一 量子化

20世纪刚开始，普朗克（Max Planck，1858—1947）就发表了一篇论文，论文中引入了一个常数，这个常数现在叫“普朗克常数”，它表示作用量子。就像交响乐前奏曲中开头几个小节一样，它将成为20世纪物理学的第一主旋律。

普朗克是一位非常谨慎的物理学家，提出作用量子这一大胆的思想对于他来说无疑是非同寻常的，但他却这么做了。然而，经过慎重的思考，他又开始害怕起来，以至于在接下来的几年里，他想收回自己的观点。而这一革命性的火把传递到了年轻一代物理学家的手中：爱因斯坦（Albert Einstein，1879—1955）首先把它用到光电效应方面，接着玻尔（Niels Bohr，1885—1962）又阐述了他的氢原子量子理论。1918年，普朗克发表他的题为“量子理论的创立和当前的发展状况”的演讲时说道：

……如果说来自于物理学不同领域的各种实验和经验提供了支持作用量子存在的令人印象深刻的证据，那么，玻尔原子理论的建立和发展则是对量子假设的更大支持……

接下来他概述了玻尔理论在推广时所取得的成功和遇到的挫折，不过在演讲的最后，他做出了如下积极的评论：

……今天如此令人不满意的东西，日后从更高更有利的角度来看，或许由于其特有的和谐性与简洁性而最终显得非常杰出……

最终“更高更有利的角度”的确通过量子力学的发展而出现了，但却是在经历从1913年到1923年这段困扰人的大混乱期才出现的。著名的物理学史家派斯（Abraham Pais，1918—2000）曾借用狄更斯的名言对这一时期进行描述：

那是希望之春，

那是绝望之冬。

奥本海默（Robert Oppenheimer，1904—1967）1953年在里思讲座（Reith lecture）中的描述或许最能代表那一时期的物理学家们心中的感觉：

我们对原子物理的理解，即对所谓原子系统量子理论的理解，起源于本世纪初，而对它所做的辉煌的综合与分析则完成于20年代。那是一个值得歌颂的时代。它不是任何个人的功绩，而是包含了不同国家许多科学家的共同努力。然而从开始到结束，玻尔那种充满着高度创造性、敏锐和带有批判性的精神，始终指引着、约束着事业的前进，使之深入，直到最后完成。那是一个在实验室耐心工作的时期，是一个进行有决定意义的实验和采取大胆行动的时期，同时也是一个带有许多错误的开端和许多站不住脚的臆测的时期。那是一个包含着真挚的通信和匆忙的会议的时代，是一个辩论、批判和伴随辉煌的数学即兴创造的时代。

对于那些参加者，那是一个创造的时代，在他们对事物的新的认识中，既有满足感，也存在着恐惧。这也许不会作为历史而被全面记录下来。作为历史，它的再现将要求像记录俄狄浦斯（Oedipus）或者克伦威尔（Cromwell）的动人故事那样崇高的艺术，然而这一工作领域却和我们日常经验的距离如此遥远，因此很难想象它能为任何诗人或任何历史学家所知晓。

为了说明那一时期的物理学家们跌宕起伏的深刻感受，让我们来看看1925年5月21日泡利（Wolfgang Pauli，1900—1958）写给克罗尼格（Ralph Kronig，1904—1995）的一封信：

现在物理学又一次走进了死胡同。至少对我来说是如此。它太难了。

5个月后，泡利在另一封给克罗尼格的信中写道：

海森伯的力学又点燃了我对生活的热情。

在这两封信之间发生的让泡利感到激动的事情，是海森伯（Werner Karl Heisenberg，1901—1976）在“迷茫中”经历了一番具有历史意义的摸索后，找到的一些模糊的感觉。海森伯曾在晚年说过的一段著名话语中将1925年的这次摸索比作爬山：

你有时候……爬上某个山顶，但到处都是雾……拿地图或者有什么别的指示信息，知道按图索骥该怎么走，可依然完全迷失在茫茫大雾中。这时……茫白雾中你突然朦朦胧胧地恰好看见一些微小的东西，由此你可以判断，“噢，这就是我要找的岩石”。在你看到它的那一瞬间，整个情景就完全发生了变化，因为尽管你依然不知道自己是否能到达那块岩石，但起码这个时候你心里有数了，“……我知道自己在哪里了，我得想法靠近岩石，然后肯定就能找到通向山顶的路了……”

海森伯在1925年的那一天所找到的模糊感觉，最终导致了量子力学的诞生。它无疑是人类历史上最伟大的智力革命之一。 nTyq/Hny7GUrtE3q8tH+i5QH913ThqOaLf0a9W3oihKF0JX+SvdmU6Bky5z8YSf6