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《我,海森堡》第六章,崭新时代(大结局)
澳门新萄京官方网站:2010-09-17文章来源: 作者:张文卓 新萄京科学院物理研究所

  1945年年底,诺贝尔奖委员会决定把化学奖授予哈恩。这本是他应得的荣誉,却因为在我们战败的那一年给他颁奖显示出莫大的讽刺。莫非由于哈恩的主动怠工使德国没有造出原子弹的行为正符合诺贝尔辞世前留下这笔奖金的初衷?反正毫无疑问的是,奥本海默和诺贝尔奖是彻底无缘了。 
   1946年1月,英国人把我们释放回了德国。我的祖国此被一分为二,苏联人占领了东北部几个州,包括莱比锡,德累斯顿这些大城市,还有大半个柏林城,这部分成了民主德国。美国人和英国人占领了西北部和南部这几个州,包括慕尼黑所在的巴伐利亚,哥廷根所在的黑森州,以及鲁尔区所在的德国工业中心,这部分成了联邦德国,我自然成为了联邦德国的公民。
  我们开始重建这个战后满面疮痍的国家。皇家威廉学会从柏林迁到了哥廷根,哈恩接替普朗克先生成为了该学会会长的职务。普朗克先生于1947年去世,为了纪念皇家威廉学会正式更名为马克斯-普朗克学会。我又重新成为了该学会物理研究所的所长,领导着战后德国物理学的重建。

 
 海森堡,冯劳厄和哈恩(由左至右)在二战结束后不久。
   美国赢得了战争,伴随着大量参与曼哈顿计划的物理学家们重新回到大学和各类研究机构,世界物理学的中心马上转移到了他们那里。在美国学术会议上,那些物理学家们似乎都不愿意再和我握手,因为他们觉得我领导了纳粹德国的原子弹计划,是罪人。可是真正双手沾满鲜血的人是他们这些参与曼哈顿计划的人,广岛和长崎的几十万条生命的瞬间结束可都是他们的功劳。
   费米,贝特和奥本海默他们重新领导着美国的物理学,培养着新一代的物理学家们。于是狄拉克,帕斯卡乔丹,维格纳,以及泡利和在30年代初建立的量子场论的基础被美国的物理学家们发展到了一个崭新的阶段,开始用于描述各种基本粒子和他们之间的相互作用。描述电磁相互作用的量子场论-量子电动力学(QED)在1949年已经被费曼,施温格(Julian Schwinger),朝永振一郎三人所完善。
  费曼和施温格两个美国人在QED之外又做出了很多重要贡献。费曼,一个天生的乐观派,极富幽默感和偶像魅力的物理学家,如狄拉克接班人一样的无神论者,还用它天才的思维建立了我的矩阵力学和薛定谔的波动力学之外的量子力学第三种形式——路径积分。施温格更像是泡利的接班人,不但更加完善了自旋-统计定理,并且领导证明了量子场论的CPT定理,即量子场论里的拉格朗日密度在C(电荷反演)P(空间反演)T(时间反演)联合变化下保持不变性。最后朝永振一郎这个日本人,曾是汤川秀树的同学,居然独自在战后的日本和费曼以及施温格同时做出了QED微扰理论的重整化,这个民族真是足够可怕。
   而我们这些老人们似乎在慢慢离开物理学的中心舞台。而我们的上一代物理学家里已都步入晚年。爱因斯坦先生在普林斯顿享受着他宁静的思考。玻尔教授和玻恩教授已经桃李满天下,开始安度晚年。薛定谔将兴趣转移到了生物体的微观结构上,写下了脍炙人口的《生命是什么》。经过年龄的增大和战争的折磨,他们已无力在物理学的前沿领域上和年轻人一起拼杀。
  而我,泡利,狄拉克,还有费米刚过半百,似乎还能贡献一点余热。1950年泡利获得了诺贝尔物理学奖。这是对他的贡献的一个迟来的表彰。他一生的贡献都和“自旋”密切相关。从他发现不相容原理,到用量子力学的波函数反对称性解释这个原理产生的原因,到在狄拉克方程的基础上完成了自旋-统计定理的证明。我开始了和他战后的首次合作。我不止一次地向他提到说:“哥们,咱需要再做出一些物理学上里程碑式的成果,不然就会被这些后辈给赶上了。我有一些好的idea,把量子场论中拉格朗日密度里的相互作用项改成非线性形式,看能不能建立起一个能统一量子场论和广义相对论的新模型。” 
 
 泡利的诺贝尔物理学奖颁奖典礼,前排从右二到右七依次为海森堡,拉曼,泡利,玻尔,玻恩,爱因斯坦。
   在50年代发生了很多事,1951年,我的博士导师索墨菲老师去世,我永远忘不了他对我的谆谆教导,以及他在我博士学位答辩会上他对我的支持和保护,是他培养了我海森堡,我也用量子力学这样的成就回报了索墨菲老师的爱徒心切。
   1952年,欧洲决定在粒子物理领域和美国展开全面的竞争。我们决定在瑞士的日内瓦附近和法国交界的位置建立欧洲核子中心(CERN),建造世界上最大的粒子加速器,用来验证量子场论的预言和发现新粒子,我被任命为委员会的名誉主席。第二年我又被任命为洪堡基金会的主席。
   1954年,在大洋彼岸的美国物理学界发生了两件大事,一个是费米的离世,他才52岁,让人不得不想到曼哈顿计划期间那些放射性元素对他的危害。另一件事是奥本海默失去了政府的信任,而做出对他不利证词的正是我的学生爱德华.泰勒。泰勒的证词和他对核武器的狂热很大地损伤了他在美国物理学界的名誉。当我后来遇到他的时候,从他对我的诡异笑容中似乎看出他在说:“老师,我这么整奥本海默其实是在帮你出气”。在这一年,玻恩教授也得到了迟来的荣誉,被授予诺贝尔物理学奖。帕斯卡乔丹本来该和他一起得奖,却因为战争时期纳粹党徒的身份失去了这个机会。他曾经一面对纳粹狂热无比一面却拒绝加入我和哈恩领导的核武器计划,让我们匪夷所思。
   1955年,物理学界出了一件更大的事,爱因斯坦先生过世了。这位20世纪最伟大的物理学家,历史上比肩牛顿的人物就这样离开了。最悲痛的是狄拉克,他一直被爱因斯坦的对真与美的追求所指引,他妹妹后来说这是他记忆中哥哥唯一的一次哭。后来再见到狄拉克,我们已尽无法回到1929年结伴环游世界讲授量子力学的时候。经历了两个国家之间的残酷战争,我们似乎已经变得陌生,相见却只有相敬如宾和淡淡的问候。
   1957年,我和玻恩教授,泡利,哈恩等在哥廷根学习和工作过的另外13位著名学者们联合起草了一份宣言,反对联邦德国开发核武器,支持核能的和平应用。该宣言被称作“哥廷根14”反对它也算作对几年前罗素-爱因斯坦宣言的回应。本来我们计划是15人,但帕斯卡乔丹拒绝了我们,他像爱德华泰勒一样不愿让自己的国家放弃核武器。世界欠他一个诺贝尔奖,他却欠了我们一个承诺。
   1958年,我和一生的兄弟泡利的进行最后一次合作,建立了一个基于非线性作用项的量子场论模型,用来统一各种已知的基本粒子和他们之间的相互作用。我们的工作很快引起了物理学界的兴趣,但是我始终不能构造出一个能够和实验观测相符合的非线性作用项。这时候泡利放弃了,开始用激烈的言辞攻击我的工作。他一向这样刻薄激进,连我这个好兄弟的面子也不给。但经历过人生的大起大落和大喜大悲,我已经看淡了一切,冷静地应对他的攻击。但我同时也深深感觉到,属于我们的时代已经过去了,战后的物理学已经成为那些年轻人的舞台。1958年年底,泡利突然过世,终年才58岁。他那刻薄的性格和易怒的心态,以及不健康的饮食多少影响了他的健康。他的离去对我打击很大,那段时间的每个夜里我都能会想起合那胖胖的身影一起学习,聊天,探讨物理的日子,我真的不敢想象玻尔教授离去的那天我会什么样。
   同样在1958年,我把我的马克斯-普朗克物理研究所从哥廷根搬到了慕尼黑扎根,哥廷根已经不能给物理学提供适合的土壤,他的时代也已经随着二战的结束过去了。很快,哈恩的化学所也搬到了美因茨。马克斯-普朗克学会的总部也随着我一起搬到了慕尼黑。慕尼黑就这样取代了哥廷根的地位成为战后联邦德国的学术中心。
   哥廷根已经成为一个传说,从高斯时代一直到希尔伯特时代他都是全世界数学的中心。后来在玻恩教授的领导下,泡利,帕斯卡乔丹以及我的工作使他又成为了量子力学的诞生地,培养了很多优秀的物理学家。二战期间德国和英国互相轰炸的时候,为了保留人类的学术财富,我们没有轰炸牛津和剑桥,英国人也没有轰炸我们的海德堡和哥廷根。而到了今天,我不得不向这个传奇的大学城说再见。

  “世间再无哥廷根”。
  I wished to procure for science some right to take the initiative in public affairs.
   --Heisenberg, recollection

   整个60年代,我都在忙于那些科学研究和公众事务的联系当中。我开始像玻尔教授一样关心物理学和哲学的关系,关心着公众的信仰,关心这个世界如何更好地发展。
 
 海森堡(右)和联邦德国总统Heinrich Lübke在1964年
   1961年,薛定谔过世了。这位情圣大哥不但在物理学上和我分享了量子力学的创始人的荣誉,而且他在二战期间写下的《生命是什么》一书启发和指引了卡里克和沃森去寻找生命遗传物质的分子,并在1953年发现了DNA的双螺旋结构,这是20世纪生物学上最重要的发现,标志着分子生物学的诞生。
   1962年玻尔老师去世了,他是我一生最敬重的老师,如同我第二个父亲一般。关于我们在二战期间在哥本哈根的谈话一直是大家争论的话题。这些年我们一直心照不宣,只关心物理学的发展。不愿意再回想起那残酷的战争年代。玻尔老师请一路走好!这十年间我的老师和朋友们一个个离我而去,我的那一天将何时到来?
   随着泡利和费米的英年早逝,我们这一代人也只剩下狄拉克还在继续着物理前沿领域的研究工作,还在发论文。这个年代随着加速器内不断有新的粒子被发现,随着新发现的强相互作用和弱相互作用难以用现有的量子场论模型来解释,物理学界似乎对量子场论产生了怀疑。但是我一直坚信,作为狭义相对论和量子力学的结合,量子场论就应该是基本粒子所遵从的规律,否则作为他宏观近似的狭义相对论和低能近似的量子力学根本不会和实验结果符合的那样好。描述强相互作用和弱相互作用的量子场论模型只是暂时没有找到而已,不知道有没有人继续着我和泡利最后的工作。
   60年代末,一个物理学上的好消息传来,温伯格(Stephan Weinberg),萨拉姆(Abdus Salam)和格拉肖(Sheldon Lee Glashow)利用希格斯机制完成了基于SU(2)对称群来统一电磁相互作用和弱相互作用的量子场论模型,这是量子场论的一次重要胜利。而这个SU(2)规范场的最早的数学模型是由费米和爱德华泰勒的学生杨振宁(C.N.Yang)与R.Mills提出的。不得不提一下温伯格这个人,和狄拉克以及费曼一脉相承,很诚实并且有着很强的提高公众科学素质的愿望,自然他也是个无神论者。偶尔看到费曼和温伯格的言论,我就不由自主地想到1927年索尔维会议上狄拉克的话。我发现一个有趣的现象,这些越能写出经典教材的物理学家们往往越具备责任感,越想把知识分享给公众和后辈,宗教观上越倾向于无神论。狄拉克,费曼,以及温伯格无不如此。你们问朗道?哈,他是个共产主义者。
   像爱因斯坦一样选择最稳妥的不可知论?像狄拉克一样干脆否认神的存在?还是像玻尔老师一样寻找自己的二元论哲学?作为一个出生在基督教路德宗的家庭的人,我似乎难以确立自己这正的宗教观。理性告诉我应该选择不可知论,不要轻易肯定和否定我们不知道的那片知识盲区,但我依然在我的书中说希望公众有信仰,相信一个无所不能的上帝在看着他们,约束他们的行为,奖赏他们的善良,惩罚他们的邪恶。畏惧这样一个神似乎是使那些邪恶的人不做坏事的最好方式。如果这个世界的人都失去了信仰,对于善良者似乎并无不妥,但对于恶人来说会更加无所畏惧,就像希特勒屠杀犹太人那样,人性中的阴暗面会让这个世界到处充满着罪恶。
   人类社会的道德准则是物理学所力所不能及的问题,因为无论行善,还是作恶,在物理学上都遵循着同样的基本规律,在原子的尺度上更没有区别。如果说科学研究求的是“真”,艺术求的是“美”,那么“善”只有靠建立人类社会的道德准则来追求。宗教信仰会对建立这样的道德标准,教人向善,使人不敢作恶起到无法比拟的作用。想到这里,我似乎听到泡利在天上不屑地挖苦说:“信仰也能让人类用善的名义干不少恶事吧?哈哈”
   1970年,玻恩教授也离世了,我最亲密的老师和朋友们真的一个一个都先我而去,我被查出了癌症,开始和病魔做战斗。我不知道自己还能活多久。孩子们都已经长大,伊丽莎白还是那样的光彩照人。我跟他们说自后不要给我修太大的墓碑,我要和我的父母葬在一起,在慕尼黑那片森林当中。
   70年代初,又一个激动人心的消息传来,首先盖尔曼(Murry Gell-Mann)在60年代提出了夸克模型,即质子和中子,以及各种介子不是基本粒子,而是由夸克和胶子组成的束缚态。随后南部阳一郎等人引入了SU(3)对称群来建立描述夸克的“色”。于是描述强相互作用的量子场论——量子色动力学(QCD)就被这样出现了。很快David Politzer,Frank Wilczek和David Gross发现了QCD的渐进自由性质,和实验达到非常完美的符合,量子色动力学的模型就此确立。这是量子场论又一个伟大的胜利。至此,除了引力之外,自然界其他三种相互作用都纳入了量子场论的模型当中。可惜泡利和维格纳没有看到这项工作就已经辞世,我,狄拉克,还有帕斯卡乔丹是幸运的,我们看到了自己量子场论上的开创性工作导致了今天这样的成果。
  1976年,我败给了无论是谁谁不可能战胜的对手——时间。我安详地离开了我的亲人和朋友,离开了我深爱的这个世界,躺在慕尼黑市郊的一片森林中,和我的父母葬在一起。感谢您看完我的故事,希望你们能记得我——不仅仅是在教科书上,而是在你们的心中。
 
 海森堡的墓碑(作者实地拍摄)
 
 碑文(左上为海森堡的父亲,右上为他的母亲,中间为海森堡,下方为他的妻子伊丽莎白)

全文完

附:海森堡年表
1901. 5 Dec. Werner Karl Heisenberg is born in Würzburg, Germany.
1906. Sep. Heisenberg enters primary school in Würzburg.
1910. June The family moves to Munich.
1911. Sep. Heisenberg begins nine-year course of study at the humanistic Max-Gymnasium in Munich, where his grandfather is the principal until 1914.
1914. 1 Aug. Outbreak of World War I.
1918. Aug.-Sep. Participates in Bavarian agricultural service.
1919. May-June Supports troops after suppression of Bavarian Soviet Republic. July Becomes leader of younger boys in youth movement.
1920. Oct. Enters the University of Munich as student of  Sommerfeld.
1921. 17 Dec. Submits his first paper for publication.
1922 - 23. Studies with Max Born in G?ttingen.
1923. July Completes requirements for doctorate.
1924. 7 June Meets Einstein for the first time. 28 June Delivers successful lecture for habilitation (right to teach).
1924-25. International Education Board fellow with Bohr in Copenhagen. Gottingen, 1924
1925. 29 June Receipt of Heisenberg's paper providing breakthrough to quantum mechanics (Zs. f. Phys., 33, 879-893).
1926. 1 May Begins appointment as Lecturer in Bohr's institute.
1927. 23 Mar. Receipt of Heisenberg's paper on the uncertainty principle (Zs. f. Phys., 43, 172-198). Sep. Attends Como conference where Bohr presents complementarity. Oct. Appointed Professor of Theoretical Physics in Leipzig. Oct. Attends Solvay Congress in Brussels.
1929. Mar.-Nov. Travels to United States, Japan, China, and India.
1930. 22 Nov. Death of his father, professor of Byzantine Studies in Munich.
1932. 7 June Receipt of his first paper on the neutron-proton model of nuclei (Zs. f. Phys., 77, 1-11).
1933. 30 Jan. Hitler comes to power in Germany. 11 Dec. Heisenberg receives Nobel Prize for Physics (for 1932).
1936. 29 Jan. Heisenberg and theoretical physics attacked in Nazi party newspaper. 8 June Presents theory of cosmic-ray showers involving multiple processes.
1937. 29 Apr. Marries Elisabeth Schumacher in Berlin. 15 July Heisenberg and other physicists viciously attacked in SS newspaper.
1938. Jan. Birth of twins, the first of seven children. Mar. Lecture tour to England. 21 July Himmler exonerates Heisenberg of SS charges. Dec. Discovery of nuclear fission in Berlin.
1939. June Purchases home in Urfeld, Bavaria, as retreat for his family during the coming war. July Lectures in the United States. 1 Sep. Outbreak of war in Europe. 26 Sep. Joins fission research project in Berlin.
1941. Spring Leipzig uranium pile shows first neutron multiplication. 15-22 Sep. Visits German-occupied Copenhagen and discusses fission with an alarmed Bohr.
1942. 26 Feb. Presents lecture to Reich officials on energy acquisition from nuclear fission after Army withdraws most of its funding. 4 June Briefs Albert Speer on nuclear research. 1 July Appointed interim director of main reactor research lab in Berlin. Lays plans for construction of a working reactor. 8 Sep. Receipt of the first part of his theory on the S-matrix in elementary particle physics (Zs. f. Phys., 120, 513-538, 1943).
1943. Feb. Appointed Professor of Theoretical Physics in Berlin. 6 May Lectures on nuclear fission before G?ring's Aerodynamics Academy. 18-26 Oct. Travels to German-occupied Netherlands..
1944. 24Jan-4 Feb. Travels to German-occupied Copenhagen to obtain release of Bohr Institute from occupation authorities (Bohr has fled).
1945. Jan. Joins rest of his reactor team in Black Forest. 3 May U.S. forces arrest Heisenberg at his family home in Urfeld, Bavaria. 7/8 May Germany surrenders. June Heisenberg's mother dies.
July-Dec. Heisenberg is held with other German scientists at Farm Hall, England. 1946. 3 Jan. Released in Germany, settles in Gottingen. Jul. Named director of Kaiser Wilhelm (later Max Planck) Institute for Physics.
1947. Dec. Lectures in Britain.
1949. 9 Mar. Founding president of the German Research Council.
1950. 23 Feb. Proposes unified theory of elementary particles involving a nonlinear spinor field.
1951. Aug. Research Council fused with Emergency Association to form the German Research Association (DFG). Heisenberg in Presidium.
1952. Mar. Heads German delegation to European Council for Nuclear Research, contemplating the founding of CERN.
1953. 10 Dec. Adenauer appoints Heisenberg president of the Alexander von Humboldt Foundation.
1955-56. Winter Delivers Gifford Lectures on "Physics and Philosophy" at University of St. Andrews, Scotland.
1957. 12 Apr. Issues declaration with 17 other West German scientists opposing Adenauer's acceptance of tactical nuclear weapons provided by NATO.
1958. 27 Feb. Issues preprint with Pauli on a proposed unified field theory of elementary particles, including the so-called "Weltformel" (world formula), later renounced by Pauli. Sep. Moves his institute and family to Munich.
1970. 31 Dec. Resigns as director of the Max Planck Institute.
1972. Summer Lecture tour to the United States.
1975. Oct. Resigns presidency of the Alexander von Humboldt Foundation.
1976. 1 Feb. Dies of cancer at his home in Munich. 

参考文献
[1] http://www.aip.org/history/heisenberg/
[2] http://www.wikipedia.org
[3] 话剧《哥本哈根》剧本
[4]《海森堡的战争》
[5] 科苑星空等BBS。
[6] 其他网络资源

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