序言

阿諾爾德·索末菲是誰？他與馬克斯·普朗克（Max Planck，1858-1947）、阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）和尼爾斯·玻爾（Niels Bohr，1885-1962）同為理論物理學的奠基人。在他活著的時候（1868~1951），理論物理學逐步發(fā)展成為一門獨立學科。他最著名的成就之一是對尼爾斯·玻爾建于1913年的原子理論的修正。即便在21世紀的物理學家中，也仍保留著玻爾-索末菲原子結構或索末菲精細結構常數(shù)這一術語。老物理學家們把索末菲的名字與第一個現(xiàn)代理論物理學學派和被視為原子物理學圣經的《原子結構和光譜線》聯(lián)系在一起。憑借眾多版本和譯本，這本傳奇教科書遍布世界各地，引領一代又一代學物理的學生投身于核物理領域之中。此外，一套六卷的《理論物理學講義》，也散發(fā)著索末菲作為教師的人格魅力，在其過世很久之后仍有新版再版。自1906年起，索末菲任教于慕尼黑大學三十余年。該校的阿諾爾德·索末菲理論物理學研究中心現(xiàn)今仍在延續(xù)索末菲學派的傳統(tǒng)，討論著弦理論和理論物理學等領域內最新的研究成果。一個世紀前，慕尼黑理論物理學的搖籃（索末菲喜歡如此稱呼他的研究所）是新興的量子理論的一個避風港。索末菲門下聚有諾貝獎得主彼得·德拜（Peter Debye，1900-1958）、馬克斯·馮·勞厄（Max von Laue，1879-1960）、沃爾夫岡·泡利（Wolfgang Pauli，1900-1958）、維爾納·海森伯（Werner Heinsenberg，1901-1976）、萊納斯·鮑林（Linus Pauling，1901-1994）和漢斯·貝特（Hans Bethe，1906-2005）。索末菲本人雖保有81次諾貝爾獎提名的悲傷記錄，這比其他任何物理學家獲得諾貝爾獎提名的次數(shù)都要多，但他卻一次也沒能獲得那令人渴求的大獎。

我們需要一本索末菲的傳記，但并不僅僅只是因為其對現(xiàn)代物理學的巨大貢獻。索末菲在數(shù)學和技術上的影響也很明顯。對熟悉液壓轉動軸承理論工程師而言，索末菲數(shù)是他們的一個術語；在這一工程學科中，索末菲被視為摩擦學執(zhí)牛耳者之一。另外，索末菲也在其學科領域之外受到了一定的關注。20世紀20年代，為了德國在國外的聲譽，他常作為文化使者游歷國外。 第三帝國時期，他成為了一群納粹理論家小組的標靶，這群人欲圖以一種德意志物理學（Deutsche Physik）來取代在索末菲身邊、被斥為猶太人的理論家集團（Theoretikerkonzern）。索末菲退休后，這個小組最狂熱的成員一名空氣動力學教授被任命為其繼任者。1939年起，這所曾以現(xiàn)代物理學聞名的研究所成為了狂熱納粹在隨后幾年中宣傳的舞臺；后來在科學史中，這被視為受意識形態(tài)主導的科學帶來災難性后果的一個典型例子。

第一章 柯尼斯堡之根

你以為是你擠人，其實是人在擠你。（Man glaubt zu schieben und man wird geschoben!）在一封給父母的信中，當26歲的索末菲回想起在他作為高校教師的未來事業(yè)中的決定性一步時，曾如是說道。當時他獲得了在哥廷根大學任教的資格。他現(xiàn)在屬于德國學者之家，這對于他來說，不值得大驚小怪。他發(fā)現(xiàn)，完全是各種關系（Verhltnisse）迫使我成為這樣的。但這似乎足以讓人們想起他的柯尼斯堡之根。當我們的父親純粹從享受作品和獲得知識所帶來的愉悅，每晚閱讀時，當我們的母親只是為了履行職責，日復一日的辛勤工作時，這一定會喚起我們這些孩子的堅定抱負。

但這種關系并非僅是他的家庭環(huán)境，也包括柯尼斯堡這座他生于斯長于斯的城市的氛圍。首任普魯士國王腓特烈一世，1701年在柯尼斯堡加冕。一生都在柯尼斯堡度過的伊曼努爾康德，在這座城市灑落德國啟蒙運動的光輝。雖然柯尼斯堡原本只是東普魯士省的首府，但任何像索末菲那樣家族深深扎根于此的人，不會覺得自己是外省人，反而會自豪地覺得自己是普魯士精神和文化中心的居民。

1.1童年

索末菲家族在柯尼斯堡的歷史可追溯至1822年，當時阿諾爾德的祖父在這里定居，作為宮廷郵政秘書在普魯士公職部門中立住了腳跟。作為一位音樂家的兒子，他在普魯士腹地長大，但卻很快在柯尼斯堡找到了家的感覺，并在那里建了一個家庭。他八個子女中的一位以家族史的方式記錄下了這第一代索末菲在普魯士省的命運。這部家族史所記錄的，是那些年德國歷史大浪潮的一個縮影。家中長子威廉索末菲，是一位學生和兄弟會成員（Burschenschafter），參加了引發(fā)1848年革命的自由運動。據(jù)家族史記載，他因不愿為國王服務而放棄了他的法律學業(yè)，成為了一名報紙編輯，并因為發(fā)表一篇反對軍方的文章而首次入獄。不過監(jiān)禁時間很短。家族史自豪地記錄道：在1848自由之年，人們能在擁護自由的隊伍前列中看到他。威廉撰寫了反對君權的小冊子，因此被判以大不敬的罪名，要入獄三年。他逃到了漢堡，想要移民美國，但卻被捕并引渡回了柯尼斯堡。三年的牢獄生涯讓他身心俱殘，無法重新適應中產階級的規(guī)律生活。在1866年6月6日，也是他49歲生日的第二天，威廉飲彈自盡。

當阿諾爾德索末菲在1868年出生時，這個家庭仍對他伯父的慘死記憶猶新。作為威廉的弟弟，阿諾爾德的父親弗朗茨索末菲與不幸的威廉關系特別親密。他倆都上過老城區(qū)文法中學，也都在柯尼斯堡大學學習。不過弗朗茨的興趣不在法學，而在醫(yī)學和科學。我們可以從家族史中得知，花卉和礦物是他當時的熱情所在，并且他也是一名狂熱的收集者。在完成醫(yī)學學業(yè)后，弗朗茨過了幾年單身漢的生活，由妹妹小敏（Minchen）（1828-1915）照顧。一直單身的小敏后來成了一名教師，似乎也對學習懷有堅定抱負。 當1862年弗朗茨與采齊莉馬蒂亞斯一位波茨坦建造商的女兒結婚時，他已經42歲了，在柯尼斯堡擁有一家受人尊敬的診所。即便如此，這對夫婦仍不得不大幅減少開支，首要原因是有許多要還給哥哥威廉的債務；次要原因則是弗朗茨花費巨大的業(yè)余愛好。