量子纠缠背后的故事(31):现实世界的坍缩
作者:程鹗
哥本哈根的年轻人取笑爱因斯坦和他的跳蚤(指他要搞的统一场论)时,爱因斯坦刚刚结束在美国的访问。那是他第三次去美国,也是连续第二年在加州理工学院越冬。那里的校长密立根正在施展浑身解数,试图将爱因斯坦聘请到自己的学校,以提升新学院的地位,也足以让美国在学术领域与欧洲传统列强分庭抗礼。
爱因斯坦和夫人爱丽萨对南加州的阳光海滩赞不绝口,誉之犹如天堂。但爱因斯坦还是难以割舍欧洲的传统文化氛围和他在柏林近郊的别墅,只同意每年冬天来这里访问几个月。
1933年2月,爱因斯坦在南加州海滩.
他们是在1932年底第三次来到加州理工。新年刚过,德国的形势急转直下。1月底,希特勒正式掌权;2月底,发生“国会纵火案”事件,希特勒借机取缔了作为主要竞争对手的德国共产党。3月份,议会通过决议赋予了希特勒独裁权力。及至4月7日,议会又通过法律,强迫在德国大学、公务员系统中的犹太人教授、职员辞职。在年迈总统兴登堡(Paul von Hindenburg)的坚持下,曾在第一次世界大战中服役或有直系亲属为国捐躯者以及在战前业已任职的得以豁免,大大缩减了法案的适用范围。即便如此,仍有成千上万人面临失业的命运。
那年3月,爱因斯坦还在从美国返程的途中,他的别墅遭到搜查,小帆船被没收充公,还被怀疑参与走私、窝藏武器等阴谋活动。当邮轮在比利时靠岸后,爱因斯坦立即前往布鲁塞尔的德国领事馆退还护照,放弃了德国国籍(他15岁时逞少年之勇曾经放弃过德国国籍)。
在柏林,普朗克也收到了爱因斯坦辞去普鲁士科学院、柏林大学全部职位的信件。他大松一口气,回信表示感谢。因为这是能够让大家都避免麻烦的体面之举。爱因斯坦在国外批评德国政策的言论也在德国引起轩然大波。作为最早慧眼识珠并一路提携的伯乐,普朗克非常不情愿地不得不亲自主持开除爱因斯坦。
德高望重的普朗克已经75岁,希特勒也给他发来生日贺电。借答谢机会,普朗克在那年5月谒见首相,委婉地希望对犹太人能有所“区别对待”,为德国的科学和未来保留一些人才。但希特勒拒绝了他的请求,声称不惜过几年没有科学的日子也必须彻底清除犹太人影响。
先前十多年的一战,普朗克两个儿子上战场,一个战死一个被俘。战后满目疮痍,普朗克仍然竭尽全力鼓舞士气,主张科学救国,在德国孕育发展了量子力学。希特勒上台之后,为了保存这来之不易的果实,他与德国其他科学家一样,在讲课、演讲前一丝不苟地行纳粹礼,以服从的态度解雇犹太职员并禁止犹太学生来上课。讲授内容不再提及犹太科学家的名字及其贡献。
爱因斯坦在柏林最亲密朋友、曾为他与玛丽奇离婚斡旋的著名化学家哈伯因为是犹太人也陷入了困境。一战时,哈伯因研制、使用毒气弹被德国视为国家英雄,被敌方协约国视为战犯。虽然他早已皈依天主教,但作为化学研究所的主任,他还是消极抵制开除犹太人,最后不得不辞职离开德国。在欧洲流浪几个月后,他贫病交加,在瑞士辞世。
爱因斯坦的宿敌、十多年前反“犹太物理学”的先锋斯塔克和萊纳德重新回到掌权中心。两人都是诺奖获得者,但在学术界一直是默默无闻的边缘人。斯塔克一度弃学经商。希特勒掌权后,他卷土重来,在萊纳德的协助下占据了德国物理学会和科研基金会的领导地位。但他试图全面控制、重建“德意志物理学”的企图遭到劳厄公开的强力抵制,未能得逞。
被当地学生俗称“犹太大学”的哥廷根大学受影响首当其冲。那里的物理系由玻恩和第一个实际探测到能量量子化现象的弗兰克分别主持着理论和实验两大部门。两人都是犹太人,不过他们都是一战中的功臣,属于法律豁免之列。面对学生们群情激愤,弗兰克选择了辞职。玻恩随即也在报纸发表的停职表上看到了自己的名字。
哥廷根的数学系比物理系更负盛名,也同样地遍体鳞伤。当教育部长询问希尔伯特的研究所是否真的因为失去犹太教授而损失重大时,希尔伯特无可奈何:“损失?不,没有损失。部长先生,只是研究所已经不复存在了。”
这年5月10日的傍晚,哥廷根、慕尼黑、柏林和德国各地大学的学生们大举焚烧所谓的“反德”、“非德”的书籍,爱因斯坦的著作自然也在其中。第二天凌晨,校园广场上仍然弥漫着烟雾和灰烬,玻恩带着妻儿乘车离开了历史悠久、环境优美的哥廷根大学城。
他们在境外意大利北部与奥地利、瑞士接壤的边境小镇塞尔瓦住下。这里地处阿尔卑斯山,是一个度假胜地。时值初夏,野花漫山遍野,仿佛世外桃源。随后,在苏黎士的外尔带着玻恩的两个女儿前来汇合。玻恩的一些学生闻讯也陆续赶来。他们登山越野,继续研讨量子物理,似乎无异于与往年举办夏季学术活动一样。
1933年夏,玻恩(右三)和他一家子在阿尔卑斯山中避难.
泡利不爱参与户外活动,身宽体胖,也来塞尔瓦凑热闹。瑞士属于中立国,他还没有感到切身的危险。他写信约海森堡一起来商讨如何抵制希特勒,但海森堡拒绝了。与普朗克一样,海森堡的心思已经完全放在如何保全德国物理学上。海森堡致信玻恩,劝导师忍辱负重回国效力。人各有志,他们的师弟约旦则正式加入了纳粹党,成为最激进、暴力的冲锋队一员。
在玻恩的邀请下,薛定谔也带着夫人安妮来这里拜访。不过,薛定谔来塞尔瓦还另有所图。
在纳粹得势之前的1932年,英国牛津大学的教授林德曼(Frederick Lindmann)曾在德国穿梭旅行考察。他已经预感到德国犹太人将会面临危险。未雨绸缪。林德曼考虑到,不仅他所在的那个老资格大学在20世纪完全错过了欧洲蓬勃发展现代物理学的机遇,就连自家隔壁的剑桥也已经望尘莫及。他们迫切需要新的人才。德国形势的恶化正是一个机会,可以通过人道营救途径吸纳人才。
自1930年代初开始,牛津大学每年都邀请爱因斯坦来讲学,是与加州理工争聘这位国际大师的强劲竞争对手。林德曼师从柏林大学能斯特获得博士学位,曾被邀请作为秘书参加过1911年的第一届索尔维会议。他更关注年轻的一代。凭借多年的关系,他借机在德国广泛物色合适的人选。索末菲向他推荐了刚刚计算了氢分子光谱的伦敦。
伦敦当时已经在柏林大学担任薛定谔的助手,正踌躇满志地要在这个学术宝地大展身手,所以他没有立即接受林德曼的聘请。当林德曼与薛定谔商量时,薛定谔提出,如果伦敦执意不接受,他自己可以取而代之。林德曼大吃一惊。薛定谔不是犹太人,在柏林正风生水起,完全不在他的涉猎、营救的目标范围内。
满腹学究的薛定谔从来不过问政治,但在纳粹的德国,政治要过问到他。加之爱因斯坦出国不归令他失去了一位契友,不再有田野漫步湖上泛舟的好时光。当普鲁士科学院因为爱因斯坦而争执时,薛定谔洁身自好,不再参与这个他曾经花了相当心血的机构的活动。
1933年4月1日是德国全面抵制犹太人商店日。那天薛定谔正好在一家犹太人开的大百货公司附近,因为看不惯众多纳粹冲锋队员的蛮横而发生言语冲突。好在冲锋队中有一位物理研究生认出了大教授,及时将他护送出围,才让他免受暴打。
柏林,已经不再是薛定谔的钟情之地。
伦敦其实也没有自己的选择余地。作为犹太人,他很快被柏林大学解雇,不得不接受了林德曼的聘请。林德曼也没有因此放过薛定谔这条更大的鱼。他回国广泛筹集资金,为薛定谔又设立了一个席位。
后来薛定谔又提出一个条件:要同时聘请奥地利的年轻物理学家玛奇(Arthur March)。他信誓旦旦告诉林德曼,玛奇正与他合作研究,已经开始发表论文。他到牛津后的科研工作非有玛奇作为助手不可。
在哥本哈根,虽然玻尔体会到了时局变化,但他的研究所依然生气勃勃,只不过是来来往往的物理学家不再只沉浸于科学的探求。他们面带焦虑,担心着各自的前景。互相交流更多的是如何在英国、美国等更安全的地方寻找机会。
长期资助玻尔研究所的嘉士伯啤酒公司创始人去,后人将其豪华的府邸捐献给国家,由丹麦科学院遴选在科学、文学、艺术方面做出突出贡献的人免费使用。玻尔在1932年成为这一人选。
嘉士伯的基金会也在他的引导下开始了营救犹太科学家的计划。因此,接受玻尔邀请到研究所工作的不再只是二十来岁的年轻人,也有了诸如哥廷根弗兰克这样的老牌教授。他们在这里得以暂时落脚,然后争取到机会再前往美国、英国等地。
1933年春天,玻尔到美国讲学访问,使得那年的复活节聚会推迟到9月中旬。“校友”和年轻人再度济济一堂,却再也无法重现一年前排演《浮士德》那样的轻松和欢乐。
1933年9月玻尔研究所的学术讲座上。前排左起:玻尔、狄拉克、海森堡、埃伦菲斯特、德尔布吕克、迈特纳.
这一次会后,狄拉克与私交甚密的埃伦菲斯特在嘉士伯府邸门前道别。狄拉克感慨,这里是年轻人的世界,其实是作为长辈的埃伦菲斯特对他们年轻人的无私提携。埃伦菲斯特一听竟然泪流满面,他拉住狄拉克的手情绪冲动地表示感激。对人情世故一窍不通的狄拉克不知所措,目瞪口呆地看着埃伦菲斯特蹒跚离去的背影。
短短五天后,埃伦菲斯特在阿姆斯特丹的一家护理院里接出他的患有唐氏症的15岁小儿子。两人到附近一个公园坐下后,埃伦菲斯特掏出手枪朝儿子的头部开了一枪,随即也结束了他自己的生命。
埃伦菲斯特出生于1880年1月,与爱因斯坦年岁相当,是爱因斯坦少有的同辈好友。早在1912年,当爱因斯坦准备离开布拉格大学回苏黎士时就曾推荐埃伦菲斯特接替他在布拉格的席位,并提示他可以同样地在填表时糊弄有关信仰那一栏。然而,已经叛离犹太教正在焦头烂额四处寻找工作的埃伦菲斯特不愿意妥协,固执地坚持自己没有信仰而未获受聘。后来,荷兰的洛伦兹退休,莱顿大学在争取爱因斯坦失败后,终于接受他的提议聘请了埃伦菲斯特。
在莱顿,埃伦菲斯特培养了发现电子自旋的古德斯密特和乌伦贝克。他与狄拉克等青年一代有着亲切友好的关系。正如德尔布吕克为他定位的那个浮士德,他心地善良,随遇而安,经常在爱因斯坦、玻尔之间充当和睦、调解的中间人角色。
但德尔布吕克不可能知道埃伦菲斯特内心与浮士德更为相像的另一面。他与歌德剧中的主角一样痛感才疏学浅,没能做出突出贡献而陷入深深的自卑和抑郁(歌德的原剧中,浮士德的情人亲手杀死了他们的儿子。那个情人在哥本哈根的版本中是“中微子”)。他的导师玻尔兹曼自杀、德国反犹太、好友爱因斯坦流亡,这些都让他感到挥之不去的绝望,最后做出了与浮士德截然不同的另一选择。
薛定谔夫妇受邀来到玻恩避难的塞尔瓦,这里也是玛奇的家乡。玛奇带着他的妻子前来探望,他并不知道薛定谔已经安排他去牛津大学,也从没想过要离开奥地利。其实,薛定谔在意的不是玛奇,而是他新婚不久的妻子希尔德(Hilde March)。他的小情人依西离开了柏林。当他在去奥地利讲学见到玛奇夫妇之后,回家便神魂颠倒地向妻子安妮描述希尔德的美貌。
在阿尔卑斯山遐意的盛夏,薛定谔独自带着希尔德骑自行车长途游览,途中他让希尔德怀了身孕。安妮早已习惯了丈夫的艳遇,因为她自己也乐不思蜀,正在与情人外尔如胶似漆地相亲相爱着。一时间,他们又找回了昔日在苏黎士时的多角浪漫时光。
在大雪封山之前,玻恩在狄拉克的协助下谋到剑桥大学的一个临时职位。他年轻时曾在剑桥短暂留学,属于旧地重游。
当第七届索尔维会议1933年10月在布鲁塞尔召开时,与会者中已经没有了埃伦菲斯特,也没有爱因斯坦。在欧洲辗转半年多后,爱因斯坦又转往新大陆。出乎意料,加州理工、牛津大学以及其它几所学校都没如愿以偿。他最后选择了美国东海岸刚刚成立的一个“高等研究院”。那里待遇丰厚,与他在柏林大学一直享受着的特殊待遇一样,没有教学负担,可以专心于他的统一场论。
从那时起,索尔维会议上不再有爱因斯坦那神秘莫测的微笑、鬼斧神工的假想试验。那一年,卢瑟福和玻尔带着其他的女巫们得以兢兢业业地探究更实际的会议主题:核物理。
薛定谔出席索尔维会议后便和夫人安妮带着希尔德来到牛津大学。他告诉林德曼,玛奇因为搬迁耽搁,会迟些时候再赶来报到。
牛津大学为这位国际知名物理学家的加盟举办了正式的欢迎宴会。当他们完成仪式,依次就座准备进餐时,突然有记者打来电话报喜:这位远来的新聘教授刚刚荣获了诺贝尔奖。