5 慕尼黑
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轻骑兵老军官
诺伊斯充满浪漫情怀，他也许希望通过意大利之行唤醒鲍林的美学感官。然而鲍林不是诺伊斯。他和爱娃喜爱旅游，但是他觉得那不勒斯“并非无可挑剔”，而罗马“拥挤得可怕”。提到意大利源远流长的宗教传统时他说：“我们欣赏圣彼得大教堂和其他一些雄伟的教堂；但是总的来说我们对此类建筑并不是特别着迷，所以就没有照导游指南上那样去寻找别的众多的教堂。”鲍林缩短了游程，匆匆赶往慕尼黑。他在给诺伊斯的信中写道：“我们结束了愉快的旅游，我非常高兴。尽管意大利非常美妙，一切都是那么新鲜，但是我们觉得有些疲惫了。而且我几乎有两个月时间无所事事了，急切地想马上开始工作。”鲍林的心属于科学。
慕尼黑本身是一个旅游胜地，也是伊萨尔河边一个绿树成荫、气氛友好的贸易中心。全市遍布旧时巴伐利亚王朝时期建造的古老博物馆和宫殿。第一次世界大战前，它以啤酒、公园、先锋派艺术家团体和宽容的氛围闻名于世——可以说是德国南部的旧金山。慕尼黑孕育了托马斯·曼、贝尔托特·布莱希特、瓦西里·康定斯基、保罗·克勒，还有那规模巨大的狮子酿酒厂。德国人把慕尼黑称作啤酒和艺术之都。
但是，第一次世界大战改变了一切。1918年，德国准备投降，一场由激进社会党人领导的暴力革命横扫了慕尼黑。这座城市短暂地成为巴伐利亚人民共和国的首都；随后的几星期又成为巴伐利亚苏维埃共和国第一座城市。最终德国国民军的残兵败将在憎恶艺术家和布尔什维克执政的当地人的引导下，攻进了慕尼黑，使这座城市回到了祖国，同时用白色恐怖代替了红色专政。随之而来的是20年代早期疯狂的通货膨胀，物价在几星期之内暴涨了400％。
通货膨胀导致的悲观和恐慌取代了慕尼黑传统的闲适和惬意。在当地啤酒园中最受欢迎的表演是民歌手演唱的对过去帝国辉煌历史的怀旧歌曲。店主和商人担心通货膨胀会使他们沦为工人阶级，开始谈论他们如何在战争中被**和犹太人出卖了。围绕着慕尼黑的不满情绪，一股准军事化的右翼势力开始集结。在鲍林到来之前的两年半，一个名叫鲁登道夫的旧军官，还有一个名叫阿道夫·希特勒的落魄画家和前下士，在设于慕尼黑一家啤酒屋的总部中，密谋率众推翻当地的政府。
行动失败了。当鲍林在1926年4月底到达慕尼黑时——刚好获悉自己已经正式获得古根海姆奖学金——这座城市至少在表面上已经恢复了平静。通货膨胀得到了抑制，短期的相对繁荣缓解了紧张的政治气氛。但是在平静的表面之下依然存在阶级和种族摩擦，仍然有褐衫党徒把布莱希特那样的艺术家驱逐出城市。多年的战争、通货膨胀、革命、反革命和破产的革命使慕尼黑心神不定。这座城市已经经历了变革，即将迎来另一场变革，什么事情都可能发生。
鲍林夫妇搬进了阿得尔伯特和巴列尔大街仅有一个房间的公寓，距慕尼黑大学只有几个街区。安顿下来以后，鲍林马上去见索末菲。他被引进了大师在理论物理研究院的明亮的书房，窗外是一个漂亮的园子。索末菲身材矮小，微微有些谢顶。但是他不怒自威。一方面出身名门，一方面为了弥补身材的不足，他浑身带着一股普鲁士贵族的派头，穿着一丝不苟，站得笔挺，长长的鬈须用蜡精心擦拭过，脸上还带着决斗留下的伤疤。“他看上去多像轻骑兵老军官，”索末菲的一位学生回忆起他第一次走进教室时给人的印象。
当鲍林来到慕尼黑时，索末菲58岁，正处于个人权力和威望的最高点。他是慕尼黑理论物理研究院的院长，几代年轻原子物理学家心目中的圣人。他对玻尔原子的贡献以及所着光谱学方面深具影响的教科书牢固地确立了他作为量子论专家的声誉，但他从来没有被认为是一流的理论家。他是一名出色的数学家——“如果你想成为物理学家，你必须做三件事情，”他说，“第一，学习数学；第二，学习更多的数学；第三，坚持这样做。”——但是，他的才能在于整理和阐述别人的重大突破，而不是提出自己的新颖见解。对玻尔的原子理论他就是这样做的：顺着别人总的思路，从数学上加以完善。在他早期的学术生涯中，他就已经对电子波的物理特性和旋转陀螺的理论进行过类似的尝试。在量子力学的发展史上，索末菲不过是一个重要的配角；他没能赢得诺贝尔奖。至少有一个历史学家把他贬为“数学雇佣军”。
然而，索末菲远非如此无能。和诺伊斯一样，他有把毛头小伙子精雕细琢成杰出科学家的神奇本领。他思想极其开放，乐于追踪新思想，在和同事们一起评价其重要性之后，就会立即把其中最重要的介绍给自己的学生。他认识理论物理学界的所有要人，与许多人进行过合作，并与其他人保持着经常性的书信往来；在慕尼黑，不停流动的信息使这座城市成为这一新领域的神经中枢。他把来自爱因斯坦。玻尔、薛定谔、泡利和海森伯的书信和文章校样稿带到讨论会和讲座上供学生们阅读。这样，学生们早在这些文章正式发表之前就能了解学科的最新进展。
索末菲的讲座富有传奇性。与将来的鲍林不同，在课堂上他不是一个魔术师，而是组织规范和条理明晰的楷模。他的演讲风格足以引起学生们的兴趣，语速中等可以让他们仔细做笔记，思维条理清楚，引导他们理顺量子物理学的主要论点，使他们不致于在这一新兴领域遍布矛盾的荆棘丛中迷失方向。每一步他都要仔细地把物理发现同数学解释联系起来，在黑板上表明如何用数字来解释并揭示真实世界中的现象。在20年代中期，索末菲六个学期一轮的量子物理学讲座是那些对这一领域真正有兴趣的学生的必修入门课。他在慕尼黑的研究院，与哥本哈根的玻尔研究院和哥廷根的玻恩研究院一起，被认为是世界上学习量子物理的三大中心。
然而，同他的讲座风格同等重要的是，索默菲乐于与每个学生保持密切的联系。在普鲁士贵族拒人于千里之外的表象下，是一位热心、诚恳并善于鼓励学生的慈父般的老师。他邀请学生到家里去举行业余演奏会（索末菲的钢琴弹得相当出色），他喜欢在一家小咖啡馆里谈论物理，边讲边用铅笔在桌上写下算式，他还每星期抽出很长的时间与每个学生进行交谈。在这些研究讨论中，他会询问他们工作的进展，提出指导意见，并给予鼓励。索末菲具有一种独特的德国式的乐观精神：他坚信德国科学和德国音乐与哲学一样，代表了人类的最高成就，而且德国思想的理性发展必将最终破解原子的秘密。这只是时间和方法的问题。他让学生们把精力集中在较小的、力所能及的问题上，而不允许他们把时间浪费在复杂的大理论问题上，从而帮助他们建立起信心。他常说：“当国王建造宫殿的时候，马车夫更忙。”在尝试制作王冠之前，他要保证学生首先是一个合格的木匠。如果说，尼尔斯·玻尔在20年代中期对围绕在他的原子模型理论周围的疑云日益悲观，日渐成为量子物理学的忧心忡忡的哲学家，那么，索末菲则可以说是量子物理学乐观的工程师。
在培养成功的物理学家方面，他的研究院是无与伦比的。爱因斯坦在1922年写信给他说：“我特别欣赏您培养出了如此众多的青年才俊。”据估计，第二次世界大战前在德国教书的所有物理学家中，有三分之一在索末菲的研究院里做过学生或助教。这些才俊包括劳厄、德拜、沃尔夫冈·泡利、维纳·海森伯、保罗·埃瓦尔德、汉斯·贝特、保罗·爱泼斯坦、格雷戈尔·文策尔、瓦尔特·海特勒、福里茨·伦敦、卡尔·贝歇尔特以及外国学者爱德华德·康顿、埃西多·拉比、爱德华·泰勒、劳伦斯·布拉格和鲍林。他的许多学生在学术上超过了他。他们所有人都从他那里学到，没有什么是不可能的。海森伯说：“我从玻恩那里学到了数学，从玻尔那里学到了物理，而从索末菲那里学到了乐观。”
研究原子时，乐观是不可或缺的。大家越来越清醒地认识到，玻尔—索末菲关于电子沿轨道转动的原子模型不能说明问题。原来的困惑仍旧得不到解释：运动的电子为何不会丧失能量撞向原子核？为何它们只能呆在特定的轨道上运动？电子如何“跃迁”？而且现在又出现了新的不可思议的现象。在20年代初，法国的一位博士生普林斯·路易斯·德布罗意提出，电子表现出波和粒子的双重特性；换句话说，物质，至少在原子水平，具有光的性质。美国贝尔实验室的研究人员在1927年证实，电子在穿过晶体时会发生衍射，就像光波和Ｘ射线那样。1923年，另一位美国科学家阿瑟·霍利·康普顿发现了光具有粒子特性的强有力的证据。接着，两名青年丹麦科学家戈尔德施密特和乌伦贝克发现电子会“自旋”。粒子怎么会是波，而波怎么又会是粒子呢？波怎么能“自旋”呢？
在加州理工学院，鲍林听说过很多玻尔—索末菲原子模型存在缺陷的议论。但在最后得到证明之前，他仍然信奉这一模型和其他相关的理论。他在1925年12月份还认为，基于玻尔—索末菲量子理论的计算“简洁明快，论据充分”。但仅过了几个月，到了1926年夏天，他已开始用一种新的思路来看待原子了。
这起始于他与索末菲的第一次谈话。对于德语，鲍林从祖父母那儿学了一点，后来又在俄勒冈农学院学过两年；他的这点德语加上索末菲有限的英语，他俩得以进行深入的会谈。鲍林问，也许您还记得在加州理工学院访问时见过我？遗憾的是，院长忘记了。索末菲让鲍林描述一下他的研究兴趣和他希望在慕尼黑取得的成果。鲍林热切地谈起他希望继续在加州理工学院的一项工作，关于氯化氢气体介电常数的研究。然而鲍林吃惊地发现，索末菲“并不怎么在意我的建议”。和多数德国科学家一样，院长认为美国物理学总的来说不登大雅之堂。（他告诫一位准备拿奖学金到伯克利深造的德国青年物理学家说：“不要对此过于认真。在美国的日子会非常好过。那儿任何年轻人都能成为助理教授。”坏管怎样，德国的习惯是教授制定研究课题，而不是学生来定。索末菲让鲍林给他几天时间考虑，然后让鲍林研究一个他并不是十分热心的问题，关于电子自旋的一系列严密的运算。
鲍林对待这项工作的热情好比是完成母亲在他十多岁时给他安排的课余工作：他没有取得什么进展，很快就放弃了努力。他的兴趣在别的事情上。他回忆说：“我思考着几乎每一个悬而未决的理论问题。”
当时他特别感兴趣的是一个氯化氢问题。鲍林试图用一种量子理论来精确地预测电场对极性分子运动的影响。他的理论预测与实验结果相当接近，这使他确信问题出在实验测量不精确或者是自己的理论尚不完善，而玻尔—索末菲原子模型是正确的。在离开美国赴欧洲之前他正思考着以一定角度给电场加上一个磁场。如果玻尔—索末菲理论是正确的话，磁场将会对分子运动产生可以测得的影响——而经典理论认为不会产生这一种作用。这将为量子理论提供新的证据。鲍林最终说服索末菲让他着手进行这项工作。鲍林在1926年5月22日给诺伊斯的信中写道：“索末菲说，下个月德拜将在苏黎世召集一次有关磁场的会议，会上将宣讲我的成果，因而我必须在此之前搞出些名堂来。”
鲍林废寝忘食地开始工作，在书桌前一坐就是几个小时，在笔记本上写满了公式、草图和心得。爱娃在6月2日写道：“莱纳斯忙着解决他的氯化氢问题，一会儿兴高采烈，一会儿闷闷不乐。”到6月10日，鲍林能从理论上证明，如果玻尔—索末菲理论是正确的话，磁场应该会有相当大的作用。他一面等待帕萨迪纳实验室证实他的结论，一面用德语写就了一篇论文。索末菲在6月21日把这篇论文带到了苏黎世的会议上。几天之后，鲍林收到索末菲的一份电报，叫他到瑞士去阐述他的观点。
爱娃仍然记得那年6月底乘火车穿越阿尔卑斯山脉的旅行——葱翠的山坡，火红的罂粟，戴着蓝色头巾的农村妇女——还有她丈夫的激动心情。鲍林引起了索末菲的关注。他的观点受到了重视。到达苏黎世后，他们应邀与院长和其他几位科学家到德拜家用餐。在后来几天时间里，鲍林介绍了自己的理论，听别人的报告，并和几位欧洲最著名的物理学家随意地进行了交谈。爱娃写道：“他专心地倾听着，兴奋异常。我很高兴看到他这样。”
另一件令鲍林格外激动的事情是有机会同大家谈论最多的欧洲青年物理学家泡利交换看法。泡利出生于维也纳一位化学教授家庭，17岁那年，在听完爱因斯坦关于相对论的一次演讲之后，他站起来说那位科学巨匠的结论中有些错误，从而声名鹊起。18岁的时候，他为百科全书撰写相对论条目。1925年，他还只有25岁，就发表了“不相容原则”，从而在玻尔—索末菲原子模型描述电子状态的三条原则之外又加了第四条。他还表明，任何两个电子都不会有完全一致的量子数。这样，他就确立了自己在物理学发展史上的地位。戈尔德施密特和乌伦贝克运用泡利的第四条量子数原则，发现了电子“自旋”的新特性，即电子绕自己的轴旋转的特性。自旋有两种，一种与电子的轨道平行，一种与电子的轨道相反。按照不相容原则，一对电子只要自旋方向相反，就能相容于同一个轨道。成对电子的思想立刻引起了化学家，至少像鲍林这类化学家的强烈共鸣，因为他们对路易斯共用电子对成键的理论是相当熟悉的。
与此同时，泡利也由于他一位同事所称的“过分诚实”而声名狼藉。如果他认为某种理论粗制滥造，他会直截了当，有时甚至是无情地加以鞭挞。连好脾气的保罗·艾伦费斯特也受不了泡利尖刻的批评，对他说：“我喜欢你的论文，而讨厌你的为人。”鉴于鲍林的论文指出了泡利有关极性分子思想的缺陷，也许他会受到冷遇。
在一次报告间歇，鲍林跑到泡利面前，向他讲述自己几星期来的辛勤工作表明玻尔—索末菲量子物理学模型是对经典理论的改进。泡利彬彬有礼地听他讲完，给了他四个字的答复：“没有意义。”也许是觉察到了自己的评论给对方的打击，他补充说：“如果在两年之前，你会出名的。”两年之前寻找支持玻尔—索末菲的论据还是有意义的。但是现在，至少对泡利这样天才的欧洲青年物理学家来说，那一理论已经过时。一年前，一种新的称为量子力学的思维方式已经诞生，从而宣告了玻尔—索末菲理论的死亡。
新力学
泡利的朋友维纳·海森伯是玻尔—索末菲理论的主要杀手。他俩是互补的一对。泡利是内向稳重、善于严密分析的兄长（年长一岁半），而海森伯是容易冲动、具有创新精神的闯将。他们的学习生涯颇为相近，海森伯比泡利晚一两年：他们都在慕尼黑索末菲处获得博士学位。在那里，一年级研究生海森伯初识泡利并成为好朋友；两人都赴哥廷根跟随玻恩深造；然后两人都在哥本哈根当过玻尔的助手。玻恩是新物理学的思想教父之一；两人都受到玻恩怀疑论的影响并崇尚数学。玻息传授给他博士后学生的思想是，在描述原子时使用的空间和时间概念不应当受到描述较大物体时使用的相同概念的限制。他同时也传授给了他们一个数学家对于混乱、矛盾的玻尔—索末菲原子模型的厌恶。到了1924年，泡利和海森伯就已经把修补玻尔—索末菲原子理论的努力称之为“骗局”。
海森伯将终止这场骗局。他认为这一谬误的症结在于，研究人员试图用一个编造出来的、电子沿轨道运行的模型来硬套越来越奇怪的实验结果。海森伯决定忘掉轨道，把模型抛到脑后。他把玻尔—索末菲模型从自己的大脑中抹去，然后完全基于观测到的数据在脑海中构筑纯粹的数学公式。没有人能够看到在轨道上运行的电子，但是你可以看到它们发出的光。海森伯把注意力集中在光谱数据上。他曾患枯草热在北海一个多石的小岛上养病，就在那充满传奇色彩的几天里，海森伯仅仅依靠可观测的数据，创造了一种描述量子物理的新的数学方法。玻恩和他的一个学生帕斯卡尔·约尔丹对此又作了整理和推广，这就形成了后来人们所说的矩阵力学。这一新的体系对旧的量子物理学作了显著的改进。它不仅可以用来更加令人信服地解释更多的光谱数据，而且本身也涵盖经典物理学原则，牛顿力学就是其一个极限情况。创建矩阵力学时，海森伯才四岁。
这是一个规模庞大、要求极高的数学体系。而且数学还不是它唯一的问题。海森伯在摆脱原子模型方面做得太彻底了。人们反对矩阵力学，因为它实在是太抽象了；它与任何直观的东西没有丝毫联系。数学公式看起来不错，但是这些公式描述的是何种原子呢？人们最初怀疑海森伯的创造可能只是没有物理基础的数学臆想，一种异想天开，或者像爱因斯坦那样直截了当地称矩阵力学为“魔术”。它并不能吸引类似鲍林那样的研究者，他们只有“看见”原子，工作起来才能得心应手。玻恩在1925年末曾经到美国巡回演讲过矩阵力学；鲍林在赴欧洲之前曾经在加州理工学院听过他的讲座。与许多物理学家一样（多数化学家根本就不理解海森伯的思想），鲍林并不能接受这一思想。他回忆说：“太复杂了，我不知道该如何用它来解决我感兴趣的任何问题。”
在鲍林1926年3月乘船前往欧洲的时候，物理学界又被另一种似乎是完全不同的量子物理体系的发表所震撼。著者让人觉得有些难以置信。埃尔文·薛定谔已界中年，是一个老派的奥地利理论物理学家。他先前一直以一种狐疑的态度注视着量子物理异教学说的发展。他已经39岁，过了提出革命性理论的盛年期，这一领域属于海森伯这样的年轻人。不过，他也有自己的爵好：醉心哲学（特别是斯宾诺莎、叔本华和吠陀的哲学思想），维也纳人对于所有其他民族（特别是美国人）的优越感，对于性自由的开放态度（特别是和比他小得多的女人发生暧昧关系）。他的同事（他妻子的情人）赫尔曼·外尔曾一度把薛定谔伟大的量子力学思想归因于“他生命后期**爆发的结果”。就禀赋而论，与其说他是一个革命者，不如说他是一个反动派。他在骨子里是一个经典物理学家，对于量子思想的自相矛盾抱着一种直觉的厌恶态度。一次，他对玻尔说：“你一定得知道，量子跃迁整个想法全都是胡说八道。”
薛定谔希望摒弃玻尔的思想，用经典的观念
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