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【EC】【波、粒子与罗曼史】【引言】

波、粒子与罗曼史

设定集

背景详述

序章

 

  Erik Lehnsherr和Charles Xavier最广为人知的身份分别是量子矩阵力学与波动力学的创始人,其次可能是轴心国与盟军战时核弹计划的领导者。但于我而言,在他们是观点相悖的科学家、各为其主的政治家之前,他们更是彼此的至交好友、灵魂伴侣。

         ——Raven McCoy《Distinguishingand proud》

引言(Introduction)

  

  在1923——1926年间,原子内部原本扑朔迷离的运行机制被两个年轻人用截然不同的手法展现在所有科学家面前。如果说Charles Xavier的波动方程还多多少少保留了一些经典的意味的话(虽然他的理论根基在一定意义上与玻尔兹曼同根同源、一脉相承),那么Erik Lehnsherr就非常彻底的放弃了想象前人苦苦思索的原子内部大图景——诸如轨道和能级这种看不见摸不着的东西。“物理学家更应该注重观测,而不是凭空想象。”(引自Lehnsherr《矩阵力学》引言)

  所以他把注意力放在了能级差——而不是能级上,但问题还是非常显著:E的下标里有两个参数,而对于这样的情况Lehnsherr估计也从来没遇到过,但是最终办法还是被想出来了:他画了一张表格。

  其实现在每一个受过良好教育的高中生都应该或多或少的听说过“行列式”或者“矩阵”这个概念,事实上当年的Lehnsherr遇上的就是这种运算方法,但直到后来他写好论文准备发表的时候还并不清楚这一点——所以说在某种意义上,希尔伯特起初极力主张他从数学系转去物理系,还是有一定道理的。

  两种算法(那时候它们还没有强大到足以被称之为理论)一经发表,瞬时引起学界的轰动——因为原则上来说百试百灵的理论只能有一条,但怪就怪在矩阵力学和波动方程都能算出在误差范围内让人基本满意的结果。于是物理学家以及他们的学生一时间就像从一锅即将煮沸的水里飞出的鸭子,扑腾着翅膀争辩叫嚣到面红耳赤。这其中也包括了我那刚刚从一战战场上有惊无险的归来却打定主意要改学自然科学的弟弟,而他似乎喜欢Charles的波动方程要多一些。(虽然他对此的解释是他喜欢形象思维,但我猜测这应该是因为这个方程里多少都有他的一点小聪明,而矩阵力学的繁杂计算又实在令人不胜其扰。)

  其实作为一个标准的医学生,我之前对于物理学的态度向来是敬而远之的,而后来我之所以会更多的关注这方面的进展,追根究底是因为我因为一次意外的机会,认识了这两位1925年将会处于风口浪尖的学者之一,Charles Xavier。

  1923年秋天,我从巴黎大学医学院结束本科课程之后赴英国剑桥求学时结识了一位机械工程系的新生Raven,她当时正通过为外校学生以及留学生做校内导游赚取暑期旅行的费用,而后来当我应邀去参加她的周末聚会时,才知道她是卡文迪许实验员、我的弟弟Louis非常崇拜的人物Charles Xavier的妹妹。

  当时的Charles留着时下盛行的发型,光洁清俊的面庞上挂着热情而友善的笑容,标志性的蓝眼睛在琉璃灯下看起来就像黄昏时的波罗的海——这些引人注目的特点让他毫无疑问的成为人群中的聚光灯。

  但实际上,这位伟大的人物彼时正处于非常糟糕的境地当中:他虽然已经取得了卡文迪许的职位,却并不适应于那里实验至上的环境;一直以来想要建立的波动方程还只是一个虚拟的构想,缺乏有效的解决手段,更要命的是,他的家族正在为他准备一门亲事——新娘虽然据说是牛津大学的高材生,却与Charles素未谋面,而这不偏不倚的戳中了从小到大崇尚自由平等到了一种病态境地的后者的痛处。

  于是在我和Raven迅速的相熟起来之后,一个非常普通的下午,当她问起我能否在寒假来法国拜访时,我便意识到发出这个请求的实际上应该是Charles——他仍旧选择了远远躲开,就像他一直以来所做的那样,但这其实并不能让压力与专制有任何一丝丝的缓解。

  当然,他不会不清楚这一点。

  “我只是想去浪漫之都散心,Hank,”私下里Charles有些垂头丧气的垮下脸来解释道,“说不定我会收获些什么非常宝贵的东西。”

  关于这一点,我到很久以后也觉得很幸运——他的确找到了他一直以来苦思不得其解的问题的一些提示语,哪怕那看起来非常的语焉不详。

  这些小贴士来源于Louis。我那个整天在大学里吊儿郎当的弟弟不知从哪里得来的灵感,以一种近乎于奇思妙想的方式将以太从量子世界中全盘剔除,转而将其波动性赋予物质粒子,仿照着传统波的概念给万事万物都安上了一个频率,美其名曰“物质波”。

  然而就是这种看起来非常疯狂的理论,却让Charles看到了希望的曙光——在和Louis进行了一场昼夜不分的激烈谈论之后,他便连夜搭飞机回到了希斯罗机场,自此开始了一场与波动方程艰苦卓绝的奋战。

  1925年Lehnsherr与他的老师Born、同事Jordan共同发表了矩阵力学最初的形式——其实这个算法最为精髓的地方在于它完全依托于实测的参数组,而最终以之命名的矩阵却只是解决其中复杂多项式运算的一种方法而已,从这个层面我们也能大致了解为什么后来人们谈论这个已经成熟的理论时仍旧把它归功于那个以严谨理性的治学风格著称的德国人。

  但不提日后,只说当下——不得不承认,矩阵力学在发表之初引起了极大的争议,其中不赞同的声音占了多数,甚至于一向对Lehnsherr赞赏有加的Planck都礼貌的表示对此不甚理解——但无可否认,这已经引起了物理学家们相当广泛的关注,而Lehnsherr本人也因此名扬四海。

  Charles在之前拜访哥本哈根的时候曾经与这位Lehnsherr先生有过一面之缘,也大概领教过对方的武功路数(这样说是不是暴露了我最近在看中国武侠小说的事实?),故而为了回应这个反响相当两极化的算法,Charles等不及他的瑞士雪山之行结束便将近两年来的所有关于波动力学的手稿都投给了评论快报,其迫不及待的程度简直是到了一种唯恐天下不乱的地步。

  之后一切如他所料——这种在形式上还保留着经典做派的理论显然更能让那些从麦克斯韦-赫兹时代走出来的老绅士们接受,但哥本哈根的领导者比任何人想象中都要更固执:Bohr邀请了Charles,并在持续不断地争论中把他逼到一个非常崩溃的境地以至于他不得不中途停止讲学回到剑桥,而就是在这个时间点,之前缺席了恩师主持的学术节从而未能亲眼目睹那些精彩论战的Erik Lehnsherr出现在了威彻斯特,登门拜访了一直想要见他一面的Charles。

  古往今来,天才与天才总是惺惺相惜——即便是一些分歧与争论在最初也不能动摇他们之间过于强大的吸引力。Erik和Charles就好比高能对撞机里的正负电子一般,心与灵魂碰撞在一起时迸发出不可思议的能量,而正如每一段持续一生的友谊一样,他们的亲密是那样的强烈与不加掩饰。

  二人很快决定一起做一场旅行,火车从伦敦一路颠簸到柏林,途中二人不间断的讨论着物理学种种未被阐明的机制,等到下车时,彼此都觉得受益良多。

  Charles在1926年1月给我和Raven寄来的信中写道:“…他是一个非常优秀的学者,思考的角度总是独特而犀利。不过我并不喜欢他总是试图抛却想象这件事——原子内部是什么样的一种图景?光是思考就觉得应该是一首相当美妙和谐的奏鸣曲,这样奇妙的感受我认为Erik不应该放弃去体验。”

  他们一起在哥本哈根工作了十二年的时间,在这期间他们各自研究了许多其他领域诸如核物理的知识,但最初的理论分歧仍旧没能得到有效地解决——事实上,矩阵力学和波动力学真正在数学形式上被统一到一起还得等到战后第五年,一个名叫John Allerdyce的年轻人——也就是我们所熟知的那位,从泊松括号入手创立了属于他的函数,而这都是后话了。(注)

  在这期间,哥本哈根研究所得到了长足的发展——它一定意义上替代了正在衰落的卡文迪许与一直处于政治混乱中的德国柏林上成为了世界物理中心,无数的少年天才被邀请到这里进行或长或短的拜访,这其中就包括了后来的十几位诺贝尔奖金得主。但就在科学在这片土地上生根发芽、蓬勃发展的同时,世界的格局也正发生着肉眼可见的变化:从30年代初开始,德国的动荡就如同一场爆炸的内核一般迅速向外扩散开来——排犹的情绪在政权更替中日渐增长,终于在1938年左右达到一个危险的临界点。

  Erik从1935年起就不再回国,而是听从了Charles的建议一直留在哥本哈根静观其变。但在1938年的春天,当他获悉了一位非常有名的科学家计划从意大利边境逃离纳粹权力范围之下并自愿申请前往接应时,即便是聪明如他,恐怕也无法完全预料到后来的种种变故。

  “…亲爱的Hank,”等到后来我收到消息的时候,Charles已经赶回了英国,在那之前他写了一封信托人给我带来,笔记非常潦草,“希望Raven、小Kurt和你一切都好。Erik失去消息已经有一年多了,David在意大利也很久没有给我回信。前天我被告知速速回国避难,所以我猜一定是有什么事情要发生了,希望你们在法国多多注意安全,保护自己。Charles Xavier。” 

  在我的回信寄出的那一晚,德国对伦敦发动了声势浩大的空袭——我记得非常清楚,那是1939年的9月1日,第二次世界大战正式拉开了帷幕。

  后来丹麦沦陷,哥本哈根研究所里的一些学生和教授也四散不见,包括之前我们曾经见过的Logan和Scott等人。Raven知道后曾经冒着极大的风险给Charles去过几封信,却都有如石沉大海,杳无音讯,直到那几个机灵鬼伪装成纳粹的人在一个刮着风的雨夜爬进了我们寓所的围墙时,我们才知道他们都安然无恙。

  而后他们在巴黎待了一段时间,但随着Pietro异常坚决的表示要不惜一切代价潜入德国时,大家才开始严肃地正视前方的一切可能。

  那之后我大概有五年没见到他们。

  1942年,最早预见到核弹的可能性的科学家中的一员Leo Szilard在四处奔走呼号之后联名Albert Einstein等人上书总统,几乎是声泪俱下的恳切请求给予原子弹计划最高优先权,理由之中就有一条着重标出了Erik Lehnsherr的名字——失踪的科学家被怀疑加入了希特勒的铀俱乐部,换言之,他很有可能在帮助轴心国建造核弹。

  而唯一有可能对此事知情的情报部门,选择一言不发。

  其实我从始至终都没有问过Charles到底对此事有何看法——在战时是不能,而战后是不敢,因为在1945年解放柏林时,苏联人最终是在监狱里找到这位明面上失踪了整整七年的科学家和五年前在巴黎铁塔下与我和Raven告别的Pietro的——二人身上都有很明显的刑讯痕迹,而后者由于那伤的触目惊心的腿部而显得更为严重一些。

  也就是在那个时候我才知道,Pietro原来就是Erik很多年前失散并且之前从未见过面的儿子。

  而Charles那九年前在意大利深造的养子是从集中营里被解救的千千万万难民中被他找出来的,昔日活泼可爱、在Erik影响下略有些德式拘谨的David的影子在这个年轻人身上已经很淡了,取而代之的是一个PTSD患者以及严重的人格分裂者。

  战争给每一个人都留下了不可磨灭的伤痕,而或许要从中恢复过来、继续向前看是件很难的事情,尤其是对Charles和Erik来说。

  而等到这么多年后的今天,我还是非常高兴的看到我的这两位一向不对盘却又一直密不可分的老朋友逐渐走出了昔日的阴影并且共同创办了他们的学校,就像很多年前他们在哥本哈根所做的那样。

  “…只要人活着,战争就有可能发生。因为人与人之间的差异总是存在的,差异导致矛盾,矛盾滋生党派,党同伐异的结果就是战争,所以说战争永远是存在的,但就我个人而言,我希望它永远也不要发生…我真怀念很久以前的我们,那些未经霜雪、天真烂漫的好时光。

  致敬最好的年代。

爱你的Charles Xavier(和不情愿的Erik Lehnsherr)

                 1978.12.21.”

 

                           Hank McCoy

                         于1978.2.  

  

  

   

  

 

 

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