《无机化学》课程教学资源（文献资料）薛定谔——为人类理解自然和自身而奋斗

·人物评传·薛定：为人类理解自然和自身而奋斗胡新和（中国社会科学院研究生院)“他熟悉人类思想和实戏的许多领域，他的广博的知识、敏锐的恩想和创造力都是惊人的。……他的名字是物理学出版物中出现最多的。我们中谁没有把薛定方程或薛定画数写过无数次呢？也许以后几代人也将这么做，并生动地记住他的名字。势-M.Born维也纳：薪露头角的学生时代埃尔文·薛定（ErwinSchrodinger）1887年8月12日出生于维也纳。如同他在接受诺贝尔奖金时的简短致词中所说，这是一座“生气勃勃的和自由自在的城市”，它的文化传统给薛定诗的成长以深刻的影响。与伦琴和爱因斯坦一样，薛定也生长在一个手工业主的家庭。他的父亲鲁道夫·薛定继承了一个油布工厂，工艺尽管陈旧，生意却还成功，使他得以无经济之忧。鲁道夫受过多种教育，爱好自然科学和艺术，年轻时曾热裹于意大利绘画，甚至自己动手画过一些铜版画和风景画，对植物学也很感兴趣，在维也纳动植物学会论文和纪要》上发表过一系列论文。他也曾向维也纳工业学院化学教授亚历山大·鲍厄学习化学，并和鲍厄教授的女儿结了婚。埃尔文是他们唯一的孩子。作为“朋友、老师和不知疫倦的谈话伙伴”，道夫和孩子分享了活泼有趣的精神生活。薛定诱在回忆他的童年时，认为他的父亲是所有有趣事物中“最有吸引力的”。薛定只进过一次小学，那是当他父母在因斯布鲁克休假时，为期数周。在维也纳，个小学教师每周两次到他家里给他上课。他的外祖母是英国人，使他从小就能流畅地使用英-66—?1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.net

· 人物评传 · 薛定愕 : 为人类理解 自然和 自身而奋斗 胡 新 和 ( 中国社会科学院研究生院) “ 他 熟 悉人 类 思 想和 实残 的 许 多领 域 , 他 的 广博的知识 、 敏 锐 的 思 想和 创造 力都是 惊人 的 。 · ” . 他 的名字是 物理 学 出版 物 中 出现最 多的 。 我们 中谁没 有把 薛 定 译方 程或 薛定译 函数 写过 无数 次呢? 也许 以 后 几代 人也将 这 么 做 , 并生 动地 记住他 的 名字 。 ” — M . B o r n 维也纳 : 崭露头 角的学生时代 埃尔文 · 薛定得 ( F r w i n S e h r o d i n g e r ) 18 8 7年 8 月 1 2日 出生于维也纳 。 如同他在接受诺 贝尔奖金时的简短致词 中所 说 , 这 是一座 “ 生气勃 勃的和 自由自在的城市 ” , 它的文化传统 给薛 定愕 的成长 以深刻 的影 响 。 与伦琴和 爱因斯坦一样 , 薛定愕也 生长在一 个手工业主 的家 庭 。 他的父 亲鲁道 夫 · 薛定愕 继承 了一个油 布工厂 , 工艺 尽管陈 旧 , 生意却还成功 , 使他得 以无 经济之 忧 。 鲁道 夫受过 多种教育 , 爱好 自然科学和艺 术 , 年轻时曾热衷 于意大利绘画 , 甚至 自己动 手画过一些 铜版 画和风景画 , 对 植物 学也很 感兴趣 , 在 《 维也纳 动植物 学会论 文 和纪 要 》 上 发表过一系 列论文 。 他 也 曾向维也纳工业学 院化学 教授 亚 历 山 大 · 鲍厄学 习化 学 , 并和鲍 厄教授的女儿结 了婚 。 埃 尔文是他们唯一的 孩子 。 作为 “ 朋友 、 老师和 不知 疲倦 的谈话伙伴 ” , 鲁道 夫和孩子 分享了活泼 有趣的精神生活 。 薛定愕 在回忆他的童年时 , 认为 他的 父亲是所有有趣事物 中 “ 最 有吸 引力的 ” 。 薛定课 只进 过一次 小学 , 那是 当他父母 在因斯布鲁克休假时 , 为期数周 。 在维也纳 , 一 个小学 教师 每周 两次 到他家里 给他上课 。 他 的外祖母是英国人 , 使他 从小就能流畅地使用英 一 6 6 一

语，这对他以后的研究工作极有帮助。1934年以后他的论文有七分之六是用英文写作的，而且他真正掌握了英文的风格和智愁。他甚至在紧张的创造性研究之余，把荷马的诗翻成英文来作为休息。11岁那年，薛定进了维也纳高等专科学校所属预科。这里的课程按当时的惯例，侧重于经典的拉丁文，希腊文等人文学科，数理科学则多少被忽视了。薛定谭曾写道：“我是个好学生，并不注重主课，却喜爱数学和物理，也喜爱古老语法的严谨逻辑，我讨厌的只是记忆历史和传记的年代和史实。我喜爱德国诗人，特别是剧作家，但是厌恶对他们作品的繁项考证。”学生时代的薛定谬经常去维也纳剧院，并且是F，格里尔帕策的热烈崇拜者。他保留的剪贴筹中有他所看过的演出节目单，并作了广泛的评论。与此同时，他并没有松解自已的学习。1906年薛定进入维也纳大学物理学院，正逢L.玻耳慈竖逝世。玻耳兹曼是这所学院的精神领袖，并奠定了它的特殊传统一一现代物理学理论的统计甚础的研究。笼罩校园的悲痛气氛给薛定谬以深刻印象，从此玻耳兹曼的科学思想极大地影响着他的思想，特别是他的早期工作。他曾说过：“玻耳兹曼的思想路线可以称为我在科学上的第一次热恋，没有别的东西曾如此使我狂喜，也不会再使我这样。”他所师承的两位敦授、理论物理学家F.哈泽诺尔（Hasenohl)和实验物理学家F，埃克斯纳（Exner）都是玻耳慈曼的学生。哈泽诺尔在论物理学上很有成就，他曾由自感现象的研究猜测过电磁能和质量之间的关系，其形式与今天的质能关系式完全一致。同时，他又是一位出色的教师，接任玻耳炫曼开设了理论物理学讲座，继承并光大其前任莫定的科学传统。薛定非常喜欢听哈泽诺尔的课程，连续八个学期参加了每周五次的理论物理讲座，内容涉及统计力学，哈密顿力学和连续介媒质力学中的本征值理论。正是从这些讲课而不是从书本上薛定掌握了他以后工作的主要基础，因为薛定谭自称难以掌握书本资料，讲课所起的作用对他是特别重要的，而熟悉本征值理论则是他以后建立波动力学理论的关键。薛定在1929年把他作为一个科学家的个性的形成归功于哈泽诺尔。而当获得诺员尔奖时他说：“假如哈泽诺尔没有去世的话，那么他现在当然会站在我的位置上”。薛定谭还选听了W.温廷格（WilhemWintinger）的数学讲座和埃克斯纳的实验物理讲座。前者曾被F.克莱因称为“奥地利数学界的希望”，薛定谭后来把自己的著名论文的副本寄给他以表谢枕。埃克斯纳关于因果性和机遇等问题的见解对薛定谭很有启发，成为他后来许多思想的萌芽。年轻的薛定天资聪颖，才华出众，很快就给同学们以深刻印象。后来多年任维也纳大学教授的理论物理学家汉斯·蒂林格（HansThirring）这样描述他与定谢的初次相遇：“那是1907一1908年度冬季学期，当时我还是一名新生，常去数学讲习班图书馆。有一次一个头发淡黄的大学生走进房间时，我旁边的同学突然推我一下说：“这就是薛定。，以前我从未听说过这个名字，但如此表达出的尊敬和同学们的眼光给我留下深刻印象并产生了这样的信念，他不是个普通的人。这信念随时间而日益坚定，相识很快成为发谊，在这种友谊之中，薛定时时处处伸出援助之手。”1910年薛定谓在哈泽诺尔指导下获得哲学博士，毕业后留任埃克斯纳在维也纳人学第二物理学院的助手，直到大战爆发。在这里，他得管理大量实验室的事务，也曾主持过大型的物理实验课。他写下了关于磁性电介质、大气声学、放射性、X射线和布朗运动等问题的一系列论文，得到了很好的锻炼。其中他与K.W.F.科尔劳施（Kohlrauscb）合作研究的工.作以“1913年泽海姆的大气中镭（Ra-A）的含量”为题发表，获得皇家科学院的海丁格奖。他 C7--?1994-2015 China Academie Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.nect

语 , 这对他 以后 的研究工作 极有帮助 。 19 3 4年以 后他的 论文 有七分之六 是用 英文写 作的 , 而 且他 真正掌握了 英文的风格 和匆慧 。 他 甚至 在紧张的 创造性 研究之余 , 把荷马 的诗 翻成英文 来作为休息 。 1 岁那 年 , 薛 定愕 进了维也纳高等专科学校所 属预 科 。 这里的课程按当时的惯例 , 侧重 于经典的拉丁文 、 希腊文等人文学 科 , 数理科学则 多少被 忽视 了 。 薛定愕 曾写 道 : “ 我是个 好学生 , 并不注 重主课 , 却喜爱数学和物 理 , 也喜爱古 老语 法的严 谨逻辑 , 我 讨厌 的 只是记 忆历史和传记的年代和 史实 。 我喜爱德国诗人 , 特 别是剧 作家 , 但是 厌 恶对他 们作 品的繁项 考证 。 ” 学生 时代的薛定 愕 经常去维也纳剧院 , 并且是 F . 格 里 尔 帕策的热烈 崇拜 者 。 他保 留的剪贴簿中有他所看过的演出节 目单 , 并作了广泛的评论 。 与此 同时 , 他并没 有松 懈 自己 的学 习 。 19 0 6 年薛 定愕进入维 也纳大学物 理学 院 , 正逢 L . 玻耳 兹 曼逝世 。 玻耳兹曼是这 所学院 的精神领袖 , 并奠定 了它 的特 殊传统一一一现代物 理 学理论 的统 计基础 的研 究 。 笼罩校 园的悲 痛气氛给薛 定愕 以深刻 印象 , 从此玻耳兹曼的 科学思 想极 大地影响 着他的思 想 , 特 别是他 的 早期 工作 。 他 曾说 过 : “ 玻耳兹曼的思想 路线可 以称 为我 在科学 上的第一 次热恋 , 没 有别的 东西 曾如 此使我 狂喜 , 也 不会再使我这样 。 ” 他 所 师承的两 位教 授 、 理论物 理学 家 F , 哈泽 诺尔( H o s e n o l )和 实验物 理 学家 F . 埃 克斯纳 (E : n o r ) 都是 玻耳兹 曼的 学生 。 哈泽 诺 尔在理 论 物 理学 上很有成就 , 他曾由 自感现象的研究猜测过电磁能和 质量 之 间的关系 , 其形式 与今天 的质能 关系式完全 一致 。 同时 , 他 又是一 位出色的教 师 , 接任 玻耳兹曼开 设 了理 论物 理学讲 座 , 继承并光大其前任奠定的科学传统 。 薛定愕 非常 喜欢听 哈泽诺尔的课 程 , 连 续 八个学 期 参加 了每周五次 的理论物 理讲座 , 内容涉及统计力 学 , 哈密顿 力学和 连续介媒质 力学 中的本 征值理 论 。 正 是从这些讲课 而不是从书本上薛定 愕掌握 了他 以后工作的主 要基础 , 因为薛定 愕 自称难以掌握书 本资料 , 讲课所起的 作用对他是特 别重要 的 , 而熟 悉本征值理论 则是他 以 后建立 波动 力学理论的关 键 。 薛 定愕 在 19 2 9年把 他 作为一个 科学 家的 个性 的形成 归功 于哈泽 诺尔 。 而 当获得诺贝尔奖时他 说 : “ 假如哈泽诺尔没有去 世的话 , 那么他 现在当然 会站在我 的位置 _ l-, ” 。 薛 定愕 还选听了 w . 温 廷 格 ( W i l玩 m W i nt i n g e r ) 的数 学 讲座和埃 克斯 纳的 实验物 理 讲 座 。 前者 曾被 F . 克莱因称为 “ 奥地利 数学 界的希望 ” , 薛定 愕后来把 自己的著名论 文 的 .ii,l 本 寄给他以表谢枕 。 埃克斯纳关于因果性和机遇等问题的见解对薛 定 愕很 有启发 , 成为他后来 许多思想 的萌芽 。 年轻的薛定愕天资聪颖 , 才华 出众 , 很 快就 给同学们以深刻 印象 。 后来多 年任维也纳大学教授的理论物理学家汉斯 · 蒂林格 ( H o n , T ih r r i n g ) 这样描述他 与薛定愕的 初次相遇 : “ 那 是 1 9 0 7一 19 0 8年度冬季学期 , 当时我还是 一 名新生 , 常 去 数 学 讲习班图书 馆 。 有一次 一个头发淡黄的大学生走进房间时 , 我旁边的 同学 突然推我一 下说: `这 就是薛 定愕 。 ’ 以前我 从未听说过 这个名字 , 但如 此表达出的 尊敬和 同学们的眼 光给 我留 下深刻 印 象并 产生了这 样的 信念 , 他不 是个普通 的人 。 这信念 随时间而 日 益 坚 定 , 相 识很 快成为 友 谊 , 在这 种友谊之 中 , 薛定愕时时处处伸出援助之 手 。 ” 19 1 0年薛 定愕 在哈泽诺尔指导 下获得哲学博士 , 毕 业后 留任埃克斯纳 在维 也纳大 学第 二 物理 学院的助手 , 直到大 战爆发 。 在 这 里 , 他得 管理大量 实验室的事务 , 也 曾主持过 大型 的 物 理 实验课 。 他写 下了关 于 磁性电介 质 、 大气声 学 、 放 射性 、 x 射 线和 布朗 运动等问题的 一 系列论文 , 得 到 了很好 的锻 炼 。 其中他 与 K . W . F . 科 尔劳施 ( K ho h o us c b ) 合作研究的 工作 以 ’,1 91 3年泽海姆的大气中镭 ( R。 一 A ) 的含量 ” 为题 发表 , 获得 皇家科学院的海丁格 奖 。 他

多次满怀感激之情回忆起在埃克斯纳的指导下，他懂得了“测量就意味着通过直接的观察。”第一次世界大战中断了薛定的科学工作。他作为一名军官服役于要塞炮兵部队，在与外界隔绝的营地里抓紧时间阅读专业文献。1916年在普罗塞克他读到了最早发表的爱因斯坦广义相对论的基本原理，一开始感到新引力理论的思想体系很难理解，但很快他便能领会爱因斯坦的思想及有关计算，并认为理论的最初表达“不必要地复杂化了”。1917年他曾发表“引力场的能分量”一文，讨论引力场中能量一动量张量的物理意义。1918年薛定曾有希望继J.盖特勒之后任切尔诺维兹（现在苏联乌克兰的切尔诺夫策）大学理论物理临时教授。“我打算在那儿讲授理论物理学，首先按我所敬爱的老师、被战争夺去生命的哈泽诺尔的杰出讲座的形式讲。除此之外我还准备研究哲学，那时我正深深地热衷于斯宾诺莎、叔本华、马赫、理查德·西蒙和R.阿芬那留斯的落作。”但是奥匈帝国的崩溃阻止了这一计划，切尔诺维兹不再属于奥地利。战后解定谭回到维也纳大学第二物理学院直到1920年。1920年4月6日，薛定调与A.贝特尔（AnnemarieBetel)结婚。他们相识于薛定的密友冯·施韦德勒（Egonvon Schweidler）在洋海姆的夏季别墅，薛定谣从施韦德勒那儿学到许多东西，并称他是自已的仅次于哈泽诺尔和埃克斯纳的老师。婚后不久，薛定谭便移居耶拿，担任M.维恩的物理实验室助手。但仅仅四个月后他文离开了耶拿，以便接受斯图加特工业学院临时教授的职位。他在这儿呆了一个学期，其间接到三份正式教授的聘书，分别来自基尔、布累斯劳和维也纳三所大学。尽管他愿意去维也纳继承哈泽诺尔的事业，但当时奥地利大学教授的工作条件是如此困，使他无法作此选择。他去了布累斯劳，数周之后，他收到并接受了苏黎世大学曾由爱因斯坦和M.冯·劳厄担任过的教授职位聘书。他的生命交响乐中最辉煌的一章开始了。苏黎世：波动力学大厦的建筑师1921年，34岁的薛定谭来到苏黎世。在这儿，他遇到了情趣相投的数学家H，外尔和物理学家P.德拜。这两个人给了他以关键性的帮助。他的就职演说题为“自然规律是什么？”其中着重介绍了埃克斯纳对自然规律的统计基础的看法，并认为绝对因果性超出了经验的范围，只要抛弃了它，就能成功地克服电动力学处理原子问题时的严重困难。由于苏黎世是瑞士的一个美丽的城市和南来北往的落脚点，经常有一些学者路过，参加学校里关于现代物理学发展的讨论。他们组织了各种形式的学术交流活动，当年薛定谬的研究生H.海特勒回忆道，每个星期六薛定夫人安排的小旅游“总是以到了一个可爱的小客栈和一两瓶葡萄酒而结束”。从大战结束到在苏黎世任职期间，薛定号的科学成果涉及统计热力学、原子物理学、广义相对论和概率论等领域，另外还有74页的电介质现象评论，七篇在埃克斯纳鼓励下完成的彩色视觉理论的论文。这七篇论文中类似于广义相对论，探讨了彩色空间的度规和非线性方程，作出了关于红一绿色色盲和蓝一黄色色盲之间频率关系的说明，受到生理学家的好评。但薛定坦白地说明这并非他的兴趣之所在，仅仅是为暂时摆脱对原子问题苦思不得其解的困扰而进入光学的旅行。这期间真正居于薛定诱关注中心的，是统计理论和原子力学。前者是他的专长，玻耳兹曼思想的影响和长期工作的积累，使他能驾轻就熟、得心应手地运用统计方法处理各种物理一68-?1994-2015 China Academic Journal Electronic PublishingHouse.All rightsreserved.http://www.cnki.nct

多次 满怀感激之情回忆起在埃克斯纳 的指导下 , 他懂得了 “ 测量就意味着通 过直接的观察 。 ” 第一次 世界大战 中断了薛定 愕的科学工作 。 他作为 一名军官服役 于要 塞炮兵部队 , 在 与 外界隔 绝的营地里抓紧时间 阅读专业文献 。 1 9 16年在普罗塞克 他读到了最早 发表的 爱因斯坦 广义 相对论 的基本原理 , 一 开始感到新引力理论 的思想 体 系很 难理 解 , 但很 快他便能 领 会爱 因斯 坦的思 想及 有关计算 , 并认为理论的 最初表达 “ 不必要地 复杂化 了” 。 19 1 7年他 曾发 表 “ 引力场的能 分量 ” 一 文广 讨论引力场 中能量一动量 膺张量 的物理意 义 。 1 9 1 8年薛定 愕 曾有希望继 J . 盖 特勒之后任切尔诺维兹 (现 在苏联 乌克兰的切 尔诺夫策) 大学理论物 理临时教授 。 “ 我打 算在那 儿讲授理论 物理 学 , 首先按我所敬 爱的老师 、 被战 争 夺 去生命的哈泽诺尔 的杰 出讲座的形式讲 。 除此之外我还准 备研究 哲学 , 那时我正深深地热 衷于斯宾诺莎 、 叔 本华 、 马赫 、 理查 德 · 西蒙 和 R . 阿 芬那 留斯的 著作 。 ” 但是奥匈帝国的 崩溃阻 止了这 一计划 , 切尔诺维兹不再属于奥地利 。 战 后薛定 愕回 到维也 纳大学 第二物理 学 院直 到 19 2 。年 。 1 9 2 0年 4 月 6 日 , 薛定 愕与 A . 贝特 尔( A n n e m a r i e B e t e l ) 结婚 。 他 们 相识于薛定 愕的密 友冯 · 施 韦德勒 ( E g o n v o n S e h w e i d l e r ) 在洋海姆的夏季别墅 , 薛 定愕从 施韦德勒那儿学 到 许多东西 , 并称他是 自己的仅 次 于哈泽诺 尔和埃 克斯纳 的 老师 。 婚后不 久 , 薛定愕 便移居耶 拿 , 担任 M . 维恩 的物理实验 室助手 。 但仅 仅四 个 月后 他又离 开了耶 拿 , 以便接受斯 图加 特 工业 学院临 时教授 的职 位 。 他 在这 儿呆 了一 个学 期 , 其间接到三份正 式教授的聘 书 , 分别 来 自基尔 、 布 累斯 劳和维 也纳 三所 大学 。 尽 管他 愿意去维 也纳继 承哈泽 诺尔 的事业 , 但 当时 奥 地利 大学 教授的 工 作条 件是 如此 窘困 , 使他 无法 作此选 择 。 他 去了布 累斯 劳 , 数周 之后 , 他 收到并接受 了苏黎世 大学 曾由爱因斯坦和 M 二 冯 · 劳厄担任过 的教授职位聘书 。 他 的生命交 响乐 中最辉煌的一 章开 始了 。 苏黎世 : 波动力学大厦的建筑师 19 2 1年 , 3 4 岁的薛 定愕 来到苏黎世 。 在这 儿 , 他 遇 到了情趣相投 的数 学 家 H , 外尔和物 理学家 P . 德拜 。 这两个人 给了他 以关键性的帮助 。 他的 就职演说题为 “ 自然规 律是什 么? ” 其中着 贡介绍 了埃 克斯纳对 自然规律的统计基础的看法 , 并认 为绝对 因果性超 出了经 验的 范 围 , 只要抛弃 了它 , 就能成功 地克服 电动 力学处理原子 问题时 的严重 困难 。 由 于苏黎 世是瑞 士的 一个美丽的城 市和南来北往 的落 脚点 , 经常有一些 学者路 过 , 参加 学校里 关于现 代物理 学发展 的讨论 。 他们 组织 了各种 形式的学术交流活动 , 当年薛定 愕的研究 生 H . 海特 勒回忆 道 , 每个星 期六薛定愕 夫人安排的小旅游 “ 总是以到了一 个可爱的小客栈和一 两瓶葡萄酒而 结束 ” 。 从 大战 结束到在苏黎世任职期 间 , 薛定愕的科学成果 涉及统 计热力学 、 原子物 理 学 、 广 义相对 论和概率论 等领域 , 另外 还 有74 页的 电介质现象评论 , 七 篇在埃 克斯纳 鼓励下 完成的 彩 色视 觉理论的论文 。 这 七篇论文 中类似于广义相对论 , 探 讨 了彩 色空 间的度规 和非线 性方 程 , 作 出子关 于红一绿色色盲和 蓝一黄 色色 盲之 间频率关 系的说 明 , 受 到生理 学家的 好评 。 但 薛定愕 坦 白地说 明这并非他的兴趣之所 在 , 仅 仅是 为暂时摆脱对 原子 问题苦思 不得 其解的 困扰而进人光 学的旅行 。 这期 间真正 居 于薛定愕关注 中心的 , 是统计理论和原子 力学 。 前者是 他的专长 , 坡耳兹 曼思 想的影响和 长期工作的积累 , 使他 能驾轻就熟 、 得 心应手地运 用统 计方法处理 各 种物理 一 6 8 一

问题，诸如气体和固体的比热、电子理论、振荡问题、晶格振动热力学及其对内能的贡献等等。后者则是当时整个物理学界面临的困境，它的发展孕育着物理学理论的重大突破。薛定谭尽管对旧量子理论缺乏系统的研究，但他确实在知识结构上有优越的条件，也始终渴望在这个领域一显身手。正是沿着这两个不同方向，薛定谓开辟了通往波动力学的道路。1913年，玻尔发表了题为“论原子构造和分子构造”的三篇论文，从原子稳定性和光谱学公式这两个经验事实出发，摒弃无法解释它们的经典电磁理论，把普朗克量子论推广应用于卢瑟福原子模型，成功地提出了原子结构的玻尔理论。他的基本假设是：电子只能在特定的量子化圆轨道上运行；轨道电子处于稳态，仅当电子在定态间跃迁时才发生辐射或吸收hv=E，-E，。“已表明应用这些假设于卢瑟福原子模型，就可能说明连接元素线光讲中不同谱线的巴耳末和里德伯定律。再进一步，元素的原子结构理论和化学结合的分子形成理论的轮哪也已经给出。它们在几个地方证明与实验近似一致。好玻尔理论是量子理论发展中的一座里程碑。其后十年，量子理论不乏重大成就，但基本上是在玻尔的框架中发展。1915年A.索末菲把电子绕核运动的量子化轨道扩展到包括椭圆情形，并考虑了轨道电子的相对论效应，使修正后的氢原子谱线分裂以解释“精细结构”。1916年爱因斯坦研究了原子系统与光相互作用的问题，用统计方法分析了光的发射和吸收过程，建立了这一问题的唯象理论。1918年玻尔为了消除量子理论的论，深化对它的理解，又提出了著名的“对应原理”，认为人们必须借助于经典理论的概念和定律构造量子理论，而量子理论又必须包括经典理论作为极限情况，因而可以一定程度上利用经典理论来解释量子论无法解决的谱线相对强度、塞曼效应等问题。正是在这个过程中，暴露了玻尔理论本身的缺陷。首先它缺乏概念的自洽和逻辑一贯性，严格说来它不过“是一些互不相干的假设、原理、定理和计算方法凑起来的大杂烩”。它的特设性假说如量子化条件和稳态电子等的引人不能普遍地解释和演绎。其次，对最简单的多体问题He原子能级的计算、反常塞曼效应、史特恩一盖拉赫效应、电子间的相互作用等不能提供满意的结果。因此，它只是一个半经典半量子化的过渡性理论。薛定主要是在一次大战后开始关心原子结构问题。他对玻尔理论很不满意。他一方面应用旧量子论从事研究，一方面文试图突破它，发展它。1919年他应用旧量子论于固体比热问题，从实验到理论发表了分为五部分的评论文章，提供了大量数据和引证，认为量子论已获得较大成功，但对金属电子比热等还不能解释。1921年他提出外层电子轨道贯穿内层的概念来说明碱金属光谱类巴尔末公式中的非整量子数，并认为这是“一个小小的但却是积极的成功的细节。”1922年他又应用外尔的广义相对论时空理论于旧量子论，得出“单电子量子轨道的一个值得注意的性质”。但他对玻尔理论中的不一贯性和摒弃时空描述的量子跃迁始终觉得难以接受，因为受玻耳兹曼的影响，他始终认为自然界能从自然的明显直观的方式理解。他坚持认为玻尔能级应作为某种本征值问题自然导出，却苦于无法找到适当的突破口。1924年德布罗意的相波理论，开创了量子理论概念发展的新阶段。他提出象辐射的量子化一样，原子结构中的频率辐射E=h?和标志稳定的整数启示我们，物质粒子特别，是电子的运动也必然为一频率由E=hv决定的假想的相波所伴随，相波的谐振导出量子化条件，电子束穿过小孔将有衍射，而关于自由粒子的新旧力学的关系，同波动光学和几何光学之间的关系一样。对于大多数物理学家来说，相波理论非但奇特，简直是荒诞的，怎么能把波和粒子拉扯在一起。只有爱因斯坦认为这是“一项有趣的尝试，是投射到我们这个最糟糕的物理之一69-?1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.net

问题 , 诸 如气体和 固体的 比热 、 电子理 论 、 振荡问题 、 晶格振 动热 力学及其对内能的贡献等 等 。 后者 则是 当时整 个物理 学界面 临的困境 , 它的 发展孕 育着物 理 学理论 的重大 突破 。 薛定 愕尽 管对 旧量子 理论 缺乏 系统的 研究 , 但他 确实在 知识结 构上 有优越 的条件 , 也始终 渴望在 这个领域一 显 身手 。 正是沿 着这 两个不 同方 向 , 薛 定愕开辟 了 通往波 动力 学的道 路 。 19 13 年 , 玻 尔发 表了题 为 “ 论原子 构造和 分子 构造 ” 的三 篇论文 , 从 原子 稳定性 和光 谱 学公式 这 两个经 验事 实出发 , 摒弃无法 解释它们的 经典电磁理 论 , 把 普朗克量子 论推广应 用 于卢瑟福原子模 型 , 成功地 提出了原子 结构的玻尔理 论 。 他的 基本假设是 : 电子 只能 在特定 的量子 化圆轨道 上运 行; 轨 道 电子 处于 稳态 ; 仅 当电子在定态间跃 迁 时 才 发 生辐射或吸 收 h v = E Z 一 E 】。 “ 已表明应 用这些 假设 于卢瑟福原子 模型 , 就可能 说明连 接元 素线 光谱中不 同 谱线 的巴耳 末和 里德伯 定律 。 再进 一步 , 元素的原子 结构 理论和 化学结合 的分子 形成理论 的 轮廓也已经 给出 。 它们在几个地方证明 与实验近 似一 致 。 ” 玻 尔理 论是量 子理论 发展中的一 座里程 碑 。 其后十年 , 量子 理论不 乏 重大成就 , 但墓本 上是在玻尔的 框架 中发展 。 1 9 15 年 A . 索末菲把 电子绕 核运 动的量 子化 轨道扩展 到包括 椭圆 情形 , 并 考虑 了轨道 电子 的相对 论效应 , 使 修正后 的氢 原子谱 线分 裂以解释 “ 精细 结构 ” 。 19 16 年爱 因斯 坦研 究了原子系 统与光 相互 作用的问题 , 用统计 方法 分析了光 的发射和吸 收过 程 , 建立 了这一 问题的唯象理论 。 19 18 年 玻尔为 了消除 量子理 论 的悖论 , 深 化对它 的理 解 , 又 提出了 著名的 “ 对应原理 ” , 认为人们必须借助于 经典理 论的概念和 定律构造量 子理 论 , 而量 子理 论又必须包 括经典理论 作为极 限情况 , 因而可 以一定 程度 上利 用 经典理 论来解释量 子论无法解 决的谱 线相对强 度 、 塞曼效 应等问题 。 正是在这个过程 中 , 暴露 了玻尔理 论本身的 缺陷 。 首先它缺乏概念的 自洽和逻 辑一 贯性 , 严格说来它不过 “ 是一些 互不 相干 的假设 、 原 理 、 定理 和计算方法 凑起来的大 杂烩” 。 它的特设 性假说如量 子化条件和稳态电子 等的引人 不能普遍地解释和演绎 。 其次 , 对最简单的多体问题 H e 原 子能级的计算 、 反常塞曼效应 、 史特恩一盖拉赫效应 、 电子 间的相互 作用 等不能提供满 意的结果 。 因此 , 它 只是一 个半经典 半量子 化的过渡性理论 。 薛定愕 主要是在 一次大 战后开始 关心原子结构问题 。 他 对玻 尔理论 很不 满意 。 他一 方面 应用 旧量子 论从 事研究 , 一 方面又 试 图 突 破 它 , 发展 它 。 19 19 年他应 用 旧量子论 于 固体 比 热 问题 , 从 实验 到理论 发表了分为 五部分的评论文章 , 提 供了 大量数据和 引证 , 认 为量子 论 已获 得较大 成功 , 但对金属电子 比热等还不能 解释 。 1 9 2 1年他 提 出外层 电子轨 道贯穿内层 的 概念 来说 明碱金属光谱类 巴尔末公式 中的非整量 子数 , 并认为 这是 “ 一个小小 的但却是积极 的成 功的细 节 。 ” 1 9 2 2年他又应 用外尔的广义 相对论 时空理论 于 旧量 子论 , 得 出 “ 单电子量 子 轨道 的一个值得 注意 的性质 ” 。 但他对玻尔理 论中的不一 贯性和摒弃 时空描述 的量子跃迁 始终觉得难以接受 , 因为受玻耳兹曼的影响 , 他始 终认 为 自然 界能从 自然的 明显直观的方式理 解 。 他 坚持认为玻 尔能级应 作为某种本征值问题 自然导出 , 却苦于无法 找 到适当的 突破 口 。 19 2 4 年德布罗意的相波理论 , 开 创了量子理论概念发展 的新阶段 。 他提出象辐射的量子 化一样 , 原子结构冲的 频率辐射 E = h , 和 标 志 稳定 的整数启示 我们 , 物 质粒子特别是电子 的运 动也 必然为 一频率由 E = vh 决定 的假想 的相波 所伴 随 , 相 波的 谐振导 出量子化 条件 , 电 子 束穿过小孔将有 衍射 , 而关 于 自由粒子 的新旧力学 的关 系 , 同波动光 学和 几何光 学之 间的 关 系一样 。 对于 大 多数物 理 学家来说 , 相波理 论非但奇特 , 简直是荒诞的 , 怎 么能把波和 粒子拉 扯 在一起 。 只 有爱 因斯坦认为这是 介一项 有趣 的尝 试 , . . 是投 射到我们 这个最 糟糕 的物理 之 一 6 9 一

谜上的第一道微弱的光线。”并在1925年2月发表的关于理想气体量子统计的论文中引用了它。这当然要引起正致力于气体统计问题的薛定的注意。同年秋天，德拜也建议他就德布罗意的工作作一次讲演。确实，薛定谭较多地具备吸收和发展德布罗意思想的有利条件。他坚持自然界的可理解性，认为量子化条件应当作为本征值问题自然导出，他通晓相对论问题，本征值理论和哈密倾力学，对哈密顿力学光学相似关系则早在1918一1922年间的3本“张量分析学”中就有专门一节论及，在1922年底他就发现轨道电子的模方绕核平行位移一周将增加一个类波性质的相因子，这与德布罗意相波理论颇有相似之处。从1925年10月下旬起，薛定谬着手认真研读和应用德布罗意的思想。从把轨道电子处理为运行波遇到折射困难，到把理想气体作为相波谐振获得成功，再回到寻求电子驻波的波动方程；从求得氮原子的相对论性波动方程，解出当时无法解释的平整数能级，到求其非相对论性近似，解出玻尔能级，短短3个月时间，波动力学瓜熟蒂落，量子力学抵开了崭新的一货。从1926年1月26日到6月22日，薛定接连发表了六篇关于量子理论的论文。其内容囊括量子理论、光谱学、微扰理论和物理光学等众多物理学领域，熔玻尔理论、矩阵力学、哈密顿相似关系和德布罗意相波理论于一炉。论文用变分原理和哈密顿相似分别建立了著名的辞定谭方程。玻尔的量子化假设可从偏微分方程中作为本征值解出，对一维谐振子、定辅和非定轴转子、双原子分子和斯塔克效应等倒也能解出与实验相符的理论解，矩阵力学被证明与波动力学在数学上等价，从而使波动力学成为集前人研究成果之大成、在理论上比较严谨自洽、实际运用更为广泛有效的完整体系。正如M，雅麦尔所说：“薛定谭的光辉论文无疑是科学史上最有影响的贡献之一。它深化了我们对原了物理现象的理解，成为用数学求解原子物理、固体物理、及某种程度上核物理问题的便利基础最终打开了新的思路。事实上，非相对论量子力学以后的发展很大程度上仅仅是薛定工作的加工和运用。”波动力学的问世，在物理学界引起轰动，受到绝大多数物理学家的赞贸并得到广泛运用。因为它采用的是经典的偏微分方程描述方法和易于理解的概念，形式上保留了时空描述的有效性，整个框架具有简洁明晰的数学美。爱因斯坦在给薛定谭的信中评论说：“你的文章的思想表现出真正的独创性。”普朗克指出薛定谭方程“奠定了近代量子力学的基础，就象牛顿、拉格朗日和哈密顿创立的方程式在经典力学中所起的作用一样。”斯莱特把波动力学称为与牛顿力学和麦克斯韦电磁理论同样卓越的理论综合，而M。玻恩则感叹地说：“在理论物理学中，还有什么比他在波动力学方面的最初六篇论文更为壮观的呢？”比之于量子理论发展史上的其他著名人物，薛定谭可谓大器晚成。第一篇使他们成名的论文发表时，爱因斯坦26岁，玻尔28岁、海森伯24岁，泡利25岁，狄拉克24岁，约当23岁，而醇定此时已39岁。年已至此，还能跳出旧的理论框架，在全新的想路线上作出如此重大的开拓，确属不易；但也正是由于以往研究工作的理论素养和知识积累，使他得以在不到半年的时间内，一举构造起系统概括了以往理论成就和实验结果的波动力学体系。柏林：教学和学习的美妙时期1926年夏秋，薛定诗曾先后应邀到幕尼黑、柏林、哥本哈根和美国加州理工学院等地报告他的波动力学，受到普遍欢迎。幕尼黑大学校长维恩在演讲中曾站起来说，量子跃迁现在-70-?1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.net

谜上的第一道 微弱 的光线 。 ” 并在 年 月发表的关于理想气体 量子统 计9的论 文中引用了 5 2 2 1 它 。 这 当然要 引起正致力于气体统计问题的薛定谬 的注意 。 同年秋天 , 德拜也建议他就 德布 罗意的工作 作一次讲演 。 确 实 , 薛 定愕 较多地具备吸 收和 发展德布罗意思想的有利条件 。 他坚持 自然界的 可理解 性 , 认 为量子 化条 件应 当作为 本征值问题 自然 导 出, 他通晓相对论 问题 , 本征 值理论 和哈密 顿力学 , 对哈密顿 力学一 光 学相似关 系则早 在1 9 18一 1 9 2 2年间的 3 本 “ 张量分析 力学 ” 中就 有专门一节论 及 ; 在 19 2 2年底他 就发现 轨道 电子的模方绕 核平行位移 一周将增加 一个 类波性 质的相因 子 , 这与 德布罗 意相波 理论颇 有相似之处 。 从 19 2 5年 10 月下 旬起 , 薛定 愕着手认真研 读和 应用德布罗 意的思 想 。 从把轨 道 电子 处理 为运行波遇 到折射困难 , 到把理 想气体 作为相波 谐 振获得 成功 , 再回 到寻求 电子 驻波的波动 方程; 从求得 氢原子 的相对 论性波动方 程 , 解出当时无法解释的平 整数 能级 , 到求其非相对 论性近 似 , 解出玻 尔能级 , 短短 3 个月时间 , 波 动力学瓜熟 蒂落 , 量子 力学掀开 了崭新的一 页 。 从 19 2 e年 1 月26 日 到 6 月2 日 , 薛定愕接连发表了六 篇关于量 子理论 的论文 。 其内容囊 括量子理 论 、 光 谱学 、 微扰理论和物 理光 学等众 多物理 学领域 , 熔 玻尔理 论 、 矩 阵 力学 、 哈 密倾相似关系和 德布 罗意相 波理论 于一炉 。 论文 用变分 原理和 哈密顿 相似分 别建 立了著名的 薛定 愕 方程 。 玻 尔的量 子化假设 可从偏微分方程 中作为本征值解出 ; 对一维 谐振 子 、 定轴 和 非定 轴转 子 、 双原子 分子和 斯塔 克效应 等倒也能解出与实验 相符的理 论解 ; 矩阵力学被证 明 与波 动 力学在数 学上 等价 , 从而使波动 力学成为 集前人研究成果之大 成 、 在理 论 上比较严 谨 白洽 、 实际运用 更为 广泛有效的 完整体 系 。 正 如 M . 雅麦尔所 说 : “ 薛定 愕的光辉 论文无 疑 是科 学史上 最有影响的 贡献之 一 。 它深化 了我们 对原子物 理现 象的理 解 , 成 为用数 学求解原 子物理 、 固体物理 、 及某种程度上 核物 理 问题的便 利基础最 终打开 了新的思 路 。 事实上 , 非 相对 论量子 力学 以后的 发展很大程度上仅仅 是薛定愕工作的加 工和运 用 。 ” 波动 力学的 问世 , 在物 理学界引起轰 动 , 受到绝大多数物理 学 家 的 赞 赏并得到广泛运 用 。 因为它采用的 是经典的偏微分方程 描述 方法和 易于理 解的概念 , 形式上保留了时空描述 的 有效性 , 整个框架具 有简洁 明晰的 数学 美 。 爱 因斯坦在给薛定 愕的 信 中评论 说 : “ 你的 文 章的思 想表现出真正的独 创性 。 ” 普 朗克指 出薛定 愕方程 “ 莫 定了近 代量子 力学的 基础 , 就 象 牛顿 、 拉格 朗 日和 哈密 顿创立 的方 程式在 经典力 学 中所 起的 作用一 样 。 ” 斯 莱特 把波动 力 学 称为与牛顿力学和 麦克 斯 韦电磁理论 同样卓越的 理论综合 , 而 M . 玻恩则感叹 地说 : “ 在 理论 物理 学 中 , 还 有什么 比他在波 动 力学 方面 的最 初六篇论文更 为壮观的呢? ” 比之于量 子理 论发展 史上 的其他著 名人物 , 薛 定愕 可谓大 器晚成 。 第一 篇使他 们成名的 论文 发表时 , 爱 因斯 坦26 岁 , 玻尔28 岁 , 海森伯 24 岁 , 泡 利 25 岁 , 狄 拉克 24 岁 , 约 当23 岁 , 而 群定 愕此时已 39 岁 。 年已至 此 , 还能 跳 出旧的理 论框架 , 在全 新的思 想路线 上作 出如此重 大的开拓 , 确属不易; 但也正 是由于 以往研究工作的理论素养和 知识 积累 , 使他 得 以在不到 半年的时间内 , 一举构造 起系统概括了以往 理论成就和实验结果的波动力学体系 。 柏林 : 教学 和学 习的美妙时期 1 9 2 6年夏秋 , 薛定课 曾先后应邀到慕尼 黑 、 柏 林 、 哥本哈根和 美国加 州理 工学院等地报 告他的波 动力学 , 受到普遍 欢迎 。 慕尼黑 大学校长维恩 在演讲中曾站起 来说 : 量子跃迁现在 一 70 一

显然被合理的东西取代了！索未菲也称之为“二十世纪惊人发现中的最惊人者”。柏林大学则聘请薛定谭继任普朗克的理论物理学教授的职位。尽管他对在此硕果累累的苏黎世大学不无留恋，苏黎世大学也以优厚的条件极力挽留，但柏林作为当时物理学首都的声誉，特别是普朗克表示如果薛定谭能成为他的继任者他将感到很高兴，促使薛定诱于1927年来到柏林。当然，薛定诱的波动力学并没有毫无异议地为人们全盘接受，特别是对波函数的物理诊释。薛定的波动图景把物质粒子归结为波系绕，提出自由粒子是波包中的奇点，束婷电子是驻波的叠加，波函数描述的是实在的波，并用波的干涉和衡射来取代玻尔的定态和量子嵌迁。这种把微观客体的波动性质推向极端的模型遇到许多困难，也据致一些物理学家的反对。在哥本哈根，薛定号和破尔就量子力学的诠释展开了激烈的争辨，双方各执已见，针锋相对，谁也说服不了谁，这种争论甚至当薛定病卧于床也没有止息。直到1927年玻尔的互补原理和M.玻思的儿率诠释先后发表并使量子力学成为完整的自给体系，薛定才暂时放弃了波函数的实在性主张。但他始终没有放弃对哥本哈根学派的批评和复活波动图最的希。在震撼本世纪的量子力学大论战中他始终是爱因斯坦少数派中的坚定一员。他于1935年配合爱因斯坦等人提出的EPR论，发表了著名的“猫悖论（catparadox）”，被爱因斯坦称为揭示了量子力学描述实在的不完备性的最巧妙办法。直到五十年代初，他还发表了“波动力学的意义”、“有没有量子跃迁”和“基本粒子是什么？”等文章，试图利用粒子并非永恒不变的全同实体和二次量子化等最新知识来重建他的波动解释。在他看来，为寻求真理而尖锐争辩与和对手之间的亲密友谊是并行不俘的，M.玻感曾如此描述他和薛定谭之间的友谊：“他在给我的信中说过：“你，马克斯，你知道我是爱你的，这一点不会改变。但是我觉得有必要彻底地给你洗洗大脑，把你的头伸过来吧。”这之后我们进行了近乎“粗野”的论战，我一再想使他相信，“哥本哈根学派的量子力学观点总的说来是可以接受的，虽然我知道得很清楚，爱因斯坦、普朗克、德布罗意、冯·劳厄和他埃尔文对这种观点并不满意。我举出了一些赞成这种观点的很有才华的研究者的名字，他反驳说：“什么时候科学观点是由多数来决定的？（你可以自已来回答：至少从牛顿以来），往下还写了好几页。我己经记不清我到底是怎么回答他的，因为我们通信是随便用手书写，而不是一本正经地用打字机。但他下一封信的开头是这样说的：“谢谢你给我的洗脑以这样富于刺激的长篇国答。长期以来我们的通信就是这样：既粗鲁又亲切，充满了尖锐的争论，却从未有不舒服的感觉。”薛定谬非常喜欢柏林的学术环境。他称这里有“两所大型高等学府，帝国学校、威廉皇家研究所、天文台、众多工业实验室，使许多第一流的物理学家聚集在当时的柏林。每周欢聚在一起的讨论会，给人们留下了深刻的印象。”在柏林大学曾与薛定谱一起共事的有象普朗克、爱因斯坦、劳厄、L.迈特纳和W、能斯特这样杰出的物理学家，他还同其它领域的著名科学家有着密切联系，这一切确实使薛定谬对生活在这儿感到称心如意，尽管他生性极其喜爱大自然，尤其是阿尔卑斯山，而不愿生活在大都市。“在柏林大学的年代是我一生中最幸福的年代”—以后他在1947年6月复信给邀请他继任从前职务的洪堡大学数学自然科学系主任时这样写道。他补充说他仍然感到自己是倾心于柏林大学的，并经常考虑“甚至仅作：为一个领退休金者返回到那里去的可能性。”在柏林的年代里，薛定与同自己的科学和哲学观点相似的普朗克和爱因斯坦建立了亲密的友谊。他和妻子经常参加在普朗克住宅中举行的家庭舞会。他也常去爱因斯坦在卡普特的别墅拜访，两人在哈弗尔河上泛舟畅游，讨论物理学问题，薛定诱那座位于搭吕内瓦德的一71一?1994-2015ChinaAcademic JournalElectronic PublishingHouse.Allrightsreserved.http:/www.cnki.net

显然被合 理的 东西 取代 了主 索末非 也称之为 “ 二十 一 世纪惊人发现 中的最惊人者 ” 。 柏 林大学 则聘请薛 定 愕继任 普朗 克的理 论物理学教 授 的职位 。 尽管 他 对在此 硕果 累累的 苏黎世 大学 不 无 留恋 , 苏黎世大 学也以优厚的条 件极 力挽留 , 但 柏林 作为 当时物 理学首 都的 声誉 , 特别 是 普朗克表示 如果薛定愕 能成为 他的继任者他将 感 到很 高兴 , 促 使薛 定谬 于 1 9 2 7 年来 到柏 林 。 当然 , 薛 定愕 的波动力学并没 有毫无 异议地为人们全盘接受 , 特别是 对波 函数 的物理谈 释 。 薛定 谬的波动 图景把 物质粒 子 归结为波系统 , 提出 自由粒子 是波包 中的奇 点 , 束维电子 是驻波的 叠加 , 波函数描述的是 实在的波 , 并用波 的干涉 和衍射来取代 玻尔的定态 和蚤予盛 迁 。 这种把微观客体的波动性质推向极端的模型遇 到许多困难 , 也 招 致 一 些 物理 挚家的反 对 。 在哥本哈根 , 薛定愕和 玻尔就量子力学的俊 释展 开 了激烈 的 争熟 双 方 各执己见 , 针锋 相对 , 谁也说 服不了谁 , 这种争论甚至 当薛定 谬病卧于 床也没 有止息 直 到 19 2 7年 彼尔 曲互 补原理和 M . 玻恩 的几 率诊释先后发表并使量 子力学成 为完整的 自份体系 , 薛 定 愕刁 ’ 暂时放 弃了波函 数的 实在性主张 。 但他始终没 有放弃对哥本哈根 学派 的批评 和 复 活 波 动图景的希 望 。 在震撼本世纪 的量子 力学大论战中他始终是爱 因斯坦 少数派中的坚定 一 员 。 他 于 1 9 3 5年 配合爱 因斯坦等 人提 出的 E P R 悖论 , 发 表了著名 的 “ 猫悖 论 ( ca t P a r a do 、 ) ” , 被爱 因斯坦 称为揭示 了量 子 力学描述 实在的 不完备 性的 最巧妙 办 法 。 直 到五 十年 代初 , 他还 发表 了 “ 波 动力学的 意义” 、 “ 有没有量子跃迁? ” 和 “ 基本粒子是什 么? ” 等 文章 , 试图利用粒 子并 非永恒不变的全 同实体和二次量子 化等最新知识来重建 他的波 动解释 。 在他 看来 , 为寻 求真 理 而尖锐争辩与和对手 之 间的亲密友谊是并行不悖的 , M . 玻 恩曾如 此描 述 他 和薛 定愕 之 间 的友谊 : “ 他 在给我 的信中说过 : ` 你 , 马克斯 , 你知道 我是爱 你 的 , 这一 点不 会改变 。 但 是我觉得有必要彻底地给你洗 洗大脑 , 把你的头伸过来吧 。 ’ 这之 后我们 进 行了近 乎 ` 粗 野 , 的 论战 , 我一再想 使他相 信 , ` 哥本哈根学派的量子 力 学观点 ’ 总 的说来是可 以接受的 , 虽然 我知道得 很清楚 , 爱 因斯 坦 、 普朗 克 、 德布罗 意 、 冯 · 劳厄和 他埃 尔文 对 这 种 观 点并 不满 意 。 我举 出了 一些赞成这 种观点的 很有才华的研究 者的 名 字 , 他 反驳 说 : ` 什么时候 科学观 点 是 由多数来决定 的? (你可以 自己来回答 : 至少 从牛顿 以来 ) ’ 往下 还写 了好 几页 。 我已 经 记不清我到底是怎么 回答他 的 , 因为我们通 信是 随便 用 手书写 , 而不 是一 本正经 地用打 字 机 。 但他 下一封信 的开头 是这 样说 的 : `谢谢你给我 的洗 脑以 这样富于刺激的 长篇回 答 。 ’ 长 期 以来我 们的 通信就是 这样 : 既粗鲁又 亲切 ; 充满 了 尖 锐 的 争论 , 却 从 未 有不 舒服的 痊 觉 。 ” 薛定愕非常喜欢柏林的学术环境 。 他称这 里有 “ 两所 大型 高等 学府 , 帝 国学校 、 威廉 皇 家研究所 、 天 文 台 、 众 多工业 实验 室 , 使许多第一 流的物 理学 家聚 集在 当时的 柏林 。 每周 欢 聚在一起的讨论会 , 给人们 留下了深刻 的印象 。 ” 在柏林大学 曾与薛 定愕 一起 共事的 有象普 朗 克 、 爱 因斯坦 、 劳 厄 、 L . 迈特纳和 W . 能斯特这样杰出的物理 学家 , 他 还 同其它领 域的著 名 科学家有着密切联 系 , 这一 切确 实使 薛定愕 对生 活在这儿感到称 心如意 , 尽管 他生 性极 其 喜 爱大 自然 , 尤其是阿尔 卑斯山 , 而 不愿 生活 在大都市 。 “ 在 柏 林大学的 年 代是我一 生 中最 幸福的 年代 ” — 以后他在 19 4 7年 6 月复信给邀请他继任从前职务的洪堡 大学数学 自然科学 系主 任时这样写 道 。 他补充说他仍然 感 到 自己是倾心于柏 林大 学的 , 并经常考 虑 “ 甚至仅作 为一个领退 休金者返 回 到那里去的 可能性 。 ” 在柏 林的 年代里 , 薛定愕 与同 自己的 科 学和哲 学 观点相 似的 普朗克和 爱 因斯坦建立了 亲 密的友谊 。 他和 妻子 经常参加在普朗克住宅 中举行的 家庭舞会 。 他 也常去 爱 因斯 坦在卡普特 的别墅拜访 , 两人在哈弗尔河 上泛 舟畅游 , 讨 论物 理学 问题 薛定 愕那 座位 于格吕内瓦德的

住宅中也经常举行“维也纳小灌肠晚会”，很快成为科学家交往的中心。他一面教学，一面致力于发展相对论波动力学，即狄拉克电子理论，曾写下五本研究笔记。相对论和量子力学是二十世纪物理学的两大支柱，他希望能在广义相对论提供的时空框架中，用波动力学来描述空间中物质的分布，并相信引力波和物质波服从同样的规律。当时正在读迈特纳的研究生的我国著名核物理学家王途昌也曾听过薛定的讲演。1933年希特勒上台后，犹太血统的物理学家被纷纷解雇。凭着他的雅利安血统、天主教背景和作为普朗克继承人的地位，薛定本来可以不受牵连，更不必放弃职位离开德国，但是他自愿地这样做了。他反对纳粹对科学家的迫害，难以忍受在这种野蛮制度下工作，不愿被强追效忠于这样的政府。玻恩曾写道薛定逻与狄拉克“对此我们都非常赞赏。人到中年还要拨根迁居，改变生活方式，并非轻而易举之事，但他不在乎。人们打扰了他，要他关心政治，他就走了。他是不喜欢过问政治的，即便他的科学成果被悲剧性地用于一场伟大的政治斗争时也是如此，仅有极少例外。”他的“在柏林教书和学习的非常美妙的时期”就此结束了。1933年11月，薛定诱借日休假来到牛津，在这儿住了三年。抵达后的第五天，他被接纳为玛格达林学院（MagdalenCollege）的研究员。同时伦敦泰陪士报》社打电话通知他，“因为发现原子理论的新的和富有成效的形式”，他和狄拉克一起被授予1933年诺贝尔物理学奖。这是对他创立波动力学的最好衰奖。他在斯德哥尔摩的领奖演讲中，介绍了自己的传略和波动力学的主要思想。在牛津，这位奥地利人对富有传统的英国大学城的学术环境感到不怎么适应，他对祖国的思念日增。当1936年同时收到爱丁堡和格拉茨的邀请时，他听从朋友蒂林格的劝告，回到祖国，在格拉茨大学任教。两年后德国吞并了奥地利，薛定感到了纳粹党徒的沉重压力他们并没有忘记他从德国的不辞而别。1938年9月1日，薛定谔被不加解释地从格拉茨的职位上解雇，他必须再次出走，但这次是为了逃生。幸运的是他还持有自己的护照，可以不受阻碍地离境。他丢下了房屋、汽车和其他财产，“仅带着一个小小的皮箱”离开了奥地利，开始了流亡生活。、都柏林：探索物理学与生物学的统一对于薛定的困境，他在牛津的朋友们极为关切。而早在1938年5月，原都柏林大学数学教授、当时的爱尔兰首相瓦莱拉（EamendeValera）就努力寻找让薛定谭去爱尔兰的途径，他去信促成了薛定谭出走的决心，希望后者能在都相林即将建立的高等研究院任职。当薛定逃到罗马，作为教皇科学院的成员寻求避难时，瓦莱拉请他到日内瓦去，瓦莱拉正在这里担任1938年国际联盟会议主席。在会议休息期间，两人讨论了建立研究院并提高爱尔兰在国际数学和理论物理界的地位等问题。瓦莱拉十分了解理论物理学的特殊吸引力，而且“这样的科学分支中不需要精心制作的仪器，需要的仅仅是足够的自由，是头脑、人和论 72 -?1994-2015ChinaAcademic JournalElectronic PublishingHouse.Allrightsreserved.http:/www.cnki.net

住宅中也经常举行 “ 维也纳小灌肠晚会 ” , 很快成为 科学家交往的 中心 。 他一 面教 学 , 一面致力于发展 相 对论波动力学 , 即狄拉 克电子理论 , 曾写下五 本研究 笔记 。 相 对论和量子 力学是 二 十世纪物理 学 的两大 支 柱 , 他希望能 在广义 相对论提供的时空框 架 中 , 用波 动力学来描述空间中物质的分布 , 并相信引力波和物 质波服 从同样的规律 。 当时 正在读迈特纳的研究生的 我国著名核物理学家王淦 昌也曾听过薛定谬的讲演 。 1 9 3 3年希特勒上 台后 , 犹太血统的物理学家被纷 纷 解雇 。 凭着他的雅 利安血统 、 天 主教背景和 作为普 朗克继承人的地位 , 薛定谬 本来可 以不受牵连 , 更不 必 放弃职位离开 德国 , 但是他 自愿 地这样做了 。 他反 对 纳粹对科学家的迫害 , 难 以忍受在这种野 蛮制度下 薛是得与狄拉克 工作 , 不愿被强 迫效 忠于这样的政府 。 玻恩 曾写道: “ 对此我们 都非常赞赏 。 人到 中年还要拔 根迁居 , 改 变生活 方式 , 并非 轻而 易举之 事 , 但 他不在乎 。 人 们打扰了他 , 要他关 心政治 , 他就 走了 。 他是不喜欢 过问政 治的 , 即便 他的科学成果被悲剧 性地用 于一场 伟大的 政治斗争时也是如此 , 仅有极 少例外 。 ” 他的 “ 在柏 林教书和 学 习的非常美妙的时期 ” 就此结束 了 。 1 9 3 3年1 1月 , 薛 定愕 借 口休假来到牛津 , 在这 儿住了三年 。 抵达后 的第五天 , 他 被接纳 为玛 格 达林学院 ( M o g如 l e n C o l e g e )的研究 员 。 同时伦敦 《 泰晤 士报 》 社打 电话通 知他 , “ 因 为发现原子理 论的新的和 富有成 效的形 式 ” , 他和狄拉克一 起被授予 19 3 年诺贝 尔物理学 奖 。 这 是对他 创立波动力学的最好褒奖 。 他在斯德哥尔靡的领奖演讲中 , 介绍了自己的传略 和波 动 力学的主 要思 想 。 在牛津 , 这 位奥地利 人对富 有传统的英国大学城的学术环境感到不怎么适应 , 他 对祖 国 的思 念 日增 。 当 1 9 3 6年同时 收 到爱 丁堡和 格拉茨 的邀请时 , 他听从 朋友蒂林格的劝告 , 回到 祖国 , 在 格拉茨 大学 任教 。 两年后德国吞 并了奥 地利 , 薛定 愕感 到了纳粹党 徒的 沉重压 力 , 他们并投有忘记他 从 德国的不 辞而 别 。 19 3 8年 9 月 1 日 , 薛定 愕被不 加解释地从格拉茨 的职 位上解雇 , 他必 须再次 出走 , 但 这次是 为了逃生 。 幸运的是 他还持 有 自己的 护照 , ` 可 以不 受 阻碍地离境 。 他 丢下 了房屋 、 汽车和 其他财 产 , “ 仅带 着一个 小小的 皮箱 ” 离开 了奥地利 , 开始了流亡 生活 。 都柏林 : , 探索物理学与生物学的统一 对于薛定愕 的困境 , 他 在牛津 的朋友们 极为 关切 。 而 早在 19 3 8年 5 月 , 原都柏林大学数 学教授 、 当时 的爱 尔兰首 相瓦 莱拉 ( Ea 二e , d e V 。 死 r 。 ) 就努力寻 找让 薛定愕 去爱尔兰的途 径 , 他去 信促成了 薛定 愕 出走 的决心 , 希望 后者能在都柏林即将建立 的高等研 究院任职 。 当 薛定愕 逃 到罗马 , 作为 教皇科 学院的 成 员寻求避难时 , 瓦 莱拉请他到 日内瓦去 , 瓦莱拉 正 在 这里担任 19 3 8 年国 际联盟 会议 主席 。 在会议休息 期间 , 两 人讨论 了建立研 究院并提高爱 尔兰 在国 际数学和 理论 物理界 的地位 等问题 。 瓦莱拉十分了解理论物理 学 的 特 殊 吸 引力 , 而且 “ 这样的科学 分支 中不需 要精心 制作 的仪器 , 需要的仅仅是足 够 的 白 由 , 是头 脑 、 人和论 一 7 2 一

文。”他这时已持有议会通过的建立研究院的法令，但在它建立之前，薛定谭先返回牛津，接着又应布鲁塞尔的法兰斯克基金会邀请去比利时任客座教授。1939年9月初，薛定作为一个德国流亡者，忽然发现自已成了敌国侨民。瓦莱拉再次帮忙，通过爱尔兰在大英帝国的高级官员，为他准备了一份安全通行证，使他于10月5日用24小时内有效的签证取道英格兰前往都柏林，开始了他在那儿为期十七年的侨居生活。他后来称这些罗月是“非常非常美好的时光。否则我将永远无法了解和懂得热爱这美丽的爱尔兰岛。倘若我在格拉茨度过这十七年，无法想象能有什么使我如此高兴。”1941年高等研究院以关于介子的讨论班正式开办，它分为理论物理学和居尔特人语言学两部分，薛定担任理论物理部主任。蒂林格描写他的教学职位是“一个学者能为自已想象的最好位置：完全的教授和研究自由而没有任何特别的教学责任。”薛定在这儿享有的地位类似于爱因斯坦在普林斯顿的地位。高等研究院院址就在座落于都柏林麦瑞恩广场上的前市政厅，从研究院一开办就在这儿从事研究和学习的海特勒曾回忆起那些可爱的十八世纪的古老乔治式建筑“对安静的工作是非常合适和舒服的”。从这儿步行几分钟，可以抵达三一学院、都柏林大学学院和哈密顿曾任主席的爱尔兰皇家学会，往来方便，学术空气自由活泼。每年都有来自世界各地的年轻物理学家获得津贴，在这儿工作一两年，平均有十至十五名学者居住于此。我国著名物理学家彭恒武就曾于1941一1943年和1945一1947年两度到这儿从事研究。这里每年一度的夏季讨论会云集了来自各国的物理学家，玻恩和狄拉克也经常参加“这种有趣的和令人兴奋的聚会，原来的数学家、如今的爱尔兰首相也常出席。”安定的环境，优越的条件，使薛定谱得以避开战乱的纷扰，潜心于科学研究和理论思维，他的创造力极大地进发出来。和晚年的爱因斯坦一样，这个时期薛定谭以特别的热情致力于统一场论的研究，甚至早在19-10年，“他就试图发明可综合引力的、电磁的和核的相互作用的一种统一场论。”他还预言了弯曲空间中粒子的创生，讨论了微观世界中时空概念的使用限度，并力图构造膨胀宇宙中的本征振动和波包。他对相对论理论和宇宙学的贡献，集中反映在1950年和1956年先后发表的时空结构》和膨胀着的宇宙》这两本书中。同时他也研究介子场和非线性电动力学，继续保持他对量子力学和统计力学的兴趣，他在高等研究院讲课基础上写作的《统计热力学》一书，以惊人的清晰和统一的标准方法，论述了统计力学的基本问题及其应用，特别是对那些通常被忽略的重要问题如能斯特定理和吉布斯伴缪等作了较详细的讨论。也正是在这一时期，薛定的目光更加开阔和深刻，转而对物理学的基础、它对其他自然科学的影响、它的发展与认识论的关系等问题进行探索，作出了可贵的责献。科学的统一，是薛定毕生的信念和追求。在物理学中，他曾致力于相对论和量子力学的结合，致力于综合各种相互作用的统一场论，但他的尝试并不限于此。出于“从祖先那里继承了对统一的无所不包的知识的强烈渴望”，“想把所有已知的知识综合成一个整体”，出于对奇妙的生命现象，特别是对遗传性状的不变性和新陈代谢等的物理思考，使他宁愿放弃已取得的名望，“敢于承担使我们成为人的风险”，敢于着手去综合不同学科的实验事实和理论知识。他运用物理学的最新成就和方法剖析生命现象，提出了一些很有价值的见解，其主要论述以生命是什么？为题发表于1944年，这本不到100页的小书在西方科学界产生了极大的影响。二次大战结束期间，物理学家普遍地感受到职业上的痛苦。物理学的发展导致了毁灭性核武器的产生，使无数生灵涂炭，促使许多物理学家对自己的工作与人类福利的关系重作深一73一?1994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.net

文 。 ” 他这时已持有议会通过的建立研究院的法 令 , 但 在它建立 之 前 , 薛定愕 先返 回牛津 , 接着又应布鲁塞尔的法兰斯克基 金 会邀请去 比利时任 客座教授 。 19 3 9年 9 月初 , 薛定愕 作为一个德国流亡者 , 忽 然发现 自己成了敌国侨民 。 瓦 莱拉再次 帮忙 , 通过爱尔兰在大英帝国的高级 官员 , 为他准备了一份安全 通 行证 , 使他 于 10 月 5 日用 2 4小时内有效的签证取道 英格兰 前往 都柏林 , 开 始 了他 在那 J L为 期 十七年的侨 居生活 。 他 后 来称这 些岁月是 ’,4 卜常非常美好的时光 。 否则我将永 远无法 了解和 懂得热爱这 美丽的 爱尔 兰 岛 。 倘若 我在格拉茨 度过这 于七 年 , 无 法想 象能 有什 么使我如此高兴 。 ” 19 41 年高等 研究院 以关 于介子 的讨论班正式开 办 , 它分为理论 物理 学和居 尔特人语言学 两部分 , 薛 定愕 担任理 论物理 部主任 。 蒂林格描写 他的教学职 位是 “ 一 个学者能为 自己想 象的最好 位置 : 完全的 教 授和研究 自由而没 有任何特别的教 学责任 。 ” 薛定愕在这儿 享有的地 位类似 于爱 因斯坦在普 林斯顿 的地位 。 高等研究院院址就在座落于 都柏 林麦瑞恩 广场上 的前市政 厅 , 从研究院一 开 办就在这儿 从事研究和学 习的海特勒曾回忆 起那 些可爱 的十八世纪的古 老乔治 式建筑 “ 对 安 静的工 作是 非常合适和舒服的 ” 。 从这儿步行几分钟 , 可 以抵达三 一 学院 、 都柏林大 学学院 和哈密顿 曾任主 席的爱尔兰 皇家学会 , 往来方便 , 学 术空气 自由活泼 。 每年都有来 自世 界各 地的年轻物理学家获得 津贴 , 在这儿工 作一 两年 , 平均 有 ’ 十至十五 名学者居 住于此 。 . 我国著 名物理学家 彭恒武 就 曾于 19 4 1一 1 9 4 3年和 19 4 5一 1 9 4 7 年两 度到这儿从事研究 。 这 里每年一 度 的夏季讨 论会云 集了来 自各国的 物理学 家 , 玻恩和 狄拉 克 也经常参加 “ 这 种有 趣的和 令人兴 奋的聚会 , 原来的 数 学家 、 如今 的爱 尔兰首 相 也常 出席 。 ” 安定的环 境 , 优越 的条 件 , 使薛定 愕得 以避 开战乱 的 纷扰 , 潜心 于 科 学 研 究和 理论思 维 , 他的创造力 极大地迸发 出来 。 和晚 年的 爱 因斯坦一 样 , 这个时期薛 定 愕以特别的 热情致 力于统一场论的研 究 , 甚至 早在 19 4 0年 , “ 他就 试图发 明可 综合 引力 的 、 电磁 的和核的相 互 作用的 一种统一场 论 。 ” 他 还预 言了 弯曲空间 中粒 子的 创生 , 讨论 了微观世 界 中时 空概念 的 使用限度 , 并力 图构造膨胀 宇宙 中的 本征振 动和波 包 。 他 对相对论 理论和 宇宙 学的贡献 , 集 、 中反映在 19 5。年和 19 5 6年先后发 表的 《 时空结构 》 和 《 膨胀着的宇宙 》 这两 本书中 。 同时他 也研 究介子 场和 非线性 电动 力学 , 继续保持 他对量子力学和 统计力学 的兴趣 , 他 在高 等研究 院讲课基 础上写 作的 《 统计 热力 学 》 一 书 , 以惊 人的 清晰和 统一 的标 准方法 , 论 述了统 计 力 学的基 本 问题及 其应 用 , 特别是 对那 些通常 被忽略 的重 要 问题 如能 斯特 定理 和 吉布斯 佯缪 等 作了 较详细 的讨论 。 也正 是在这 一时期 , 薛 定愕 的 目光更加开 阔和深刻 , 转 而对 物理 学的基 础 、 它 对其他 自 然科学的影响 、 它的 发展与认识 论的 关系等 问题进 行探 索 , 作 出了可贵的贡献 。 科学 的统一 , 是 薛定愕毕生 的信念 和追求 。 在物理 学 中 , 他 曾致力 于相 对论 和量子力 学 的结合 , 致力于综合各种相互作 用的 统一场 论 , 但他 的尝试并不 限于 此 。 出于 “ 从祖先那 里 继承了对统一的无所不包 的知识的强烈渴望 ” , “ 想把 所 有已知 的知识综合 成一 个整体 ” , 出于 对奇妙的生命现象 , 特别是对遗传性状的不变性和新陈 代谢等的物理思 考 , 使他 宁愿放 弃已取得的名望 , “ 敢于承担使我们成为蠢人的风险 ” , 敢于着手去 综合不 同 学科的 实验水 实和理论知识 。 他运用物理学的最新成就和方法剖析生命现象 , 提 出了一 些 很 有 价位的 见 解 , ” 其主 要论述以 《 生命是什么? 》 为题发表于 1 9 4 4年 , 这本不 到 1 0 页的小 书在西方科学 界 产生了 极大的 影响 。 二 次大战 结束 期间 , 物理 学家 普遍地感受到职业 上 的痛苦 。 物理学 的发展 导致 了毁灭性 核武器的 产生 , 使无 数生灵涂炭 , 促 使许多物理 学家 对 自己的 工作 与人类福 利 的 关系重作 深 一 7 3 一

刻的反思，另一方面确实比之于量子力学迅速发展的激动人心的年代，理论物理学已进入一个相对平静的时期。在这种时刻，作为量子力学创立者之一的薛定谭提出用热力学和量子力学研究生命的本质，认为新的物理学定律将在这种研究中发现，预告了生物学革命的新时代的黎明，很快吸引了一批年轻的物理学家进入这个充满希望的新领域。1953年沃森（J.Watson）和克里克(F.Crick）在威尔金斯(M.Wilkins)的X射线衍射资料基础上发现了DNA的双螺旋结构，这是本世纪生物科学中最伟大的成就，标志着分子生物学的发端。他们三人因为对“核酸分子结构及其对生物中信息传递的意义”的发现获1962年生理学诺贝尔奖。其中克里克和威尔金斯战时都是服务于军事部门的物理学家，战争结束后他们导找一个新的研究领域，正是“生命是什么？》使克里克在基本粒子和生物学二者中选择了后者，也使“部分由于原子弹对物理学失去兴趣”的威尔金斯“为控制生命的高度复杂的分子结构所打动”而进人了生物学。沃森则是在芝加哥大学学生物时读了《生命是什么？》，“深为发现基因的奥秘所吸引”。其他如1969年获诺贝尔奖的鲁里亚(S.Luria)及查尔加尖（E.Chargaff)、本泽（S.Benzer）等著名分子生物学家也承认为生命是什么？》所影响。仅此几例可见，《生命是什么？》在本世纪的生物学革命中的作用确实非同凡响。诚然，薛定谔于生物学并非行家，他所具有的“只是第二手的和不完全的知识”，但正如威尔金斯所说，他的著作所以有影响的理由之一就是他“是作为一个物理学家写作，如果他作为一个正式的大分子化学家写作或许就不会有同样的效用。”正是从一个有深邀眼光的理论物理学家的角度，他对生命物质和遗传机制等问题发表了精湛见解，开拓了某些新的途径。分子生物学的研究目的，是认识生物大分子的结构和功能。正是这些生物大分子的结构决定了它们的性质和在生命过程中的作用。生物体中遗传性状的不变性，说明了基因作为遗传物质在外界无序干扰中的高度稳定性，这用经典统计物理的涨落观念是无法解释的。薛定发挥了德尔布吕克（M.Delbruck）的思想，提出基因大分子的稳定是由于原子间的海特勒-伦敦键使它们稳固地结合在一起。这些元素的排列浓缩了涉及有机体未来发育的精确计划的“遗传密码”，能在很小的空间范围内体现出复杂的决定系统。基因的“突变实际上是由于基因分子中的量子跃迁所引起的”，“这种变化在于原子的重新排列并导致了一种同分异构的分子”。而比之于原子的平均热能，这种构型变化的阅能之高使这种变化的几率极低(t/t=exp(- KT)下），这种罕见的变化即自发突变，它们成为自然选择的基础。这里，薛定谔率先引入了“遗传密码”的概念，并致力于解释遗传信息的物理基础，成为分子生物学的信息主义学派的先驱之一。薛定谭承认，他写作《生命是什么？》的唯一动机是揭示“生命物质在服从迄今为止已确立的“物理学定律”的同时，可能涉及到迄今还不了解的“物理学的其它定律”。”由热力学第二定律，孤立系统的不可逆过程中摘值总是趋于增加，系统总是趋于概率增大的无序状态，直至达到热力学平衡。而生命却是物质的有秩序有规律的行为，生命有机体作为宏观系统能保持自身的高度有序状态和不可几状态，避免很快地衰退到平衡态，甚至能不断向增加组织性的方向进化。应当怎样解释生命物质的这种功能呢？薛定在前人把新陈代谢解释为物质交换和能量交换的基础上，引入了“负炳”的概念。他认为“一个生命有机体在不断地增加它的摘———你或者可以说是增加正嫡—并趋于接近最大值的摘的状态，那就是死亡，要摆脱死亡，就是说要活着，唯一的办法就是从环境里不断地汲取负摘。…有机体就是赖负炳一74一?1994-2015 China Academie Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.net

刻的反思 , 另一 方面确实比之于量 子力学迅速发展的激动人心 的年 代 , 理论 物理学 已进人 一 个相对平静的时期 。 在这种时 刻 , 作为量子 力学创立者之一的薛定愕 提 出用热 力学和 量子 力 学研究生命的本质 , 认为新的物理 学定律将 在这 种研究中发现 , 预告了生物 学革命的新时 代 的黎明 , 很快吸引了一批年轻的物理 学家进入这个充满 希望 的 新 领 域 。 19 5 3 年沃森 (J . W o t s o n )和 克里 克( F . rC i o k )在威尔金斯 ( M . W il k i n 。 ) 的 x 射线 衍射资料基础上发现 了 D N A 的双螺旋结构 , 这 是本世 纪生 物科学 中最伟大的成就 , 标志着分子 生物学 的发端 。 他 们三 人 因为 对 “ 核酸 分子结构 及其对 生物 中信息传递的意义” 的发现获 1 9 6 2年生理 学诺 贝尔奖 。 其 中克 里克和威尔 金斯战 时都是服务 于军事部门的物理学 家 , 战争结 束后他们 寻找一个新的研 究领 域 , 正 是 《 生命是 什么? 》 使 克里克在基本 粒子和 生物 学二者 中选择了 后者 , 也使 “ 部 分由于原子 弹对 物理学 失去兴 趣 ” 的威尔 金斯 “ 为控制 生命 的高度复杂的分 子结 构所打动 ” 而进人 了生 物学 。 沃森 则是在 芝加哥大学 学生物时 读了 《 生 命是什 么? ” , “ 深 为发现基 因 的奥秘所吸 引 ” 。 其他 如 1 9 6 9年获 诺贝 尔奖的鲁里亚 ( 5 . L u r i a ) 及查 尔加夫 ( E . C h a r g a f f ) 、 本泽 ( 5 . B e nz er ) 等著名分子 生物 学家也承 认为 《 生命 是什么? 》 所 影响 。 仅 此几 例可见 , 《 生 命是什 么? 》 在本世纪 的生物 学革命 中的作用确 实非 同凡响 。 诚然 , 薛定 愕 于生物学并非行 家 , 他 所具有的 “ 只是第二手的 和不完全 的知识 ” , 但正 如威 尔金斯所说 , 他 的著作所 以有影响的理 由之一就是他 “ 是作为一 个物理 学家写 作 , 如 果 他作 为一 个正 式的大分子化学家写 作或许就不 会有同样的效用 。 ” 正是从一 个有深邃眼光 的 理论 物理 学家的 角度 , 他 对生命物质和 遗传机制等问题 发表了精湛 见解 , 开 拓了某些新的途 径 。 分子 生物 学的研究目的 , 是认识 生物 大分子 的结构 和功能 。 正是 这些生物 大分 子的结 构 决定 了它们 的性质和在 生命过程 中的作用 。 生物体 中遗 传性状的不变 性 , 说明了基 因作为 遗 传物 质在外 界无序千扰 中的高度稳定 性 , 这 用经典统计 物理的涨落观 念是无法 解释的 。 薛 定 愕发挥了德 尔布 吕克 ( M . D e l br cu k )的思 想 , 提出基 因大 分子的 稳定是 由于原子 间的海特 勒- 伦敦键使它 们稳固地结 合在一起 。 这些元素的排 列浓缩了涉及 有机体 未来 发 育 的 精确计 划 的 “ 遗传密码 ” , 能在 很小 的空间范围 内体 现 出复杂的 决定系统 。 基 因的 “ 突变实际上是 由 于基 因分子中的量 子跃 迁所 引起的 ” , “ 这 种变化在于原子 的重新排 列并导致 了一种 同分 异 构的分子 ” 。 而 比之于 原子的平 均热 能 , 这 种构型 变化的 l阂能 之高 使 这 种 变 化的 几率极 低 / , / W 、 、 、 、 _ , . ~ 曰 二 , ~ , : _ 。 。 一 , . 、 一 一 、 , ~ _ . 、 、 , 一 L 、 、 “ _ ,~ ,. 一 ~ . 、 、 _ _ 一 ` 、 _ (川 t = e x p ( 一 若带 . ) ) , 这种罕 见的变化即 自发突变 , 它 们成为 自然选择的基础 。 这 里 , 、 ` 一 「 、 K T / / 尹 薛 定 一 , ” , “ ” J ~ ’ ~ r , 曰 ~ , 、 ~ , ~ ` , ` , ~ ~ 曰 .J ,’ ~ 门 一 ” ` ~ r , 。 ~ 一 ~ , ~ ~ 谬率 先引人 了 “ 遗 传密码 ” 的概念 , 并 致力 于解释遗传 信息的 物理基 础 , 成 为分子 生物学 的 信 息主 义学派 的先 驱之一 。 薛 定愕 承认 , 他写 作 《 生命是什 么? 》 的唯一 动机 是揭示 “ 生命 物质在服 从迄 今为止 己 确立的 ` 物理学 定律 ’ 的 同时 , 可能涉 及到迄 今还不 了解的 ` 物理 学的其它定律 , 。 ” 由热 力学 第二定律 , 孤立 系统 的不 可逆过 程 中嫡 值总是 趋于增 加 , 系统总是 趋于 概率增大的无 序状态 , 直至达 到热 力学平衡 。 而生命却 是物 质的有 秩序 有规律的行 为 , 生命 有机体 作为宏观 系统 能 保持 自身的 高度有 序状态 和不可几状态 , 避 免很快 地衰退 到平衡 态 , 甚至能不 断 向增加组 织 性的方向进化 。 应 当怎样解释生命物质的这 种功 能呢? 薛定愕在 前人 把新陈代 谢解释为物 质 交换和能量 交换的基础上 , 引入 了 “ 负嫡 ” 的概念 。 他 认为 “ 一 个生 命有机体在不断地增加 它 的嫡— 你或者 可以 说是增加 正嫡一一并趋于接 近最大值的嫡 的状态 , 那就 是死亡 , 要摆 脱死亡 , 就是 说要活 着 , 唯一 的办法就 是从 环境里不断地 汲取 负嫡 。 · · . 有机体就 是赖负媲 一 7 4 一

为生的。或者更确切地说，新陈代谢中本质的东西，乃是使有机体成功地消除了当它活着时不得不产生的全部的摘。”他定义负嫡=Klog（）（D为无序状态的量度），并举动物为例，认为它们正是从极有秩序的食物中汲取秩序维持自身组织的高度有序水平。尽管他的论述不免粗糙含糊，但无疑其中蕴涵着极有价值的开拓性见解。引入负摘概念，指出生命物质具有从外界环境中圾取负摘以维持自身和产生有序事件的自组织能力，薛定的这些论述对于后人关于生命系统的研究很有影响，普利高津的耗散结构理论和贝塔朗菲的生命系统论都从中获益匪浅。《生命是什么？》的重大意义，并不止于引进上述新的概念来说明一系列生命现象。它的深远意义还在于提出了下面这个重大问题：“在一个生命有机体的空间范围内，在空间和时间中发生着的事件，如何用物理学和化学来解释？以及他力求阐明和确立的初步答案“当前物理学和化学在解释这些事件时明显的无能为力，决不能成为怀疑这些事件可以用物理学和化学来解释的理由。”他提倡用物理学和化学的理论、方法和实验手段研究生物学，并且身休力行地在这方面有所建树，这正是薛定谭对生物学的主要贡献。量子力学的诞生，正是微观层次的理论物理学高度发展的标志，它为从分子水平说明生命现象提供了很有帮助的理论工具，而文射线衍射技术等也为探测生命物质的结构提供了有效的实验手段。引进称密科学的概念和方法，将使发展较慢的生物学经历重大的变革，从定性描述跃居定量科学的行列，以较准确地把握不同层次上生物的结构和功能。由于薛定本人的声望，他提出问题的明确性和时机，他对回答这问题的有成效的尝试，使他给物理学和生物学的结合以极大的推动，成为探索两者统一的先驱，同时也促成了分子生物学的诞生，以至日本遗传学家近藤原平评价说：“给予生物学界以革命的契机的是叫做《生命是什么？》的一本小册子。它所起的作用正象《黑奴吁天录》这本书成为奴隶解放的南北战争的契机一样。”在都柏林时期，薛定调作为高级（Superior）教授，还负有一项他胜任愉快的义务，定期公开发表一系列通俗演讲，这也是他的主要科学工作之一。他既是一个著名的科学家，也是一个天生的通俗解释能手，他对陈述自己已的思想倾注了大量的精力和辛勤劳动，言辞中洋溢着艺术天赋，能以自己的明晰、智慧和深入浅出的讲解使听众折服，即便外行也能理解他表述的科学和哲学问题，以至于索末菲称之为独特的“薛定谔风格”。他的学生尤尔格劳（w.Yourgrau）则称他“处理最复杂最需要的现代物理学概念更象一个艺术家而不是方法论教师”，“他的惊人的科学解释能力甚至在他的研究领域之外也表现出来”。他的演讲不仅光大着科学精神，充满了哲理，其本身也常常就是极有价值的科研成果。例如《生命是什么？》就出自于这样的系列演讲，其它如科学与人道主义》、“自然与希腊人》和精神与物质》等书也是这样。在演讲中，薛定能根据听众的不同采用德、英、法、西班牙四种语言，他的希腊文和拉丁文也很好。维也纳：毕生的探索、荣誉的峰颠二次大战结束后不久，奥地利试图说服薛定谭返回家乡，甚至伦纳（KarlRenner）总统也于1946年出面劝说，但薛定调不愿回到当时仍在苏军凸领下的维也纳。其后的岁月里，他和妻子常去奥地利的蒂罗尔山区游览，但直到1956年才决定返回故乡，此时气喘病和支气管炎已限制了他的创造力。他的朋友蒂林格为他安排了维也纳大学理论物理学名誉教授的特一75一?1994-2015 China Academie Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.cnki.net

为生的 。 或者更确切 地说 , 新陈代谢中本质的东西 , 乃 是使有机体成功地消除了当它活着时 不得不产全的全部的嫡 。 ” 他 定义 负嫡 一 lK 。 g件、 ( D 为无序状态 的量度) , 并举动 物 为例 , 一 ’ - - 一 ” ’ 一 ’ 一 ’ 一 ’ 一 - - 一 ` ’ 一 份 、 D / ’ 一 ` 一 ’ ` ’ 一 ’ 一 ” - 一一 认为它 们正是从极有秩序的食物 中汲取秩序维持 自身组织 的高 度有 序水平 。 尽管他 的论述不 免粗糙含糊 , 但 无疑其中蕴 涵着 极有价值的开拓性 见解 。 引入负嫡 概念 , 指出生命物质具 有 从外界环境中汲取负嫡以维持 自身和产生有序事件的自组 织能 力 , 薛定 愕 的这些 论述 对于后 人关于 生命系统的研究很有 影响 , 普利高津 的耗散结构理论 和贝塔朗菲的 生命系统论 都从中 获益 匪浅 。 《 生命是什么 ? 》 的重大 意义 , 并不止 于 引进上述 新的概念来说 明一 系列生 命现象 。 它 的深远 意义还 在于 提 出了下面 这个 重大 问题 : “ 在一 个生命 有 机体的空 间范 围 内 , 在空 间和 时 间 中发生 着的事件 , 如何用物理 学和化学来解释? ” 以及 他 力求阐 明和 确立的 初步 答案 : “ 当前 物理 学和化学在解释这 些事件时 明显的无 能为力 , 决 不能 成为 怀疑 这些事件可 以用物 理学和 化学来 解释 的理由 。 ” 他提倡 用物 理学和化 学 的理论 、 方法 和实 验手 段研究生物 学 , 并且身休 力行地在这方面 有所 建树 , 这正 是薛定 愕对 生物学 的主 要贡献 。 量 子力学 的诞 生 , 正 是微 观层 次的理 论物 理学 高度发展 的标 志 , 它 为从分 子水平说明生命现 象提 供 了很 有 帮助 的理论 工具 , 而 X 射线衍射技 术等也为探测 生命物 质的结 构提供了有效 的实 验手段 。 引进 精 密科学 的概念和方 法 , 将使发 展较慢的生物 学经历 重大 的变革 , 从定性描述跃 居定量 科学 的 行列 , 以较准 确地 把握不 同层 次上生 物的结 构和功能 。 由于薛 定愕本人 的声望 , 他提 出问题 的明确 性和时 机 , 他对 回答这 问题的 有成效的尝试 , 使他给物 理学 和生物 学 的结合 以极大 的 推动 , 成 为探索 两者 统一 的先驱 , 同时 也促 成了分子生 物学的诞生 , 以至 日本遗传学 家近藤 原平评价说 : “ 给予 生物学界以革命的契机的是叫做 《 生 命是 什么? 》 的 一本小册子 。 ` 仑所 起的作用正象 《 黑奴吁天录 》 这 本书成 为奴隶解放的南北战争的契机一样 。 ” 在都柏 林时 期 , 薛定愕 作为高级 ( S u eP r i o r ) 教授 , 还 负有一项 他胜任愉快的义 务 , 定 期 公开发 表一系列 通俗演讲 , 这 也是 他的主 要科学 工作之 一 。 他既是 一个 著名 的科学 家 , 也 是一个天 生的通 俗解释能手 , 他 对陈述 自己 的思想 倾注 了大量 的精 力和辛 勤劳 动 , 言 辞 中洋 溢 着艺术 天赋 , 能以 自己 的明晰 、 智慧 和深人 浅 出的讲解使听 众折 服 , 即 便外 行也能 理解 他 表述的 科学和 哲学 问题 , 以至于索末 菲 称 之 为独 特的 “ 薛定 愕风格 ” 。 他的 学生尤 尔格劳 ( w . Y o ur g r a u ) 则称他 “ 处理 最复杂最需 要 的现代物理 学概念更象一个 艺术 家而不 是方 法 论教师 ” , “ 他 的惊人的科 学解 释能 力甚至 在他 的研究 领域之 外也 表现出来 ” 。 他 的演讲不 仅光 大着 科学精 神 , 充满 了哲理 , 其本身也 常常就 是极 有价值的科研 成果 。 例如 《 生 命是 什 么全 》 就出 自于这样的系 列演讲 , 其它 如 《 科学与 人道 主义 》 、 《 自然 与希腊人 ” 和 《 精神 与物质 》 等书也 是这样 。 在演讲中 , 薛 定愕能 根据 听众 的不同 采用 德 、 英 、 法 、 西班牙 四种 语言 , 他的希腊 文和拉丁 文也很 好 。 维也纳 : 毕生的探索 、 荣誉的峰巅 二次 大战结 束后不 久 , 奥地 利试 图说服薛 定愕 返回家 乡 , 甚 至伦 纳 ( K a r l R en en r ) 总 统也 于 1 9 4 6 年 出面 劝说 , 但 薛定愕 不愿 回 到当时仍 在苏 军 占领下的 维也纳 。 其后的 岁 月里 , 他和 妻子 常去奥 地利 的蒂罗 尔 山区游览 , 但 直 到 19 5 6年才决定返 回故 乡 , 此时 气喘病和支气 管炎 已限制了他 的创造 力 。 他的朋 友蒂林格 为他安 排了维也纳 大学理论物理学名 誊教 授的特 一 7 5 一