铀4(Uranium)。它被发现时是重铀酸钠和重铀酸铵的形式,可以用作釉的上好着色剂。0.006%的比例能得到黄色,更高的百分率能依次得到橘红色、棕色、绿色和黑色。从开始的那一天起,用于陶瓷业的铀矿开采在约阿希姆斯塔尔就不紧不慢地稳步进行,一直延续至今。正是从约阿希姆斯塔尔的沥青铀矿残余物中,玛丽·居里和皮埃尔·居里通过实验分离出了他们命名为镭和钋的新元素的首批样品。厄尔士山脉矿石的放射性也将其魅力辐射到了该地区的一些温泉,包括卡尔斯巴德温泉和玛丽恩巴德温泉。这些温泉现在可以宣称,它们的水不仅是天然的热水,而且散发出有益于健康的放射性。
1921年夏天,一个17岁的美国学生来到约阿希姆斯塔尔做业余的探矿旅行。他家境优渥,刚从纽约伦理文化学校(the Ethical Culture School of New York)毕业。第一次世界大战前,罗伯特·奥本海默还是一个小孩。有一次他去看望住在德国哈瑙的祖父,祖父送给了他一些矿石。以这批为数不多的藏品为起点,奥本海默开始收集矿石。他认为自己对科学的兴趣最早就是源自那时。“无疑,首先是收藏家的乐趣,”他在晚年告诉一位采访者,“但这也开启了一点科学家式的兴趣,我对岩石和矿藏是如何形成的这类历史问题没有兴趣,但真的对晶体,对它们的结构、双折射、通过偏振光能够看到什么,以及所有这些典型属性着迷。”他的祖父是“一个不成功的商人,出生在一个茅舍里,真的,在一个落后到近乎中世纪的德国小山村里,但怀着对学问的爱好”。奥本海默的父亲于1898年17岁时离开哈瑙来到美国,凭努力挣得了一个属于自己的进口纺织品商号。美国成衣业当时正在取代手工裁缝业,商号主要进口男式服装面料,一时间生意昌盛兴隆。因此奥本海默一家——尤利乌斯;他美丽而又纤弱的妻子埃拉,来自巴尔的摩,曾受过艺术训练;罗伯特,出生于1904年4月22日;弗兰克,比罗伯特小8岁的弟弟和搭档——有能力去欧洲避暑,并且经常如此。
尤利乌斯和埃拉是未受洗的犹太人,一对有尊严又有些谨慎的夫妇。他们住在第88大街附近的河滨大道上一座能俯瞰哈得孙河的宽敞公寓内,并且在长岛的海滨地区有一座避暑别墅。他们身着裁剪讲究、做工老练的衣服,保护自己和孩子们免受实际和想象的伤害。埃拉的右手天生残疾,总戴着手套掩饰。大家都很忌讳谈及此事,即使是两个孩子也不会在他们的朋友面前提及此事。埃拉很有爱心但又很讲究礼节:她在场时,只有她丈夫可能会大声说话。按罗伯特·奥本海默一个朋友的说法,尤利乌斯·奥本海默是一个优秀的演说者和社会问题辩论者,按另一个朋友的说法,则“极为亲切、渴望取悦他人”,在本质上是善良的人。他是哥伦比亚大学教育家费利克斯·阿德勒(Felix Adler)的伦理文化协会的成员,罗伯特的学校就是这个协会的延伸产物。这个协会宣称,“人必须对他的生命和命运的方向负责”。是人,而不是上帝。罗伯特·奥本海默记得那时的自己像“一个圆滑并且令人反感的好小孩”。关于他的童年,他说:“我对世界充满悲惨和痛苦这一事实没有思想准备。它没有让我以正常、健康的方式成长为一个浑蛋。”奥本海默身体虚弱,经常生病。或许是出于这个原因,又或者是因为他有一个弟弟出生不久就早夭,他的母亲不让奥本海默在大街上跑来跑去。他待在家里,收集矿石,10岁时开始写诗,但仍然玩积木。
奥本海默也已经开始钻研科学。一台专业显微镜是他童年的玩具。他从小学三年级就开始做实验,四年级开始做科学笔记,五年级开始学习物理学。不过在很多年的时间里,他都对化学更感兴趣。美国自然历史博物馆晶体馆馆长认他作为弟子。12岁时,奥本海默在纽约矿物学俱乐部做了一个讲座,令俱乐部的成员既惊讶又欣喜,因为从他寄给俱乐部的学术信件的质量看,大家都以为他是一名成年会员。
奥本海默14岁时,为了让他走出家门,也许是为了让他结交朋友,父母将他送去野营。他沿着科尼格营地的小径寻找岩石,和他结识的唯一一个朋友讨论乔治·艾略特(George Eliot) 的作品,深受艾略特因果关系支配人间事务的信念的鼓舞。他羞怯、笨拙、令人难以忍受地讲究和居高临下,但在受到羞辱和攻击时不会还手。他写信告诉父母,他乐于参加野营,因为他正在从中学到生活的现实。奥本海默的家人急匆匆地赶了过来。原来,当野营指导员约束营员讲下流笑话的行为时,其他男孩——那些称罗伯特为“美人儿”的孩子——查出是他告发的,于是将他拖到营地的冰窖,剥光了他的衣服,打了他——用奥本海默一个朋友的说法,“折磨他”——将他的生殖器和臀部涂成绿色,并将他赤身裸体地锁在冰窖里一整夜。他尽责地坚持到野营结束而不退缩。“仍然是一个小男孩,”另一个童年时的朋友,一个他暗恋过的女孩在回忆起15岁的奥本海默时说,“……非常虚弱,常常脸红,非常羞怯,学业非常棒。很快,所有人都承认,他和其他人都不同,非常出众。与学习有关的任何事他都做得很好……不过他在体格上——你也不能说是笨拙——发育得还相当不成熟。这种不成熟与他的表现好坏无关,而是在他干活的方式上,他走路的方式上,以及他的坐姿上。他有些古怪的孩子气。”
1921年2月,他从伦理文化学校毕业,并作为毕业生代表致告别辞。4月,他做了阑尾炎手术。康复后,他随全家到欧洲旅行,并借此机会去了约阿希姆斯塔尔。他在途中“得了严重、几乎是致命的战壕痢疾”。他原本计划在9月入读哈佛大学,但“实际上,当时我卧病在床,一直在欧洲”。痢疾后接踵而至的严重结肠炎又将奥本海默放倒了好几个月。他在纽约家中的公寓里度过了冬季。
为了帮助罗伯特彻底康复并增强他的体质,他的父亲请了伦理文化学校一名受人喜爱的英语教师,领着他去西部度夏。这名教师是哈佛毕业生,热情、乐于助人,名叫赫伯特·史密斯(Herbert Smith)。奥本海默当时18岁,仍然一脸稚气,但那双蓝灰色的眼睛使他显得沉稳。他身高6英尺,身材颀长。在他的一生中,奥本海默的体重从未超出过125磅,在生病或压力过大时,曾消瘦到115磅。史密斯带着他去了圣菲东北方向桑格雷-德克里斯托山中一个叫洛斯皮诺的度假牧场,奥本海默在那里狼吞虎咽地吃饭、劈木头、学习骑马和露天宿营。
夏日的一个亮点是背包旅行,从一个叫弗里霍莱斯的村庄出发(村庄是普埃布洛印第安人在卡尼德洛斯弗里霍莱斯峡谷陡峭的崖壁上凿出来的,峡谷中是格兰德河,河对面是桑格雷-德克里斯托山),然后登上峡谷和帕哈里托高原的平顶,到达海拔超过10 000英尺的格兰德山谷(Valle Grande)。格兰德山谷位于宽阔的杰梅兹破火山口 中,后者的直径达12英里。火山口边缘以下3 500英尺有一个绿草盆地,盆地被山形的熔岩堆分割成了几个高山谷地。杰梅兹破火山口已经有100万年的历史,是世界上最大的破火山口之一,甚至在月球上也能看到。在卡尼德洛斯弗里霍莱斯以北4英里的地方,有一个平行的峡谷,名为洛斯阿拉莫斯。这个名字源自西班牙语,意思是白杨,这种植物覆盖着峡谷中的洼地。1922年夏,年轻的奥本海默第一次来到了这里。
就像拓荒时代那些来自美国东部,游走在法律边缘的人一样,奥本海默与荒野的接触将他从过度文明的限制中解脱了出来。这次遭遇是决定性的,是一次对信念的疗愈。通过一个活力四射的夏天的洗礼,他从一个体弱多病并且可能对自己的健康过分担心的男孩转变成了一个体魄上充满自信的年轻男子。带着晒黑的皮肤,以及至少是合格的体形,他来到了哈佛大学。
在哈佛大学,奥本海默把自己想象成一个进入罗马的哥特人。“他像打劫一样地学习。”一个同班同学回忆说。他惯常会修6门功课的学分——要求是修5门——外加4门旁听课程。这些都不是容易的课程。他主修的是化学,但一个典型的学年内他可以修4个学期的化学、2个学期的法国文学、2个学期的数学、1个学期的哲学和3个学期的物理学,这些还只是有学分的课程。他还自学,学习各种语言,偶尔在周末驾驶他父亲给他的27英尺长的单桅帆船出海,或者和朋友一起通宵长途徒步旅行。灵感降临时,他会写短篇小说或写诗,但羞于参加课外活动或课外团体。他也没有与女孩约会,因为他仍未完全成熟,只敢远远地对年长的妇女表示尊敬。奥本海默后来评价说:“尽管我很喜欢工作,但我铺得太开,只能勉强过关。”他的“勉强过关”指的是除了零星几门课程的成绩为B等外,其他课程的成绩全都是A等。只用了三年时间,奥本海默就以最优等的成绩从哈佛毕业了。
所有这种勤奋中都带有某种狂热,只是被传统的哈佛式的沉闷掩饰住了。然而,此时的奥本海默还没有发现自我——对美国人来说,这是不是比对西拉德或者特勒那样的欧洲人更困难?后者的早年岁月与之后的人生是一体的,没有重大的转变——他在整个哈佛期间都未能发现自我。奥本海默曾说,哈佛是“我一生中度过的最激动人心的时期,我真正拥有了一个学习的机会,我爱它,我充满了活力”。但在学业上的兴奋后面,也有痛苦。
他始终是一个非常注重私密的人,甚至会费尽心思保护自己的隐私。但在晚年,他曾向一群知心朋友袒露过自己。几乎可以肯定,这种自我剖析可追溯到他的大学时代。“直到现在,”他在1963年告诉这些朋友,“特别是在我几乎无限长的青春期里,我的每一次行动,每一次成功完成某件事或者每一次没能完成某件事,无论是一篇物理学论文还是一次演讲,或者我读一本书的方式,与一个朋友交谈的方式,又或者是我恋爱的方式,都会在我心中激起一种非常强烈的厌恶感和失落感。”他在哈佛大学的朋友们很少能看到这一面——毕竟,一所美国大学就是一个“安全屋”——但他在给赫伯特·史密斯的信中暗示了这一点:
你慷慨地问起我做的事情。除了上周令人厌烦的记录展示的那些活动外,我努力工作,写无数的论文、注解、诗歌、故事和废话。我去数学图书馆读书,去哲学图书馆,将一部分时间用于读伯特兰·罗素先生的书,一部分时间用于注视一个非常美丽可爱的姑娘,她正在写一篇有关斯宾诺莎的论文,这真是一种迷人的讽刺,你觉得呢?我在三个不同的实验室制造臭气,听阿拉尔讲拉辛的八卦,给一些迷惘者端茶倒水并以博学的口吻与他们交谈,外出度周末放松身心,读希腊神话,讲失礼的话,在桌子里寻找我写的信,并且希望我死掉。瞧,就这些。
这个夸张的死亡愿望部分是奥本海默有意为之,希望指导老师关注自己,部分是因为纯粹的痛苦。考虑到其可能的分量,承受这样的痛苦需要不小的努力和勇气。
奥本海默大学时最亲密的两个朋友,弗朗西斯·弗格森和保罗·霍根,都认为他有过分夸张的倾向,使许多事情看起来大大超出了其真实程度。这种倾向最终会毁掉奥本海默的一生,因此应该认真审视。此时的奥本海默已经不再是胆小的男孩,但仍然是一个心神不宁的年轻人。他在拣选信息、知识、年代、体系、语言和复杂而适宜的技能时,就像在试穿衣服一样。他的夸张表明,他知道你知道它们有多不“合身”,不“合身”到了尴尬的程度(夸张也是一种自黑,提供了这种尴尬)。也许这就是夸张的社会功能。越博学就越糟糕。越博学就越自暴自弃,“一种非常强烈的厌恶感和失落感”。没有什么是他自己的,没有什么是独创的,他把那些通过学习获得的知识视作偷来的,他把自己视作一个小偷:一个劫掠罗马的哥特人。他爱“劫掠得到的东西”但又蔑视“劫掠者”。在区分收藏家和创造者上,他与哈里·莫塞莱的遗嘱表现得一样清醒。但与此同时,知识或许是他当时唯一具备掌控力的东西,他不能放弃。
他也尝试写诗和短篇小说。他大学时的信件不像是出自一名科学家,更像是出自一个文人。在之后的人生中,奥本海默一直保持着他的文学技艺,这些技艺将很好地服务于他,但他最初获取这些技艺是因为他认为它们能打开认识自我的大门。同时,他也希望写作能以某种方式陶冶他的性情。他读新近出版的《荒原》 ,认同它的悲观厌世,开始寻求印度哲学中严肃的心灵安慰。他和新近到哈佛任教的艾尔弗雷德·诺思·怀特海(Alfred North Whitehead) 本人一起,把怀特海和伯特兰·罗素的三卷《数学原理》彻底推导了一遍——除了奥本海默,只有一个学生敢参加这个研讨班——奥本海默终身都为这项成就感到骄傲。最关键的一点是,他开始认识到化学中隐藏的物理学基础,就像在复杂的地质和历史条件下形成的岩石中隐藏的晶体一样:“我发现我在化学中感兴趣的东西非常接近物理学。显然,如果你正在学习物理化学,并且开始接触热力学和统计力学的思想,那么你就会想把它们弄清楚……这是一个非常奇特的图景,我从没学过物理学基础课程。”
奥本海默当时在珀西·布里奇曼(Percy Bridgman)的实验室学习。许多年后,布里奇曼获得了诺贝尔奖。 在谈到布里奇曼时,奥本海默曾说:“他是一个让人想当他学徒的人。”在布里奇曼的实验室,奥本海默学到了许多物理学知识,但不够系统。他以化学专业毕业,并傻气十足地认为卢瑟福会欢迎他去剑桥大学(后者已经于1919年从曼彻斯特大学迁至剑桥,从年老的J. J. 汤姆孙那里接过卡文迪许实验室主任之职)。“但卢瑟福并没有打算接纳我,”奥本海默后来告诉一位历史学家,“他对布里奇曼的评价不高,而且我的学历很奇特, 不会给人留下深刻的印象,更别说像卢瑟福这样的人了……我甚至不知道我为什么要离开哈佛,但我总觉得[剑桥]更接近中心。”尽管布里奇曼的推荐信意思明确,但这封信并没有帮助卢瑟福更好地了解奥本海默。布里奇曼在推荐信中说,奥本海默有“很强的融会贯通能力”,“他在处理许多问题时表现出了很高的原创性和极强的数学能力”,但“他的弱点在实验方面,他的思维类型是数学分析胜于物理实在,他对实验室里的操作并不得心应手”。布里奇曼还真诚地写道,他认为奥本海默“有一点儿投机”,但“如果他确有所成,我相信他将会取得极其不同寻常的成功”。在与保罗·霍根以及一些1921年夏天结识的老朋友度过又一个新墨西哥疗愈之夏后,奥本海默启程前往剑桥,试图加入他心目中的“中心”。
J. J. 汤姆孙此时还在卡文迪许实验室,他留下了奥本海默。“我的日子过得很糟糕,”奥本海默11月1日写信给在牛津大学的弗朗西斯·弗格森说,“实验室的工作非常烦人,我太笨手笨脚了,完全没有正在学习一点东西的感觉……那些讲座也毫无价值。”不过他也认为,“按照这里的学术水准,哈佛的很多人都不达标”。奥本海默在卡文迪许实验室一个大地下室(大家将它称为“车库”)的一角工作,汤姆孙在另一角。他费力地为一个实验制备很薄的铍箔,这个实验他好像从来没有做完。詹姆斯·查德威克此时也已经从曼彻斯特来到剑桥,现在是卢瑟福的助理研究主任,他后来使用了这些铍箔。“实验室里的事情真的显得有些装腔作势,”奥本海默后来回忆说,“但它使我进入了实验室,听到和发现了许多大家感兴趣的东西。”
战后对量子理论的研究此时刚刚开始。这让奥本海默非常兴奋。他想加入这一研究的行列,但担心自己可能太晚了。他之前的学习一直都很顺利,但在剑桥,他碰壁了。
他碰的这堵壁是智识上的,也是情感上的,甚至更多是情感上的。“就像受到冷落后不想再玩的小男孩的忧郁。”奥本海默在3年后突破了这一困境,这样描述说。英国人对待他的态度就像当年对待玻尔一样冷漠,但他缺乏玻尔那种通过艰苦努力而获得的自信心。赫伯特·史密斯感觉到了灾难的临近。“罗伯特最近怎么样?”他写信给弗格森,“寒冷的英国真的像你发现的那样,社会和天气都像地狱一般吗?或者,他喜欢英国的异国情调吗?顺便说一句,我有一个想法,你应该以尽量巧妙的方式帮助他了解英国,而不是一味贪多。你比他先到两年,又有更强的社会适应能力,这可能会使他陷入绝望。我不担心他卡你的脖子 ……我只是担心他会认为自己的人生不值得继续。”奥本海默在12月写信给史密斯,说他并没有忙于“为自己谋求一份事业……事实上,我一直在做更困难的事情——为事业塑造自我”。事情比他信中写的更糟。事实上,正如奥本海默后来说的那样,他“已经处在崩溃的边缘,这种影响是长期而缓慢的”。圣诞节,他在巴黎见到了弗格森,告诉了弗格森他对实验室工作感到绝望,以及他在爱情上遭受的挫折。之后,与史密斯预见的相反,奥本海默卡住了弗格森的脖子并试图掐死他。弗格森轻松地摆脱了。回到剑桥后,奥本海默试图写一封信解释。他写道,他要给弗格森寄一首“喧杂”的诗。“我没有触及优秀这个可怕的事实——这或许正是其中的有趣之处,就像我在巴黎时做的事情一样——但如你所知,这一点和我没法将两根铜导线焊在一起的事实共同作用,快把我逼疯了。”
幸好优秀这个可怕的事实没有继续困扰他。在接近某个心理危机极点时,他也会努力鞭策自己竭尽全力,深信他的心智一定会使他渡过难关。他“一直在做大量的工作”,一个朋友说,“思考、阅读、讨论,但显然带着巨大的心理忧虑和警觉”。那一年,一个至关重要的变化是他首次见到了玻尔。“当卢瑟福把我介绍给玻尔时,他问我正在做什么。我告诉了他。他问:‘进展怎么样?’我回答说:‘我遇到了困难。’他又问:‘是数学上的困难还是物理学上的困难?’我说:‘我不知道。’他说:‘这可太糟了。’”但玻尔的某些特点——至少,他长辈般的和善,C. P. 斯诺称之为他朴素又诚挚的善意,他那平和的“可爱”——使奥本海默放松下来并下定决心:“在那一刻,我把铍和薄膜抛到了脑后,决定试着改行成为一名理论物理学家。”
这场危机究竟是被这一决定触发的,还是被这一决定缓解了,记录中的描述并不太清楚。奥本海默去看了剑桥的一名精神病医师。有人写信将他的问题告知了他的父母,他们像很多年前急匆匆地赶往科尼格营地一样赶了过来。他们催促儿子去看一个新的精神病医师。他在伦敦的哈利街找到了一个。看过几次后,这名医师给出的诊断是早发性痴呆(dementia praecox),这是精神分裂症的旧称,其特点为多发于青少年时期、思维过程有缺陷、行为古怪、倾向于生活在内心世界中、无法维持正常的人际关系以及极差的预后。鉴于这种病在症状学上的模糊不清,再加上奥本海默惊人的智力水平以及深深的痛苦,这名精神病医生的错误就不难理解了。一天,弗格森在哈利街遇到了奥本海默,问他最近怎么样。“他说……那个家伙太蠢了,完全不清楚他的问题,还说他比[那个医生]更了解自己的麻烦,他这么说或许没错。”
转变在到哈利街求医之前就开始了。那个春天,他和两个美国朋友一起去了科西嘉岛,在那里待了10天。在科西嘉,究竟什么挽救了奥本海默仍然是一个谜,但这个谜对他来说非常重要,以至于他曾向他感情细腻的传记作者尼埃尔·法尔·戴维斯(Nuel Pharr Davis)专门强调过这一点,为了吊人胃口还故意说得扑朔迷离。从科西嘉返回后不久,奥本海默写信给弟弟弗兰克,说科西嘉“是一个美妙的地方,从葡萄酒到冰川,从龙虾到双桅帆船,各种各样美好的东西应有尽有”。他在晚年对戴维斯强调说,美国政府多年来积累了数百页有关他的资料,以至于有人说他的一生都被记录在了里面,但事实上,这些记录中几乎没有任何真正重要的信息。为了证实他的观点,他说,他会提到科西嘉。“那位[剑桥的]精神病医生是我在科西嘉经历的事情的前奏。你问起我是否会把整个事情告诉你,或者你是不是应该把它彻底挖出来。但只有很少人知道这件事,他们是不会告诉你的,你挖掘不到。你需要知道的事情是,这不是一场单纯的爱情,全然不是爱情,而是爱。”奥本海默还说,它是“我人生中最美妙的一件事,是我人生中美妙而永恒的一部分”。
不管是爱情还是爱,奥本海默那年在剑桥找到了他的使命,这无疑起到了疗愈作用。科学从情绪灾难中把他拯救了出来,正如科学从社会灾难中拯救出了特勒。1926年秋,魏玛共和国行将终结的年月,奥本海默迁到了哥廷根。在这个德国中部下萨克森地区的中世纪古镇,有一座由英王乔治二世创立的大学。马克斯·玻恩领导的哥廷根大学物理系最近搬进了本生街上由洛克菲勒基金会资助建成的学院大楼里。在这里,尤金·维格纳以访问学者的身份与玻恩一起工作,维尔纳·海森伯和沃尔夫冈·泡利也在这里,还有待得不那么开心的意大利物理学家恩里科·费米,他们后来都获得了诺贝尔奖。詹姆斯·弗兰克——已经于1925年获诺贝尔奖——从威廉皇帝研究所哈伯的研究院来到了这里,现在指导实验课。在这里,数学家理查德·柯朗(Richard Courant)、赫尔曼·外尔(Hermann Weyl)和约翰·冯·诺伊曼开展合作研究。爱德华·特勒后来也会来到这里,担任助教。
这是一座舒适惬意的小城,至少对来访的美国人是如此。他们能喝到始于15世纪的施瓦兹贝恩黑熊啤酒厂生产的新鲜啤酒,或者坐在容克厅(Junkernschänke)曾经的顾客奥托·冯·俾斯麦 的蚀刻画像下,享用香脆可口的维也纳炸肉排。容克厅已经有400年的历史,位于赤脚街和犹太街的转角处,是一座雕花半木结构的三层楼房,镶嵌有彩色的玻璃。奥本海默很可能在这里用过餐:他一定会喜欢这里的氛围。当一名学生在哥廷根大学获得博士学位时,他的同学会要求他亲吻美丽的“牧鹅少女”。这尊真人大小的少女铜像被安置在青铜制作的花木丛中,装饰着古老的市政厅门前广场上的喷泉。为了吻到“牧鹅少女”的嘴唇,需要蹚过或跨过喷泉池,这是这个传统仪式的关键点,奥本海默必定也接受了这种专业荣誉的洗礼。
市民们仍然在承受战争和通货膨胀带来的灾难。奥本海默和其他几个美国大学生寄宿在一名哥廷根医师带围墙的宅第里,这名医师失去了所有财产,被迫通过接纳寄宿学生来增加收入。“尽管[大学中的]社会非常富裕,对我也很热情并且有所帮助,”奥本海默后来说,“但它是处于德国人非常痛苦的情绪中的……痛苦、郁闷,我要说,还有不满和愤怒,以及其他一些要素,所有这些东西一起,后来引发了巨大的灾难。我对此深有感触。”在哥廷根,奥本海默首先衡量了德国遭到破坏的程度。特勒后来从他对战败及其后果的体验出发,给出了自己的归纳和总结:“战争不仅会创造惊人的痛苦,还会铸就延续几代人的深刻仇恨。”
在来哥廷根之前,奥本海默的两篇论文《关于振动—旋转带的量子理论》和《关于二体问题的量子理论》就已经被《剑桥哲学会会刊》( Proceedings of the Cambridge Philosophical Society )接受发表(这也为他来到哥廷根铺平了道路)。在踏上自己的命运之途后,奥本海默的论文数量开始成倍增加。他的工作不再是学徒式的,而是实实在在的科学成就。他的独特贡献——得益于他开阔的思维——是将量子理论拓展到了其狭窄的初始范围之外。他的学位论文《关于连续光谱的量子理论》发表在了声望很高的德国《物理学杂志》( Zeitschrift für Physik )上,玻恩给予了这篇论文很高的评价,说它“非常优秀”。奥本海默还与玻恩合作,共同阐释了分子的量子理论,这是一项重要而不朽的贡献。算上他的学位论文,奥本海默在1926至1929年间共发表了16篇论文,这些论文为他赢得了作为一名理论物理学家的国际声誉。
奥本海默回到了美国,此时的他已经是一个自信得多的男子汉。哈佛大学为他提供了一份工作,在帕萨迪纳新建的朝气蓬勃的加州理工学院同样如此。奥本海默对加州大学伯克利分校尤其感兴趣,因为按他后来的说法,它当时还是“一个荒漠”:这所大学当时还没有开设理论物理课。他决定同时接受加州大学伯克利分校和加州理工学院两个职位,打算秋冬两季在湾区的园区授课,春季在帕萨迪纳授课。但在这之前,他以美国国家研究委员会研究员的身份回到了欧洲,先是与在莱顿的保罗·埃伦费斯特,然后是与当时在苏黎世的泡利一起,加强他的数学功底。泡利的思维甚至比奥本海默更具解析性、更为严谨,物理学上的鉴赏力更为精到。离开埃伦费斯特前,奥本海默曾打算去哥本哈根与玻尔一起工作,但埃伦费斯特认为这不是一个好主意。用奥本海默的话说,埃伦费斯特认为玻尔“大而无当”,不适合作为下一站。“我看到了[埃伦费斯特]写给泡利的一封信,很明显,他是要把我送到泡利那里接受锤炼。”
在离开美国去莱顿前,奥本海默和弗兰克去了一次桑格雷-德克里斯托山。兄弟俩在一片高山草甸上发现了一间小屋和一块他们喜爱的土地,用奥本海默简洁的语言描述,“房子和约6英亩地,还有小溪”。小屋是用手劈的木头搭建、填塞而成的,甚至连个厕所都没有。奥本海默身在欧洲时,他的父亲就签下了一份长期的租约,并为奥本海默留出了300美元,供奥本海默——按奥本海默的说法——“恢复”之用。对于这位著名的年轻理论物理学家来说,在山上度过一个夏天也是一种恢复。
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1927年夏末,贝尼托·墨索里尼的法西斯政府在科莫——位于意大利北部湖区峡湾状的科莫湖的西南端——召开了一个世界物理学大会。大会是为了纪念亚历山德罗·伏打(Alessandro Volta)逝世100周年。伏打是出生于科莫的意大利物理学家,发明了电池,电势的标准单位“伏特”就是以他的名字命名的。除爱因斯坦外,所有著名物理学家都去了科莫。爱因斯坦没去,因为他拒绝为法西斯涂脂抹粉。众多著名物理学家出席科莫会议,是因为量子理论遇到了困境。按照会议日程,玻尔将发表捍卫量子理论的演讲。
有争议的是一个以更富挑战性的新形式出现的老问题。爱因斯坦1905年关于光电效应的论文指出,光有时表现得好像不是由波而是由粒子组成的。与此相反,1926年初,一个口才好、有见识的维也纳理论物理学家埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger)发表了一种物质的波动理论,指出在原子尺度上,物质的表现就好像它们是由波组成的一样。薛定谔的理论不仅优雅、易懂,而且自身不存在矛盾。它的方程得出了玻尔原子的量子化能级,不过其形式是振动的“物质波”的谐波,而不是跃迁的电子。薛定谔不久后证明,他的“波动力学”与量子力学在数学上是等价的。“换句话说,”海森伯说,“……两者是同一结构的不同数学表述。”这让量子力学家们高兴不已,一方面,这一理论巩固了他们的观点,另一方面,薛定谔理论的数学表述方式更直接,简化了计算。
但薛定谔是旧的经典物理学的同情者,认为他的波动力学有更为深远的意义。他声称,波动力学展示了原子内部的真实情况,原子内部存在的不是粒子而是物质驻波,因此原子被恢复为受经典力学——以连续过程以及绝对的决定论为标志——支配。在玻尔的原子模型中,电子以量子跃迁的方式在不同的定态间飞跃,发射出光子。在薛定谔的理论中,取而代之的是物质复合波,通过被称为相长干涉(constructive interference)的过程(波峰叠加在一起)产生光。“这个假说,”海森伯冷冰冰地说,“美妙得近乎难以置信。”海森伯的这番话并非没有道理:薛定谔的理论与普朗克1900年提出的量子化辐射公式——此时已经得到了充分的实验证明——存在矛盾。但许多从来就没有喜欢过量子力学的传统物理学家赞同薛定谔的工作,用海森伯的话说,他们“有一种被解放了的感觉”。那年夏天晚些时候,因为想详尽讨论这一问题,海森伯出现在了薛定谔正在讲学的一个慕尼黑研讨会上,提出了他的异议。他后来回忆说:“威廉·维恩[Wilhelm Wien,一名诺贝尔奖得主]——慕尼黑大学实验物理学主任——尖锐地回答说,科学界真的不应该再纠结于量子跃迁和原子的神秘性了,还说我提到的那些困难不久后肯定就会被薛定谔解决。”
之后,玻尔邀请薛定谔访问哥本哈根。辩论从火车站开始,从早到晚持续进行,海森伯说:
尽管玻尔无比体贴、热心助人,但在这样一个事关认识论问题,他认为非常重要的讨论上,玻尔对求真毫不退让,不留情面到了可怕的程度。在争论了数小时后,他仍然不放弃,[直到最终]薛定谔承认[他的]解释不充分,甚至不能解释普朗克定律。薛定谔一方为解决这一难题的每一次尝试都在无比艰苦的讨论中被逐一驳倒了。
薛定谔感冒了,卧床不起。但很不幸,他住在玻尔家。“当玻尔夫人照料他,给他端茶送水时,玻尔一直坐在床沿[和他]谈话:‘不过,显然你必须承认……’”薛定谔几近绝望。“如果一个人非得继续使用这该死的量子跃迁,”薛定谔像炸了一样说,“那么我真为我试图研究原子理论感到后悔。”玻尔——总是乐见那些能够加深理解的争论——用称赞来安抚他疲惫不堪的客人:“但我们其他人对你的贡献无比感激,因为你为原子物理学带来了一项决定性的进步。”薛定谔沮丧地离开丹麦回家了,没有被说服。
玻尔和海森伯随后开始试图调和原子理论的这种二元性。玻尔希望想出某种方法,允许物质和光既以粒子存在,也以波存在。海森伯则一贯主张彻底放弃各种模型,坚持用数学来表述。据海森伯说,到1927年2月下旬时,他俩都已“非常疲惫,精神相当紧张”,于是玻尔去挪威滑雪了,而年轻的巴伐利亚人则试图用量子力学方程来计算云室中电子的轨迹这一貌似简单的问题,但最终认识到完全没有希望。面对这种困境,海森伯做了反思:“我开始怀疑,我们会不会一开始就提出了一个错误的问题。”
在玻尔研究所屋檐下海森伯的房间里,有一天,海森伯工作到了午夜。他想起爱因斯坦有一次与他交谈时讲过一个关于科学工作中理论价值的悖论。爱因斯坦说:“是理论决定了我们能观察到什么。”想起这个观点使海森伯无法安宁,他下楼出了门——已经是下半夜了——走过研究所后面的大山毛榉树,来到法埃勒德公园的露天足球场。当时是3月上旬,天气仍然很冷,但海森伯是一个精力充沛,善于在室外一边散步一边思考的人。“这次星光下的散步使我产生了一个明显的想法,那就是应当假定,大自然只会允许那些能够被量子力学[的数学]体系框架描述的实验情境发生。”这个直白的陈述听起来极其武断,在未来,对它的检验将来自它数学体系的一致性,以及——最终极的检验——对实验结果的预测能力。但它立即就引导海森伯得出了一个惊人的结论:在原子这个极小的尺度上,对任何事件的认知的精准性必然存在一个固有的极限。如果你确定了一个粒子的位置——比如,像卢瑟福所做的那样,通过让它轰击到一块硫化锌板上——那么你就改变了它的速率,因而失去了这方面的信息。如果你测量它的速率——或许可以通过用它散射γ射线来实现——那么在你的高能γ光子的轰击下,这个粒子的轨迹就会发生改变,你就无法精确地确定它的位置。一种测量必然会使其他测量产生不确定性。
海森伯回到他的房间,开始在数学上将他的想法公式化:位置和动量的测量值的不确定量的乘积不能小于普朗克常数。因此, h 再次出现在了物理学的核心,被用来定义宇宙最基本、无法进一步“解析”的“粒度”(granularity)。海森伯那个晚上考虑的问题后来被称为不确定性原理,它意味着物理学中严格决定论的终结,因为如果原子事件原本就是模糊不清的,如果根本就不可能获得一个个粒子在时间和空间上的完备信息,那么对它们未来行为的预测就只可能是统计性的。18世纪的法国数学家、天文学家拉普拉斯侯爵曾有一个梦想(或者说无稽之谈),他说如果能在某一刻知道宇宙中每一个粒子在时间和空间上的精确位置,那么他就能预言未来任何时刻的事情。在那个深夜,在哥本哈根的一个公园里,拉普拉斯的这个想法得到了回答:大自然将这种神圣的特权抹去了。
按理说,玻尔应该喜欢海森伯从原子内事件做出的这种概念上的推广,但他反而感到烦恼。他带着自己的宏大概念从他的滑雪之旅回来了,这个概念的力量最早可以追溯到他对两重性和歧义性的理解,追溯到波尔·马丁·默勒和索伦·克尔恺郭尔。他的巴伐利亚学生没有将他的不确定性原理建立在粒子和波的二元论上,玻尔对此特别不高兴。他此前对待薛定谔“不留情面到了可怕的程度”,如今他也用这种态度来对待海森伯。好在奥斯卡·克莱因——玻尔那个时期的抄写助手——进行了居中调停。尽管海森伯才华横溢,但他毕竟只有26岁。最终,海森伯让步了,他承认不确定性原理只是玻尔设想的更普遍概念的一种特殊情形。在这种情况下,玻尔允许海森伯将论文发表,并开始准备他科莫会议的发言稿。
舒适的9月,科莫会议拉开了帷幕。玻尔首先礼貌地谈及伏打,向他致敬,说“我们聚集在这里纪念一位伟大的天才”,然后切入正题。他提议尝试发展“一种普遍的观点”,以便将“不同科学家所持的明显冲突的观点调和起来”。玻尔说,问题的关键是量子条件在原子尺度上起着支配作用,但我们测量这些条件的仪器——归根结底,就是我们的感官——是以经典方式运作的。这个缺陷将必要的限制强加在我们能够认识的事物上。一个展示光以光子的形式传播的实验在它的限制条件内是有效的。一个展示光以波的形式传播的实验在它的限制条件内同样是有效的。物质的粒子性和波动性同样如此。能够接受两者都有效的原因是,“粒子”和“波”是措辞,是抽象。我们认识的不是粒子和波,而是我们的实验设备以及这个设备在实验应用中是怎样变化的。设备是大的,而原子的内部是小的,两者之间必须引入一个必要的、限定性的对应关系。
玻尔继续说,解决的方案是 平等有效 地接受不同和互斥的结果,将它们并列在一起建立一个原子领域的复合图像。 唯有全面 , 方能清晰 。玻尔绝不会对一种傲慢自大的还原论感兴趣。与此相反,他呼吁“放弃”(这个词在他的科莫演说中反复出现):在涉及原子尺度的事物时,放弃经典物理学神圣的决定论。他把这种“普遍的观点”称为“互补性”(complementarity),这个词来源于拉丁文complementum,意思是“补充或者完善”。光作为粒子和光作为波、物质作为粒子和物质作为波,是互斥的抽象概念,同时又互为补充。它们无法合而为一,也不能彼此消解,只能以貌似自相矛盾的形式并存。然而,一旦接受这种别扭的非亚里士多德式的条件,这就意味着物理学能够弄清的事情比用其他方式弄清的事情要多。而且,就像海森伯刚发表的不确定性原理在其适用条件内论证的那样,在人类感官能够感知的范围内,宇宙似乎确实是以这种方式运行的。
埃米利奥·塞格雷在现场听了玻尔1927年的科莫演讲,他当时还是一名年轻的工程学学生。他在退休后写的一部现代物理学史中简明扼要地解释了互补性:“两个量是互补的,是指它们中的一个量的测量会妨碍另一个量被同时精确地测量。同样的,两个概念是互补的,是指一个概念将某种限制施加于另一个概念上。”
玻尔随后逐一仔细检视了经典物理学和量子物理学的冲突,并且说明了如何通过互补性来消除这些冲突。在演讲的结论部分,玻尔简要地指出了互补性与哲学的联系。他说,物理学中的情况“与人类观念形成过程中的普遍困难有深层的类似性”,“主体和客体的差异是固有的”。这就一路回溯到了《一个丹麦学生的奇遇》中“学院派”的两难问题,并给出了解答:思考的“我”和行动的“我”是不同的,他们互相排斥,但又是自我的互补性抽象。
在随后的岁月中,玻尔将把他这种“普遍的观点”作为“指南针”,运用于物理学之外的世界。它将不仅引导玻尔对物理学问题的看法,还将引导他对重大政治问题的看法。然而,它从没像玻尔所希望的那样成为支配物理学的核心。在科莫,一个由年长的物理学家组成的极少数派不出意料地没有被说服。爱因斯坦在听说玻尔的观点后也不为所动。1926年,他曾写过一封信给马克斯·玻恩,谈到量子理论的统计性质:“量子力学需要认真注意。但我的心中有一个声音告诉我,这不是真正的先祖雅各 。这个理论阐明了很多问题,但它没有使我们更加接近造物主的秘密。无论如何,我相信,上帝不掷骰子。”科莫会议一个月后,另一个物理学会议在布鲁塞尔召开。这个会议由比利时工业化学家欧内斯特·索尔韦(Ernest Solvay)赞助,因此被称为索尔韦会议。爱因斯坦出席了这次会议,参会的还有玻尔、普朗克、居里夫人、亨德里克·洛伦兹(Hendrik Lorentz) 、玻恩、埃伦费斯特、薛定谔、泡利、海森伯等。“我们都住在同一个旅馆里,”海森伯后来回忆说,“发生了激烈的争论,不是在会议厅,而是在旅馆用餐时。玻尔和爱因斯坦的争论最为激烈。”
爱因斯坦拒绝接受决定论在原子层面上被禁戒,也不接受宇宙精细结构不可知、统计法则支配一切的观点。“在这些讨论中,我们常常从他嘴里听到‘上帝不掷骰子’这句话,”海森伯写道,“因此,他直截了当地拒绝接受不确定性原理,并试图构想出一些这一原理不成立的情形。”爱因斯坦会在早餐时提出一个颇具挑战性的思想实验,争论会持续一整天,“通常,尼尔斯·玻尔会在晚餐时向爱因斯坦证明,他最新的思想实验仍然无法动摇不确定性原理。爱因斯坦看上去往往会有点闷闷不乐,但第二天早晨,他又会提出一个比上次更复杂的新的思想实验”。这样持续了好几天,直到埃伦费斯特责备爱因斯坦——他们是交往多年的朋友——说他为爱因斯坦感到羞愧,爱因斯坦反对量子理论,正像他的反对者反对相对论一样缺乏理性。但爱因斯坦始终固执己见(在量子理论这个问题上,爱因斯坦的固执保持到了他生命的终结)。
尽管玻尔是一名灵活的实用主义者和民主主义者(绝非一名专制主义者),但他也会听烦爱因斯坦对上帝会不会掷骰子这个问题的个人见解。有一次,他最终使用了爱因斯坦自己的话来训斥这位杰出的同行。上帝不掷骰子吗?“怎样运转世界不该是我们教上帝的事。”