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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    普朗克的悲劇人生(下)

                    2017-07-24 02:10:00

                      波爾原子新模型的啟示

                      1911年10月29日,在創立熱力學第三定律的德國科學家能斯特的積極籌劃下,具有歷史意義的第一屆索爾維國際物理學會議,在比利時的布魯塞爾大都會飯店舉行。 由于會議得到了化工實業巨頭索爾維的資助,因而會議冠以他的姓氏。 參加此次會議的共有21位頂級科學家,包括普朗克、愛因斯坦、居里夫人等人。 此次會議的主題是“輻射理論和量子”。 在長達5天的熱烈討論中,與會的科學家清楚地看到了經典物理學的嚴重裂痕,也對日后量子理論的宣傳和推廣起到了積極的作用。特別是其中一位來自新西蘭的物理學家盧瑟福,通過實驗成功地建立了原子結構的“小太陽系模型”。 他形象地將其表述為:在原子中心有一個帶陽電的核,它的質量幾乎等于該原子的全部質量。 電子在它周圍沿著不同軌道旋轉,就像行星繞太陽旋轉那樣。 由于電子在運動時產生的離心力,跟原子核對電子的吸引力達到了平衡,因而兩者能夠保持一定的距離,就像行星和太陽之間保持一定距離那樣。

                      盧瑟福的原子結構模型,與湯姆遜早期的“果子面包模型 ”相比,雖然有了重大進步,但仍有一個矛盾無法自圓其說。 這是因為按照經典物理學的觀點, 電子運動時必然要連續不斷地輻射能量,而這會使原子體系的能量越來越少,最后電子必然墜入原子核中,導致整個原子的“毀滅”。事實當然并非如此。

                      盧瑟?;氐接鴦虼髮W后,向與他一起工作的丹麥年輕物理學家波爾詳細地介紹了索爾維會議的精神,波爾深受啟發。 1912年7月,波爾回到哥本哈根后,就開始運用量子理論解決盧瑟福原子模型的矛盾,這項研究工作進展得十分順利。 1913年年初,波爾就在一篇名為《原子結構和分子構造》的論文中,明確指出原子中的電子在自己軌道上繞著原子核旋轉時,這種軌道不是任意的,而必須符合相應的量子條件。 只有當電子吸收或放出的能量符合普朗克公式時,才會從一個軌道轉移到另一個軌道。 因而,這種軌道又是十分穩定、不可能放出能量的。1914年,德國物理學家弗蘭克和赫茲聯手通過電子碰撞汞原子的稀薄蒸汽實驗,發現原子內部的能量是不連續的,從而驗證了波爾的理論,并被國際學術界接受。 1922年,波爾因創立這項理論而榮獲諾貝爾物理學獎。這當然是后話。

                      這時,對此出乎意料的卻是普朗克本人。 原來,他雖然提出了具有非凡革命意義的量子理論,但由于他并非是一個自覺的革命者,因而長期惴惴不安,最終沒能堅守住自己的理論,甚至出現了徘徊和倒退。 有一次,普朗克對陪同他散步的兒子說:“我現在所做的事或者毫無意義,或者可能成為繼牛頓之后物理學上最大的發現?!?909 年,他又告誡世人道:“在將作用量子 h引入理論時,應當盡可能保守行事。 這就是說,除非業已表明絕對必要, 否則不要改變現有的理論?!?910年,他認為能量發射過程, 時間上是不連續的,但吸收則是連續的。到了1914年,普朗克的認知更往后倒退,認為發射過程也是連續的了。 直到波爾的氫原子模型獲得公認后,普朗克才放棄了“企圖使基本作用量子與經典理論調和起來的這種徒勞無益的打算”。 然而時不我待,普朗克已經跟不上量子力學繼續勝利大進軍的步伐了!

                      當然,普朗克對量子理論的開拓性貢獻也是不容置疑的。 他也因此榮獲1918年的諾貝爾物理學獎。 他在頒獎現場的答辭中,說到自己發現和認識“作用量子”漫長而曲折的道路時,引用了歌德的名言:“人要奮斗,就會有錯誤?!钡?,由于普朗克并沒有觸及到這種“錯誤”的世界觀層面,因而他作為公眾人物,在政治生活中的表現就更令人詫異……

                      迷誤于“愛國”漩渦

                      1914年7月28日,第一次世界大戰爆發。 當年8月3日,德軍對中立國比利時不宣而戰,并于8 月9日占領全境。在這個過程中,德軍以清除游擊隊為名,槍殺了幾千名無辜平民,并炮轟歷史文化名城魯汶,炸毀大學圖書館,焚燒大量珍貴手稿。 德軍的這種野蠻行徑,遭到國際輿論的一致譴責。

                      但是,在這種情況下,“為了國家的榮譽”,10月4日,德國各大報紙上竟刊發了包括普朗克在內的93位學術界知名人士簽署的《致文明世界書》。 該文聲稱:“德國文化是與德國軍國主義緊緊聯系在一起的?!本o接著,10月23日,3000 多名高校教師又簽署了《德意志帝國高校教師聲明》,進一步表示“德國軍國主義的勝利,關乎整個歐洲文化”。 普朗克也名列其中。

                      普朗克的“愛國”還表現在其他方面?!耙粦稹北l后,他鼓勵自己的兩個兒子都上前線, 并將一對雙胞胎女兒也送到戰地醫院當護士。 他認為戰爭雖然殘酷,但卻是“必要的惡”。甚至連長子卡爾葬身于凡爾登戰役,他也認為是死得其所。

                      普朗克對愛因斯坦態度的變化,更表明這位“德國科學的代言人”怎樣把“國家利益”放在首要位置。 1914年4月,普朗克在能斯特的協助下, 以十分優厚的條件將愛因斯坦從瑞士蘇黎世特聘到德國。 愛因斯坦在德國期間,先后擔任威廉皇帝物理研究所所長、柏林大學教授和普魯士科學院院士。普朗克年長愛因斯坦21歲,與他情同父子。 1920年,當德國出現具有反猶太人性質,專門針對愛因斯坦的“反相對論運動”時,普朗克挺身而出,保護愛因斯坦。

                      1933年1月30日,納粹黨黨魁希特勒正式成為德國元首。 此時,愛因斯坦正應邀在美國訪問講學。3月10日,他公開發表不回德國的聲明,并譴責納粹德國的倒行逆施及反猶太主義的暴行。這樣一來,在納粹德國愛因斯坦就成為一個不受歡迎的人。 甚至連相對遠離政治的普魯士科學院的領導也認為他是一個危險分子,本想將其開除,但是愛因斯坦已在此之前遞交了辭職書。

                      此時普朗克正在南歐休假,完全可以回到柏林進行干預,但他卻反其道而行之,任憑普魯士科學院親納粹的秘書海曼發表了一篇義正詞嚴地譴責愛因斯坦的公開信。 在普朗克看來,愛因斯坦傷害了德國的名譽,甚至危及自己在科學院的地位。 他在給愛因斯坦的信中寫道:“您在公共場所的露面,給我們這些維護您的人帶來了很大的不幸?!彼麆窀鎼垡蛩固狗艞壠蒸斒抗裆矸莶⑶译x開科學院, 因為這“將是您同科學院的關系體面結束,并使您的朋友從不可想象的痛苦與悲傷中解脫出來的唯一辦法”。1933年4月1 日,普魯士科學院的領導在普朗克的默許下,公開表示“對于愛因斯坦的離職,沒有理由感到惋惜”。

                      普朗克這樣做,雖然是服從于國家的權威,但是他本就對新政權抱有幻想,這也是一個重要因素。 他屈從于納粹壓力,將猶太人和非雅利安人從威廉皇帝學會名單上除名,還在公共場合高呼希特勒萬歲,并行納粹軍禮。 1937年,他80歲生日時,希特勒專門發來了賀信。 但是,當普朗克看到納粹德國的倒行逆施越來越嚴重時,他還是有意與他們保持一定距離的,從而也失去了國家的信任。 從被勸退威廉皇帝學會主席職務開始,隨著戰爭形勢的逆轉,普朗克的處境開始變得越來越艱難……

                      凄涼的最后歲月

                      1942年春天,為了躲避盟軍對柏林的轟炸,普朗克一度將家搬到了易北河西岸的羅蓋茲,但他坐落在森林中的住宅仍被空襲掀翻了屋頂。由于找不到維修人員,他只能滯留鄉下,從而中斷了大學和科學院的所有活動。 1943年秋天,盟軍的轟炸更數次打斷了他的演講,后來他竟然都不能出門了。 更可怕的空襲發生在1944年2月的某個深夜,盟軍對柏林發動的一場前所未有的轟炸,將普朗克位于格林瓦爾德高檔住宅區的房子,包括藏書、日記、信件及全部個人用品都炸毀了。 正當他在朋友的幫助下找到一個臨時住所,重新開始準備關于科學哲學新講稿時,又傳來了愛子埃爾溫被捕的不幸消息……

                      埃爾溫是普朗克與第一任妻子所生的第4個孩子, 曾擔任過國務秘書。 在希特勒上臺后,埃爾溫棄政從商。 20世紀40年代早期,埃爾溫開始與卡爾·格德勒領導的保守抵抗組織接觸。1944年7月20日,該組織將他的名字列入未來的內閣成員名單。 后埃爾溫以“發動政變未遂”的罪名被捕。 同年10月,埃爾溫被當時由納粹黨羽羅蘭德﹒弗萊斯勒操縱的人民法庭判處死刑。

                      普朗克心急如焚之余, 調動了“天堂和地獄的一切力量”營救,但無濟于事。 于是,他給自認為重友誼的納粹德國特務機關最高負責人——希姆萊寫信,懇請釋放埃爾溫。但信發出后如石沉大海。

                      普朗克只能直接求助于希特勒。 雖然他在信中用“德國永恒的精神遺產”這樣的語言形容自己對科學的重大貢獻,但是并未打動希特勒的鐵石心腸。1945年1月23日,埃爾溫被送上絞刑架。

                      禍不單行。 普朗克在痛失愛子的同時,還忍受著嚴重的脊椎綜合癥的痛苦折磨。 不久,戰火燃燒到羅蓋茲地區時,他和妻子只能躲到樹林里,睡在草堆上。 幸好一些訪問德國的美國同行發現了他,并立即送他去醫院救治?!岸稹苯Y束后的1947年1 月,普朗克接受邀請,冒著嚴寒去哥廷根進行最后一次講演。 同年10 月,他因突發腦溢血逝世,享年89 歲。

                      

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