第六百九十五章 神秘情人

海森堡与泡利看的是刚刚上映的《淘金记》，这部电影是卓别林本人最喜欢的，一部纯喜剧，看起来轻松愉悦。

“卓别林拍的电影越来越好了。”海森堡评价说。

“是啊，难怪有几位朋友想去加利福尼亚加入电影行业。”泡利说。

海森堡说：“怎么样，现在你还感觉可以做个喜剧演员吗？”

泡利笑道：“我还是老老实实研究量子吧。”

晚上，泡利请客给海森堡饯行。

“恭喜你又获得了非常领先的成就。”泡利夸人实属难得。

“我有些后悔当初没有更多地学一学数学，”海森堡说，“矩阵太麻烦了！”

“我仔细研究了你写的文章，总给我一种感觉，电子似乎再也不在轨道上运行了。”泡利说。

“我也有这样的感觉，而且没有任何办法知道电子在跃迁的过程中做了什么。”海森堡说。

泡利说：“不仅如此，我正在做这样的思考。当没有对粒子进行测量时，是没有任何办法知道一个原子或者其他任何量子实体正在发生什么的。你可以做一次测量，它显示出原子处在某个量子态；然后再做一次测量，显示它处在另一个量子态。但你无法说出当原子处在这两次测量之间时真正发生了什么。”

泡利的物理能力相当强悍，此时的想法已经有点不确定性原理的味道。

海森堡目前却还没有这样的想法，于是说：“你的说法太像纯粹的古希腊哲学思辨，如果没有人在那里聆听的话，一棵树在森林里倒下是不是会发出响声？”

泡利喝了口咖啡：“关键是如何能够聆听得到。”

海森堡转开这个哲学问题，问：“你研究的那些原子领域的分子数怎么样了？”

泡利放下咖啡：“就在几天前，我还觉得为了完善能级理论，要不得不引入四分之一数和八分之一数，直到最后整个量子理论在我灵巧的手下变成一堆垃圾。

“但我现在不这么想了，或许只需要按照李谕先生提出的自旋理论，多引入一个量子数即可。”

海森堡说：“你的意思是，电子有两种不同的全同粒子？”

“对，代表不同的自旋量，”泡利说，“《淘金者》里，卓别林先生可以抱得美人归，电子也不该这么孤独。”

“有没有解决反常塞曼效应的可能？”海森堡的物理直觉同样不错。

泡利颇有自信地说：“一周后我就会写出一篇论文，等等看吧。”

海森堡说：“第一时间寄给我。”

泡利戏谑道：“你还是先钻研矩阵吧，连我都能看懂！而你竟然在不懂矩阵的情况下做出这么多成果。”

海森堡说：“数学上的东西，让玻恩和约尔丹做就好。”

“你对那个结果有什么见解吗？”泡利问。

海森堡摇了摇头：“毫无头绪。”

玻恩和约尔旦用矩阵的办法，算出了：

pq-qp=h/(2πi)

这个关系式非常重要，被称为矩阵力学的基本方程，并被刻在了玻恩的墓碑上。——玻恩一直觉得这才是自己最重要的成就。

这个关系对整个量子力学都很重要：如果h的值为零，那么方程就会简化为经典牛顿力学的公式，即pq=qp。

至于泡利大神的论文，自然就是著名的“泡利不相容”了。

要是没有他的工作，完善了电子理论的完整四个量子数，后来的薛定谔都无法推导出波动方程。

因为想要研究电子，需要四个量子数：

首先就是代表电子所处能级的主量子数；

然后是对于同一能级，可以有多个轨道，也就是代表轨道形状的角动量量子数（后来发展成了电子云理论）；

第三个则是代表轨道方向的磁量子数。

最后一个就是泡利补全的自旋量子数，泡利不相容便体现在这儿。

泡大神顺手说明了为什么存在所谓的最外层电子，并且有了丰富多彩的化学反应。

还能解释为什么物质不能无限压缩，因为存在着“电子简并态”。天体物理学家可以借此理解白矮星。（至于中子星，还没到时候。）

总之，泡利泡大神对新量子时代的贡献是革命性的。

——

瑞士，苏黎世。

虽然爱因斯坦在这里创造了爱因斯坦奇迹年，苏黎世在科学方面也有一些可圈可点的地方，但毫无疑问它也不是一个科研开展地非常好的中心。

苏黎世有两所较为出名的大学，苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学。其中苏黎世联邦理工学院大家比较熟悉，因为它是爱因斯坦的母校。“联邦”这名字，说明它由瑞士以国家名义创建，经费方面更加充足。

至于苏黎世大学，自然是州立的，名气小了很多。近半个多世纪以来，可能也就克劳修斯任职期间比较牛，不过当时他还在苏黎世联邦理工学院同时任职。

爱因斯坦、劳厄也在这里短暂当过教授，但没多久就走了。

而自从劳厄离开后，苏黎世大学的理论物理学教授职位已经空缺十年。所以科研成果就不用多说。

最近几年，苏黎世大学终于有了一名理论物理学教授。当时物理系教员一致推举，称他的研究“涉及力学、光学、毛细管、电导、磁学、放射学、引力理论和声学等领域”。——唯独没有量子领域。

甚至还有一封推荐信着重提到“他有一位好妻子”。

这位教授的名字叫做薛定谔，薛神。

可惜自从当上教授后，薛定谔的身体就不是很好，有轻度肺结核。

20年代没有对付肺结核的治疗办法，唯一的医学方案就是休息，而且最好是高海拔地区。

瑞士正好有这个条件，——山地多。至于这个疗法的原理，可能是高海拔有助于身体产生红细胞，它们被认为能对抗感染。

海森堡大神是因为枯草热休养，薛定谔大神则是因为肺结核，反正都是度假。

只是薛定谔没有海森堡那么清闲，他毕竟是个教授。

此时的大学教授不同后世，需要承担很多教学工作。诸如普朗克、爱因斯坦、劳厄、布拉格等超级大牛，在担任教授时每周都要上好多次课。

所以李谕才不愿意做现在的大学教授，撑破天当客座教授，有空时开个讲座。

玻尔时间相对充裕则是因为他有了专门的研究所，研究所里就可以培养研究生。

薛定谔在苏黎世大学的教学任务繁重，每周11小时，放到二十一世纪，不少大学讲师也没有这么多讲课时长。

关键薛大神这人兴趣还非常广泛，涉猎学科很广，那些物理系教员推荐他的理由不是空穴来风。

薛大神这段时间在研究生物学中的色觉，同时对哲学有很浓的兴趣。多少有点不务正业，直到临校苏黎世联邦理工学院的德拜教授邀请薛定谔过去参加个研讨会。

这是一个由苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学轮流主办的常规性、非正式学术讨论会，出席的人不算多，每次也就一二十人。

德拜后来得到了诺贝尔化学奖，第五届索尔维会议照片上有他。

两周前，德拜便通知薛定谔，请他在会上讲一讲最近《物理年鉴》上大热的德布罗意物质波论文。

这件事自然难不倒数学很优秀的薛大神。

研讨会上，薛定谔侃侃而谈：

“德布罗意先生的论文很有前瞻性和哲学性，他把粒子与波巧妙地联系在一起，论证波就是粒子，粒子就是波。同时阐述了为何电子只能在某些特定轨道上，与玻尔以及索末菲先生的量子化规则非常吻合。

“虽然通过他的理论有时在计算波速时会出现超光速的现象，但这些问题在今后应该会得到理论上的修正。”

薛定谔对这篇论文的理解还是很到位的。

讲完后，德拜对他说：“感谢你精彩的阐述。”

薛定谔轻松道：“论文的内涵虽然很深，但理解起来尚且没有那么困难。”

德拜突然问了一个问题：“我刚才没有听到，德布罗意的论文中有没有写这个物质波的波动方程？”

薛定谔说：“并没有，难度很大。”

德拜随口评价：“要是这样的话，德布罗意的论文确实不够完整。索末菲教授说过，要正确地处理波，就必须有一个波动方程。”

“物质波的波动方程？”

在场的其他人都觉得稀松平常，唯独薛定谔听者有心，默默记住了这句话，决心搞一搞。

不过大佬也不是一下子就弄出了薛定谔方程，他的第一个念头是先不管德布罗意的工作，自己尝试找到一个波动方程，只要能够描述最简单的原子——氢原子的电子波动就可。

既然描述电子这种有质量的粒子，肯定是物质波方程。

薛大神很快就推导出一个考虑了狭义相对论效应的方程。不幸的是，这个方程不对。

薛定谔有点疑惑，写了几封信给爱因斯坦、玻尔、李谕几人询问。

至于他自己？哈哈，先和情人出去玩一圈喽！

——

李谕看到信时正准备应玻尔之约去趟哥本哈根，细看了一下信件内容，上面写着：

“几天前，我以最大的兴趣读了德布罗意富有独创性的论文，我终于搞到它了。由此，将来的工作对我而言显得前所未有地清晰。

“我甚至发现德布罗意的思想和我两年前发表的几篇论文有一定的联系。但很显然，德布罗意在他的宏大理论中的思考比我轻描淡写的陈述重要得多，其实我一开始也不知道那些想法能有什么用。

“而此时，在寻求深入物质波的研究时，我却遇到了如下困难……”

李谕看完就知道了，薛定谔现在还没开始发功，只是浅尝辄止了一下，于是简要回信道：

“昨天我刚刚看到一位叫做泡利的学者关于自旋的文章，如果想推导电子的波动方程，不可能忽略这个重要的内禀属性。薛定谔先生可以先阅读一下那篇文章。”

收到几封回信的薛定谔正在和情人约会。

薛大神的情人也属于科学史上无法忽略的存在，而且还很神秘，百年后都不知道是谁。

其实大部分科学家传记都很少提到科学家的绯闻类故事，薛定谔以及爱因斯坦两人比较特殊。

薛定谔身边的几个同事，比如大名鼎鼎的数学家外尔，都知道薛定谔是在和那个神秘情人约会时灵感迸发，搞出来了震动整个物理学界的波动方程。

很多地方还保留着欧洲几百年的“传统”：已婚人士喜欢和其他人偷情，这甚至被看作是正常的，没什么大惊小怪。

在薛定谔的周边圈子里，他的夫人安妮早就和外尔偷起了情……

而外尔的老婆也和另一个物理学家谢尔偷情。谢尔是德拜的学生，后来成为联邦理工学院物理系的主任。

薛定谔自己肯定玩着自己的。

反正乱得很！

但就是在这个神秘情人的陪伴期，薛定谔搞出了六篇论文，即后来的波动力学。

薛定谔有记日记的习惯，可惜不知道咋回事，关于那个情人相关部分的卷册遗失了。

他在早些时候《波动力学》论文合集中的序言还提到“一位年轻的女性朋友”。

总之薛定谔一手情人，一手论文，两手抓，两手都很硬。

看了李谕几人的回信后，他决定放弃相对论性氢方程的研究，转到基础性工作上。

薛定谔从经典力学的波动方程出发，运用德布罗意发现的关系把波长转换成动量，从而得出了一个关于电子的波动方程。

当然了，说起来简单，其实这个过程要持续好几个月。

我们平常说的波函数，是波动方程的一个解。——学过高等数学的都明白，很多微分方程的解就是一个函数。

薛定谔方程是描述物质波的微分方程。

给定边界条件，可以求出t时刻，某个粒子的波函数。

知道这些基本就够啦。

至此，德布罗意、海森堡、薛定谔三人各自完成自己的理论，触及量子力学心脏的条件已经具备。

速度确实挺快了。