第 2 节
作者:缘圆      更新:2021-02-21 17:09      字数:5182
  他把硬橡胶、玻璃、摩擦过的琥珀、硫磺或石蜡等制成的棒一端用锡箔包好,
  与蓄电池连接,另一端接上验电器。在干燥的空气中,验电器没有显示,而
  在湿气影响下则被充电,棒表面成为导体。薛定谔特别测量了验电器的充电
  速率,推导出材料的电阻是湿度的函数的结论。他发现对于大气电流测量,
  玻璃是最差的绝缘体而石蜡是最好的。他把这一研究成果写成论文,提交维
  也纳大学的学位评审委员会。同时,他于同年5月按时通过了获取博士学位
  必需的物理、数学和哲学考试,终于以优异的成绩完成了学业,戴上了博士
  帽。
  二、锋芒初露
  薛定谔于1910年从维也纳大学毕业,同年秋季按规定服兵役一年,次年
  秋天回到维也纳大学,开始了他的研究生涯。此后的十年时间,他潜心研究,
  努力钻研,尽管中间曾被第一次世界大战所打断,但他坚持不懈,先后就一
  系列众所瞩目的课题发表了许多论文,范围几乎包括物理学界当时关注的所
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  有热门课题,也涉及一些不被人们所看重的冷僻领域。所有这些,都给他带
  来了很大声望,初步确立了他作为国际知名的理论物理学家的地位。
  从1910年到1914年不到四年的时间里,薛定谔作为埃克斯纳的助手,
  先后发表10篇论文和一篇为物理学手册撰写的关于电介质的评论,1914年1
  月,他获得了大学教师资格认可,这也是他在科学生涯中的第一次晋升。
  维也纳大学第二物理研究所,是当时奥地利物理学人才基地,薛定谔是
  在这里完成其博士论文的,当他重返这个充满朝气、自信和动力的学术集体,
  无疑已站到了一条新的起跑线上。这期间,他主要从事理论工作。他的第一
  篇论文是关于磁的运动学理论,用理论方法分析金属的抗磁性质,尽管问题
  的最终解决有待于量子统计的发展,但这篇文章在数学方法和理论的明晰上
  都是成功的。紧接着,他又试图把这种运动学理论推广到电介质以至一般固
  体,并分析评论了荷兰著名物理学家德拜几个月以前发表的“绝缘体的运动
  学理论的若干结果”。关于物质的介电性质他还发表过另外两篇文章,一篇
  是为慕尼黑大学主编的5卷本《物理学手册》撰写的长达75页的“电介质”,
  另一篇是关于反常电散射理论的一个简短笔记。针对当时新近发现并讨论热
  烈的贯穿辐射现象,他向帝国科学院提交了“贯穿大气辐射的高度分布理
  论”。分析了辐射源的三种可能:地表放射性物质;大气中悬浮的放射性物
  质;星际辐射源假说。他重点分析了第二种可能,并推导出了高度分布方程
  以与实验探测数据对照。他的这一理论分析对于宇宙射线的发现具有重要的
  参照作用。
  晶体点阵动力学和固体的原子结构,是当时国际物理学界研究的热点,
  也是薛定谔研究工作的又一领域。薛定谔先后发表了题为“论X射线产生的
  干涉图象的明晰性”、“论德拜效应理论”和“论弹性耦合点系统的动力学”
  三篇论文,分别讨论了劳厄的X射线干涉图象和晶体点阵动力学。在第一篇
  文章里,通过一系列的分析和计算,得出温度与辐射强度等的简单函数关系
  式;在第二篇文章中,他为回答别人的质疑,作了进一步的澄清,而第三篇
  论文,他则基于固体原子结构的发现和原子论立场,以一维点阵模型为例尝
  试建立固体运动学理论,并证明其原子结构,获得了相当的成功。
  综观这一时期薛定谔的工作,表现出扎实的理论功底和年轻人特有的敏
  锐和激情。这一时期的薛定谔确实春风得意,少年得志,在物理学集体中如
  鱼得水,挥洒自如,在刚刚起步不到三年中发表了十余篇论文并紧盯最新发
  展,使他在学术界崭露头角,小有名气。而在生活上,经朋友介绍认识了后
  来成为薛定谔夫人的安妮玛丽·贝特尔小姐,开始了甜蜜的恋爱。六年之后,
  他把一篇发表了的论文寄给他的媒人,并在献辞中风趣地写道:“1919年10
  月1日附录:如我所知,1913年夏季泽海姆的大气中,除了Ra—A、B、C外,
  肯定还有一些其他东西,而我的测电器却没能指示其踪迹。这是由于它发现
  了萨尔茨堡的贝特尔小姐,她吸引了作者的全部注意力。”而后来薛定谔夫
  人回忆他们的初次相识时说:“他给我很深的印象,首先因为他非常英俊,
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  他有一张很吸引人的脸,……而在这之前我对他印象就不错,因为科尔劳施
  已向我介绍过他。”
  事业一帆风顺,生活甜蜜幸福,所有这些显示出薛定谔前途远大,未来
  光明。但突然间,一切被战争所淹没了。
  当时的欧洲大陆,普遍实行征兵制,所有适龄健康的青壮年都必须在战
  时服兵役,因此薛定谔也在战争一开始,就应征入伍,成为奥匈帝国的一名
  炮兵军官。他后来把这段历史用寥寥数语作了概括:“接着战争开始了,那
  时我作为一名炮兵军官驻扎在东南前线,没有受伤,没有生病,也没有获得
  什么荣誉。”在残酷的战争面前,他感到了甜美生活的难得,在战争所带来
  的时间荒废中,他也更领会到了生命和时光的可贵。
  薛定谔冷静下来,开始厌倦和谴责这场给人类带来巨大灾难的战争,开
  始想念他的科学工作。而最令他震惊和悲痛的是一大批极富才华和创造性的
  学者在战争中阵亡,其中,尤其是他的敬爱的导师哈泽内尔的死。哈泽内尔
  是在1915年10月率队冲锋时阵亡的,这使得奥地利失去了一位正值创造性
  高峰的杰出物理学家,这种惨痛的损失是无法挽回和弥补的。
  几经转战,战争后半期薛定谔的军旅生活是在后方度过的,这也是为了
  保护科学人才而采取的措施。这样,薛定谔又可以发挥他的专长了,在距维
  也纳3o公里的小镇,他给一批批即将赴任的防空部队军官讲授气象学的基本
  概念和事实,例如大气的构成,太阳辐射,大气的分布和每天、每年的变化;
  气压,高、低压区,大气环流特别是大洋、大陆和山区的风,气候分界线,
  风暴,云层结构,天气图的解释等。这些课程尽管不过是重复他在大学学过
  的课程,但毕竟使他有时间坐下来阅读资料,重续科学研究的旧梦,并焕发
  出创造性的活力。他很快又向《物理学期刊》寄出了一篇题为“论大气声学”
  的论文,讨论了大气中声波的传播方程。与此同时,他还关注着广义相对论、
  量子统计和涨落理论、原子物理学等领域的最新进展,为战后迅速恢复研究
  工作作好了充分的准备。
  尽管这里远离前线,条件优裕,工作顺心,但薛定谔无法压抑对战局的
  忧虑,企盼战争早日结束。在一首抒怀小诗中,他向自己,也向每一个追求
  真理、正义与和平的人发问:
  “两支大军在1914年踏上征程,
  其中一支至今鏖战不停。
  另一支队伍的战士们秘密地为和平而努力,
  请选择,你将为哪一方驱使效命?”
  终于,1918年11月,给人民带来深重灾难的第一次世界大战结束,奥
  匈帝国总崩溃,昔日的强国地位一落千丈,这无疑给整个民族及其生活留下
  深深的痕迹。而对薛定谔个人来说,大战的结束和帝国的瓦解也使他的生活
  发生了戏剧性的影响。
  战争的结束,阻止了他在讲课之余献身哲学的计划,保证了他日后在物
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  理学上的发展。这个一度萦绕于怀的计划本身,也来源于战争中的现实状况
  激发了薛定谔原有的哲学兴趣,促使他去思考一系列哲学问题。
  首先是时间概念的基本哲学意义,正是在战争前线靠回忆度日的岁月
  里,薛定谔对时间概念进行了哲学和心理学分析。在战争临近结束时的一篇
  手稿中,他又讨论了因果性问题,至少在师从埃克斯纳之后他就已经开始思
  考这个物理学和哲学中的基本原理。薛定谔是幸运的,命运女神使他在人生
  选择的十字路口没按初衷去充分发挥他的哲学爱好,而哲学女神对他的垂青
  又使他具有哲人气质,常常对一些哲学的本质问题进行思考,这对于他毕生
  的科学工作和研究方向具有决定性的影响。
  战后,薛定谔重返第二物理研究所,全力以赴从事理论物理学研究。由
  于战争后期的大量信息和思考的储备,他一连发表了好几篇论文。其中关于
  广义相对论的两篇题为“引力场的能量分量”和“广义协变引力场方程的解
  系统”都引起了爱因斯坦的极大关注,并分别撰文讨论和回答。而薛定谔同
  时还写了三本未发表的关于能量分析和应用的笔记。
  量子统计和涨落理论,是薛定谔的又一工作重点。他继承了玻尔兹曼的
  方法论原则,发表了三篇论文。他的工作还包括一个验证光量子理论的实验,
  这也是他所做的最后一个认真的物理实验。他对于爱因斯坦的光的本性理论
  发生了兴趣,因此他设计出一个实验,通过同一光源发出两束大角度的光,
  观察是否有相干性和干涉现象来验证光量子理论。
  尽管薛定谔在近两年的工作中一切顺利,在国际物理学界知名度大增,
  但他已无法再在第二物理研究所继续呆下去了。战争带来了巨大的灾难,作
  为战败国,赔款压得人喘不过气来,教育经费极度紧张,教师生计难以维持,
  更何况他又筹划着结婚,要考虑婚后生活的开销。他开始考虑要找一个比较
  宽裕稳定的生活和工作环境。
  1920年4月6日,薛定谔与贝特尔小姐结婚。此后,他离开了他的母校
  和故乡,先是移居德国耶拿,此后又在斯图加特工学院任副教授一个学期。
  这期间他收到来自基尔大学、布累斯劳大学和母校维也纳大学的三份正教授
  聘书,无疑,回返母校,继承哈泽内尔的事业对他有极大的吸引力;但当时
  奥地利学术界的经济条件和工作状况实在糟糕,使他忍痛放弃了这项选择。
  薛定谔夫妇去了布累斯劳,在那数周后,薛定谔又收到并接受了苏黎世大学
  理论物理学教授的职务聘书。他一生中最辉煌的一章开始了。
  三、理论物理的困境
  1921年10月,薛定谔夫妇终于结束了他们婚后一年半来不断的迁居转
  移,摆脱了生活于战败国中经济上和心理上的压力和阴影,在苏黎世安定下
  来。当然,在瑞士靠教授的薪水养家度日也算不上富裕阶层,一个普通教授
  那时也只能算属于可怜的低级阶层。但无论如何,这里物价稳定,人民安居
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  乐业,他也至少无饥寒之虑,从而能安心于教学和研究。
  薛定谔的就职演讲以“自然规律是什么”为题,他以这样的话作为演讲
  的结束:“我愿意相信,一旦我们抛弃了根深蒂固的绝对因果性偏见,我们
  就能成功地克服这些困难,而不再期望用原子理论去证实因果性教条。”薛
  定谔关于原子过程几率性的论断是很有预见性的,机遇作为统计规则性基
  础,也得以与因果性、与规律协调起来。
  这位新来的教授以其思想的深刻性和独立性,给听众留下了深刻的印
  象。他所开设的一系列理论物理学课程吸引了许多学生,他所主持的讨论班
  上也总是围绕物理学中的基本问题和进度展开热烈的讨论。薛定谔还鼓励进
  行校际交流,经常和联邦工业大学共同举行活动,他自己也同联邦工业大学
  的数学家H·外尔和物理学家德拜成了莫逆之交。德拜与薛定谔神交已久,
  两人都对固体比热、X射线干涉图形、原子结构等问题感兴趣,并已各自在
  刊物上讨论过对方的观点,现在能当面切磋,互相琢磨,真是相见恨晚,倍
  感快慰。外尔是20世纪上半叶最著名的数学家之一,早期对分析学、黎曼曲
  面等方面作出过重要贡献,1913年任教于联邦工业大学以来,致力于用优雅
  ?