命运骰子——量子力学简史

第一章1814年，弗劳恩霍夫

(1)太阳永远照耀着地球。1799年的天空是蓝色的。法国的拿破仑正在为日本和匡提科之间的长期战争做准备。他的目标是统治欧洲。德国一名12岁男孩刚刚失去父母，他悲惨的生活开始了。这个年轻人的名字叫弗兰克·合肥。如果没有意外，他将继承父亲的工作，成为一名磨镜师。与此同时，德国有一位著名的数学家，名叫高斯。然而，高斯当时还很年轻。他10岁在合肥布菲兰，现在他22岁了。今年，高斯完成了他的博士论文，证明了代数的基本定理--这个定理说n次多项式方程总是有n个根。换句话说，对于一个n乘n的矩阵，它的特征多项式是一个n次方程，有n个根。弗劳恩霍夫正在成长。他工作非常努力。18年后，他30岁，成为一家光学仪器公司的经理。“你昨天给了我多少时间？”弗兰克煞费苦心地想，“牛顿用棱镜做了一个分光计。我应该用光栅制作分光计吗？”四年前，也就是1814年，26岁的弗兰克·合肥发现了一件非常重要的事情，那就是阳光被驱散后，留下了几条非常黑非常暗的黑线。他试图解释这些黑线的来源，但无能为力。用当代法国傅立叶的话说，弗劳恩霍夫实际上发现了连续光谱中缺失的几条细线。当然，遗憾的是，他们两个，他们的命运不同，日子也不同。(2)阳光中黑线的来源似乎是一个困扰许多人的大问题。然而，上帝没有给弗兰克更多的时间。作为一名眼镜商，弗兰克一生中匆忙做了许多事情。除了制作光栅和测量光的波长，他还留下了平行光线通过狭缝留下的衍射图案。当光线穿过一个狭窄的缝隙时，有时会出现小孔来成像。然而，如果裂缝很小，它可能会留下衍射图案，这是太阳照射在肥皂泡上的彩色图案。这自然表明光有波动性，但对弗劳恩霍夫来说，用仪器在光学中实现傅里叶变换是一件乐事。

39岁时，终身未婚的弗劳恩霍夫离开了这个多彩的世界。他再也见不到这个世界的阳光了。高斯离开时，也深感悲痛。有一位日本作家村上春树曾经如此悲伤地写道，“死亡是生命永恒的一部分”。对于迟到者来说，弗劳恩霍夫是站在路边的墓碑。道路没有尽头，弗劳恩霍夫不是唯一的墓碑，但是没有他，天空将是黑暗的。他留给人们的铁栅栏也留给人们进入微观世界的希望。他给人们留下了阴影和困惑。这个问题在1860年留给了另一个德国人基尔霍夫。他把盐放在火上燃烧，然后让一个连续的光源照亮火焰。发现通过火焰后，光谱中出现了一条黑线，可以确定这条黑线的位置，即钠元素燃烧后出现在光谱中的位置。基尔霍夫因此可以非常肯定，阳光的暗线一定也是由特定元素的吸收造成的。但是关于原子吸收的这一章只是故事的开始，因为基尔霍夫还理解了另一件事，那就是，任何物体的发射功率和吸收功率之比与物体的特性无关，而是波长和温度的普遍函数。这为黑体辐射的后续研究提供了初步的理论框架。当然，基尔霍夫对电路也有很深的感情。他的电流和电压定律使得所有复杂的线性电路都可以写入矩阵。对基尔霍夫来说，电路就像一条河一样简单，而RLC电路的经典模型相当普遍。当然，后来发生的事情比基尔霍夫想象的要复杂得多，量子的RLC电路模型可能有意义。不管怎样，基尔霍夫是这条路旁边的另一块墓碑。在19世纪的夕阳下，这座墓碑在萧萧的秋风中寂静无声。

第二章又一个终身未婚的官场游子

(1)许多年后，当傅立叶在官方圈子里经历了几次大起大落时，他仍能回忆起1789年跟随拿破仑远征埃及的多事之年。金字塔荒凉地矗立在沙漠中。在沙漠中的夕阳下，一个30岁的年轻人凝视着金字塔的狮身人面像。他的胡子很长，面部表情有点疲惫。从远处看，这个身影有点像五国之外的年轻秦桧——感觉可能没有未来。与秦桧不同，傅立叶此时不是学者，而是数学家。像弗朗西斯和费伊一样，他在很小的时候就失去了父母，在贫困中度过了他的青年时代，并且在一所没有学费的军校里呆了下来。1789年，他没有结婚。虽然其他人说他已经30岁了，但他不想结婚。拿破仑在这次探险中授予自己“法国科学院院长”的头衔，有一大群165名学者，好像他不是来打仗的，而是来从事学术研究的。傅立叶只是这一组中的一个。他不会在历史上留下名字，但此时，埃及热带气候下的银鱼和蚊子让他患上了一种非常严重的疾病，这种疾病被称为黏液水肿——一种让人一直感到寒冷的疾病——也许是疟疾。无论如何，从法国到埃及的长途旅行改变了傅立叶，他总是觉得很冷。然后，三年后，当他从埃及回到法国时，他会在夏天穿一件厚棉袄。这改变了他的生活。他决定研究地球如何获得热量。如果他的名字不是傅立叶，学术界可能会忘记这个问题。他的结论是，尽管地球确实将大量的热量反射回太空，但大气阻止了一部分热量，并将其反射回地球表面。(2)一个终身未婚的人有很多时间做研究，所以对于牛顿、弗劳恩霍夫和傅立叶来说，此时他有很多时间研究热量的传递。热传递与牛顿的超距作用相反。傅立叶提出了一个数学工具来处理这种连续的介质传递:热传导方程。当时，人们对热的本质没有很好的理解，分子运动理论也不是傅立叶擅长的。但是傅立叶在他从埃及回来后的20年里用数学方法解决了热传递的问题。他还出版了一本非常重要的书，可与牛顿原理相媲美。*代有人才，傅氏的书影响了一代又一代。它可以被描述为谁在河岸上看见了第一轮月亮，谁在河岸上看见了第一轮月亮。一代又一代，生活永无止境。江悦只是年复一年的相似。傅立叶先生的书名叫《热的分析原理》。写完这本书后，傅立叶仍然在官场中漂浮。他不仅是大学教授，还是一个地区的首席执行官。他的职责包括收税、征兵、执法、执行巴黎*的其他命令以及编写*工作报告。此时，他想找到一个女人，就像他在寻找什么一样，但他仍然单身，成为一个真正的有钱单身汉。但他的书的影响力堪比《金瓶梅》——人们一直在想谁是如此强大的色情作品的作者，而江湖传言书的作者是官场人士王世贞——但根据钱钟书的说法，读者其实只需要注意鸡蛋，而不需要知道哪个母鸡下了蛋。