諸“神”的盛宴

2016年9月，二十國集團（G20）領導人第十一次峰會在杭州舉行，掌握著全球近90%GDP和近80%貿(mào)易額的20國集團首腦齊聚一堂，共商世界經(jīng)濟的未來。對于普通人來說，相比于全球經(jīng)濟走向，大家更關心來了哪些國家元首，畢竟從某種意義上來說，國家元首們也是大眾心目中的“政治明星”。其實，除了G20，歷史上還有許多“星光熠熠”的會議足以閃瞎觀者的雙眼，比如我們今天要介紹的“索爾維會議”就是這樣一個集合了所有科學界“大神”的“全明星”會議。

索爾維會議的誕生

索爾維物理學會議是國際著名的科學會議之一。1911年在比利時工業(yè)化學家兼社會改革家恩斯特·索爾維（Ernest Solvay）資助下在布魯塞爾舉行了首次會議。索爾維物理學會議與通常的學術性會議不同，后者一般只公布已經(jīng)獲得一定成果的科學研究工作；而索爾維物理學會議卻致力于討論物理學發(fā)展中有待解決的關鍵性問題。每次會議都是由人數(shù)不多的、來自世界各國有關方面的最杰出的專家就一個專題進行討論；首屆索爾維物理學會議是在由于相對論和量子論的出現(xiàn)，而引起新概念同經(jīng)典物理學理論的嚴重不協(xié)調的背景下召開的。從1911年召開第一次會議起，至今已舉行過20多次。

誰是索爾維

恩斯特·索爾維，1838年4月16日生于比利時的雷別克·羅哥朗。父親從小就給他灌輸至高無上的社會責任感和生活操守的準則，這對他產(chǎn)生了畢生的影響。年青時他曾在馬隆內作為寄宿生就學于弗雷爾學院，博覽了許多化學與物理學方面的書籍，甚至在校學習時，就把自己的宿舍變成了一個化學試驗室，把他的許多假日都花在了試驗上。索爾維21歲時接受了舅舅的好意而進入工廠工作，這份工作使他有機會繼續(xù)進行化學試驗。他開始為生產(chǎn)純堿而進行氨處理試驗，并于1861年4月15日公布了他的第一個專利《關于利用海鹽、氫和碳酸在工業(yè)上制造碳酸鈉的技術問題》，這是19世紀工業(yè)化學領域最重要的進展之一。

靠家庭的資助，索爾維在夏爾貝克建立了一個試驗性的實驗室，并迅速地獲得了許多成果，這些成果為生產(chǎn)化學產(chǎn)品的比利時各公司提供制造純堿的流程。1863年，索爾維在庫耶創(chuàng)辦了一個工廠并于1865年1月開始營運。由于他對技術方案的改進，使制純堿流程情況大為改觀，并顯示出極強的生命力，到1867年日產(chǎn)量已達到8噸，隨后產(chǎn)量成倍增加。索爾維立即尋求將他的企業(yè)變成國際性企業(yè)的道路。1872年，他在法國的多姆巴斯勒地區(qū)建立了一個工廠，它后來成為世界上最重要的蘇打生產(chǎn)廠之一。此后，他在世界各地建立了20多個持有索爾維公司營業(yè)執(zhí)照的股份制企業(yè)。索爾維的努力終于獲得了非同尋常的成就，全世界都采用索爾維流程，從而使他變成了富豪。對索爾維來說，財富的追求并不是他的最終目的，他利用所擁有的財力和聲望不斷資助各種社會的及科學的規(guī)劃機構，并給各種慈善事業(yè)和研究組織以巨額捐款。他一生始終保持簡樸的習慣，不奢侈也不注重榮譽。1922年5月26日，索爾維在布魯塞爾逝世，他的生活美德和工作態(tài)度給后人留下了美好的回憶；他所倡導和資助的索爾維物理學會議，為他在科學界奠定了永久的聲望。

能斯特運籌帷幄

1910年春天，索爾維在布魯塞爾他的合作者戈德斯米特（B.Goldschmidt）的住所會見了能斯特（W.Nernst）。能斯特曾是玻爾茲曼（L.Boltzmann）的門徒和奧斯特瓦爾德（F.Ostuwald）的助手，當時是柏林大學的化學教授和物理化學研究所所長。能斯特是一位具有多方面才能的人，一位有才華的物理化學家，他熱衷于實際應用，對學生有著極強的影響力，而且還是一位能干的組織者；1889年，能斯特創(chuàng)立了電解波的電位和電導理論；1906年提出了熱力學第三定律。在1905年去柏林以前，他在哥廷根已有了極高的學術聲望和政治影響；后來因研究熱化學，提出熱力學第三定律的貢獻而獲1920年諾貝爾化學獎。

在布魯塞爾的戈德斯米特住所內，索爾維向能斯特講了他關于萬有引力及物質結構的想法，想知道這些想法能否引起像普朗克（M.Planck）、洛倫茲（H.M.Lorentz）、龐加萊（H.Poincarè）和愛因斯坦（A.Einstein）這些偉大的物理學家的注意。索爾維也對相對論和量子論的出現(xiàn)在經(jīng)典物理學中所引起的危機很感興趣。雖然索爾維是大企業(yè)家，但他希望把自己的著作《論萬有引力和物質的基本原理的建立》提交出來以引起歐洲第一流科學家們的興趣。能斯特由此看到了召開一次關于物質分子運動論和輻射量子論問題的最高水平國際會議的可能性，他向索爾維提出了自己的設想。這個設想立刻撥動了索爾維敏感的心弦，并得到他的即時響應，他委托能斯特進一步與普朗克、洛倫茲、愛因斯坦以及其他杰出的物理學家一起探討這個問題。能斯特剛從布魯塞爾回到柏林，就迅速著手將這個想法付諸實施。

早在1910年前，能斯特就曾和普朗克商討召開一次會議的可能性，以便借助于新思想來修改物質和輻射的經(jīng)典理論，但普朗克當時不知道時機是否已經(jīng)成熟。能斯特與索爾維在布魯塞爾的會見給舉行這次會議以新的契機。他把普朗克當時的態(tài)度理解為充分支持的表示，并立即與洛倫茲、克努森（H.C.Kundsen）聯(lián)系，以便得到參加預定會議的人員的保證。同時他寫信給索爾維，寄去了課題細節(jié)和邀請信的草稿。能斯特在產(chǎn)生了召集一次國際會議的念頭之后，擬了一份簡短的備忘錄寄給被他尊崇為這個領域的思想領袖普朗克，普朗克于1910年6月給能斯特回復了一封持認可態(tài)度的信件。能斯特隨后再一次去布魯塞爾會見了索爾維，他把物理學基本原理的革命性變化和召開一次國際會議的必要性，描繪得那么激動人心，以致索爾維立刻答應資助這個會議。1910年7月26日，能斯特把一份用德文寫的邀請書草稿寄給了索爾維，索爾維簽署以后就把這份邀請書分別寄給了這個領域的18位最主要的物理學家。能斯特在他給索爾維的附信中，提議會議在1911年復活節(jié)過后即刻召開，并提議以布魯塞爾為會議地點；會議計劃要開一個星期左右，并希望把演講以及隨后的討論匯編成書出版；索爾維同意了這些建議，能斯特隨即投入了實際的籌備工作。他原先打算提名瑞利（J.Rayleigh）勛爵當會議主席，而瑞利勛爵對量子概念持否定的態(tài)度，還因為像他自己所承認的那樣，他是一個“不善外語的人”。后來選定洛倫茲擔任這個職務，這是一個更好的選擇。能斯特同普朗克和洛倫茲一起制定了會議議程，決定了相應的演講人，最后于1911年6月9日，正式向被委任的演講人發(fā)出通知，其他與會者則在7月15日通知。能斯特提出一個要求，希望所有邀請書均由索爾維單獨出面發(fā)出，不要提他自己的名字。可是，參加會議的人幾乎沒有一個不曉得能斯特的積極活動，他們都完全知道，他是這項事業(yè)背后的實際推動者。

被邀者積極響應

洛倫茲是當時國際上理論物理學的權威，由于長于社交，善于辭令，具有幽默感，熟練地掌握多門外語，而且是一位和藹可親的人，因而被邀請擔任會議的主席職務；并從1911—1927年間連續(xù)五次擔任索爾維物理學會議的主席；他在國際物理學界的各種集會上，經(jīng)常是一位很受歡迎的主持人。

在會議邀請信發(fā)出不久，索爾維接連收到眾多熱情洋溢的回信。1911年7月8日，洛倫茲從萊頓寫信給索爾維談到他自己的情況：“雖然我在給能斯特教授的復信……已接受了在您倡議下，將在布魯塞爾召開的這次科學會議的邀請，但是我仍要衷心地感謝您由于邀請我而給我的榮譽。同時請允許我告訴您，我十分欣賞您為科學的進步所做出的巨大努力，我完全同意您的計劃。實際上，這些人數(shù)有限的物理學家，他們都認真地準備著計劃中的重要議題，并毫無疑義地會精確地闡明各種困難問題，并且提出解決它們的辦法……如果能為您的計劃的成功貢獻微薄力量，我將感到莫大的榮幸。”其他接受會議邀請的回信也都顯示出極高的熱情，沒有一個人謝絕參加會議。

這次會議除了比利時國王接見外，還安排了眾多的其他活動，讓科學家彼此熟悉和充分了解對方的工作。被邀的參加者都在復信中做出了熱烈的反應，除去他們對這樣一個會議主題盼望已久，也不排除一些人因被接納進這個經(jīng)過選擇的狹小與會者的圈子而產(chǎn)生的榮耀感。

世紀大爭論

現(xiàn)在，索爾維會議之所以被大眾所熟知，還是因為第五次會議留下的那張著名的“全球最智慧照片”。其實，在這張全明星照片背后的故事遠沒有它表面上那么和諧，關于量子論的辯論讓整場會議劍拔弩張，也讓其成為了物理學歷史上最著名的一次大會。

量子論大流行

量子論在誕生以后的5年里一直是普朗克的私人領地，從1905年開始，其他科學家們才在愛因斯坦帶領下逐漸侵入這片領地。但所有這一切一直沒歸之于能斯特的功勞。能夠清楚地說明他所起的作用的，正是他提出了召開一次討論量子問題的國際會議的構想，邀請這個領域中的所有領袖人物參加，并且為此做了籌備工作。這次會議后來被稱為第一屆索爾維會議，并像能斯特所企求和預想的那樣，成為量子物理學發(fā)展史上一個重要的里程碑。

第一屆索爾維物理學會議于1911年10月29日，在布魯塞爾大都會飯店舉行招待會，會議于10月30日開始，持續(xù)到11月3日。實際參加會議的18位被邀者當中，只有金斯（J.H.Jeanes）和龐加萊兩人對量子概念抱明顯否定的態(tài)度，但會議的結果使龐加萊改變了自己的觀點。愛因斯坦應邀作閉幕講話，題目是《比熱問題的現(xiàn)狀》，他對此作了極好的評論，而且還利用這個機會表達了他對電磁輻射的量子理論的看法，對當時固體的量子理論的研究產(chǎn)生了巨大的影響。

到了1911年，量子概念不再是少數(shù)人的觀點，而變成了許多第一流科學家所公認的一個具有重要意義的事情。其后的一代物理學家從一開始就被引到這個問題上來。這次會議的正式報告是1912年夏用法文發(fā)表的，1913年底出版了德譯本。這份報告是一部關于量子問題的綜合性手冊。由于這次會議所討論的是極端重要的問題，而且與會的又是當時第一流的物理學家，因此會議報告的出版強烈地激發(fā)了眾多的物理學家來深入研究量子問題，并為其進一步發(fā)展提供了有利條件。

但到了1927年，第五次索爾維會議時，一切都變了。

華山論劍

這次會議從1927年10月24日到29日，為期6天。會議明顯地分成三派：只關心實驗結果的實驗派：布拉格（W.L.Bragg）和康普頓（A.H.Compton）；哥本哈根學派：玻爾（N.Bchr）、玻恩（M.Born）和海森堡（W.Heisenberg）；還有哥本哈根派的死敵：德布羅意（L.de Broglie）、薛定諤（E.Schrodinger），以及坐在臺下的愛因斯坦。

20世紀20年代，以玻爾、海森堡、玻恩等人為代表的“哥本哈根學派”開始流行。他們認為物理學的研究對象應該是可以被觀察或實踐的事物，而不是建立在觀察不到或是純粹的推論的基礎上，在這種思潮引領下，他們建立起了矩陣量子力學。以海森堡的“不確定性原理”、玻恩的統(tǒng)計解釋和玻爾的“互補原理”為基礎，就產(chǎn)生了“哥本哈根解釋”。年輕、激情是他們的標簽，因而他們也被稱為“反叛的一群”。

與之相對，原先力推量子論的愛因斯坦早已不滿量子力學的后續(xù)發(fā)展，愛因斯坦始終認為以玻爾為首的哥本哈根學派所詮釋的量子力學不完備，但苦于沒有好的解說樣板，也就有了著名的“上帝不擲骰子”的否定式吶喊！愛因斯坦直到過世前都沒有接受量子力學的理論。對此，愛因斯坦還有另一個名言：“月亮是否只在你看著他的時候才存在？”

會議的氣氛從一開始便是火熱的，像拳王爭霸賽一樣，重頭戲到來之前先有一系列的墊賽：大家先就康普頓的實驗做了探討，然后各人分成了涇渭分明的陣營，互相炮轟。德布羅意一馬當先做了發(fā)言，他試圖把粒子融合到波的圖像里去。泡利（W.Pauli）站起來狠狠地批評了這個理論，他首先不能容忍歷史車輪倒轉，回到一種傳統(tǒng)圖像中，然后他引了一系列實驗結果來反駁德布羅意。眾所周知，泡利“是世界第一狙擊手”，誰要是被他盯上了多半是沒有好下場的，德布羅意最后不得不公開聲明放棄他的觀點。幸好薛定諤大舉來援，不過他還是堅持一個非常傳統(tǒng)的解釋，這連盟軍德布羅意也覺得不大滿意，泡利早就嘲笑薛定諤為“幼稚”。玻恩和海森堡躲在哥本哈根掩體后面對其開火，他們在報告最后說：“我們主張，量子力學是一種完備的理論，它的基本物理假說和數(shù)學假設是不能進一步修改的。”他們也集中火力猛烈攻擊了薛定諤的“電子云”，后者認為電子的確在空間中實際地如波般擴散開去。海森堡評論說：“我從薛定諤的計算中看不到任何東西可以證明事實如同他所希望的那樣。”薛定諤承認他的計算確實還不太令人滿意，不過他依然堅持，談論電子的軌道是“胡扯”（應該是波本征態(tài)的疊加）。玻恩回敬道：“不，一點都不是胡扯。”

愛因斯坦一開始按兵不動，保持著可怕的沉默，不過當玻恩提到他的名字后，他終于忍不住出擊了。他提出了一個模型：一個電子通過一個小孔得到衍射圖像。愛因斯坦指出，目前存在著兩種觀點，第一是說這里沒有“一個電子”，只有“一團電子云”，它是一個空間中的實在，為德布羅意—薛定諤波所描述。第二是說的確有一個電子，而ψ是它的“幾率分布”，電子本身不擴散到空中，而是它的幾率波。愛因斯坦承認，觀點Ⅱ是比觀點Ⅰ更加完備的，因為它整個包含了觀點Ⅰ。盡管如此，愛因斯坦仍然說，他不得不反對觀點Ⅱ。因為這種隨機性表明，同一個過程會產(chǎn)生許多不同的結果，而且這樣一來，感應屏上的許多區(qū)域就要同時對電子的觀測作出反應，這似乎暗示了一種超距作用，從而違背相對論。

風云變幻，龍虎交濟，現(xiàn)在兩大陣營的幕后主將終于都走到臺前，開始進行一場決定命運的單挑。可惜的是，玻爾等人的原始討論記錄沒有官方資料保存下來，對當時情景的重建主要依靠幾位當事人的回憶。這其中有玻爾本人1949年為慶祝愛因斯坦70歲生日而應邀撰寫的《就原子物理學中的認識論問題與愛因斯坦進行的商榷》長文，有海森堡、德布羅意和埃侖菲斯特的回憶和信件等等。

海森堡在1967年回憶說：“討論很快就變成了一場愛因斯坦和玻爾之間的決斗：當時的原子理論在多大程度上可以看成是討論了幾十年的那些困難的最終答案呢？我們一般在旅館用早餐時就見面了，于是愛因斯坦就描繪一個思維實驗，他認為從中可以清楚地看出哥本哈根解釋的內部矛盾。然后愛因斯坦、玻爾和我便一起走去會場，我就可以現(xiàn)場聆聽這兩個哲學態(tài)度迥異的人的討論，我自己也常常在數(shù)學表達結構方面插幾句話。在會議中間，尤其是會間休息的時候，我們這些年輕人——大多數(shù)是我和泡利——就試著分析愛因斯坦的實驗，而在吃午飯的時候討論又在玻爾和別的來自哥本哈根的人之間進行。一般來說玻爾在傍晚的時候就對這些理想實驗完全心中有數(shù)了，他會在晚餐時把它們分析給愛因斯坦聽。愛因斯坦對這些分析提不出反駁，但在心里他是不服氣的。”

愛因斯坦當然是不服氣的，他如此虔誠地信仰因果律，以致于決不能相信哥本哈根那種憤世嫉俗的概率解釋。然而，1927年這場華山論劍，愛因斯坦終究輸了一招。并非劍術不精，實乃內力不足。面對浩浩蕩蕩的歷史潮流，他頑強地逆流而上，結果被沖刷得站立不穩(wěn)，苦苦支撐 。1927年，量子革命的大爆發(fā)已經(jīng)進入第三年，到了一個收官的階段。當年種下的種子如今開花結果，革命的思潮已經(jīng)席卷整個物理界，毫無保留地指明了未來的方向。在1927年和1930年的第五屆和第六屆索爾維會議上，愛因斯坦站在哥本哈根學派的對立面提出了許多思維實驗試圖反駁玻爾，都被一一化解，但玻爾也始終不能說服愛因斯坦。這場爭論被稱為20世紀最著名的爭論。愛因斯坦本是最初支持量子概念的人，現(xiàn)在卻不接受它，令人唏噓。他余生一直試圖建立一個包容現(xiàn)有四種力（即：萬有引力，電磁力，強作用和弱作用）的“統(tǒng)一場論”，但未成功。