科學、人生與動蕩年代

何鈞

在人類自然科學史上，二十世紀毫無疑問是屬于原子理論物理的時代。量子物理的出現，不但深刻改變了人類對物質、自然和哲學的基本認識，而且也帶來了一系列的技術革命，徹底地改變了人類生活方式。在這場偉大的科學革命中，阿諾德·索末菲（Arnold Sommerfeld，1868-1951）與普朗克、愛因斯坦和玻爾一道，是創立者和弄潮兒。他對玻爾原子模型的擴展，使之能夠解釋更精細的光譜結構，為進一步研究關于物質結構的基礎物理理論和應用開辟了道路；他留下了神秘的索末菲精細結構常數，這個與萬有引力常數、波爾茲曼常數和普朗克常數等同列的幾個自然界基本常數之一；他曾八十四次獲得諾貝爾獎提名，但是都因為種種原因未能獲獎，這也是一個引發各種猜想（包括陰謀論）和爭議的令人難過的“傳奇”。不過考慮到愛因斯坦一生也從未因為相對論、布朗運動和統計物理方面的杰出成就獲獎，諾貝爾物理獎的權威性遠非不可質疑，索末菲的失落也并非不可思議。不過，索末菲對物理更重要的貢獻，還是在教育方面。作為開風氣之先的改革實踐者，索末菲在理論物理還沒有成為一個正式的領域，甚至他本人都不是一個“真正”的物理學家的時候，就白手起家，創立了現代理論物理學的第一個學派，慕尼黑學派。在這個被稱作是“理論物理學家搖籃”的地方，索末菲培養了大量人才，僅僅是諾貝爾物理學獎得主就有七人之多：海森伯、泡利、德拜、貝特、鮑林、拉比和勞厄。

然而，讀者若是簡單地認為中華民族從未經歷過這種現代自然科學的黃金時代，呼喚創新精神，尊重和艷羨德意志民族這方面的驕人成就，那么在展讀埃克特博士撰寫的這本《索末菲傳記》（Arnold Sommerfeld：Science， Life and Turbulent Times[1868-1951]）之后，您一定會有更多的思考，因為事實并非如此簡單。

歷史上飽受周邊文明中心欺凌鄙視的德國，自一八七一年統一后，在短短三四十年間，就從一個落后的封建割據的農業國，一躍成為歐洲最發達的工業大國，社會氣氛、民族心理也隨之主動被動地發生了變化。在這一崛起過程中，科學和技術扮演了十分重要的角色，成為“世界科學中心”更是德意志民族的驕傲。但表面的繁榮之下，并非沒有危機。比如德國物理學的代表人物愛因斯坦，就不是德國科教體制的產物，甚至可以說，他是從自己十分厭惡的德國教育逃離，前往瑞士的。而之后一次世界大戰的失敗，更使得德國科學遭受巨大打擊，不但物質條件一落千丈，還被國際科學界封鎖。最致命的打擊，則是在一九三三年希特勒上臺后，科學界的大批精英被迫離開德國，使得美國取代德國，成為真正的“世界科學中心”。一九四○年二次大戰爆發，同時也標志著德國科學黃金時代的終結。索末菲一手打造的“慕尼黑學派”受到納粹摧殘之后也一蹶不振，再也未能恢復昔日的榮光。

如果將索末菲的生平事跡放在這激動人心卻又動蕩不安的時代背景之下，可以品味出很多因素的交互作用—家庭背景、天賦秉性、教育養成、政治傾向和對科學體制的認知、德國當時的社會風氣思潮等等。看看是什么造就了一代宗師和一個鼎盛的學派，又是什么導致了它的衰落。我們這里只是探討看似不同實則具有深刻聯系的兩個方面，就是他的科學（包括教育）成就和他的政治社會傾向認知。

和愛因斯坦這樣受自己獨特的文化傳統影響的科學家相比，索末菲無疑是更加“正統”而典型的德意志科學家代表。像絕大多數威廉時代的德國學者一樣，索末菲身上具有 “受過教育的中產階級”的典型特點：以普魯士的諸多美德自傲，忠誠、守時、廉潔、自律、秩序，敬業；具有強烈的德意志認同，對國家無條件的忠誠，將“軍國主義”視為德國文化不可分割的一部分。

另一方面，索末菲在中學和當時的世界數學中心格丁根大學（Universit?t G?ttingen，又譯哥廷根大學）接受了古典主義教育，強調全面發展和完整人格，認為自己更喜歡文學和藝術，并表現出相當高的天賦，畢業時還曾想從事建筑工作。雖然如此，把索末菲和其他類似的大學生區分開的，恐怕還是他的特殊際遇。在格丁根大學期間，索末菲有幸擔任著名數學家費利克斯·克萊因的助手，之后又與后者一起加入《數學科學百科全書》的編輯工作，成為這項歷時長達三十年的龐大工程的主要參與者。在這個過程中，他與克萊因遍游歐洲，邀請當時最有名的學者加入他們；還要對來稿進行編輯加工，其中包括修改前輩的手稿。克萊因不僅僅是一位著名科學家，還是在德國科學界頗有權勢的人物，對當時德國僵化保守的科研教育體制的弊端認識深刻：由文化部管理的綜合性大學（Universit?t）高高在上，而由貿易部管理的高等工學院（Technische Hochschule）地位低下，兩者之間壁壘森嚴，井水不犯河水。對此，克萊因懷有堅定的改革信念和計劃—從某種意義上說，對索末菲的扶植，就是這個改革計劃實踐的一部分。

與這樣的貴人共事，不但給予索末菲學術之外的視野，也讓他成為“圈內人”。 《索末菲傳記》中運用了大量的檔案文件，再現并剖析當時的科研運作體制，透露了其學術生涯中學術本身之外的內容：為了爭奪稀缺的職位資源，拉幫結派、抱大腿找后臺（包括學術界以外的權貴）、遞條子、打招呼、泄露信息甚至某種意義上的圍標等各種暗箱操作，應有盡有。而索末菲本人在這方面也絕不迂腐。從學術生涯起初艱辛的求職，到工科學院的委曲求全和磨煉，再到后來的慕尼黑大學開山立派，他從來都不吝于以各種手腕，實現個人利益和小集團利益的最大化。這與我們一直宣傳的科學家的正面形象可能大相徑庭，但確實是科學界的真實。對于任何立志以科學為畢生事業的青年人來說，不可不察。

讀者可能不禁要問，如此烏煙瘴氣的現實，何來德國科學的鼎盛？愛因斯坦這樣伯爾尼專利局的小職員，何以被請到德國，后來還成為德國物理學的領袖？這是科學體制和科學史研究者的課題，讀者也可以見仁見智。我們看到的是，德國科學界至少有一部分領袖，雖然也爭權奪利，但是這些行為背后的價值觀，仍然包含了對科學真理的尊重和追求。另外，德國科學界也和當時的歐洲科學界保持著聯系和交流，肩負著為國爭光的使命；德意志民族也確實富于科學素養，盡管只有極少數人能以科學為職業，但是社會上從實業家到工程師、律師、政治家，不乏真心愛好探討科學、具有較高科學鑒賞力的人士。在這些互動中，體制內的權勢不能替代真正的科學價值和貢獻，并且受到了不斷的監督和評判。

廣泛的閱歷和學術視野，非常規的教育和事業發展模式，對體制現實的強烈批判意識，和實用主義的身段，似乎是索末菲成功的秘訣。他善于察覺復雜的實驗數據和事實背后的關系及規律，并利用復雜的數學工具解決。但是更重要的，是他在此基礎上形成的科研和教學風格。他唯才是舉，不拘一格，強調師生間平等和寬松的討論探索風氣。這在當時固步自封、僵化保守的德國，難能可貴。對科學真理本身的嚴謹和對探索過程的寬容，是同一事物的兩面。工學院出身的德拜和大學低年級學生海森堡、泡利等人皆可為之作證。其中最生動的例子，莫過于從柏林來的帶有自由派氣質的勞厄，性格上與索末菲群體格格不入，更在研究中的重要問題上犯了常識性的錯誤，卻能夠歪打正著地取得了“諾貝爾獎”級別的重大發現。除了他個人的運氣之外，也和索末菲學派寬容耐心，不控制每一個細節的風格相關。

對未知事物的謹慎也體現在索末菲對待專業外事物的態度。這本《索末菲傳記》中展現的這方面內容很多。這不僅僅讓本書的內容超出科學史的范圍，涉及更廣泛的政治、文化和社會歷史；更重要的是，德國科學的黃金時代本來就與其政治文化息息相關。從某種意義上說，英譯本書名“科學、人生和動蕩年代”更能反映它的內容和主題。德國是一個哲學氣氛濃厚的國家，哲學和科學的關系十分密切，科學家們經常投入對哲學的激烈爭論。索末菲也不例外，但卻有意保持了一定的距離。他是強烈的德意志民族主義者，一戰前后，他以高度的熱忱積極參與實用研究，尤其是軍事應用研究。在出訪的時候，他時刻注意自己是在代表德國—德文原版的書名“原子物理和文化使者”就反映了這種時代文化心理—那是在一個對德國來說異常艱難的時代，通過在專業領域的領先地位， 索末菲打破了德國科學界和整個國家受到的封鎖和孤立，同時為個人家庭獲得了一些寶貴的外匯收入。但是，這些都未影響他對科學價值的判斷。德國科學家在其黃金時代期間整體的政治表現，在人類科學史和歷史上都是一個引起很多關注和討論的問題。索末菲從一個國家意識強烈的普魯士人，到最后和體制分道揚鑣，成為少數始終沒有加入納粹的學者之一，其心路歷程很值得研究。

索末菲對美國一向抱有好感、信心和期望，這種心態在當時的德國科學界，無論左右人士中間，都不是主流。這里有個人際遇的因素：美國財力雄厚，科學上落后，仰望歐洲，為謀職困難的歐洲博士們提供了職位，尤其是在納粹橫行期間，就連索末菲本人早期也曾動過移民的念頭；為數眾多的德裔人士使得美國雖是在戰爭之中，但反德情緒卻和法國這樣的世仇不可同日而語；對美國的訪問講學更給索末菲帶來不菲的收入。除此以外，與等級森嚴、事事講究秩序的德國相比，美國的生活方式很對索末菲的胃口，但更重要的是，美國文化中這種不拘一格的自由風格，與索末菲自己的科學和教育理念有契合之處。他比絕大多數德國教授更早地覺察到了美國的潛力，在德國科學的頂峰時期，就看到了自身的危機。早在二戰之前，索末菲就已經認識到，以前被德國學者瞧不起的美國，在許多領域已經走在世界的前列，并且似乎具有無限的潛力，物理學的未來在美國。

《索末菲傳記》的作者埃克特博士，為人低調，幾十年如一日，在簡陋的環境中專心治學，在原子物理學史、量子物理學史以及作為科學與技術之間的學科的流體動力學發展史方面，用德文、英文和法文發表了大量的論文和專著，是世界公認的科學史權威。此外，他還出版過《海因里希·赫茲傳》和《路德維希·普朗特傳》，《原子物理學家》還曾被譯成日文，引起日本學界的重視。一九八一年他剛開始從理論物理學轉向科學史研究后不久，就接觸到了索末菲的資料，并產生極大的興趣。二○一三年，在紀念玻爾-索末菲模型一百周年之際，德文版《索末菲傳記》出版，并很快就被譯成英文，兩個版本都得到學術界好評。二○一六年德意志博物館科學史研究所曾專門為將要退休的埃克特舉辦了一場學術研討會。學界對他的學術成就的認可就是對他的最佳獎賞。

這本《索末菲傳記》絕非為傳主歌功頌德，而是嚴肅的、集作者三十年研究精華的歷史科學和科學歷史著作，內容詳實，視野恢宏。對當前的中國社會和讀者來說，了解德國科學史上的這樣一位人物的生平，他成長的社會家庭氛圍，教育養成以及個人際遇、事業興衰，除了一般的拓展視野、豐富知識之外，還有更為特殊的現實意義。