埃尔温·薛定谔
美国普罗米修斯:奥本海默的胜利与悲剧埃尔温·薛定谔被描绘为量子力学的奠基者之一,他的波动理论帮助改变了物理学家对原子的理解。他的工作意义不仅在于提供了一种新的数学描述,也在于构成了一种概念联系的一端;在这个领域急速变化之际,J.罗伯特·奥本海默认识到了这种联系。
波动力学与原子
1926年,薛定谔发表了一种激进的原子结构理论。该理论将电子描述为围绕原子核弯曲的波,而不是用海森堡的矩阵力学来处理它们的行为。奥本海默阅读了两位物理学家的论文,并怀疑这些表面上不同的方法彼此相关。事实证明,它们是同一理论的两种形式——波动力学和矩阵力学同属一个正在形成的量子理论框架。
这段叙述将薛定谔的理论具体置于奥本海默的思想发展历程中。在剑桥时,奥本海默正逐渐从实验工作转向理论物理;接触这些新的量子论文,为他提供了一个引人入胜的问题,也为他进入一个蓬勃发展的领域打开了道路。叙述并未描写薛定谔与奥本海默会面或教导他。他在此处的影响通过已发表的著作传递,这些著作促使奥本海默认识到两种强有力的原子描述之间存在联系。
理论物理学的一场革命
薛定谔的贡献是1925年至1927年间一系列改变物理学的突破之一。在对这场革命的整体叙述中,他的波动力学与马克斯·普朗克发现量子、阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论、尼尔斯·玻尔对氢原子的解释以及海森堡的矩阵力学并列。马克斯·玻恩于1926年关于概率与因果关系的研究,随后是海森堡的不确定性原理和玻尔于1927年提出的互补性理论,标志着这一奠基时期的完成。
研究进展之快使人难以跟上新物理学的发展,也加剧了各研究中心之间的竞争。在这一时期,哥廷根发表的量子理论论文数量超过哥本哈根、卡文迪许或其他任何研究中心;奥本海默本人还是一名二十三岁的研究生时,便在哥廷根发表了七篇论文。因此,薛定谔的理论属于一场集体变革,而非孤立的发现——它的意义部分在于融入了一批迅速发展的思想,这些思想为后牛顿物理学奠定了基础。
接受情况与持久意义
新的量子物理学仍然饱受争议。爱因斯坦对海森堡的矩阵力学心存疑虑;即便玻恩为其深刻性和正确性辩护之后,他仍然反对新兴理论对量子世界的解释。随着不确定性与偶然性进入讨论,他的反对意见愈发尖锐。在这一叙述中,薛定谔的波动力学是帮助界定新物理学的革命性理论表述之一,而围绕量子理论展开的争论则表明,其基础并未立即得到接受,也尚未在思想上尘埃落定。
对奥本海默而言,重要的认识在于,薛定谔与海森堡的方法并非相互竞争、必须彼此抵消的解释。认识到二者之间的联系,使这个新领域变得更加连贯。因此,薛定谔在这段叙述中的作用兼具科学性与结构性——他的理论提供了量子革命得以清晰呈现的关键理论表述之一。