作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2019-2-22 0:0:52
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海森伯:浮士德式的物理学家

 

《维尔纳·海森伯传:超越不确定性》,[美]大卫·卡西迪著,方在庆主译,湖南科学技术出版社2018年8月出版

■本报记者 冯丽妃

在科学上,他是20世纪最耀眼的理论物理学家之一。然而,在政治上,人们对他却充满了截然不同的评价。

作为当时最著名的科学家之一,维尔纳·海森伯(1901—1976)为何坚持留在纳粹德国?为何会为那样一个政权从事核裂变,甚至是核武器研究?这些疑问让海森伯在生前身后充满了争议,甚至让他被看作是纳粹的“帮凶”。

在《维尔纳·海森伯传:超越不确定性》一书中,美国科学史学者大卫·卡西迪试图结合新的史料,通过对海森伯的科学生涯与人生际遇的全面回顾,为人们公正客观地认识这位物理学家打开一扇大门。

“这本书与以往或褒或贬的两分法不同,作者试图走进海森伯的内心世界,向读者展现一个不同的海森伯。”该书中文版主译、中科院自然科学史研究所研究员方在庆在接受《中国科学报》采访时如是说。

要强的天才

海森伯出生在一个典型的德国知识分子家庭。他出生前夕,在中学教古希腊语的父亲刚被聘为维尔茨堡大学教授。这对海森伯的成长影响极大。在他的观念中,德国文化掌握在少数精英手中。他想成为这样的精英,为德国文化作贡献。

这或许让海森伯养成了在做每一件事情时都要出人头地的强烈的终生动力。他的中学老师在他的成绩报告中写道:“该生自信心特强,并且永远希望出人头地。”这在他青年时期表现得也很明显。海森伯没有滑雪天分,但通过训练他滑得很出色;他跑步也不是很好,但会在学校里自己跑圈并拿着秒表提升速度;这位进取的青年还挑战过古典钢琴曲与绘画。

1920年后,海森伯又开始征服量子物理学之谜。他师从慕尼黑大学教授阿诺尔德·索末菲,进入理论物理学领域。当时,物理学家受困于解释反常塞曼效应中单条谱线在磁场中的分裂。而海森伯在加入索末菲的项目一年之后,就提出一个似乎可以一举解决所有光谱谜题的原子实模型,让他的老师大吃一惊。相关论文发表在1921年的《物理学杂志》上。该模型展示了海森伯在他人无能为力的时候取得突破的能力。

获得博士学位后,海森伯应邀前往丹麦哥本哈根担任物理学家尼尔斯·玻尔的助手,他再次征服了物理学的新高地。1927年3月,海森伯投给《物理学杂志》的另一篇论文概述了他最著名和最有影响的物理学贡献之一:建立量子力学中的不确定性原理或测不准原理。它与玻尔的互补原理、玻恩对薛定谔波函数的统计诠释,形成了量子力学的哥本哈根诠释。

一年后,刚满26岁的海森伯被任命为莱比锡大学理论物理学教授,成为德国最年轻的正教授。1933年11月,他收到了自己获得1932年诺贝尔物理学奖的消息,获奖理由是“为了量子力学的创立,这种力学的应用,除了别的结果以外,还促进了氢的同位素异形体的发现”。

“白色犹太人”

纳粹政权期间,物理学家塞缪尔·古德斯米特、恩里科·费米等先后邀请海森伯移民美国,他却一次次回答:“我不能,因为德国需要我。”这成为战后很多物理学家批评他为纳粹政权服务的原因之一。

实际上,和当时德国大多数知识分子一样,当纳粹政权的公职清洗蔓延到他周围的同事和朋友时,海森伯曾考虑从大学中辞职。但德高望重的物理学家马克斯·普朗克让他相信,他们肩负了一种责任——为德国文化和科学保留一块根据地。

1935年秋季,海森伯致信母亲谈到了他心目中的新任务:“我必须满足于在科学的小领域中保护未来会变得重要的那些价值。在一片混沌中,这是我唯一清楚的任务。领域外面的世界确实丑恶,但工作是美好的。”

留在纳粹德国,他的做法是“不问政治”。例如,在希特勒上台之初,当诺奖得主施塔克、勒纳德响应德国高校教师联盟向希特勒效忠时,海森伯就抵制参与此事。当爱因斯坦等犹太科学家的理论受到批判,不得在课堂上讲授时,海森伯照样讲授,只是为了不给自己惹麻烦,没有提到爱因斯坦的名字。

海森伯的行为让他进了纳粹支持者的“黑名单”,因一度被定义为“白色犹太人”而受到打压。“在这种背景下,留在德国,‘不问政治’的一个隐含的前提是对祖国的无条件的爱。”方在庆说。

“铀俱乐部”领导人

然而,为了自己的地位和德国物理学的未来,海森伯不得不顺应纳粹当局的要求,作出一些妥协,这也成为他后来被广为诟病的重要原因。时至今日,让海森伯依然身陷争议的原因之一,就是他在纳粹德国核计划中的角色。

二战爆发后,只有那些对纳粹战争机器运转有利的研究才能获得支持。作为新一代理论物理学的领袖,海森伯为自己和自己的行业感到担忧。他看到核裂变研究正是让德国理论物理学获得支持的一个契机。

海森伯首先通过这一诱人的前景让军需部支持他的研究,同时又指出这中间的巨大困难,从而降低对他的研究结果的期望。用他后来的话说:“官方口号是‘我们必须为了战争而利用物理学’。我们的口号则是‘我们必须为了物理学而利用战争’。”

然而,由于计算错误以及所需材料的短缺,海森伯主持的铀计划并没有真正进行下去。战后,为了解释德国未能造出原子弹的原因以及维护自己的学术形象和政治形象,他的学生和同事魏茨泽克提出了“拖延说”和“道德考虑”,从而引发了一系列争论。

或许,爱国主义并非海森伯从事核裂变的唯一诱因,和盟方一样,科学的好奇心和一种更加实用性的动机也表现得很明显。正如卡西迪所写的那样,“爱国主义、职业实用性、科学好奇心和对德国战争事业的支持结合在一起”,导致海森伯在战争初期的几个月把精力投向核裂变研究。

备受煎熬的友人

另一件让海森伯陷入非议,并让他在战后备受煎熬的事,便是1941年秋天他对玻尔的造访。

当时,海森伯和一些德国科学家前往被占领的哥本哈根,其正式目的是到那里的德意志文化宣传研究所去参加系列演讲,而非正式的意向则是会见前导师玻尔。

彼时,德意志帝国已经扩张到顶点。考虑到会见的地点是德国占领下的丹麦,海森伯的目的是作宣传演讲,话题为核裂变是否可控。海森伯的访问让他的前导师感到不安,这丝毫也不奇怪。

战后,海森伯在回忆中表示,他是想通过玻尔让盟方知道,德国距离建造一个炸弹还很遥远,以求避免盟国采取紧急方案研制核弹,并最终对德国发动核打击。

但玻尔在一封未发出的信件草稿中却表示,海森伯当时的语气给他留下深刻印象,那就是德国正在他的领导下,全力以赴研制核武器。

海森伯对玻尔的访问至今仍笼罩在争论和疑问中。玻尔的夫人玛格丽特从未动摇对这一事件的看法:“甭管别人怎么说,那都是一次敌对的访问。”从那之后,尽管玻尔和海森伯仍然有过聚会,但他们再也没有像战前那样亲密过。

进退维谷的物理学家

海森伯也考虑过战争和个人——他自己——在战争中的具体现实。他认为:“人道地对待别人比完成任何种类的职业的、民族的或政治的义务更重要。”这表明,至少他似乎知道什么是对的,尽管他并不总能做到。

1941年之后,海森伯还多次参加过纳粹政权的出国演讲邀请,有的事先征求过他的同意,有的则没有。他似乎觉得,个人在国家和国际斗争的力量面前无能为力。当他在德国战争行动等级体系中的一个研究计划中扮演重要角色时,在作为前往被占领和压迫地区的文化代表时,甚至当满足纳粹官员的要求时,他都使自己相信,自己的行动事实上并不会改变宏伟规模的存在。

德国大文豪歌德笔下的浮士德为了超越封闭的一己世界投入到广阔的现实生活,不惜将灵魂出卖给魔鬼,完成了充满苦难的精神探索,明白了“人的幸福只存在于为他人尽力”的道理。“跟浮士德很相似,海森伯集消极与积极的特征于一身,他不惜与狂热的民族主义和残暴的极权统治周旋,动用一切可以动用的力量,包括作出必要的妥协,来达成自己的目的。”在该书后记中,方在庆写道,“这里面有多少委曲求全,有多少逢场作戏,只有海森伯自己知道。”

二战结束后,海森伯和其他德国物理学家被美国军队送往英国囚禁。在被软禁几个月后,他于1946年重返德国。在德国科学的战后重建过程中,海森伯凭借自己的声誉和影响力,在担任洪堡基金会主席期间,为增进国际间的科学合作不遗余力,直至1976年2月1日逝世。

海森伯事件中的例外之处是,许多他最严厉的美国批评者却仍然对他抱有同情和超出礼貌的热诚,即使在发表最严厉的责备时也是如此。“海森伯是一位很伟大的物理学家,一位深刻的思想家、一位很有教养的人,同时也是一个很有勇气的人。”古特斯米德在为他如此崇拜而又如此责备的那个人写的讣文中说,“他是我们这个时代最伟大的物理学家之一,但是他在一些狂热的同事没根据的攻击下经受了严重的痛苦。按照我的意见,他在某些方面应该被看成是纳粹政权的受害者。”

《中国科学报》 (2019-02-22 第6版 读书)
 
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