人生有银(2)
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在19世纪即将结束的时候，人类曾一度顾盼自雄，完全陶醉在辉煌的成就中。也难怪，掌握了牛顿运动定理、麦克斯韦电磁方程和热力学公式，似乎已经足够解释大自然的全部奥秘了。当年流行的共识是，物理学大厦已经建成，后人能做的只剩下零星装修，将计算“精确到小数点后面6位”。1900年4月27日，开尔文勋爵在伦敦皇家学会发表演讲，题为“19世纪笼罩着光热动力学理论的乌云”，他不无隐忧地说，经典物理学的“优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了”。第一朵乌云来自1887年的迈克耳孙-莫雷实验，证明了光速在各个方向相同并由此否定了以太的存在；第二朵乌云则来自1898年卢梅尔和普林舍姆的黑体辐射实验，暴露了瑞利-金斯定理在短波区导致辐射强度无限积累的荒唐，被埃伦弗斯特讥为“紫外灾难”。
而经典物理学的“灾难”远不止于此，继1895年伦琴发现X射线和1896年贝可勒尔发现放射性后，1897年汤姆孙发现电子；1898年居里夫妇发现放射性元素钋和镭；卢瑟福同年发现了α和β射线；1900年12月14日，普朗克在柏林物理学会宣读了“常态谱系能量分布法则理论”，提出了能量并不连续，而是以一份份、一包包“量子”为基本单元传输；1905年，愛因斯坦发表了石破天惊的狭义相对论、光电效应和布朗运动等重磅论文。此时，“两朵乌云”早已变成了暴风骤雨和电闪雷鸣，彻底震撼和动摇了整个经典物理学的根基。一个翻天覆地的大革命正在来临，自牛顿后秩序井然的科学界完全乱了方寸，陷入空前迷惘和恐慌。
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也许是天降大任于斯人，德国科学家能斯特在朋友古德斯密特家中巧遇比利时企业家和化学家索尔维。这位发明了氨碱法生产苏打的百万富翁热心公益，曾资助过1897年北极探险。能斯特不失时机地劝说索尔维出面邀请世界最优秀的科学巨匠，召开一次顶级峰会，讨论如何应对这场大动荡和大变局。索尔维深感荣幸，“人生有银不在此时用更待何时”，于是当即应允，解囊相助。这便是索尔维会议的背景和动因。
1911年10月30日至11月3日，第一届索尔维会议在布鲁塞尔豪华的大都会酒店召开，22位著名的科学家，包括彭加勒、普朗克、能斯特、郎之万、索末菲、居里夫人、爱因斯坦等联翩而至，每人得到1000法郎旅差补贴。德高望重、精通英法德语的科学界领袖洛伦兹担任主席。会议中心议题为“辐射和量子”。这是人类科学史上第一次真正的国际会议。32岁的爱因斯坦仅比林德曼年长，属资历最浅的晚辈，他把会议称为“女巫的盛宴”。而科学泰斗彭加勒次年便溘然长逝，在索尔维会议上留下了最后的智慧光芒。青年物理学家莫里斯·德布罗意陪同郎之万参加索尔维会议并担任秘书。他没有忘记带上弟弟路易斯·德布罗意接受熏陶，并且阅读整套会议记录。路易斯·德布罗意从此走上了科学道路，后因发现电子的波动性而获得1929年诺贝尔物理学奖。
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值得一提的是，索尔维在开幕式致辞中纵谈了自己对万有引力、布朗运动和辐射理论的研究心得，与会大师们都洗耳恭听，幸好索尔维没有以“恩公施主”自居而主导会议。正式公布的合影中，索尔维端坐前排，其实他当时并不在场，而是用了替身并换上了索尔维的头像。虽然PS痕迹明显，但仍然表现出科学巨匠们对索尔维的感激和敬重。
第一次世界大战让科学共同体彻底分裂，此后两届索尔维会议都将德国科学家拒之门外。在洛伦兹和爱因斯坦的努力下，1927年10月的第五届索尔维会议终于实现了科学家的大团圆。29个出席者中有17个获得和此后获得了诺贝尔奖。会议以“电子和光子”为主题。玻尔、玻恩、海森伯论述矩阵力学、互补原理和不确定性原理，量子力学的哥本哈根诠释逐渐成型。薛定谔则用波动方程分庭抗礼。德布罗意的导航波理论备受青睐。劳伦斯·布拉格、康普顿报告了X线衍射和散射的最新结果。
卡文迪许的“红利”
卡文迪许实验室是剑桥大学的明珠，也是世界现代物理学的摇篮。斜阳草树，寻常巷陌，这座古风悠扬的三层小楼，就是卡文迪许实验室的旧址。徜徉在一个个伟大科学事件发生的历史现场，心中会涌起麦加朝圣般的敬畏。我们的世界之所以成为今天的面貌，卡文迪许实验室是许多因果链的重要开端。
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万邦来仪的1851年伦敦世博会标志着工业革命时代的降临，英国大学几百年间重理论、轻实验的学风开始备受质疑，因为社会大变革需要更优良的机器和更熟练的操作。1846年，威廉·汤姆孙(后称开尔文勋爵)在格拉斯哥大学前任教授家的地下酒窖建立了第一个简陋的实验室。此后牛津大学的克拉伦登实验室于1868年动工。剑桥大学不甘人后，1869年成立专门的委员会进行论证，决定在原来为植物园准备的土地上修建物理实验室，主体工程和设备预算为6300英镑。
18个月过去了，这笔巨款还迟迟没有着落。时任剑桥大学校长的德文郡7世公爵威廉·卡文迪许是英国著名科学家亨利·卡文迪许的后裔，他于1870年10月10日写信给副校长霍克，决定自掏腰包，支付实验室建造的全部费用。资金到账，百事顺畅，知名建筑师福西特欣然担任实验室设计。1872年3月12日，承包商基布沃斯以8450磅总造价中标，威廉·卡文迪许照单全付。实验室在建造过程中一直叫德文郡实验室，直到1874年落成后才顺从众议，为纪念亨利·卡文迪许，将实验室命名为卡文迪许实验室。
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科学的投入大多不能得到立竿见影的回报，1874年6月16日，卡文迪许实验室正式剪彩，当时只有17个学生选修自然科学，其中物理专业仅寥寥数人。经过几代经营和积累，卡文迪许实验室终于成为全世界首屈一指的物理学中心。这里先后走出了29位诺贝尔科学奖得主：汤姆孙发现电子，卢瑟福发现元素的嬗变，布拉格发现X线衍射定理，阿斯顿发明质谱仪，威尔逊发明云室，查德威克发现中子，沃尔顿和考克罗夫特率先分裂原子并证实爱因斯坦质能方程E=mc2，沃森和克里克发现DNA双螺旋，女科学家霍奇金发现大分子三维结构，约瑟夫森发明“约瑟夫森结”，赖尔开创射电望远镜新纪元，罗斯林、休伊士发现中子星，卡皮查发现低温物理的超流体，萨拉姆发现核子弱相互作用，拉姆齐造出超精密铯原子钟……一座实验室竟有如此巨大的能量与活力，做出和它的规模完全不成比例的贡献，这种奇迹在世界上是绝无仅有的。饮水思源，怎能不感激威廉·卡文迪许当年的慷慨捐赠？至于这位公爵还为其他什么事情花过多少钱，后世既不知晓也不关心，历史只记住他“投资”卡文迪许实验室，为人类留下永远的“红利”。
但慷慨解囊并不意味着一了百当。卡文迪许实验室成功的重要原因在于用人。首任教授麦克斯韦深湛的理论功底、严谨的治学精神、自己动手制作实验设备的原则，成为卡文迪许实验室宗奉不渝的传统。1879年麦克斯韦英年早逝后留下的书籍，则是卡文迪许图书馆最早的家底；瑞利继任后多有兴革，自己编写教科书。1882年开始招收女生。1904年瑞利获得诺贝尔奖时已经离任10年，仍把奖金中的5000英镑捐给卡文迪许实验室；28岁的物理学家汤姆孙1884年接班后，开启了卡文迪许实验室的黄金时代。从1895年开始向全世界招生，新西兰农民的儿子卢瑟福便是第一个海外才俊；待到卢瑟福1919年继任，卡文迪许实验室已经成为一战后世界物理学中心，学生达到600多人。1933年建立蒙德实验室，墙上装饰的大鳄表达了学生对他的尊崇；劳伦斯·布拉格1938年受命，对二战中雷达和原子弹研究厥功甚伟。此后果断转型，向射电天文和分子生物领域发展。
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卡文迪许实验室掌门人的战略眼光、开拓意识、奉献精神和人格魅力是使实验室不断走向辉煌的关键，这里又涉及“大楼”和“大师”的问题了。回想卡文迪许实验室动议之初，校方的第一人选曾经是大名鼎鼎的开尔文，只因老勋爵不愿离开格拉斯哥而作罢。麦克斯韦去世后，校方二次邀请开尔文却再遭拒绝。瑞利去职后又三请开尔文但仍然未果。也许这才是卡文迪许实验室的大幸。开尔文晚年因循守旧，思想僵化，如何能开创和执掌如此宏大格局？先于卡文迪许实验室的牛津大学实验室也相对平庸逊色，别忘了校长克拉伦登当年比卡文迪许捐钱更多，达1万英镑。
不由想到伦琴1901获首届诺贝尔物理学奖后，曾把全部奖金捐献给维尔茨堡大学。由于缺乏打理和运筹，最后在通货膨胀中完全“打了水漂”。可见为科学撒播的种子， 不会自动长成参天大树。“所托得人”和“所托非人”有着天壤之别。
【责任编辑】庞 云, http://www.100md.com(赵致真)