雷鋒網按：本文由知社學術圈原創(chuàng)編譯。

提起物理學最輝煌的年代，人們都會想起那張群星云集的華麗照片。1927年，第五屆索爾維會議在比利時布魯塞爾召開。包括愛因斯坦、波爾、薛定諤、居里夫人在內的諸多學界精英都參加了大會，留下了物理學界最經典的記憶?？上攵?，索爾維會議對現(xiàn)代科學起到了怎樣的作用。百余年來，它一直在延續(xù)。讓我們透過這扇窗口，觸摸物理學界的脈搏。

索爾維國際物理學化學研究會 (法語：Institut International de Physique Solvay) 是由比利時企業(yè)家 歐內斯特·索爾維于1912年在布魯塞爾創(chuàng)辦的一個學會。此前一年他通過邀請方式舉辦了第一屆國際物理學會議，即第一次索爾維會議 (法語：Conseils Solvay)。在此次成功之后，研究會繼續(xù)負責邀請世界著名的物理學家和化學家對前沿問題進行討論的會議。索爾維會議致力于研究物理學和化學中突出的前沿問題，每三年舉辦一次，規(guī)律為第一年是物理學，第二年輪空，第三年是化學。這會議常被趣稱為“集中了全人類三分之一的智慧”。

圖1. 歐內斯特·索爾維

歐內斯特·索爾維 (Ernest Solvay) 不僅是一名家財萬貫的實業(yè)家，也是一名科學家。他發(fā)明的工業(yè)氨堿法沿用至今。索爾維制堿法是將海水與石灰石混合，進而產生碳酸鈉，也就是我們常說的蘇打。蘇打可以將水軟化，使硬水中的鈣離子和鎂離子沉淀析出，因此，減少了污垢的形成。相比于堿液的強腐蝕性和危險性，蘇打溫和的多，它可以用來降低食物的酸性。

索爾維熱衷于慈善事業(yè)，他將自己的財富獻給了科學，為物理界的杰出人士創(chuàng)辦了影響深遠的索爾維會議。首屆索爾維會議于1911年秋天在比利時的布魯塞爾舉辦。

原子核的往事

首屆索爾維會議究竟發(fā)生了哪些趣聞軼事呢？在首屆會議之前，歐內斯特·盧瑟福 (Ernest Rutherford) 剛剛完成了α粒子散射實驗，這個實驗表明原子內部有一個密度極大的原子核，電子將它包圍起來。 盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，帶電的α粒子在轟擊金箔后會反射回來，這表明α粒子遇到了一塊密集的帶電區(qū)域。然而盧瑟福在1911年索爾維會議上卻對此只字未提。

圖2. 首屆索爾維會議，1911年

居里夫人 (Marie Curie) 也出席了會議，當時她與盧瑟福有同樣的發(fā)現(xiàn)，只是途徑不同而已。居里夫人意識到放射性元素與它的化學性質無關，她說：“放射性與之前觀察到的現(xiàn)象無任何關聯(lián)。放射性似乎來自原子內部的深層區(qū)域，這塊區(qū)域遠遠超出了我們的感受范圍和觀測范圍，除非是在原子能量釋放的那一刻?！?nbsp;

圖3. 歐內斯特·盧瑟福與居里夫人

盧瑟福作為聽眾，意識到他的α粒子散射實驗已經準確地驗證了這一點。但是他依然沉默不語。如今，盧瑟福成了原子核的發(fā)現(xiàn)者，他通過無可辯駁的實驗證明了原子核的存在。同樣，居里夫人在她所專攻的領域內，通過革命性的實驗闡明了放射性現(xiàn)象的本質。最終兩人都為科學做出了巨大的貢獻，并各自贏得了屬于自己的諾貝爾獎。

量子力學前輩

第五屆索爾維會議討論的核心是有關量子力學的，而追溯量子力學就不得不提及一個人，那便是德國物理學家馬克斯·普朗克 (圖6.前排左二)，“量子力學之父”。參加這屆索爾維會議時他已經69歲，德高望重，是當然的前輩。

圖4. 馬克斯·普朗克

19世紀末，揚棄古典物理學的觀念已提上日程。因而消除牛頓力學和麥克斯韋電磁場這兩大理論之間的不一致，就成為二十世紀物理學發(fā)展的前提。普朗克此時提出了一個大膽的假說，在科學界一鳴驚人。這一假說認為輻射能 (即光波能) 不是一種連續(xù)的流，而是由小微粒組成的。他把這種小微粒叫做量子。普朗克的假說與經典的光學學說和電磁學說相對立，使物理學發(fā)生了一場革命，使人們對物質性和放射性有了更為深刻的了解?！?/p>

玻爾-愛因斯坦論戰(zhàn)

圍繞著量子論的發(fā)展，涌現(xiàn)了無數(shù)物理天才，在普朗克和愛因斯坦之后，玻爾、薛定諤、泡利、狄拉克等人陸續(xù)登場。他們幾乎都在30歲之前對量子論做出了重大詮釋。

圖5. 奧托·斯特恩 (左) 和沃爾夫岡·泡利

“電子自旋”的概念剛誕生時。有一次，玻爾出門旅行，經過漢堡火車站時，泡利 (Wolfgang Pauli) 和斯特恩 (Otto Stern) 就在站臺上詢問玻爾對此的看法，到達萊登以后，玻爾遇到了愛因斯坦和埃倫費斯特，繼續(xù)討論了這個問題。

返程途中，玻爾經過哥廷根，海森堡和約爾丹又出現(xiàn)在站臺上與他討論了同樣的問題。最后，當玻爾的火車抵達柏林時，泡利又出現(xiàn)了，他特地從漢堡一路趕到柏林，想聽聽玻爾一路上都有了些什么新想法。

由于前幾次索爾維會議適逢20世紀前三十年的物理學大發(fā)展時期，參加者又都是一流物理學家與化學家，使得索爾維會議在物理學發(fā)展史上占據了重要的地位。

圖6. 第五屆索爾維物理學會議，國際索爾維物理研究所，1927年

最負有盛名的一次會議當屬1927年10月召開的第5次關于電子與光子的索爾維國際會議，世界上聲名赫赫的大物理學家均有出席，對新提出的量子理論進行了探討。參加這次會議的29人中有17人獲得或后來獲得諾貝爾獎。

這次會議的帶頭人是愛因斯坦和玻爾。愛因斯坦那時不再對海森堡的“不確定性定理”抱有幻想，聲稱“上帝不會擲骰子”。對此，玻爾曾回應道，“愛因斯坦，不要再告訴上帝應該怎么做！”玻爾在 1922年獲得了諾貝爾獎。然而，這并不是愛因斯坦與玻爾之間唯一一次發(fā)生口角，關于物理定律的兩種不同解釋是他兩人間分歧的最大來源。學術期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)上發(fā)布的調查顯示，玻爾的理論觀點占據了上風。據稱，尼爾斯-玻爾和愛因斯坦在工作方面有很大分歧，在一次爭論中玻爾還呵斥愛因斯坦道：“愛因斯坦，不要再告訴上帝應該怎么做！” 這一爭論被稱為玻爾-愛因斯坦論戰(zhàn)。

圖7. 玻爾和愛因斯坦

第五屆索爾維國際會議為我們留下的那張物理學歷史上的經典照片，經過瑞典藝術家桑娜·杜拉韋 (Sanna Dullaway) 上色，重新煥發(fā)出活力?？粗切┚碌睦鲜轿鞣?，一張張熟悉的偉大臉龐，還有那地面上的秋天落葉，書上記載的故事仿佛重新顯現(xiàn)在我們眼前。

圖8. 第五屆索爾維物理學會議 (著色版)

勉強過關的博士生

維爾納·海森堡 (Werner Heisenberg，圖6. 后排右三) 是量子力學第一種有效形式 (矩陣力學) 的創(chuàng)建者，他更是為后人留下了一個神秘詭譎的“海森堡之謎”?！岸?zhàn)”期間，納粹德國召集眾多科學家研制原子彈，海森堡是其中核心人物，但最后德國并沒有造出原子彈，有一說法正是海森堡沒有盡全力，但海森堡本人一直拒絕披露其中的真相。

圖9. 泡利 (左)，海森堡 (中) 和費米 (右) 于科莫湖，1927年9月

光輝成績的背后也有著不為人知的往事，1923年，年僅21歲的海森堡差點沒有拿到博士學位。在答辯現(xiàn)場，面對數(shù)學問題時，海森堡回答起來得心應手；等到天文學問題的時候，他就開始不知所措；最后到實驗物理的時候，則完全一臉茫然。在上實驗課的時候，海森堡需要使用法布里－珀羅干涉儀來觀察光波的干涉。雖然教實驗的威廉·維恩已經講解過很多次，可是海森堡依然一點都不知道如何算出干涉儀的分辨率。當問及海森堡蓄電池如何工作的時候，他依然是一臉的困惑、不知所云……最終，在導師阿諾·索末菲的極力保護下，海森堡勉強拿到了博士學位。

薛定諤的貓

埃爾溫·薛定諤 (Erwin Schr?dinger，圖6. 后排左六) 也是索爾維會議中聲名卓著的人之一。 他在1935年提出了著名的量子理論即“薛定諤的貓 (Schr?dinger’s cat)” 。這一理論指出一些事物沒被觀測到之前，可以同時以兩種本征態(tài)存在。

圖10. 埃爾溫·薛定諤

薛定諤假想將一只貓放置于一個裝有放射性物質的箱子內。若在一小時內該物質發(fā)生衰變、釋放出有毒物質進而將貓殺死的幾率是50%。然而，還有50%的可能是放射性物質沒有衰變，因而并沒有釋放有毒物質。所以，量子力學理論認為，這只貓既沒死也沒活，一直到打開箱子進行觀測才能確定其狀態(tài)。

是誰幫助建立了中國物理學會？

1931年，國際聯(lián)盟派出4位專家來華考察教育，其中就有著名物理學家保羅·朗之萬 (圖6. 前排右四)。來華后他建議中國物理學工作者聯(lián)合起來成立中國物理學會，并加入國際純粹與應用物理學聯(lián)合會。經過朗之萬的促進，中國物理學會的籌備組織迅速成立，當時的清華大學校長梅貽琦被推選為籌備會主任。1932年8 月22日至24日在北平清華大學召開了中國物理學會的成立大會，這也是中國物理學會第一次年會。

朗之萬生于巴黎，1905年他看到愛因斯坦的論文后，對相對論表示了濃烈的興趣，并和愛因斯坦結下了深摯的友誼。他形象地闡述相對論并作了大量宣傳工作，因而有“朗之萬炮彈”的美稱。朗之萬是居里夫人丈夫皮埃爾生前的學生，傳說他與妻子感情冷淡，卻深深迷上了比自己大五歲的居里夫人。兩人的情書被郎之萬的妻子拿去交給了所謂的媒體，這段緋聞瞬間被炒得沸沸揚揚，1911年巴黎新聞報刊登了題為《愛情故事：居里夫人與郎之萬教授》的文章。

圖11. 居里夫人和朗之萬

當時正值首屆索爾維會議結束，愛因斯坦剛在會上結識了居里夫人，聽聞此事，他出離憤怒，義正言辭地寫了封信寄給居里夫人，給予了她堅定的支持與安慰。盡管當時他們沒有走到一起，多年之后，居里夫人的外孫女嫁給了郎之萬的孫子。

圖12. 愛因斯坦給居里夫人的信

歷屆索爾維物理會議

圖13. 歷屆索爾維會議情況

圖14. 2011年索爾維會議合影

圖15. 2014年索爾維會議合影

每一屆索爾維會議都由國際科學委員會來管理。委員會的高水準保證了索爾維會議在世界上的地位，而學會也以委員們的杰出貢獻為驕傲。每一名委員會成員任期為6年，可延期一次。

歷任國際物理科學委員會主席

1911-1928: 亨德里克·洛倫茲 (Hendrik Lorentz), 獲1902年諾貝爾物理學獎, Haarlem (The Netherlands)

1928-1946: 保羅·朗之萬 (Paul Langevin), Paris (France)

1946-1962: 勞倫斯·布拉格 (Sir Lawrence Bragg), 獲1915年諾貝爾物理學獎, Cambridge (UK)

1962-1967: 羅伯特·奧本海默 (Robert Oppenheimer), Princeton (USA)

1967-1968: Christian M?ller, Copenhagen (Denmark)

1969-1980: Edoardo Amaldi, Rome (Italy)

1980-1990: Léon Van Hove, Genève (Suisse)

1992-2006: Herbert Walther, Munich (Germany)

2006-present: David Gross, 獲2004年諾貝爾物理學獎, Santa Barbara (USA)

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