第五十九回
晴空里飘来一朵乌云，死水上吹起一阵清风
 
——量子论的产生　　上回说到卢瑟福和他的助手们造出原子捣碎机，一步步地向原子内部进军。这卢瑟福是个伟大的实验物理学家，在他的面前没有解决不了的难题。他特别强调实验，他喜欢引用波义耳的一句话：真正的科学就是旨在应用的知识。他还嘲笑一些人整天坐在书斋里，只凭书本上的现成公式来研究科学，说这是一种危险的消遣。有一次甚至说那些理论物理学家们的气焰未免太高了，现在是我们实验物理学家该让他们冷静的时候了。他这些话也未免有点偏颇。其实一门科学的进步，理论和实验是不可缺少的左右腿，它们总是一前一后交替前进，哪能再分高低呢？而卢瑟福在原子实验方面积累了许多事实之后，他万没有想到现在真的需要那些会被他挖苦过的理论物理学家们来帮忙了。
 
 
 
　　这事还得从头说起。到十九世纪末叶之时，经典物理学大厦经过了从牛顿到麦克斯韦这些大师们的精心设计和建造，真可谓尽善尽美了。大自然中的物理现象也都能用经典理论解释得清清楚楚。可是好景不长，也真怪物理学家们无事生非，不知谁先想出了一个题目，要是一块全黑的物体，它是怎样吸收外来的热量又怎样放出热量呢？比如一块铁吧，我们可以把它看成近似的黑体，给它加热，它开始吸收热能，铁块会先呈暗红，而黄而白，发出耀眼的光线。这就叫“黑体辐射”。按经典理论，热的辐射和吸收是一个完全连续的过程，就像管子里流出来的一股水，光和辐射是一种电磁波。这条连续性原理是经典物理学的一块基石。可是那些无事生非的物理学家们终于给自己找来了麻烦，他们用这种理论来解释黑体辐射，无论如何也不能使辐射能量和辐射光谱统一起来。所以，当时代步入20世纪第一个年头时，物理学界的老前辈开尔文在新年祝辞中一面庆贺物理学的新胜利，一面又忧心地提到，天空又出现了两朵乌云，这便是其中之一。
 
 
 
　　既然辐射能量随温度的升高而增加，于是问题的焦点就是求出能量、温度与波长之间的关系式。英国物理学家瑞利和金斯得到一个公式，它在解释波长较长、温度较高时的黑体辐射现象时还能说得通，但是要把它用于短波的紫外光区，立即出现一个可怕的现象——全部能量老早就在一次性的紫外辐射中散光了。正像我们计算一个十岁孩童的年龄时，误把一月当作一年，结果他早该不在人世了。这当然是一个纯理论的推断，但却得出一个可怕的结果。物理学家们立即给它起了一个不祥的名字，叫“紫外灾变”。而同时，有一个德国人维恩也推出一个公式。维恩公式正好相反，它适用于波长较短、温度较低的情况，而对长波的红外区却又是一场“红外灾变”。又好像我们计算一个古稀老人的年龄时，却误以一世纪为一岁，结果他还没有出生呢。但是这两个公式依据的都是经典物理学的同一原理啊，何以如此水火不容呢？
 
 
 
　　各位读者，说到这里让我们回想一下本书前面曾叙述过的一个实验。按照亚里斯多德的说法，物体下落时肯定是重物比轻物的速度快。伽利略不信，1590年他站在斜塔上把一个大球和一个小球同时往下一丢，结果同时落地。他在同守旧分子的辩论中用了一个很好的推理：如果把两个球绑在一起，下落速度可能有两个，一是比大球快，因为两球比一球重；二是两球的平均速度，小球慢，当然要扯大球的后腿。显然这两个结论是矛盾的，但是它们都是根据同一个亚里斯多德的原理啊！于是伽利略大胆地喊了一声：亚里斯多德错了！只有我的实验才是对的。
 
 
 
　　现在经典物理学也遇到这个问题，根据同一原理怎么在一个黑体辐射问题上得出了两个相矛盾的结论呢？物理学家们惊呼晴朗的天空出现了一朵乌云(请读者注意以后还会出现一朵)。现在也该有一个不知名的新人物出来，如伽利略那样大喊一声：经典理论错了！并且拿出自己正确的解释。
 
 
 
　　真是时势造英雄。这个人来了，他就是普朗克(1858－1947)。
 
 
 
　　普朗克1858年4月23日生于德国的基尔。就在这一年本生和基尔霍夫开始研究光谱分析法，而基尔霍夫也没有想到这个呱呱随地的婴儿将来就要做他的学生和继承他的教授席位。普朗克少年时代极喜欢音乐，以至于中学毕业后，选择专业时，在音乐和自然科学间犹豫再三，就是到了大学里他还在留恋音乐，并且亲自领导了一个乐队，又是学院合唱团的指挥。这时，在他通向荣誉的大路上又遇到一次小小的干扰，老师坚决反对他专攻理论物理。1924年普朗克在讲演中回忆说：“当我开始研究时，我可敬的老师约里对我描绘物理学是一门高度发展的，几乎是尽善尽美的科学。现在，在能量守恒定律的发现给物理学戴上桂冠之后，这门科学看来很接近于采取最终稳定的形式。也许，在某个角落还有一枚尘屑或一个小气泡，对它们可以去进行研究和分类。但是，作为一个完整的体系，那是建立得足够牢固的；而理论物理学正在明显地接近于如几何学在数百年中所已具有的那样完善的程度。”
 
 
 
　　幸亏中学和大学的这两次干扰都没有动摇普朗克最终的决心。他21岁时通过了博士论文，他关于热力学方面的研究已开始孕育他将来的新思想。可惜他关于这方面的论文先是被基尔霍夫当作错误观点放在一边，后来他又在物理学会宣读，但全场除一人发言外，其余的人毫无反应，而这一人还是表示反对。关于这件事，他在自己的回忆录里写道：“这是对我那热烈的想像浇了一瓢冷水，我步行回家，抑郁寡欢，但很快就找到了安慰，因为我想：一种好的理论即使没有巧妙的宣传也将会得到承认的。”
 
 
 
　　普朗克环顾周围无一知音，真是愁闷之极。柏林西郊的格吕内瓦尔德有一片30多平方公里的松林，里面湖泊星罗棋布，煞是安静。普朗克便带上十几岁的儿子到这里散心。儿子当然更不懂他这高深的理论，但是他还是滔滔不绝地说着自己的想法，并扯下一根松枝，狠狠地一折两截，大声说道：“我现在发现的那个东西，要么荒诞无稽，要么也许是牛顿以来物理学上最伟大的发现之一。”但是，除了微风摇动树叶掠过湖面之外，松林间再无一点声音。那些粗大的松树矗立着，俯视着这个奇怪的不速之客。普朗克腿一软，颓然靠在树根，呆呆地看看湖面上由近而远的一层层的波纹。
 
 
 
　　正是：
 
 
 
　　不到清明不下雨，不遇春风不吐芽，
 
　　时机未到且等待，有苞必定会有花。
 
 
 
　　这机会终于叫他等到啦。1900年10月19日，柏林物理学会又在举行讨论会。物理学家库尔鲍姆在会上报告了他最近的实验，数据表明虽克服了“紫外灾变”，但仍与维恩公式不符，又是那道不可逾越的难题。谁知这时普朗克恰巧在座，他前几天就知道了这个实验，这种尴尬局面本是意料之中的事。这真是天赐良机，普朗克立即上前在黑板上写出一个自己推出的公式。这个式子无论对长波、短波、高温、低温都惊人地适用，瑞利－金斯公式和维恩公式被和谐地统一到一起。于是满座大惊，虽然还没有一个人能完全弄清楚这个新公式，但是在事实面前却再无人能提出反对意见。会后普朗克的一篇只有三页的短文在物理学会通报上发表了，它成了物理学史上的一块里程碑。
 
 
 
　　物理学会再也不能轻视普朗克的挑战了，两个月后，1900年12月14日他们在国会大厦附近的赫尔霍姆茨研究所召开会议，特请普朗克介绍这项新发现。请读者记住这个日子，这天便是量子论的诞生日，它奠定了45年后原子武器的原理。普朗克早就如骨鲠在喉，今天终于能说他个痛快淋漓：“一言以蔽之，我做的这件事，可以简单地看作是孤注一掷。我生性平和，不愿进行任何吉凶末卜的冒险。但是我经过六年的艰苦摸索，终于明白，经典物理学对这个黑体辐射问题是丝毫没有办法的。旧的理论既然无能为力，那么就一定要寻找一个新的解释，不管代价多高也一定要把它找到。除了热力学的两条定律必须维持外，至于别的，我准备牺牲我以前对物理所抱的任何一个信念。问题往往是这样，到实在不能解决时，抛弃旧框子，引入新概念，就立即迎刃而解了。”
 
 
 
　　普朗克引入了一个什么新概念呢？就是说辐射的能量不是连续的，如管子里流的水那样，而是成一小份一小份的，像机关枪里不断射出的子弹。这一份一份就取名为“量子”，量子在拉丁文里是“分立的部分”或“数量”的意思。把一个整体的连续的能量换个角度看作是无数量子的集合，问题就好解决了。这样还不好懂，我们举一个相似的例子，这本书中曾写到祖冲之求圆周率的故事。圆，这个光溜溜的家伙真不好下手，但是祖冲之偏不把它看成是连续的、完整的圆，而认为是一个圆内接的无限多的正多边形，边越多，就越趋近于圆，而那个圆周率也越求越精，但总求不完：
 
 
 
　　π=3.1415926535897932384626...
 
 
 
　　普朗克现在把能量分成许多能量子，这些能量子相加就趋近于它的总能量。能量子又与它的频率有关，他得出这样一个公式：
 
 
 
　　能量子＝h×频率。
 
 
 
　　h后来被称作普朗克常量，是：
 
 
 
　　0.0000000000000000000000000066……(KID注：这个是克•秒•厘米制的，单位是克•平方厘米/秒，在现在的标准单位制里是6.6×10-34，单位是千克•平方米/秒，也就是焦•秒)这真是小到极点，它表示我们把每一块物质看成一些跳动的粒子时，这个跳动是多么微弱。但是不要忘了，就是这么个小数字却决定着原子弹那威力无比的爆炸。
 
 
 
　　但是，普朗克这个新理论实在是太革命了。物理学会虽然请他作了报告，可是还没有一人相信这个新观念，连普朗克本人也觉得最好能把新旧理论统一起来。他虽然勇敢地提出了新观念，但就如儿子对一个专横守旧的父亲，忍无可忍而猛击了反抗的一掌，而这一掌刚打过，他就立即受到一种伦理上的自责。在后来一段时间普朗克总在寻找更好的办法把新观念纳入旧理论。就像牛顿后来用科学来证明上帝一样，一个新理论诞生之初经常会表现得惴惴不安，未敢立即脱离它的母体。
 
 
 
　　但是，正当普朗克孤立无援而且自己也有四年时间裹足不前时，瑞士专利局的一个小职员发表了一个重大的声明，带着增援部队杀上阵来。
 
 
 
　　这个人就是当时还未出名的爱因斯坦。他提出一个光电效应理论，比普胡克还要大胆。普朗克说物质是一份一份地吸收或放出能量，爱因斯坦说还不止于此，每个能量子在脱出物质之后必定以某种方式表现为像一个粒子，一个光粒子，即我们现在说的光子。实验证明在光电效应中，当光的速度，即光的量增大时，电子的速度却不能增大。这用麦克斯韦的经典电磁理论无法解释。而爱因斯坦的新理论立即来拯救这又一个新的“紫外灾变”了。光子像子弹，射在金属上的子弹越多，撞出的电子数越多，但并不能增加它的速度。要想增加电子的飞出速度，就得改用重子弹，加强碰撞力——这就是提高频率。好了，这一下天衣无缝地证明了我们上面提到的普朗克公式，能量子＝h×频率。这对普朗克真是在关键时刻最关键的支持。爱因斯坦因此获得1921年的诺贝尔奖金。当然普朗克也获得了1920年的诺贝尔奖金。他在一次演说中谦虚地说：“如果一个矿工发现了一座金矿，那是因为地下本来就有金子。我不去发现量子原理，也总有人会去发现它的。”物理学到一定阶段总要推出自己的代表人物的。这是后话。
 
 
 
　　再说在风雨中艰难挣扎的量子论有爱因斯坦这个大将振臂一呼，总算举起了一杆义旗，陆陆续续也有人加入了这个队伍。于是物理学家能斯特便想召开一个专门会议，检阅一下量子论的队伍以振奋士气。他找到了实业家兼业余科学家索尔维，请他出钱赞助。这个索尔维是比利时人，他因为发明了新的制碱法成了百万富翁。这年他已七十多岁，不由想到死后这笔财产怎么处理，何不学诺贝尔，也来资助一下科学发展呢？这样他就欣然答应赞助。两人与普朗克商量后，立即向18位有影响的物理学家发出了会议通知。而这个通知本身就很有学术价值，幸亏它还原封保存了下来。
 
 
 
　　我们现在的物质分子运动所依据的那些基本原理，似乎正处在革命性的变革之中。一方面，这个理论一以贯之的发展，导致一个其有效性同一切实验发现相抵触的辐射公式，而到现在为止还没有任何人提出遇异议；另一方面，从这理论导出的某些有关比热的公式被大量测数据所彻底推翻。
 
 
 
　　像普胡克和爱因斯坦所特别提出的那样，只要对电子和原子在其平衡位置附近的振动作某些限制(能量子理论)，追些矛盾便立即消失；但是这个概念离开迄今所应用的那些运动方程是那么远，以致如果接受了它，就势必要对我们现有的种种基本观点来一番大的改造…¨
 
 
 
　　1911年10月30日，当时世界上在这一领域内最优秀的18名领袖齐集布鲁塞尔的大都会饭店。但是年高望重的瑞利未能到会，他送来一封短信，对量子论表示反对。琼斯和彭加勒两个大人物也表示反对。不过，临散会时彭加勒已经背叛了经典原理而加入这支义军。还有卢瑟福、居里夫人等五位实验物理学家，他们对这个很玄的理论问题原来也不怎么关心，所以持中立立场，其余十一位科学家表示赞成。十一年过去了，这支新军从一人发展到十二人，虽还不算壮大，却也稍成气候了。
 
 
 
　　会议的主力当然是普朗克和爱因斯坦了。过去他们只是通信，互表支持，现在为了共同关心的理论相见于会议桌旁，倍感亲切。普朗克说：“我应该首先表示对您的感谢。是您在我最困难的时候对我和这一切幼弱的理论给予了极关键的支持，并且阐述得比我自己更深刻，更完善。”
 
 
 
　　“不，您这一发现才是真正的伟大惊人之举，可以预见它将成为二十世纪整个物理学研究的基础，分子、原子以及它们变化的能量过程的理论都离不开这一理论的支持。可惜现在人们还不能充分意识到这一点。”
 
 
 
　　“是的，今天我们一共才邀集了18个人，而且意见还不尽一致。我想再过一年，最多两年，我们将会看到，经典理论中现已显现出来的那个裂缝将不断扩大，那时当前还置身于这个问题之外的人将统通会卷了进来。”
 
 
 
　　“我相信，用不了两年，这次会议之后就会出现一个量子热的。”
 
 
 
　　“不过爱因斯坦先生，您的聪明智慧胜过我十倍，为什么您不全力以赴在这个理论上再做贡献呢？”
 
 
 
　　爱因斯坦幽默地捋了一下他的短胡子说：“可惜上帝给我的精力有限，而他又给物理学的晴空里送来两朵乌云。我现被那另一朵乌云罩住正脱不得身呢。”
 
 
 
　　爱因斯坦说的另一朵乌云是什么，且听下回分解。

第六十回
小实验捅破旧理论，巧裁缝难补百衲衣
 
——以太说的被否定　　上回说到普朗克等十多位物理学家在布鲁塞尔高高兴与地聚会，普朗克问爱因斯坦何不索性入伙，全力来攻量子论。爱因斯坦提醒他不要忘了物理学的天空上除“黑体辐射”外还飘着另一朵乌云。
 
 
 
　　各位读者，你道这朵乌云是什么，这便是那个权威的“以太说”，突然遇到了挑战。
 
 
 
　　原来自从牛顿创立经典力学之后，这物理学的大厦真是金碧辉煌，美妙之极，无以复加。难怪当年普朗克的老师都劝他再不要在物理研究上打什么主意。牛顿力学是一把万能钥匙，好像凡自然界的现象都能用它一一解释。你看偌大个宇宙都在牛顿的手中掌握，伸手一指，那隐匿极深的海王星就赶快前来报到，再莅指一算，外出76年的哈雷雪星也要按时回来复命。另一面它又成功地解释了我们生活中诸如拉车、走路、流水、刮风等小至鸡毛蒜皮一样的问题。于是力学的分支越来越多，如流体力学、刚体力学、弹性力学等等，人们也越来越愿意把一切运动变化都归结为简单的力，如：“化学亲和力”、“生命力”、“光反射力”、“电接触力”等。彷佛世界上的一切都可以套用机械的力学来解释了。
 
 
 
　　牛顿的“力”这样神奇，那么它通过什么传递呢？推车得用手抓住车把，碧波荡漾离不开水，声波传播离不开空气。可是，地球离太阳一亿五千万公里，这之间既无水也无空气，太阳借什么媒介来施展自己的引力呢？物理学家们又想出一个假设，说宇宙间充满一种很稀薄的物质，天体或其他物体间的作用就靠它作媒介，笛卡儿借用古希腊的哲学名词，叫它为“以太”。此说一起，许多难题果然迎刃而解，引力靠以太传播自不必说，法拉第的电磁力也离不开它，麦克斯韦证明光也是一种电磁波，当然光的传播也就离不开它了。更重要的是，以太的存在正好说明牛顿的绝对时空观，有了这么一个绝对静止的以太才会有地球、太阳等一切相对于它的运动，要不那些星球的运动拿什么来参照？以太成了19世纪中期物理学家们最温柔的保姆，成了他们可以信赖的上帝。
 
 
 
　　但是总有一些聪明、勇敢的人在一种迷信和一片虔诚中首先提出问题。这以太既然无处不有，为什么我们就感觉不到呢？另外，光波是一种横波，横波必得由固态介质传递，以太即该是固态了，但这样一来就等于我们被浇铸在一个透明的以太玻璃球里，可是又不影响我们随意的动作——这真是太不可思议了。
 
 
 
　　有疑必定有问。事有凑巧，1884年，那个治学严谨，轻易不外出讲学的汤姆生终于被请到美国来作报告了。美国当时比起欧洲来科学很是落后，它就想方设法请名家来讲学，以后还重金收买人才。汤姆生的来到自然是一大喜讯，报告那天科学界人士济济一堂。报告休息时大家又挤到这个世界名人跟前七嘴八舌地问这问那，自然也提到那个神秘的以太问题。汤姆生说：“以太到底是否真有其物，现在还不能定论。我们只知道地球是以每秒30公里的速度绕日运行，那么迎面就应该有一股以太风不断吹来。如谁能用实验证明了这股风的存在也就证明了以太的存在，但这要靠实验。”又是说者无心，听者有意。这时在人群里有一无名青年，听到权威汤姆生的这句话心中不由一动，一个新研究课题便喀嚓一声在脑子里挂上钩了。
 
 
 
　　这个青年就是迈克尔逊(1852－1931)。他原是德国人，两岁时父母带着他飘洋过海到美国来谋生。十七岁时他考进海军学校，在海军服役期间省吃俭用积攒了一点钱，便于1881年到柏林、巴黎等地留学了两年，然后又重返美国。真是人各有好，迈克尔逊被光的各种现象迷得如醉如痴，在欧洲到处拜师访书，专解这方面的谜。他在欧洲还亲自研制了一台可以测定微小长度、折射率和光波波长的光的干涉仪。就是用这台干涉仪他于1902年测算出了猎户星座一等变光星的直径为两亿四千万英里，大约是太阳直径的三倍，这是天文学史上第一次准确地测量星球。运用光来搞测量实在是迈克尔逊的拿手好戏。
 
 
 
　　再说那天迈克尔逊在人群里听了汤姆生的话，心中一动，回来后就开始研究找以太的办法。他想地球这只小船在以太海洋里以每秒三十公里的速度航行，我如果向逆着以太风的方向和垂直于以太风的方向同时射出一种东西，根据经典力学原理它们的合成速度肯定不同。如果能测出这种差别不就证明以太确实存在了吗？用什么东西来做这种实验呢？这当然是它得心应手的武器－光。他这样不断地研究改进，到1887年终于在莫雷的合作下完成了物理学史上那个很著名的实验。这年爱因斯坦才八岁，他万没想到一个物理学前辈现时正在为他向相对论进军扫清道路呢。
 
 
 
　　迈克尔逊的实验装置是这样的，在一个大水银池中飘着一块坚固的大理石板，这是为了既能灵活转动又不致摇晃，从石板一侧发出的一束光打到石板中心的玻璃上。玻璃成斜角，上面有一半镀一层银，这样射来的光线就被分成两束，一束照直穿过，一束反射到与光线来路垂直的方向。这两束光走过相同的距离后分别在石板边的两面镜子上再反射回来，汇合在望远镜头里。因为光线分成90°角，一束是逆以太而行，那一束必是垂直于以太而行，两束光的速度便应该有差别。这可以根据它们在望远镜头里汇合时的干涉现象来确定。读者也许要问，光速这样快，你这块石板能有多大，就是有差别也难测出。但是你要知道地球也在以每秒30公里的速度前进，那么逆着以太的光和横向的光每秒也应相差30公里。而迈克尔逊这个制造仪器的高手，他的干涉仪就是一亿分之一秒的光行差也能测得出来。
 
 
 
　　再说迈克尔逊和莫雷架起这台仪器，他们先测了一次，从望远镜里看正是最大亮度，这说明两束光是同时返回的，它们的速度相同。迈克尔逊又把仪器转一个角度，这块大石板在水银上极平稳灵活地滑动一下，镜头里的光仍是和刚才一样的亮。他真有点纳闷，干脆把石板轻轻推着绕着圈观察。可是无论他将仪器转成什么角度，看到的结果仍然不变。他眼睛都看疼了，便喊莫雷继续来看，莫雷又把那个石板像推磨似地推了几圈，喊道：“迈克尔逊先生，仍然看不出什么差别，怕是我们的仪器灵敏度不够吧？”
 
 
 
　　“不可能。这台仪器我已经把它调到连植物在一秒钟内的生长量都可以观察到。如果有以太存在，每秒30公里的光行差是一定能够反映出来的。”
 
 
 
　　“那就说明以太在随着地球作百分之百的移动，我们应该尽量离开地面，到高空试一试是否有以太漂移。”
 
 
 
　　但是迈克尔逊和莫雷把他们的装置搬到高山顶上，甚至随着氢气球上升到半空，还是测不出这种以太引起的光行差。结论只可能有两个：要么是地球根本就没有动，要么以太这东西根本就不存在。但无论那一条都是一说出口都教人目瞪口呆的新闻。这天体运动经哥白尼发现到牛顿最后证明是决不能怀疑的。相比之下倒是以太说还有一点漏洞，看来宇宙间根本就不存在什么以太。迈克尔逊本是想以精确的实验为以太的存在提供证据，不想结果适得其反，却从根本上否定了以太。一个小小的实验却戳破了人们想像中的宇宙。
 
 
 
　　正是：
 
 
 
　　本欲门上去贴金，手只一碰戳破门，
 
　　原来大门是纸糊，何必为它费苦心！
 
 
 
　　这迈克尔逊实验实在精巧，后来爱因斯坦曾有一段话专门评价他道：”迈克尔逊实验得出了一个任何人都应当理解的真正伟大的结果。我总认为迈克尔逊是科学中的艺术家。他的最大的乐趣似乎来自实验本身的优美和所使用方法的精湛。他受过的数学或理论训练很少，又没有理论方面的同事的指导，而能够设计出迈克尔逊－莫雷实验，那是非常惊人的。“
 
 
 
　　再说迈克尔逊的实验结果一宣布立即在物理学界引起一场轩然大波，本来万里无云的蓝天上突然出现了一朵乌云。因为以太一旦被否定，城门失火，殃及池鱼，那牛顿力学的绝对时空观将要从根本上动摇。已经伴随人们过了两个世纪，指导物理学家作出无数发现的牛顿力学现在突然失灵了，经典物理学家金碧辉煌的大厦突然出现了裂缝。于是各国的物理学家们纷纷提出各种方案来挽救以太，总希望迈克尔逊的实验能有另一种解释。
 
 
 
　　1892年英国物理学家斐兹杰惹提出了一个挽救以太的好办法。他假设一切物体在自己的运动方向上都要收缩，而且还给出一个公式，收缩的大小随运动的速率而增加。每秒运动11公里的物体，收缩十亿分之二左右，每秒运动26万公里的物体，收缩百分之五十。物体运动的速度达到光速，它在运动方向上的长度就变为零。长度的收缩不会出现负值，所以光速也就是宇宙中所能达到的最高速度。这就是有名的斐兹杰惹收缩。按照这个假说，迈克尔逊在实验时，顺着地球运动方向的两块镜面间距离就会变短，这正好弥补了光束逆以太传播而减少的速度，所以并不影响它和另一束横向光同时返回到观察镜里。
 
 
 
　　还有一位荷兰物理学家洛伦兹1904年提出一个更严密的假设，他在一篇论文中说：当电子在以太中运动时，电子将会从圆球变为椭球(它沿运动方向的半径变短)。这样收缩说就更有根据了。好个洛伦兹，为挽救以太，竟一口气提出了十一个方案。他还提出了著名的”洛伦兹变换“，说明相对运动的坐标系之间的转换关系。和斐兹杰惹的长度缩短相似，洛伦兹又提出当电子运动的速度达到每秒26万公里时，质量会增大百分之百；而达到光速时，质量无限大，这当然不可能，又正好说明光速是一个极限。
 
 
 
　　光速既然是一个极限，迈克尔逊的实验又证明了无论哪个方向上的光束都是一样的速度，这不就是一个实实在在，干净利素的结论吗？何必又要把以太扯进来呢？而且以太既然是静止不动的，它丝毫没有自己的速度、质量，这和不存在又有什么差别？正像一个旧王朝被推翻之前，总有人千方百计地想出许多改良政策以延长其寿命。一个旧学说被抛弃前，人们也总是想把新事物和旧理论统一起来，希望它还能维持住它的权威。可是这以太说已经如同一件老和尚的百衲衣，补钉实在太多，纵然有斐兹杰惹、洛伦兹这样的好裁缝也实在难以补缀了。
 
 
 
　　各位读者，说到这里容我们作一简单回忆。大凡一个新学说诞生之前人们总要演一出霸王别姬或长亭相送之类的戏，以表述自己对旧学说不能长存的哀怨和惋惜。想那哥白尼体系诞生前夕，托勒玫体系已摇摇欲坠，大量的天文观察已证明它误差太多。为修正这种误差，人们假设行星按均轮轨道绕地运行时自己又按本轮运行，一个本轮不行，再加一个，一直加到十八个，真是不厌其烦。在氧气发现前夕，燃素说开始漏出破绽，参与燃烧的物质会减轻重量，就说这是燃素跑掉了。可是有时反而会增加重量，这时就说燃素有负重量。在能量守恒定律发现之前，人们不知道热能是运动的形式，而设物体的冷热是热素在来回流动。但是一个老妇人无论怎样梳洗打扮也是不能当作新娘出嫁的。这种改良性的假设总不能维持长久。时间越长，危机越深，结果便是一场必然到来的革命，这就是哥白尼、拉瓦锡、焦耳的出现。现在以太说经迈克尔逊往1887年捅破之后，人们修修补补，勉强维持到1905年，这时有一个年轻人再也不愿接受这种改良了，于是便振臂一呼，提出一个革命性的学说。
 
 
 
　　此人到底是谁，且听下回分解。

第六十一回
天马行空 小职员发表高论，价值连城 短论文装备大军
 
——狭义相对论的创立　　上回说到以太说虽经多方改良但已很难维持局面，这时有人便干脆提出一个全新的革命学说，此人就是爱因斯坦(1879－1955)。
 
 
 
　　1905年当物理学界正被天空出现的两朵乌云所困扰时，爱因斯坦正在瑞士伯尔尼专利局当一个三级小职员。他已经想清楚这个问题，提出了一个崭新的“相对论”。
 
 
 
　　各位读者，这相对论实在难懂，据说当时全世界只有三个人能弄懂它。爱因斯坦成名之后许多人慕名去听他的报告，但又常常听不懂，后来爱因斯坦也摸着这些听众的心理，总是在报告的前半部分讲些热情洋溢的话，然后宣布：“现在休息，那些对下面问题不感兴趣的女士、先生们可以退场了。”爱因斯坦很羡慕卓别林的电影拥有众多的知音。一次，他们见面了，爱因斯坦说：“卓别林先生，您真伟大，您演的电影全世界人人都能看懂。”那位幽默大师立即说：“您也很伟大，您的相对论全世界几乎没有几个人能够弄懂。”相对论如此难懂，我们就只好深理浅说，长话短叙，先简单交待几句再讲爱因斯坦的故事。
 
 
 
　　迈克尔逊实验证明，无论顺着还是逆着地球运动的方向光速都是一样。爱因斯坦就紧紧抓住这一点把它固定下来，叫光速不变原理。就是说光源无论是向我们跑来、离去或静止都不能改变光速。这是因为光源的运动造成光的频率和波长的改变，它们互相补偿，所以光速保持不变。这是爱因斯坦理论中基本的一条，有它为前提才能讨论以后的问题。这好像很难懂，但我们用实际生活中的例子一比也就十分清楚了。比如你原地不动，对面有人向你扔过一个皮球来。你能看到他的头、脸、身、手和皮球，这当然是因为光从他身上反射到你的眼里。如果按照经典的速度合成原理，球一出手后就有一个向你而来的速度，这时球反射到你眼中的速度是光速加球速，比球未出手前要快(多出一个球速)。但是这一“快”就糟了，你就会先看到正在空中的球，后看到拿在手里的球。如果真是这样，我们怎么能看篮球比赛呢，生活中的一切动作岂不都要颠倒过来？所以无论光源如何动，光速总是不变的。经典理论的速度合成原理一碰到光速就不适用了。在天文观察中也能说明这一点，有一种“双星”是在轨道上互相绕着运行，就是说某星一会儿向地球飞来，一会儿又绕走了，离地球而去。如果按速度合成原理这麻烦就更多了，这星会以光速加星速、光速减星速(星速对地球来说又在不断变)等不同速度接连送到我们眼里。我们看到的就不是一颗星，而是一大堆星的幻影了。可是这种现象从没有发生，否则本来就够纷乱的星空就更是一锅粥了。当然，爱因斯坦还有许多具体的证明，我们这里不过是尽量从浅处说明罢了。
 
 
 
　　既然承认光速不变，我们就有了一个标准尺度，用这个尺度来量时间，这下可发现了一个大问题－原来时间却没有个固定标准，它是相对的，可变的。这就碰到了牛顿经典物理学最要害的地方。牛顿认为时间和空间都是绝对的，自从上帝将它创造好后就在那里安安静静地存在，独立地存在，与外界任何事物无关。现在爱因斯坦说：不，在两个作匀速直线运动的参照系中，一切自然规律都是相对的。在这个参照系里观察是静止的，在那个参照系观察就可能是运动的，不单力学实验，连光学实验，任何实验也测不出绝对运动和绝对时间。因为我们用眼睛看表，看到的是表发来的光信号，而光的传播需要时间，我们所处的位置不同，看到的时间表面上相同，实际已经不同了。从月球到地球，光约走1.25秒，地球上红光一闪，一颗炸弹爆炸，在月球上的宇航员和地球上的人都“同时”看到了这一闪，可是实际上月球上的宇航员比地球上的人要晚看到1.25秒。我们平时总觉得同时、同时，那是因为光速太快，这种误差根本觉不出来。所以爱因斯坦在给人讲相对论时常先在黑板上划一条白线，幽默地说：“请你们想像这是宇宙中的一条线，在这条线的每一个点上都挂着一块表”。他讲到高兴时常常过了点，便问前排的人现在几点，然后抱歉地说：“对不起，我给宇宙里的每一处都挂上一块钱，可是没有能给自己口袋里挂一块表。”
 
 
 
　　在确定了光速不变，抛弃了牛顿的绝对时空观后，爱因斯坦得出这样几个重要结论。
 
 
 
　　第一，便是看来很不可信的“钟慢尺缩”。就是说在运动中的钟会比静止时走得慢，尺子也会缩短。我们平时处在低速运动中当然不可能觉察，但是如果以每秒26万公里的速度运动时，一米的尺子就会缩成半米，地上过了一小时，运动中的时钟却才走了半小时。一个人要是坐上光子火箭到宇宙里去旅行，当他归来时会奇怪地发现，儿子已白发苍苍，而自己却还那样年轻。这样的试验我们当然还不能做，但是同样道理的实验却完全可以证明运动中的钟确实会变慢。前几回我们讲到原子的放射性时，已经知道了什么叫“半衰期”。某一种基本粒子的半衰期是固定不变的，因此我们可以把它看成是一个“钟”。根据相对论，运动粒子比静止粒子的半衰期就应该长一些，实验结果，从粒子加速器里出来的以接近光速的速度运动的粒子比其他静止的粒子确是衰变得慢。
 
 
 
　　相对论的第二个结论是揭示了质量和速度的关系，运动中的物体比静止时质量增加。第三个结论是讲质量和能量的关系，这就是那个极其著名的爱因斯坦方程：
 
 
 
　　E＝mc^2
 
 
 
　　过去我们讲过质量守桓定律和能量守桓定律，而爱因斯坦现在却把两个定律统一在一个公式里了。E是能量，m是质量，c是光速。从公式中可以看出，每一点物质，只要它有质量(这是当然的)，那怕是石块、木棍、尘埃都含有极大的能量，因为光速是一个很大的数字。比如1公斤煤，完全燃烧后只能放出3.35×10^4千焦的热，这只是它所蕴藏的极小的一部分能量，如果能把它的全部能量都释放出来就有9.04×10^14千焦。这相当于一个大城市几年消耗的电力。而每克物质所含的能量就有8.37×10^11千焦。可惜我们现在还没办法将它们全部释放出来。
 
 
 
　　好，办不到的事我们先不去说它，但是自然界切实存在的事却可以来验证这个公式。很久以来人们一直不理解太阳为什么能如此长期地燃烧而不灭。开始人们解释说太阳就像一块大煤在持续燃烧，可是一算这块煤顶多够烧1500年，而太阳系已存在了几十亿年了。放射性发现后人们又猜测太阳是一块大铀在不断地衰变而放出能量，这样倒真可以持续几十亿年。但是，很可惜太阳不是铀构成的，正好相反它是氢、氮这类的轻元素构成的。到本世纪的二、三十年代，人们用爱因斯坦的公式来解释太阳聚变释放能量的过程才圆满地回答了这个问题。这样，爱因斯坦的这个质量等价定律使经典物理学中不能称重的能量也变成可以称一称了。现在我们已经可以算出一个10瓦的灯泡每分钟发射的光轻于7×10^-12克，但是每天太阳放出辐射能，其损失的质量将达4×10^11吨。电磁场也可以称量，一个1米直径的铜球充电到1000伏的电势时，它周围的场重2×10^-22克，一个普通实验室里的磁场重10^-15克。热能也可以称量，一升水在100℃时比同样数量的冷水重10^-20克，一个两万吨级的原子弹所释放的总能量约重1克。
 
 
 
　　各位读者，这个爱因斯坦真正是不简单，我们平时谁会想到光、热、电、磁是可以称出重量的呢？而他想到了，并且还找到了切切实实的换算办法。人们过去对能量守恒和质量守恒的研究，就如在一座大山的两头挖着隧洞，两条洞就要衔接了，可是彼此谁也不知道。这时爱因斯坦是来举起镐头轻轻这么一敲，两洞之间的隔壁就轰然倒塌，质能之间有了一条可以随意畅行的坦途。这就是科学研究的突破，这就是飞跃。凡科学伟人都是善于找见这个问题与那个问题，这个领域与那个领域之间的结合部、联系点，从而打出一个新的天地，或者将过去人们在向科学进军中建立的分散根据地沟通联成一片。科学成果的取得像我们政权的取得一样，也是这样由小到大，由分散到统一。我们回想一下前面讲过的几个科学伟人，牛顿对比了月亮、苹果之间的重力联系，创立了万有引力；法拉第找见了电磁间的联系，使磁变成了电；麦克斯韦弄清了电场磁场间的联系，创立了电磁场理论。现在爱因斯坦又找见了质能之间的联系，创立了相对论。人类在征服自然中就是这样步步登高，视野愈来愈宽阔。治学之大敌是甘做井底之蛙，只见头上的一眼蓝天而不知世界之大。
 
 
 
　　这个道理说来容易，但为什么总是只有少数伟人才能做到这点呢？自然那牛顿、法拉第、麦克斯韦各有其长，而爱因斯坦更有他的特殊之处。
 
 
 
　　爱因斯坦1879年3月14日生于德国南部的乌尔姆小镇。这个小镇就是当年笛卡儿在梦中发现坐标系的地方，而1879年又正是麦克斯韦完成了他在人世间的伟业后开始长眠之时。真是天将降大任于斯人而精心选择了此时此地。他并不像其他科学家那样小时候就聪慧早熟，四、五岁时还不大会说话，以至于父母真怕这孩子会痴傻，中学毕业时又没拿到毕业证。但是他却很喜欢抽象的思维，刚上中学时领到一本新几何课本，他立即被那里面严密地逻辑证明迷住了，以至于老师还没有正式开课，他早把这本书自学完了。他喜欢自己学习、思考，他讨厌学校那种强制性的教学法，他说：“依我看，学校若主要靠恫吓、威胁和人为的权威教学，那是最坏的。这种教学方法摧残了学生们的健康感情、诚恳正直和信心，培养出来的是唯唯诺诺的庸碌之辈。”爱因斯坦是一个天生不愿受任何约束的人，他大学毕业后在伯尼尔专利局当一名审查专利的小职员，这给他提供了一个自由的环境。他与其他三个青年人组织起来成立了自己的“奥林匹亚科学院”，经常东南西北地乱扯闲谈，从物理到哲学无所不包，而新思想就在这种碰撞中闪出了火花。大凡一种新科学思想的生成，一是要有充分的外部自由，没有什么旁加的干涉和硬派定的题目，纯出于研究者自觉的兴趣，自由地干他所想干的事，如牛顿在家乡躲瘟疫而发现万有引力，如孟德尔在修道院发现遗传规律，如卡文迪许把自己关在房里发现氧气。二是要敢想，如哥白尼敢把旧天文学倒转过来，如赫胥黎敢想像人是猴子变的，如普朗克敢把连续的辐射想像成不连续的能量子。爱因斯坦就具备了这两条。他还是一个16岁的中学生时，就想：要是人和光速一样快地运动，会是什么样子。他26岁时在专利局作着小职员，听到了迈克尔逊的一系列实验和洛伦兹修修补补的解释，便大笔一挥连续写了三篇论文，提出了上面我们谈到的那些别人无论如何也不敢想的问题。就是那个为相对论扫清了道路的迈克尔逊，至死也不敢相信相对论的原理。1931年，当他79岁第一次见到爱因斯坦时，这位老前辈遗憾地说，“我真没想到，我的实验反倒促成了相对论这样一个怪物的诞生。”
 
 
 
　　这个“怪物”是在1905年诞生的。爱因斯坦天马行空般的思维，捕捉到了这种绝妙的构思，于是一挥而就，给当时的权威杂志《物理学纪年》写去一篇只有三页的论文。论文中他没有引用任何一个权威人物的结论，全是自己的语言，自己的思想。这篇东西在当时并未引起多大反响，因为它实在太怪了，爱因斯坦自己也说：“推断非常诱人，然而上帝是否在笑我，在骗我，当前还不得而知。”但是以后随着实验的不断验证，这篇论文却变得价值连城。后来，1936年，美国一支志愿军要出发去支持西班牙的反法西斯战争，但是苦于没有军费。他们就派代表去会见爱因斯坦。爱因斯坦说：“我能给你们帮什么忙呢？”
 
 
 
　　“我们只要您1905年的那篇论文手稿。”
 
 
 
　　“这对战斗有什么用呢？”
 
 
 
　　“先生，您的这篇手稿现在可以拍卖400万美元，这正是当前我们最缺少的东西。”
 
 
 
　　“噢，原来是这样。可惜手稿早已散失，不过我可以找来杂志重抄一份。”
 
 
 
　　爱因斯坦找来那本《纪年》，花了一个晚上将论文重抄了一份，真的靠它武装了一支军队。不但是论文手稿，后来只要爱因斯坦到一个地方讲学，他写过公式的那块黑板，也常常是听课人的必争之物，他们视为最珍贵的纪念。这是后话。
 
 
 
　　再说，当1905年载有爱因斯坦的《论运动物体的电动力学》一文的黄色封面的《纪年》送到普朗克教授手里时，他正躺在柏林医院里治病。这篇文章就像一支强心针一样使他猛然起身下床，大喊一声：“一个新的哥白尼出现了！”然后立即喊家人拿纸笔来给爱因斯坦写信，“先生，您的这篇文章将会在世界上引起一场什么样的战斗啊！您知道吗？这只有为哥白尼世界观的传播而进行的斗争才能与之相比。可惜我们未曾晤面，我也是第一次拜读大作。请告诉我，您现在哪其工作，我能为您做点什么？”
 
 
 
　　爱因斯坦回信说：“我现在是专利局的一个三级职员，不过最近他们准备提升我为二级，这样生活问题也可能会好一些。”
 
 
 
　　普朗克火了，想不到对方竟连个大学的教职也没有得到，他的这些研究是在什么条件下完成的啊。他又立即提笔给伯尔尼的格鲁涅尔教授写信：“我向您推荐一位青年，他是我们当代最伟大的物理学家之一，他就是阿尔伯特•爱因斯坦，请您能帮助他在大学里得到一个教授职务。”
 
 
 
　　格鲁涅尔拿到信立即找到爱因斯坦，请他送一篇论文来，爱因斯坦送上自己关于相对论的那篇论文，格鲁涅尔自己拿不准，又请搞实验物理的福尔斯特教授来审读。几天后论文退了回来，上面批着“读过了。然而不知道在说些什么。”
 
 
 
　　因为爱因斯坦发明了一个超出一般人思维水平的怪理论；所以他尽管得到普朗克等少数物理学家的赏识，但还是在本地找不到一个好工作。直到1909年他的母校苏黎世大学才聘他为副教授，后来又到布拉格工作几年，再回苏黎世。而普朗克总不死心，他认为柏林这个欧洲物理学的中心不能没有爱因斯坦，决心要把他挖来。
 
 
 
　　1913年夏天，一辆火车驶进苏黎世车站。车上下来两个年过半百的学者，瘦一点的是普朗克，那个矮胖子是能斯特。他们今天是专来游说爱因斯坦去柏林的。爱因斯坦手捧一束鲜花早就在车站恭候。自从上次索尔维会议之后他们已结为忘年之交。
 
 
 
　　普朗克一下车就和这位34岁的青年物理学家热情拥抱，像对自己的孩子那样亲热。接着他们边走边谈。能言善辩的能斯特立即摆出爱因斯坦到柏林后的优惠条件：“知道您是一个喜欢自由的人，但是我们也不能不给您一点荣誉和职务。第一，任威廉皇帝物理研究所所长；第二，任柏林大学的教授；第三，任普鲁士科学院的院士。不过当所长可以不管事，当教授可以不教书，时间全由您支配。另外，其他院士只是名誉，您这个院士却是实任，每月薪水1万2千马克。”
 
 
 
　　爱因斯坦哈哈笑道：“您可真会做买卖，把我作为一只良种母鸡，舍得花大价钱买去好为你们下蛋。可是我自己还不知道能不能再下蛋呢。去不去柏林，容我再作几天的考虑。”
 
 
 
　　这次普朗克和能斯特到底能不能把爱因斯坦请去，且听下回分解。

第六十二回
太阳作证 相对论颠扑不破，纳粹逞凶 科学家流落异国
 
——广义相对论的创立　　上回说到普朗克和能斯特专程到苏黎世劝说爱因斯坦到柏林来工作。盛情难却，爱因斯坦便于1914年4月走马上任，从此在柏林渡过了十九个年头。
 
 
 
　　爱因斯坦刚到柏林不久就遇到两件大事，一是爆发了第一次世界大战；二是他的妻子米列娃与他分居，带着两个孩子回苏黎世去了。米列娃是他大学时的同学，俄国血统，性格倔强，她带认为自己也是很有科学天才的，而爱因斯坦这样把孩子和家务都压在她身上，耽误了她的成就，便决定分手。好不聪明的女人！其实，这样一个世界伟人整个都是属于你的，你与他已溶为一体，复又何求呢？纵然不能如玛丽与居里那样比翼齐飞，就如爱玛与达尔文那样红花绿叶，也同样会家庭幸福，有功于世，何必要单枪匹马自闯江湖呢？青年读者中或许从这三个科学家的家庭组合中能悟出一点道理。不过这是说书人的闲话，暂且不表。
 
 
 
　　再说1914年米列娃带看孩子走后，第二年九月，爱因斯坦想子心切，又回苏黎世探亲一次，顺便拜访了正住在日内瓦附近的法国大作家罗曼•罗兰。幸好这个大作家在他的日记里为我们留下一幅爱因斯坦的素描像，而我们只顾讲他的理论，却倒忘了介绍他的外貌，现正好录存于下：
 
 
 
　　爱因斯坦依旧是个年轻人(他当时36岁)，个子不高，长方脸，深黑的、略微夹杂着几根灰白的头发，长而且密，鬈曲着耸在高高的眉毛之上，他的鼻多肉且凸，他的嘴小而唇厚。双颊丰满，下巴圆润，留下一小撮剪得短短的胡子。一口生硬的法语，不时穿插一两句德语。他活泼、富有朝气，喜欢笑。不时在最严肃的思想(交换)中，夹杂着几句俏皮话。
 
 
 
　　……没有任何德国人的言行能像他这样自由自在。换一个人也许会在去年这一可怕的时期里深受孤立的折磨，但他却毫不如此。他大笑。他发现在战时仍有可能撰写自己最重要的科学著作。
 
 
 
　　罗曼•罗兰这里说到爱因斯坦一到德国就受“孤立的折磨”，又说他在写重要著作，是怎么一回事呢？
 
 
 
　　原来大战一爆发，在“保卫祖国”的幌子下德国军队疯狂地向外侵略，国内实行总动员，许多科学家也穿上军装。而当时最著名的学者文人联合发表了一个为德国扩张政策辩护的声明，说：“要不是由于德国的赫赫武功，德国文化早就荡然无存了。”这个声明共有93人签名，学术界的显要人物几乎全包括在内，连普朗克、伦琴的名字也赫然其上，这就是历史上有名的“93人宣言”，它使一些科学家留下了终生遗憾的污点。
 
 
 
　　声明起草者也找到爱因斯坦，他虽然新来乍到，却义正辞严地宣布：“我是和平主义者，我反对一切战争！”接着他也出面起草了一份与“93人宣言”对抗的“告欧洲人民书”，但是除他一人签名外，其余只有三人，都没有什么名气。一时他确很孤立。
 
 
 
　　爱因斯坦就在这样孤立的情况下写他的科学著作，这回是一枚重量级的炸弹——广义相对论。
 
 
 
　　问题还是从一般人认为最平常、最不注意的地方提出的。
 
 
 
　　牛顿第一定律即惯性定律告诉我们，在作匀速直线运动的惯性系中，物体在不受外力的情况下或者静止或者作匀速直线运动，这早已是一条检验过无数次的真理。假如现在我们坐在一个匀速直线运动的火车上，拉紧窗帘，你感觉不出车在动，你自己坐得很稳，地板上放一个小球，也稳稳地停在那里，就是说都保持一个静止状态。这时突然来一个急刹车，你向前跌了一下，球也向前滚去。你和球都没有受到什么外力呀，为什么会改变这种静止状态呢？难道牛顿的惯性定律不适用了吗？对，就是不适用了，牛顿这条定律只适用于匀速直线运动的惯性系，刚才火车一加速，参照系已经变成非惯性系了。这就像我们在前面讲过的“黑体辐射”问题一样，瑞利公式只适用于较长的波长、较高的温度，反之就立即失灵，现在惯性定律一到非惯性系也就立即失灵了。那么能不能像普朗克导出一个两全其美的公式那样，也有一个既适应惯性系又适应非惯性系的办法呢？爱因斯坦正是想到了这一点，于是他要把适用于匀速直线运动的相对论推广到在非惯性系也能适用，这就是广义相对原理。
 
 
 
　　狭义相对论是从人们习以为常的“同时”，即绝对时间观上找见突破口的，广义相对论也在一个人们司空见惯的问题上找见了突破口。比如手里拿着一粒石子，一松手，石子直线下落。这可以有两个解释，一是地球的吸引，就是说石子有引力质量；二是石子自由落体，有惯性质量。这在牛顿定律里分成两条来表达，但是这两个质量怎么这样一致呢？看来它们的效果是一样的，这就是“等效原理”。
 
 
 
　　说起这个原理还有一段故事。1913年夏天爱因斯坦邀请居里夫人到瑞士来渡暑假。他们带着两家人的孩子高高兴兴地登上了阿尔卑斯山。脚下白云缭绕，深谷千仞，孩子们高兴地喊着、叫着。突然，爱因斯坦一把抓住居里夫人的手臂说道：“要是我们坐着升降机从山谷底上来，突然吊索断了，会有什么感觉呢？”
 
 
 
　　居里夫人先是吃了一惊，然后笑道：“我想您不会让我们现在就来亲身试验一下吧。”
 
 
 
　　爱因斯坦笑了，孩子们也都哈哈大笑起来。这就是那个有名的“爱因斯坦升降机”实验，虽没有谁亲身去试，但是其中的道理却完全能想得出来。假如有一个升降机处在宇宙空间，你站在里面就会失重，身体飘在空中。这时升降机开始以刚好等于地面重力加速度9.8米/秒^2匀速直线上升，你就会恢复重量，重新站在了地板上。换一个方法，升降机下降，降到地面时你也会恢复重量，站在地板上。前一种情况人受到惯性力，后一种情况人受到引力，只要加速系的加速度等于引力场强度(都是9.8米/秒^2)惯性力场就等于引力场，也就是说是等效的。因为人被关在升降机里是根本区分不出是哪种力生成作用的。根据同样道理，这个升降机里不是坐着人，而是一枚向斜上方抛出的匀速直线运动的石子，那么这石子也会改变方向而成抛物线弯曲下落。如果是一条平行射入的光线，这光线也会弯曲向下。
 
 
 
　　好了，爱因斯坦那天马行空般的思维立即又推出下一步极重要的结论。既然惯性力场和引力场是等效的，那么我这个实验就不必非在加速的升降机里做不可了，在任何引力场中都会发生这种光线弯曲的现象。既然星球有引力能使周围的光线、空间、时间弯曲，那就可以直接表述为星球的质量使周围的时空弯曲，连“引力”这个概念也不必要了。——好个爱因斯坦，他在狭义相对论里开除了“以太”，在广义相对论里又要开除“引力”，将牛顿时空观、经典力学彻底改造了。他解释道，地球绕太阳转动不是什么引力，是因为太阳巨大的质量使周围时空弯曲，地球只能按曲线运动。同样，开普勒给众星制定的那些轨道也都能这样解释，牛顿万有引力公式作的那些计算也都可以用这个理论去解释。
 
 
 
　　难怪波恩称广义相对论是：“认识自然的人类思维最伟大的成就，哲学的深奥、物理学的洞察力和数学的技巧最惊人的结合。”
 
 
 
　　这个伟大的理论是爱因斯坦在研究完狭义相对论后又经过十年的思考于1916年最后完成并公布的。与实验物理学家在实验室里具体操作不同，爱因斯坦是做着“思维实验”。对他来说宇宙是一个实验室，那些星球简直如伽利略手中的一粒石子，如法拉第手中的一块磁铁，他将以往别人都认为是正确的最不怀疑的结论一起拿到这个最广大的实验室里一一验证。他不用像玛丽．居里那样住在烟熏火缭中炼镭，也不用像卢瑟福那样去费力地打碎原子，他将自己关在书房里，展开思想的翅膀，尽情地想着“爱因斯坦升降机”的运动。这正中了郭沫若先生在科学大会上的那句祝词：“科学家也需要幻想，不要以为幻想只是文学家的事。”不过文学家所幻想的是比真实生活更离奇的情节，更完整的形象；而科学家所幻想的是比常见的现象更本质的规律，更抽象的公式。
 
 
 
　　经过这样冥想了十年之后，有一天爱因斯坦穿着睡衣走下楼来吃早饭，但是他对着盘碗却不动刀叉。夫人爱丽莎以为他病了，忙用手试试他的额头，问他什么地方不舒服。爱因斯坦拉着她的手说：“不，亲爱的，我有一个奇妙的想法。”说罢，他使走到钢琴边弹起琴来，弹几下，又停下来自语一句：“一个好想法，真是一个美妙的想法！”
 
 
 
　　爱因斯坦弹了半个小时的琴翻身上楼去了，临走时告诉爱丽莎：“请不要打扰我”。从这一天起，爱丽莎每天上楼给他送三顿饭，其余的话不敢多说一句。爱因斯坦竟两个星期没有下楼。这天他终于出现在楼梯口，脸色苍白，身子疲惫，体重足减少了十几公斤。他将两页纸放在餐桌上说：“亲爱的，就是它。广义相对论就要问世，现在我死不死都无关紧要了。”
 
 
 
　　天才的思考抵得过一百个实验，一个理论物理学家的思想往往够实验物理学家去忙几十年。爱因斯坦创立广义相对论后，立即提出三个预言让人们去证明。一是水星近日点的进动会是由于太阳本身引起了空间结构的改变而造成的；二是引力场会使时钟变慢，即会使原子的振动变慢，光的频率变低，光谱红移；三是，引力场会使光线偏折。这三个预言很快被一一验证(不过请读者注意，爱因斯坦这里说的引力场其实并没有引力，就是指的空间弯曲)。
 
 
 
　　1911年爱因斯坦就曾在一篇论文中提出恒星发出的光由于受太阳的影响会发生弯曲，所以我们看到的恒星位置与实际位置会有一点误差，但由于平时日光太强，只有在日全蚀时才好观察，天文学家们如若不信，请去验证。这可真比当年勒维烈测算海王星还要神奇。于是，1914年有一批好奇的德国天文学家便组成考察队前往俄国(因为预计在那里将可以看到一次日全蚀)，以便乘机验证爱因斯坦的神话。但他们刚到俄国，第一次世界大战就爆发了，德、俄两国成了敌国，他们也就被当作战俘拘留，仪器全部没收。
 
 
 
　　1919年5月29日，又一次日全蚀的大好时机降临。英国剑桥大学天文台长埃丁顿立即率领一支观测队携带了大批器材赶到西非几内亚普林西比岛。那天这里本来是朗朗晴空，忽然太阳就如一块冰被慢慢溶化一般失去了自己的形象和光彩，最后全部被阴影遮住，只在四周留下一团蔚为壮观的日珥火焰，全蚀时间共302秒钟。片刻白日里看不见的星斗却又神奇般地重现天空。埃丁顿和他的队员们顾不得欣赏这一生难遇的奇景，他们屏息静气，只听见计时节拍器的滴塔之声，和迅速拍照、换底片的喀嚓声。16张照片送到英国皇家学会，结果证明爱因斯坦的理论没有错，而牛顿错了。一个英国天文学家、皇家学会会员用自己的观察数据证明了一个德国人的正确，却推翻了自己的同胞——伟大的牛顿，皇家学会的老会长——的经典理论，科学是多么无私，多么公正。但这件事实在关系重大，英国皇家学会与英国皇家天文学会专门举行联席会议，讨论埃丁顿的考察报告。会议气氛紧张而微妙，它将决定在这场理论物理的角逐中，英国人手中的金杯是否要乖乖地交出来。幸亏我们现在还可以看到当时与会的怀特里德留下的一段记录：
 
 
 
　　整个充满浓烈兴趣的气氛犹如一出希腊的戏剧。我们则是给在超级市件发展中所揭示出的天意下注释的合唱队。在现场中充满着戏剧性色彩：传统的仪式，背景中有一幅牛顿的画像，它彷佛在提醒我们，二百多年前所作出的最伟大的科学总结现在要接受第一次修正。
 
 
 
　　而在这次会议召开前洛伦兹就得到了埃丁顿的分析数据，他第一个给爱因斯坦打电报，报告这个天大的喜讯：“埃丁顿在太阳边缘发现恒星位移。”爱因斯坦看完后将电报随手丢在窗槛上。这时，他的一个学生无意中见到这张电报纸，惊喜地喊道：“先生，多么重要的消息，考察结果与您的计算完全一致。”
 
 
 
　　“我知道是会这样的。”爱因斯坦却无动于衷。
 
 
 
　　学生对老师的平静感到吃惊，又问：“假使这次观察并不能证实您的预言，那怎么办呢？”
 
 
 
　　“那么，我将为上帝感到遗憾——我的理论肯定是正确的。”
 
 
 
　　但是，在这扭转干坤的大发现面前都保持了平静的爱因斯坦，在人为刮起的旋风中却再不能平静了。这次科学验证，还有其他两个预言的证实给他带来了巨大的荣誉，就像当年伦琴、居里夫人所遇到过的那样，欧美各国立即掀起一股爱因斯坦热，这对他真是一场灾难。1920年2月他在一封信中写道：“随着报刊文章的浪潮而来的谘询、请帖和要求，恐怖地淹没着我，以致我夜夜梦见自己好像在地狱中受熬煎，而邮递员——这个魔鬼——还在不断地咆哮着，向我头上扔来一叠新的信件。”
 
 
 
　　但是真正的灾难还不止于此。就在埃丁顿验证了相对论的第二年，柏林立即出现了一个反对相对论联盟。这个卑鄙的组织有反犹太势力做后台，谁要在报上写一篇反相对论的文章，就给谁发一笔奖金。爱因斯坦幽默地称它为“反相对论公司”，公司的一员干将是曾获1905年诺贝尔物理奖和1919年诺贝尔物理奖的勒纳德和斯塔克。这个斯塔克获奖后公然违背基金会的规定，把科学奖金拿去开设瓷器厂，做买卖赚起钱来。爱因斯坦曾当面斥责他的这种行为，因此他更怀恨在心。后来爱因斯坦又获1921年诺贝尔物理奖，在这帮人眼里，低劣的犹太人哪儿配这份重奖？因此排犹和反相对论的叫嚣更加猖狂。
 
 
 
　　这天在柏林大音乐厅里又在举行声讨相对论的报告，这是最近在全国各大城市举行的20场这样的报告会中的一场，因为是在首都就更显得热闹。斯塔克挺胸上台开始了声嘶力竭的报告：
 
 
 
　　“正如政治上我们遇到一个危险的敌人马克思主义一样，现在我们在科学上也遇到了一个危险的敌人，这就是爱因斯坦东拼西凑的相对论。凡是相信这样一个理论的人就不配作一个好的德国人，更不配作一名德国科学家。这个理论不过是爱因斯坦大肆剽窃，故弄玄虚，披上科学外衣的政治阴谋，这是犹太复国主义国际阴谋的一个组成部分……。”
 
 
 
　　于是坐在台下的啦啦队跟着大喊起来：“对，什么科学理论，根本不符合德意志精神。”“早该绞死这个臭犹太！”
 
 
 
　　这时爱因斯坦也坐在楼上的包厢里，面对这群无知而又狂妄的人能说什么呢，他怜悯地笑了笑，还想听听他们的奇谈。陪同前来的物理学家芬厄见势不妙忙拉他起身说：“我们走吧，这班家伙什么坏事也敢干的。”
 
 
 
　　希特勒的势力在一天天地抬头，他公开喊叫，一旦他上台，就要让马克思主义者和犹太人人头落地。爱因斯坦的处境越来越不好。1932年秋天，他按合同准备出门到美国讲学。正是秋风落叶，冬寒将到之际，爱丽莎收拾着行袋，她拿起一本书《反相对论百人集》，这是勒纳德那个公司的杰作。爱因斯坦刁着烟斗走进来，他接过书掂了掂说：“才凑了一百个，质量还不够啊！”啪地一下扔到了纸篓里。
 
 
 
　　他刚到美国不久，1933年1月30日这天，希特勒就正式宣布上台。这个疯子就要给地球上制造一场灾难。爱因斯坦立即在报纸上发表自己的声明，严厉指责德国纳粹主义的危害：
 
 
 
　　“只要我还能选择，我就将只生活在这样的国家——在那里普遍遵循的准则是公民自由、宽容和法律面前人人平等。公民自由就是人们有用语言和文字来表达个人政冶信念均自由；宽容就是尊重他的任何信仰。这些条件当前在德国是不存在的。那些对于国际谅解有杰出贡献的人——其中有一些是第一流的艺术家——正在德国受迫害。"
 
 
 
　　这一下坏了，爱因斯坦在柏林的家立即被查封，他的著作被冲锋队堆在广场上烧成灰烬，他永远不能回到祖国了，从此就在美国定居下来。而美国能收留这个科学伟人真是求之不得。他来到普林斯顿高等研究院，表示每年只要三千美元薪金就足够了，但是院方决不答应，坚持要付年薪一万六千美元，他们认为再少一元就与爱因斯坦的名声不符了。德国柏林，这个世界物理研究中心渐渐就要转移到美国来了。
 
 
 
　　爱因斯坦这根物理世界的大柱子既然已经移到美国，那么欧洲物理界这时正在做什么事呢？且听下回分解。

第六十三回
王子追电子 探得微观新奥秘，数学加物理 辟出力学新体系
 
——量子力学的创立　　上回说到爱因斯坦被德国法西斯势力迫害流亡美国。从此，世界物理学研究中心便开始逐渐从欧洲向美国转移。在这个大转移还未全部完成以前，让我们看看欧洲大陆的物理学家们，正在赶紧做一点什么工作。
 
 
 
　　前几回讲的那个索尔维量子讨论会，与会科学家中有一个叫莫里斯的，此人出身公爵世家，却酷爱科学，他在自己巴黎的住宅内还装备了一个完善的实验室。莫里斯有一个弟弟，叫路易斯•德布罗意(1892－)，本是学文科的，但他很尊敬哥哥，也常来他的实验室里好奇地问这问那。这弟兄二人，毫无贵族子弟常有的那种浮浪之气，整日潜心读书，研讨问题。
 
 
 
　　再说莫里斯那天开完会从布鲁塞尔刚回到巴黎，德布罗意便到家中看望哥哥，并且打听会议上可有什么科学新闻。莫里斯将会上关于量子理论的争论如此这般地讲了一回，德布罗意早听得如醉如痴。半天，他突然张口说道：“哥哥，我要跟您一起研究物理。”
 
 
 
　　“什么？”莫里斯大吃一惊，“你再有两年就要拿到历史学方面的学位，现在改行岂不前功尽弃？”
 
 
 
　　“您放心，文科学位我照样要争到手，但是我觉得应给自己再开辟一块知识领地。历史，是在人们对已经知道的甚至亲身经历过的事实进行梳理、编织；而物理则是去探寻那些早已存在却还不为人知的事实，他对我有更大的吸引力。”
 
 
 
　　“可是现在早已不是伽利略、牛顿时代，物理学已伸入到微观世界，每走一步就更加艰苦。而且过去的宏观经典理论已不适应，新的理论体系还远未建立。这时你来入伙实在冒险，也许我们这些人费尽九牛二虎之力，捞的却是一个水中的月亮。”
 
 
 
　　“，我直觉地感到量子理论是很有希望的，我决心献出全部精力弄清这神秘量子的真正本质。”
 
 
 
　　正是：
 
 
 
　　金衣玉食何足贵？过眼烟云不多时。
 
　　聪明贵胄有奇志，不爱虚荣爱真知。
 
 
 
　　再说德布罗意刚下定决心开始对理论物理的研究，不久，第一次世界大战就爆发了，他便服兵役上了前线，直到1922年他才重回哥哥的实验室继续中断许久的研究。渐渐地他生成了一个大胆的思想：光波是粒子，那么粒子是不是波呢？就是说光的波粒二象性是不是可以推广到电子这类的粒子呢？就像当年法拉第由电变磁推想磁变电一样，德布罗意思路一开立即拓出一片新的天地。1923年他接连发表三篇论文，提出“物质波”的新概念，他坚信大至一个行星，一块石头，小至一粒灰尘，一个电子，都能生成物质波。物质波有其独特之处，它能在真空中传播不要介质，因此不是机械波。但它又可以由不带电的物体运动生成，因此它又不是电磁波。他还运用爱因斯坦的相对论，推出了物质波的波长公式λ＝h/mu。即波长与粒子的质量和速度的乘积成反比。他还算出中等速度的电子的波长应相当于X射线的波长。
 
 
 
　　第二年，1924年，德布罗意将自己的这个新思想写成一篇论文《关于量子理论的研究》去考博士学位。可以说是当时物理学界一个独一无二的新观点，许多人看了文章都摇头，眼看德布罗意的博士学位是毫无希望了。这时他的老师朗之万出来说了一句话：“我虽然很难相信德布罗意的这种观点，但是他的论文实在是才华横溢，因此我还是同意授予他博士学位。”他总算勉强通过答辩。再说朗之万对这件事总是不放心，也不知他的这个学生到底该算是个才子还是个疯子，便将论文稿寄给爱因斯坦审阅。爱因斯坦真不愧为一个理论物理大师，他刚读完文章就拍案叫绝，并立即向物理学界的几个大人物写信，吁请对这个新思想给予关注：“请读一读这篇论文吧，这可能是一个疯子写的，但只有疯子才有这种胆量。它的内容很充实。看来粒子的每一个运动都伴随着一个波场，这个波场的物理性质虽然我们现在还不清楚，但是原则上应该能够观察到。德布罗意干了一件大事，另一个物理世界的那幅巨大的帷幕，已经被轻轻地掀开了一角。”
 
 
 
　　花开两朵，各表一枝。在物理学中同一个题目常常是理论和实验双管齐下，稿纸上的推算和实验室里的测试刀枪并举，经过一场激战，堡垒才宣告攻克。
 
 
 
　　事有凑巧，就在爱因斯坦这话刚说过不久，和法国隔洋相望的美国出了一件事。在纽约的贝尔电话实验室里有一个研究人员叫戴维逊，长期以来他和助手革末在做电子轰击金属的实验。这天二人正聚精会神地观察，忽然一声巨响，一只盛放液态空气的瓶子倒地炸裂。这下可糟了，实验用的金属靶子是置于真空条件下的，现在液态空气立即气化，弥漫全室，钻进了真空系统，那块当靶子的钝锌板立即就被氧化。他们只好自认倒霉，连夜加班，将这块锌板换下来又是加热，又是洗刷，费力地将锌板表面的氧化膜去干净，再装回真空容器里。
 
 
 
　　第二天，戴维逊和革末又来到实验室，他们将仪器安置好后又开始了那个不知重复了多少次的实验。戴维逊板动开关将电流直向锌板射去，一边喊革末调整一下锌靶的角度。革未将锌靶轻轻转了一个角度，戴维逊却吃惊地喊道：“见鬼，今天怎么连电子也学会与我绕弯子！——革末，再将锌靶转个角度。”
 
 
 
　　“先生，您发现了什么？”革末一边转动锌靶，一边问道。
 
 
 
　　“您自己来看，莫非是我的眼睛出了毛病？”戴维逊说着和革末换了个位置。
 
 
 
　　“哎呀，电子束怎么不稳定了呢？”
 
 
 
　　各位读者，你道他们发现了什么？原来随着锌板的取向变化，电子束的强度也在变化，这种现象很像一束波绕过障碍物时发生的衍射那样，但是电子明明是粒子啊，它怎么能有波的性质呢？戴维逊师徒两人又将这个实验重复了多遍，仍然如此，他们一下跌入闷葫芦里。要说电子也是波，这简直就好像说人头上长角一样不可思议。他们就这样百思不得其解，在闷葫芦里一直闷了两年。
 
 
 
　　两年后的夏天，戴维逊访问英国，遇到著名的物理学家玻恩。两人刚坐好，戴维逊就迫不及待，将那个在肚子里憋了两年的问题提了出来。玻恩不听犹可，一听戴维逊如此这般地描述，便喜不自禁，也不顾是与客人初次见面，突然在对方肩上拍了一把，大声说道：“朋友，您已经撞开了上帝的大门。”
 
 
 
　　“难道电子真的也是一种波吗？”
 
 
 
　　“是的，光有波粒二象性，一切物质微粒也有波粒二象性，电子也不例外。这正是欧洲大陆上近年来最新的理论。可惜这个假设还从没有人来验证，想不到证据却操在你的手里。”
 
 
 
　　“看来我们美国与这里远隔重洋，真是消息闭塞。我要是早一点来访问，何至于苦闷两年呢？快请您告诉我是谁提出了这个伟大的假设？”
 
 
 
　　“就是那个法国人德布罗意，这个人本是学文科的，半路出家投身物理。但也正因此他没有我们同行中惯有的旧框子，所以倒捷足先登。他不但提出假设，还推出公式，能具体地求出粒子的波长呢。他的论文发表在法国科学院会议周报上和英国的《哲学杂志》上，您可以仔细研究一下。”
 
 
 
　　这两个科学家越谈越有劲，而戴维逊心里已在悄悄地说：只今天这一席谈话我就不虚此行了。拜会过玻恩之后戴维逊已无心再到哪里转了，便草草结束了这次访问。他回到美国后，重做了两年前的实验，果然与德布罗意的预言和计算完全一致。原来两年前的那次液态气瓶爆裂帮了他的大忙。他和革末对锌板加热、洗刷后，锌板就变成了单晶体，而任何一种波经过晶体，都会生成强度周期性的变化现象。他们真是因祸得福。同时还有另一名英国物理学家小汤姆生，则从另一条途径获得一张电子衍射的照片。德布罗意理论从此得到了有力的证实。德氏因此获得1929年的诺贝尔物理学奖金，而戴维逊和小汤姆生则共同分享了1937年的诺贝尔物理学奖金。读者或许要问：这个小汤姆生与我们前面提到的老汤姆生是何关系？原来他们正是一父一子，老子发现了电子，儿子又证实了电子是波，父子二人在物理学方面做着接力研究，一时在科学史上传为美谈。
 
 
 
　　各位读者，容作者在这里插几句闲话。德布罗意和戴维逊等人证明电子是波，好像实在抽象，我们这里只举一个例子就可知这个理论的威力。我们平常所以能看到东西是靠光，那是平常的光作用于物体，再反射到我们眼里。光学显微镜所能显示的物体微小细部的能力，因所使用的光的波长小到什么程度而定。因此，放大能力最强的显微镜便使用紫外光。这好比我们撬一块大石头，要用一根粗木棍，而剔牙时却只能用一根细牙签了。好了，现在证明电子和光一样也是波，而且它的波长比紫外光要小几千倍，何不用来代替光显示物体呢？果然，人们把电子束集中在一个焦点上，射过物体，便在萤光屏上得到一个放大的图像。1932年世界上发明第一架电子显微镜。1938年美国人制成了一架能放大三万倍的电子显微镜，而当时最大的光学显微镜也只能放大2500倍，现在人们使用的电子显微镜已经能放大到二十万倍以上。
 
 
 
　　好了，闲话暂且不提，我们还回到德布罗意的故事上来。这德布罗意假设一提出，当时大部分物理学家都抱着试试看的态度。其中有一个奥地利物理学家薛定锷(1887－1961)1926年正在苏黎世大学(就是爱因斯坦曾工作过的那所大学)任教授。有人建议他把这个假设拿到学生中去讨论，他很不以为然，只是出于礼貌，才勉强答应下来。可是当他为讨论准备介绍报告时，立即被德布罗意的思想抓住了。现在我们又要看到科学史上一次惊人的相似。这薛定锷的特长是数学很好，于是他就像牛顿总结伽利略、开普勒的成果，麦克斯韦总结法拉第的成果一样，立即用数学公式将德布罗意的思想又提高了一层，得出一个著名的“薛定锷方程”。这个方程一公布立即震惊物理界，它就像牛顿方程解释宏观世界一样，能准确地解释微观世界。它清楚地证明原子的能量是量子化的；电子运动在多条轨道上，跃迁轨道时就以光的形式放出或吸收能量；电子在核外运动有着确定的角度分布。这样，他用数学形式辟出一个量子力学新体系。同时还有一个德国物理学家海森堡从另一角度研究量子力学，提出一个矩阵力学体系。薛定锷用的是微积分形式，海森堡用的是代数形式，物理学早已不是人们可以眼看手摸的形状、温度，它现在要用更抽象的概念才能作出更准确的表述了。正像我们绘画时为了更准确地传神，白描反而不够，而要用写意。
 
 
 
　　再说这个海森堡(1901－1976)越研究越深。最后，他发现我们虽然可以在宏观世界里准确地观察任何现象，而在微观世界里简直作不到这一点。这好比我们用一支粗大的测海水温度的温度计去测一杯咖啡的热量，温度计一放进去，同时就要吸收掉不少热量，所以我们根本无法测准杯子里原来的温度。而作为原子内的能量如此之小，任我们制成怎样精确的仪器，也会对它有所干扰。观察者及其仪器永是被观察现象的一个不可分割的部分，一个孤立自在的物理现象是永不存在的。这便是“测不准原理”。我们生活在这个物理世界，身在此山中，难识庐山真面目。
 
 
 
　　量子理论现在越发展越深，当初的一个幼芽，现在已经渐渐长成一棵枝叶扶疏的大树。于是，1930年一批物理学家们又齐集布鲁塞尔召开第六届索尔维会议。检阅1911年第一次会议以来量子理论的发展成果。这次会议的主角已不是普朗克，而是玻尔(1885－1962)。
 
 
 
　　这玻尔是丹麦人，1911年毕业于哥本哈根大学，后追随卢瑟福求学，1916年起就返回母校任教，并创办了物理研究所。他将当时世界上一批有才华的青年如海森堡、泡利等都团结到自己的身边。玻尔治学严谨，却又继承了老师卢瑟福的民主学风。他有一句名言，就是：“我从不怕在年轻人面前暴露自己的愚蠢。”在他的研究所里一争论起学术问题，便没有长幼、师生之分。这种充分的学术民主，依靠集体的智慧，后来被称为哥本哈根精神。
 
 
 
　　玻尔身体强壮，年轻时他们兄弟二人都是丹麦国家足球队队员，所以他后来获诺贝尔奖金时，一家丹麦报纸曾有这样一条幽默的大标题：足球名将玻尔获诺贝尔物理学奖金。后来，玻尔虽已成了名人，但还时常干一点孩子们爱干的事情。一天晚上他和几个学生外出归来，街上静悄悄的，一个学生看到银行大楼的墙面是水泥格子拼成，就好奇地向上爬上两层。玻尔也要逞能，说他也敢爬。当他爬到一层高时，跑来两个警察，以为是盗贼在作案，可是走近一看，说了声：“这不是玻尔教授吗？”便走开了。还有一次他和几个学生看电影，看到电影里的恶棍和英雄比武，总是恶棍被打死。他解释说这是因为英雄有一种自我反射，所以比恶棍动作快，学生们不服。于是他们就吵吵吱嚷地到玩具店里买了几支手枪，在院里比武。结果玻尔真的将他们一个一个“打死”了。玻尔就像庐瑟福当年领导卡文迪许实验室一样，在哥本哈根当着孩子王，其纯朴、天真可见一般。
 
 
 
　　再说第六届索尔维会议开幕，玻尔打出第一张牌就是“测不准原理”。他阐述道：“根据这个原理，我们要想精确地测定粒子的位置，就无法测定它的速度，反过来，要想测定其速度就无法测定它的位置。”
 
 
 
　　正当与会的大部分科学家都点头表示理解时，想不到爱因斯坦一人站起来反对：“事物是客观具体地存在的：我不相信上帝会在随便丢骰子，碰运气。”
 
 
 
　　“这和你的相对论并不矛盾啊？”
 
 
 
　　“可是你在这里否定了因果关系，我不相信世界是捉摸不定的。现在我来设计一个实验，请您解释。假如有一个理想的盒子，里面有光源，在固定的时间打开一下盒上的闸门，放出一些光来。我们再称一下盒子的重量，根据质量的变化就能算出光放出的能量。这样，我们不就可以任意精确地测量光放出的能量、放光的时间了吗？”
 
 
 
　　爱因斯坦真不愧为理论物理学家，他随意就设计出一个思想实验，一时把个玻尔问得无言以对，好端端的一个会议竟无法再开下去。
 
 
 
　　这玻尔哪能服气，整整一晚上没有睡觉，召集他的学生们紧急商讨对策。第二天，天一亮，玻尔就去敲爱因斯坦的门，并且手里真的捧着一个“爱因斯坦盒子”，盒子吊在弹簧秤上。他笑咪咪地说：“爱因斯坦先生，请看您的盒子，它一放出光，质量就要变化，弹簧抽动，盒子做上下运动，盒子中的钟也在动，就是说它在引力场中的位置已经变化。而根据您的相对论，这时时钟的速率必定也要变化。这样您首先就得不到准确的时间。时间测不准，当然您的盒子还是逃不出我的测不准原理啊。”
 
 
 
　　爱因斯坦正因昨天的胜利甜甜的睡了一个好觉，玻尔三言两语反教他张口结舌，无言以对了。但是爱因斯坦还是不服气，不到一天，他又想出了一个实验，可是以后每次设计的实验都让玻尔驳倒，就这样，这场争论一直持续了几十年，直到爱因斯坦离开人世，他也不承认测不准原理。人们很为他第一个支持普朗克的量子论，但最后又反对量子力学感到遗憾。但是玻尔和爱因斯坦无论怎样争论，双方都襟怀坦荡，谦虚地吸取对方的意见，发展自己的理论。这与牛顿同莱布尼茨的争论已经截然不同了。爱因斯坦称赞玻尔说：“他无疑是当代科学领域中最伟大的发现者之一。”玻尔则深情地说：“在征服浩瀚的量子现象的斗争中，爱因斯坦是一位伟大的先驱者，但后来他却远而疑之。这是一个多么令我们伤心的悲剧啊，从此他在孤独中摸索前进，而我们则失去了一位领袖和旗手”。
 
 
 
　　这玻尔虽和爱因斯坦经常争论，但是两人友谊极深，他每次到美国的普林斯顿讲学，并不住什么旅馆、饭店，而是干脆住在爱因斯坦家里。一来是老友多时不见，感情上很愿意能多呆在一起，二来便于继续探讨问题。1939年，玻尔又来到美国，他爬上爱因斯坦的那个二层小楼，还不等气喘平息便说：“亲爱的，您知道我今天带来什么重大消息？”
 
 
 
　　“不过是又设想出什么思维实验的好例证，来证实您的测不准理论罢了。”
 
 
 
　　“不，今天已顾不上辩论理论问题，这可是实验物理学家们干出的大事，它可能直接关系着我们的生活，关系着政治。”
 
 
 
　　到底玻尔说出一件什么大事，且听下回分解。

第六十四回
战乱将起 实验室已难平静，为渊驱鱼 科学家云集美日
 
——原子核裂变的发现　　上回说到玻尔来访，给爱因斯坦带来一个重要消息。要知这条消息是什么，还得从这条消息的来源说起。
 
 
 
　　自从卢瑟福第一个用α粒子做“炮弹”轰出原子得到质子以来，许多科学家都感到这是一条通往原子核内的大道，于是纷纷向原子核开炮，希望能看到过去没有发现的东西。1932年，英国物理学家詹姆斯•查德威克用α粒子轰击铍，得到一种不带电的粒子：中子。有趣的是，卢瑟福用α粒子轰击氮，氮原子变成了氧原子，查德威克轰击铍时，铍原子变成碳原子。要是这样一直轰击下去，还能发现多少秘密呢？元素之间一定还有我们未知的重要规律。
 
 
 
　　在人们向原子大进攻的炮击战斗中有一位女炮手，她就是居里夫人的女儿伊伦娜。1933年(就是爱因斯坦流亡美国的那一年)，她和自己的丈夫约里奥一起用α粒子轰击铝，却得到了一种自然界并不存在的同位素－元素磷的放射性同位素。从而发现了人工放射性。伊伦娜和她的丈夫因此而获得诺贝尔奖金。居里夫人很为自己的孩子已经成长为有出息的物理学家两高兴，她深知这个发现所启示的重大意义。可惜由于她长年接触放射性因而得了不治之症，几个月后便不幸去世。卢瑟福亲自为她写了讣告。
 
 
 
　　在英国、法国所进行的这些工作现在由一位意大利人来接班了，他叫费米(1901－1954)。
 
 
 
　　费米小时即表现出非凡的才能，他父亲的一位同事便有意识地培养他，给他读数学、物理方面的书。当他还是一位十七岁的中学生时就有大学研究生的水平了。后来他在比萨大学读书，这个伽利略当年生活过的地方处处给他以科学的召唤。他每次走过那个世界闻名的斜塔，都要肃然起敬，伫立片刻。大凡一个人成才之前总要有一个巨人将他托上自己的肩膀，费米也是这样。这时罗马大学物理实验室主任柯比诺认定费米就是复兴意大利物理的希望，专门在罗马大学设了一个理论物理学讲座，聘请26岁的费米来任首席教授。费米在自己周围很快团结了一批青年物理学家，他们自信伽利略的故乡在物理研究方面不该落在英、法、德等国的后面。
 
 
 
　　不久，伊伦挪用α粒子轰击原子核获得人造同位素的消息传到了罗马。好个聪明的费米，他想我不能总跟在人家后面，你用α粒子，我就用中子。粒子带正电荷，原子核也带正电荷，它们间的斥力必然要抵消一部分冲击力，而中性的中子正可避免这个缺点。于是他又找到了一种轰击原子核的新炮弹。
 
 
 
　　大凡科学家们每找到一种新武器就如同孩子得到一个新玩具一样，玩得不肯放手。费米这一群人虽已是物理学家，但论年龄都还是些小伙子呢，他们现在玩起这新鲜的“中子炮”来哪肯罢休。中子从哪里来呢？最好是用镭放射的α粒子轰击铍制得。但当时一克镭要34,000美元。他们这个新组建的小组绝对买不起。费米就用氡来代替镭，不过氡的半衰期只有四天，需要经常更换。他们就用这门简陋的“大炮”对着所有能找到的原素狂轰一顿，看看有什么变化。这个劲头就像当年戴维刚发明了电解法，本生刚发明了光谱分析法一样，每种原子身上都要过一刀。果然这新法就是厉害，他得到了许多自然界中不存在的同位素。例如从普通的钠得到放射性钠，从普通的碘得到放射性碘，从氯得到放射性磷。
 
 
 
　　但是，当他们把这门“大炮”对准铀时却得到一种想不到的结果。好像经轰击后铀中生成的放射性元素不止一种，但每一种的数量又极其微小。这群年轻人都是物理学家，他们在化学知识方面不足，无法鉴别新元素。他们猜想，一定制成了一种过去不曾发现过的新元素。铀的原子序数是92号，这种新元素就叫它“93号元素”吧。到底这是不是一种新元素，我们暂且按下不表。
 
 
 
　　再说费米小组还是不断地用中子去打击各种元素。一天他的好朋友拉赛蒂用中子撞击银板，发现如果在木桌上做实验和在金属桌面上做实验，银板的放射性不一样。他立即来向费米汇报。费米沉思了片刻说：“我想这说明放射源周围的物体会影响它的轰击效果。我们不妨试在银板前挡一块铅板。”
 
 
 
　　拉赛蒂立即取来一块铅板，并且又在银板前放了一个“盖革计数器”。这是一种专门测量物质放射性的仪器。物质放出的粒子进入计数器就会有响声，进得越多响得越快。一切准备好了，费米将中子源对准银板，只听计数器卡卡地响起来，比刚才的速度快了许多。费米说：“铅是一种重物质，让我们来试一试轻物质怎样。请取一块石蜡板来。”
 
 
 
　　拉赛蒂几个人立即取来一块大石蜡板，七手八脚在上面挖了一个空穴，把中子源放进去，又开始照射。这时将盖革计数器移近银板，计数器突然发疯似地响个不停。他们几个人都惊得目瞪口呆，整个物理大楼里的人都来看这个怪现象，大家喊说：“真不可想象，活见鬼了！”只这么稍稍放一块石蜡，银的人工放射性就增加了100倍。中午吃饭时，这伙年轻人大声争论着，提出各种假设，各人的嘴都动个不停，但是只听见说话不见吃东西，这顿饭足足吃了三个小时，桌上的东西还是剩下不少，但合理的解释却还是没有想出一个。这是1934年10月22日中午的事。
 
 
 
　　这天晚上，费米夫人带着孩子到乡下渡假还未归来，费米一人在屋里安安静静地思考着白天的事。他在地上踱着步子，想这石蜡究竟有一种什么魔力呢？石蜡含有大量的氢，氢核是质子。想到这里费米突然停下脚步，用手一拍脑门自语说：“问题可能正出在这里。”
 
 
 
　　原来他想到氢核是质子，质子是与中子同样质量的粒子。中子源被封在石蜡块里时，中子射到银板之前就先要与石蜡中的质子相撞，这一撞就要损失一部分能量，减慢冲击速度。正像游得慢的鱼比游得快的鱼容易让人抓住一样。这种慢中子比快中子有更多的机会被银原子俘获，因此银的人工放射性就更强些。但这只能是一种假设，如果别的含氢物质也有这种作用，便说明假设正确。还有什么更方便的含氢物可用来试验呢？最方便不过的当然就是水了，对！来一次水中试验。
 
 
 
　　但是费米小组实在太穷了，水不值钱，可是要有一个足够大的容器却很难找。他们立即想到物理楼后面系主任柯比诺的私人花园，那里有一个喷水鱼池。
 
 
 
　　这天早晨费米和伙伴们就将那些大大小小的实验仪器搬到鱼池上。花园里一株大杏树遮住了半个园子，绿草成茵，红的、黄的小花点缀在墙脚，鱼在池中自在地游。这群年轻人的到来，开始并没有打破这里的宁静，他们轻手轻脚。一来是对这种试验不抱很大希望，不愿让人知道他们的失败。二来，不愿打扰柯比诺先生一家的安宁。
 
 
 
　　他们将中子源和银板慢慢沉入水中，开始轰击，盖革计数器又疯狂地叫起来，这说明费米的假设是正确的。这伙年轻人再也忍不住了，随着计数器的鸣叫，他们忽地一下狂喊胜利，在地上跳着，互相拥抱着。并且嚷嚷着：“快给《科学研究》写信，详细报告我们的发现！”
 
 
 
　　这时正在楼上看书的柯比诺教授，听到花园里的喊声便走下楼来。他被这个场面弄糊涂了，“孩子们，你们为什么这样高兴？”
 
 
 
　　“我们有了新发现，正商议向《科学研究》写信呢！”
 
 
 
　　柯比诺仔细听了他们的汇报，又看了实验，突然发起火来：“你们疯了？难道你们没有看出这其中的工业用途吗？这里是一个了不起的发现，你们应该先申请专利！”
 
 
 
　　他们更吃惊了，真没想到小鱼池里得到一个大发现。
 
 
 
　　我们先把“鱼池发现”放到一边，回头再说那个93号元素。费米发现新元素的新闻在欧洲各报上早已热闹了一阵儿，这消息自然传到了法国、德国。伊伦娜将那实验重做了一遍，这种新元素根本不像在周期表93号位置上应该有的性质，它倒有点像镧。
 
 
 
　　这时在德国也有一个科学家小组，以著名化学家、威廉皇家化学研究所教授哈恩为首，还有物理学家迈特纳、斯特拉斯曼等人。奥地利籍的女核物理学家迈特纳本是来这里作为访问学者短期工作的。但由于他们几个很合得来，这个"短期"竟然有三十年。迈特纳才华出众，她一眼就看出那个“93号元素”里有文章，但又深知光靠物理学不能解开这个谜，便说服哈恩来选这个课题。于是这个小组也加入了这场追逐战。
 
 
 
　　1936年的一天晚上，斯特拉斯曼正在值班，他一人无事，那个困扰他的题目又泛起在心头，从种种迹象看，这个“93号”决不是铀后面的元素，倒有点像56号元素钡，第二天早晨，迈特纳前来接班。斯特拉斯曼兴冲冲地对他说：“我昨天想了一夜，终于有了头绪，那个未知元素可能是钡，不妨试测一下。”
 
 
 
　　迈特纳性格豪爽，她闻听此言立即不屑一听地喊道：“中学生也不会提这个问题，快把你的想法扔到纸篓里去吧！”
 
 
 
　　原来过去用中子去轰击元素，只能将它的核打掉一小块，放出一、二个质子，所以从来的人工蜕变只能是变成与原来的元素相邻近的元素，怎么可能一下从92号的铀退到56号的钡呢？斯特拉斯曼也觉理由不足，所以不敢再争。
 
 
 
　　1938年7月，迈特纳因为是犹太人，被迫离开了德国。12月17日，哈恩到财政部去为迈特纳办一些善后事务。斯特拉斯曼在办公室里翻阅几本新到的期刊，其中正有伊伦娜的一篇报告，他立即又想起了自己关于钡的想法。
 
 
 
　　中午，哈恩刚进门斯特拉斯曼就拦住他说：“请看看这份杂志，这里提出……”哈恩将那篇文章扫了一眼，一见作者是伊伦娜，便没好气地说：“我对这位小姐没有好感，不愿看他的东西。”原来他们过去有过一点小矛盾。
 
 
 
　　“不，她说是镧，我说是钡，两个元素一个57号，一个56号，问题可能正在这里。你听，她说……”
 
 
 
　　不管哈恩爱听不爱听，斯特拉斯曼将论文中最主要的段落飞快地念了出来。哈恩听着听着怨气渐消，一把将杂志抢了过来，从头至尾很快地读了一遍。俗话说外行看热闹，内行看门道。哈恩和伊伦娜同是放射化学专家，他们的文章对方自然一看就知其中的深浅。哈恩刚把论文读完，便啪地合上杂志，一手拉起斯特拉斯曼说：“走，快到实验室去！”
 
 
 
　　哈恩和斯特拉斯曼在实验室里反复测试，就化学性质来说，这个所谓的“93号元素”是钡确定无疑了。但是这话要是让物理学家听见一定要惹人笑的，一个小小的中子怎么能使铀原子一下释放出近一半粒子呢？这时他们更怀念那位被希特勒赶走了的伙伴一一迈特纳，他们这个三人小组中二个化学家一个物理学家，迈特纳的被迫离去，名符其实地使这个小组塌了半边天。哈恩遇到这个新问题便立即提笔给迈特纳写了一信，迈特纳真不愧为核专家，她一见信立即明白是怎么一回事——铀原子核被中子从中间一劈两半了！
 
 
 
　　迈特纳正好要利用寒假期间访问瑞典，那里有几位物理学界的朋友。她收起信便赶快出发了。这几位朋友住在乡下一个安静的小村里，冬天的瑞典白雪皓皓，是一年中滑雪渡假的最好时光。但是今年大家心情都不好，希特勒这个疯子正在制造战争，在到处迫害犹太人。许多犹太血统的物理学家不用说工作了，现在连衣食都无着。迈特纳的一个外甥叫弗里施，是个青年物理学家，也刚从德国逃亡到这里。迈特纳一住下就拉着弗里施到外面去散步。她拿出哈恩的信，弗里施怎么也不敢相信铀原子会分裂，姨、甥二人在雪地里走了很长时间，最后弗里施建议：“我们何不把这个重要消息通知玻尔，他是现在世界上活着的最伟大的核物理学家啊！”
 
 
 
　　迈特纳和弗里施立即冒着严寒前往丹麦的哥本哈根。弗里施曾在玻尔的研究所工作过，所以对这里很熟，他们便直奔玻尔的家里。弗里施敲门进来，发现玻尔正在穿大衣，旁边有一只手提箱，像要比远门的样子。他忙说道：“玻尔先生，您这是准备到哪其去？”
 
 
 
　　“按照合同到美国讲学，顺便看望我的老朋友爱因斯坦先生。”
 
 
 
　　“我们有一件重要的事要立即向您请教，可以吗？”
 
 
 
　　玻尔抬手看了看表，又让仆人先将箱子提走，说：“我们可以有半个小时来谈话。”
 
 
 
　　“从德国来的消息说，哈恩以经用中子将铀核一分为二，但是现在还不敢最后肯定，哈恩自己也把握不大。”
 
 
 
　　玻尔一听，立即脱下大衣，坐到桌旁认真地寻问起实验情况。迈特纳详细谈了他们过去做的实捡，又拿出哈恩最近写来的信说：“看来这是可能的，伊伦娜在法国也得出了近似的结论。”
 
 
 
　　玻尔说：“这件事非同小可，果真是这样，其意义将不亚于贝克勒尔和居里夫人发现放射性。它将给物理界，不，给整个社会带来什么变化就很难预料了。”
 
 
 
　　“那么现在应该怎么办呢？”迈特纳说。
 
 
 
　　“现在你们要在德国之外立即进行实验，关键是要证实裂变发生时是否放出巨大的能量。”
 
 
 
　　这时仆人进来走到玻尔身边说：“先生，时间已经很紧了。”玻尔才想起自己正要赶火车，忙起身穿大衣，又说：“你们抓紧实验，我立即将这个情况带给爱因斯坦先生。”
 
 
 
　　他匆匆忙忙地跑到火车站，只差几分钟就要误车了。1939年1月初，玻尔到了美国。
 
 
 
　　再说意大利的费米，他领导的小组进行了那个“93号元素”实验，可惜未能穷根究底。发现核裂变这个实验让哈恩接了过去，他终于获得1944年的诺贝尔化学奖。所以人们都替费米感到遗憾。但是费米手中的王牌何止一张。核裂变那件事不必说它了，小鱼池里发现的慢中子反应也是一件足够轰动物理界的大事，当时朋友们都在暗自猜测这个发现也许能在斯德哥尔摩挂上号呢。但是正像德国出了个魔鬼希特勒一样，意大利也新上台一个法西斯墨索里尼。这家伙对外发动战争，对内实行专制，搅得国无宁日。民不聊生。费米的保护人柯比诺教授又于前不久去世，他的实验室已无一点经费。更有比这严重的，费米夫人是犹太人，而墨索里尼的排犹政策已使她难以在这里生存。正当紧张的科学实验一步步走向光明与希望之时，政治却在一步步地走向专制与黑暗。弄得费米欲进无路，欲罢无门，整日里长吁短叹，不知如何是好。
 
 
 
　　正是：
 
 
 
　　科学事业多艰辛，征途险阻一重重。
 
　　才出黑暗中世纪，又入法西魔掌中。
 
 
 
　　却说费米夫妇正这样忧心忡忡地在罗马度着时日，这天，1938年11月10日清晨，他们正躺在床上，突然电话铃声急响。费米夫人拿起电话，只听电话台问道：“是费米教授家里吗？”
 
 
 
　　“是的，有什么事吗？”
 
 
 
　　“请注意，今天晚上六点钟，将有人从斯德哥尔摩给费米教授打来长途电话。希望他能在家等候。”
 
 
 
　　费米已经听到电话里的声音，他立即坐了起来说：“斯德哥尔摩，这一定意味着诺贝尔奖金了。”
 
 
 
　　度过了一个难熬的白天，下午五时费米夫妇便坐在电话机旁。夕阳投在白墙上的影子在慢慢地滑动，室内光线渐渐暗了下来，可是电话机静静地卧在那里，像哑了一样。为了打破这令人心焦的寂静，费米夫人说：“我们打开收音机，边听新闻边等电话吧。”
 
 
 
　　收音机里传来广播员强硬、冷酷的语调：“现在宣读第二批种族法：犹太人的孩子一律不许在公立学校就读；犹太人教师一律删除公职；犹太人律师、医生和其他自由职业者，不许对犹太人以外的人开业，犹太人护照一律吊销……”新闻播完了，费米夫妇更没有话说了，他们各人的眉头都结成一个疙瘩，在心里叹息着：“祖国啊，您真的连您的儿女都不要了吗？”
 
 
 
　　这时电话铃突然响了：“是费米教授吗？我是瑞典科学院，首先祝贺您获得本年度诺贝尔物理学奖金。现在向您宣读奖状：
 
 
 
　　奖金授予罗马大学恩里科•费米教授，以表彰他证认了由中子撞击所生成的新的放射性元素，以及他在这一研究中发现了由慢中子引起的核反应。”
 
 
 
　　这本来是一个特大喜讯，可是这喜讯在没有到来之前先被刚才那条杀气腾腾的广播新闻给罩上了阴影。费米放下电话心里忧喜参半，沉思片刻，然后拉着夫人的手说：“好机会，我们就乘出国领奖之时到美国去定居，那里已经有爱因斯坦等一大批科学家，这样对我们个人和事业都有好处。”
 
 
 
　　费米夫人看看这个漂亮的客厅、卧室、还有卧室里面的卫生间，那里有新装好的，她最心爱的绿色大理石浴盆。她眼中流泪了：“难道我真的要离开祖国吗？”
 
 
 
　　“就这一个机会了，一个难得的机会。”
 
 
 
　　1938年12月6日费米携夫人和两个孩子离开罗马。12月10日在斯德哥尔摩领奖。1939年1月2日，他们安全到达美国。两周后玻尔也来这里会合。这时，被法西斯势力从欧洲各地赶来的科学家已经遍布在美国各主要大学。希特勒决没有想到他的排犹和专制却为渊驱鱼，给美国送来这么多急需的人才。
 
 
 
　　就在玻尔刚踏上美国国土，迈特纳和弗里施的电报也同时到达：实验已经做完，和他设想的完全一致，铀在分裂时能放出大量的能量。
 
 
 
　　这对科学是一个好消息，对时局来说是一个再坏不过的消息，这意味着铀可用来作为爆炸物，每磅铀释放出来的能量可能是普通炸药的上万倍。而这项新发现恰恰是在德国完成的，是那个战争魔鬼希特勒统治的国家，刚从那个魔鬼手中跑出来的科学家忧心忡忡，他们既知道希特勒的能量，又知道铀裂变的能量，这两者加起来简直可以毁灭地球。玻尔教授一个月间好像老了许多，他在学术交流中却越来越多地谈起政冶问题，谈论局势。费米一想起那天在收音机前听的排犹法，就浑身发凉，这几个疯子要是手中有了武器，什么坏事都能干出来的，他坐不住了，便去拜会美国海军上将胡珀。胡珀说：“费米教授，您觉得原子弹会成为现实吗？”
 
 
 
　　“这只是一种直觉，铀能不能变成战场实用的爆炸物，我确实没有把握。”
 
 
 
　　“谢谢。所以现在我们实在不好采取什么具体对策。”
 
 
 
　　费米怀着惆怅之情回到他工作的哥伦比亚大学。在这所大学工作的匈牙利物理学家西拉德也是刚刚流亡来美的，他的祖国已被德国吞并。他对费米说：“不要灰心，让我再来试试。看来要找一个更有影响的人物出来说话。”
 
 
 
　　西拉德立即找到了在普林斯顿任教的另一位匈牙利物理学家威格纳。通过威格纳又找到了在那里工作的爱因斯坦。1939年7月的一天他们在爱因斯坦的二层小楼上整整谈了一个上午。爱因斯坦对裂变很感兴趣，他立即看出了其中的深远意义。谈话快结束时，爱因斯坦说：“你们的意思是不是要美国各大学也加紧这项研究，比如普林斯顿研究所也应立即开展这一项实验？”
 
 
 
　　西拉德说：“不，这恐怕已经不解决问题了。因为我们现在对柏林方面的研究进展一无所知。我们的意思，是请您出面给罗斯福总统写一封信，希望这件事能引起美国政府足够的重视，并积极组织力量实施。”
 
 
 
　　爱因斯坦是个很不愿意和政界名人来往的人，又加上这事确还没有把握，闻听此言，将手插进他那团乱草似的头发里，半天沉吟不语。
 
 
 
　　到底爱因斯坦是否答应了这个请求，且听下回分解。

第六十五回
忧苍生 科学家上书大总统，传佳音 航海者登上新大陆
 
——第一个原子反应堆的诞生　　上回说到西拉德等人请求爱因斯坦出面向罗斯福总统写信，吁请美国政府加紧核武器研究，爱因斯坦一时拿不定主意。他说：“你们向美国官方提过这个建议没有？”
 
 
 
　　“费米教授拜会过海军上将，但是毫无结果。”
 
 
 
　　“为什么？”
 
 
 
　　“因为我们现在也说不出具体的想法和有多大的把握，这一切只有干起来才会知道。”
 
 
 
　　“那么总统会不会以同样的理由拒绝这个建议呢？”
 
 
 
　　“现在形势与上次拜会时又有不同，几个月过去了，德国方面的研究我们不得而知。也许他们已造出了这种新武器。”
 
 
 
　　“好吧，你们先代我起草一封信再说。”
 
 
 
　　8月2日一封仔细推敲过的信送来了：
 
 
 
　　总统阁下：
 
 
 
　　我读到了费米和西拉德近来的研究手稿。这使我预计到，元素铀在最近的将来，将成为一程新的、重要的能源。考虑到这一情势，人们应该提高警惕。必要时，遂要求政府方面迅速采取行动，因此，我的义务是请您注意下列事实和建议。
 
 
 
　　近四个月来，由于法国的的约里奥及美国的费米和西拉德的工作，用大量的铀达到原子核链式反应似乎已成为可能。由此便可生成极其巨大的能量和大量新的类镭元素。看来，这项成就的取得，已是指日可待了。
 
 
 
　　这种新的物理现象的发现也将会导致炸弹的制造。纵然把握不足，但可以想像，一种新型的极有威力的炸弹是可以这样制造出来的。这种炸弹仅需一枚，用船运我载港口爆炸，就可以完全摧毁港口连同它周围的部分地区。但这类炸弹也许遇于笨重，不便空运。
 
 
 
　　美国的铀矿含铀贫乏，且数量不多。加拿大及前捷克斯洛伐克有好铀矿，而最重要的铀资源则在比属刚果。
 
 
 
　　有鉴于此，您也许将认为有必要让政府与那批在美国从事链式反应研究的物理学家保持某种经常的接触。对您来说，做到这一点的一个可取的办法是，把这项工作委托给一位您完全信任的人，他不妨以非官方的身份出面。他的职责是：
 
 
 
　　一、沟通政府各部门，及时将进展情况告诉他们，并向政府提出行动建议，特别要注意确保美国的铀矿供给。
 
 
 
　　二、为加速当前一直在大学预算范围内进行的实验工作，可由他组织愿意为这项事业做出贡献的私人提供资金，如果需要这样的资金的话，并且，或许也可靠他取得具有必要设备的工业实验室的合作。
 
 
 
　　我得知，德国如今对它占领的捷克斯洛伐克的铀矿所出产的铀实际上已经禁售。竟然采取这一先发制人的行动，其原因大概无庸解释。因为德国外交部国务秘书的儿子魏扎克被任命参与林柏凯撒掀•威廉研究所的工作，在该研究所里，眼下正进行着若干美国对铀进行过的研究。
 
 
 
　　忠诚于您的爱因斯坦
 
 
 
　　这封信于1939年10月11日交到罗斯福总统手里。美国政府立即任命了一个“铀顾问委员会”，陆军、海军也首批拨出6000美元的赠款，供科学家们购买实验用材料。
 
 
 
　　实验选择在芝加哥大学进行。一是因为芝加哥位于美国腹地，敌机不易轰炸；二是学校已经放假，而且人们也不会想到在这里进行这种实验。实验的代号是“冶金实验室”，但是这里面没有一个冶金专家。实验场地很费了一番周折，需要一间很大的房间，而大一点的房子都让军队征用了。最后他们选中了芝加哥大学足球场看台下面的一个室内网球场。它有30英尺宽，60英尺长，26英尺高，估计能摆开战场。校长宣布从今以后再不许任何人来足球场踢球，网球场自然更不能靠近了。人们只见一室科学家在看台后面搬运东西，进进出出，决想不到他们在干一件将要装入史册的大事。这项工作由芝加哥大学的康普顿教授负责，费米具体指挥。
 
 
 
　　各位读者，我们知道哈恩和迈特纳已经证实中子能使铀核裂变，并能放出能量。但只用少量的中子实行一次轰击，生成的能量当然有限。费米现在需要大量的中子，大量的裂变，他推想，当铀核受到一个中子轰击而分裂开来时，它自己同时也会放出一个或几个中子，这些中子再去轰击其他的铀核，又放出中子，于是裂变就可以不断进行下去，不断放出能量。——这叫链式反应。就是说哈恩是发明了一根火柴，能擦着火苗，但是立即就熄减了，而费米则要想法点燃一堆干柴，让它能持久地燃烧。
 
 
 
　　怎样点燃呢？这就用得看费米发明的慢中子的办法了。那个在鱼池中的发现，虽然当年柯比诺教授曾要求申请专利，可是战乱骤起，他们哪有心思去管这个。想不到这时派上了用场。当初的小小实验是用石蜡和水来减慢中子，现在费米准备用石墨代替。将铀块和石墨块间距堆放——这就名符其实地成了一个“堆”：原子能反应堆。只要用一个中子源(它相当于一根点火的火柴)一点燃，堆中就可以不断地裂变、不断地放出中子，实现链式反应了。
 
 
 
　　点燃之后又怎样控制呢？一旦中子释放过多，铀核迅速裂变，这就是科学家所说的“临界状态”，将有爆炸的危险。这时的办法就是赶快吸收中子，所谓控制就是控制中子的多少。世上的事物总是有矛就有盾，一物降一物。中子能将铀核打开，有如此威力，可是专有一种物质能吃中子，这就是镉。在石墨和铀堆中插进一些镉棒，只要调整镉棒就可控制反应的强弱了。
 
 
 
　　简单道理交待过后，我们再看费米他们是如何建造和控制这个堆的。
 
 
 
　　1941年12月7日，日本飞机突袭珍珠港，太平洋战争爆发，美国对日宣战，德、意和日是法西斯同盟，当然不能坐视不理，立即也向美宣战；美国随即又同德、意宣战。一场世界大战的链式反应马上升到“临界状态”。这时美国总统就更关心那个铀的链式反应有何进展。“铀顾问委员会”汇报了工作：总统命令集中一切必要的人力物力加速进行。
 
 
 
　　芝加哥大学的室内网球场现在完全成了一个军用场所，老远就岗哨层层，闲人不得靠近。汽车不断将一些黑色的砖块运到足球场的看台后面。这些黑砖就是石墨块。它柔软光滑，就是我们平常用的铅笔蕊。为了建造这个反应堆他们几乎征调了全国可以找到的石墨，那些石墨商不知道为什么这个地方突然像水库出现了一个大漏斗一样，石墨流水般地被吸进这个无底洞里。事后他们才知道这个堆用的石墨足够为地球上的每一个人做一支铅笔！
 
 
 
　　再说网球场内现时已完全成了一个煤黑世界。二十个物理学家还有几个必要的帮工助手，现在早已统统变成了黑人。他们的脸上、脖子上、手上、鼻孔里全都是石墨细粉。石墨砖要用机器切削成一定规格，自然就粉末四扬。这时的地板上比任何打蜡的舞池都要光滑。这些物理学家们常常不小心摔一个跟斗，汗水在他们的脸上冲出一条条小沟。“冶金实验室”的学者们，要论外表，和一个井下的挖煤工人已完全没有两样。
 
 
 
　　铀块和石墨块一层层地往上叠放，共叠了五十七层，现在这个堆已经快顶住屋顶了。费米想到空气会吸收中子因而影响继续裂变，应设法使堆与空气隔绝。能干的助手安德森立即找来橡胶商，要定做一个六边形的橡胶“盒”，以便把整个反应堆全部罩进去。橡胶商从未承揽过这种加工品，瞪着大眼睛问：“干什么用的？”
 
 
 
　　“一个大氢气球。”
 
 
 
　　“气球怎么是六边形呢？”
 
 
 
　　“您不必多问，反正给您钱就是。不然，我去找别人定货。”
 
 
 
　　六边形“气球”拿来了，反应堆的最后安装就在这个大“气球”里进行，不过后来发现抽不掉空气也可正常反应，所以“气球”有一面始终没有封口。
 
 
 
　　1942年12月6日这个历史上有纪念意义的日子来到了。
 
 
 
　　这天一早那些浑身污黑的物理学家突然变得干干净净。反应堆的建造工作已经完成，现场也已打扫干净，地板重又露出木纹。核反应堆马上就要开始点火，人类是否可以从原子内部得到可供使用的能量，就决定在今天上午。
 
 
 
　　科学家们大部分都撤离到反应堆对面的平台上。堆旁边只留一个人——韦尔，他手扶着从堆里伸出来的一根长棒，这是镉棒。反应的快慢将由他通过这个棒来控制。但是这还不保险，堆上又爬上去三个年轻人，他们自己称为“自杀小组”，准备在反应堆一旦失去控制就从上往下灌镉液，以“扑灭”这场原子火灾。
 
 
 
　　在现场观看实验的除这群亲手建造起反应堆的科学家外，还有冶金室的领导人康普顿教授，还有军方领导人格罗夫斯将军(军方去年八月就接管了铀计划，并把它改名为曼哈顿工程)。还有一个特殊人物，他是这里唯一与研究工作无关的的人——杜邦财团的代表格林沃尔特先生。战时，杜邦公司承担军方的许多生产任务，而前不久格罗夫斯将军又提出要他们以生产规模来建造一座反应堆。将军说反应堆里的铀裂变后会生成一种新元素，可用来生产原子弹。可是格林沃尔特这时还根本没有听说过反应堆这个词呢。他不敢冒险，与军方的谈判陷入僵局，这天他也被通知来到现场，好看看反应堆到底是怎么一回事。
 
 
 
　　费米担任现场指挥。他说：“现在我们将抽出镉棒，链式反应就会自动进行，盖革计故器会用声音报告反应的强弱，而这支描笔在纸上自动抽出一条指示辐射强度的曲线。好，韦尔，开始吧！”
 
 
 
　　韦尔将镉棒抽出一尺，计数器开始喀嚓昨嚓地响动，描笔打出一条向上的曲线。
 
 
 
　　“再抽一尺！”
 
 
 
　　计数器的声音响得更急，大家都屏息静气，有的人额头上已经渗出汗珠。大厅里静得就是有根针落地也会匡然有声，这时计数器一声声地响着，像锤子敲在人的心上。谁知道这个堆会不会突然像一颗大炸弹那样爆炸呢？
 
 
 
　　费米宣布：“现在反应堆已进入正常的链式反应。”
 
 
 
　　堆顶上的“自杀小组”更加警惕，准备好的镉液已经提在手中，现在正是最紧要的关头。全体人员都注视着各种记录仪，这样共28分钟之久。费米将手举在空中又向下一劈说：“停止！”
 
 
 
　　试验成功了。大家互相握手、拥抱、祝贺。而威格纳(就是劝爱因斯坦上书总统的那个匈牙利物理学家)突然拿出一瓶基安提酒。原来今天上班时他就悄悄在大衣口袋里塞了一瓶酒，他想一定能够成功。威格纳将酒分倒上许多纸杯里，在场的人每人一杯。喝完后大家又在酒瓶的硬纸护壳上签了名，然后就去忙着收拾现场，整理数据。格林沃尔特也立即握着格罗夫斯将军的手说：“太精确了，简直像一只瑞士手表，我们公司同意生产了，马上就签字！”
 
 
 
　　正当各人都在忙自己的事情的时候，谁也没有注意，有一叫沃特姆伯格的青年物理学家将那个有大家签名的空酒瓶收了起来，这是一件最好的纪念品。十年后的又一个12月2日，芝加哥大学举行反应堆实验十周年庆祝会。沃特姆伯格当时正在外地，他特意将这只空酒瓶寄给庆祝大会。但是他又怕酒瓶会打碎，于是就加了保价费一千美元。一只空酒瓶竟值千元，这件事立即成了轰动报纸的新闻。而专营基安提酒的商人因此却大赚其钱。芝加哥大学的这个足球场的看台后面，若干年后挂了一块金属匾，上面刻着这样几行大字：“人类在这里实现了第一次链式反应，从而开辟了在受控制条件下释放原子能的道路。”这里因此闻名，成了一个旅游者的参观点。这是后话。
 
 
 
　　1942年12月2日试验成功的核反应堆生成的动力是很小的，它刚能点亮一只小电灯，几天之后也才可以点亮四盏家用电灯。但是这不要紧，只要追出第一步就不愁走不完万里路，只要摸清原理就会畅行无阻。瓦特初发明的蒸汽机只能为煤矿排水，但是以后它几乎用于所有的工业、交通，关键是它开辟了一条新路——将热能转变为机械能；法拉第最初用磁铁和线圈做实验时只能使电流计的指针微微偏动，但他也开辟了一条新路——使磁变电，于是带来了一个电气时代；现在费米的原子反应堆虽然功率还很小，但是他也开出了一条新路——使原子核能转变成热能或其他能。这验证了爱因斯坦的伟大理论，E＝mc2，质能是可以互变的。
 
 
 
　　自从费米那个只能点亮一个灯泡的反应堆问世以来，各种反应堆立即发展起来，有专门提供动力的动力堆，有用于科学实验的研究堆，有生产核燃料的增殖堆，新能源展示出广阔的前景。以核能发电来说，一座功率为一百万千瓦的大型火力发电站，每年要烧二百万吨煤。为此电厂得有运煤专线，一辆火车得运上千个来回。而同样功率的核电站，只要六部卡车一次就能把全年的燃料运来。而且这样可以省出大量的煤去作化工原料。用蓄电池发动的潜水艇，只能在水下潜行几天，然后再浮出水面充电。可是，换成核动力可以十年不换燃料。
 
 
 
　　反应堆除提供大量能源外，还可以用来制造同位素。我们把各种元素放在反应堆的管子里，经过中子照射就变成了新的放射性同位素。这些同位素由于它们的放射性表现出来的穿透作用、能量、荧光效应、特殊生理效应等等，它们在工业、农业、医学、生物学、考古学、宇宙探索等许多领域都有重要作用。比如害虫常会钻到种籽、土壤、树皮里面，一般化学杀虫剂无能为力，这时用穿透力很强的，射线一照射，便使它断子绝孙。还有金店内部在铸造、焊接时会出现极小的砂眼、裂缝，肉眼是绝对不能发现的。这时只要用γ射线拍一张片子就会清清楚楚地显示出来。如同人们对力学、光学、电学的探索一样，对原子内部的探索已经给人类带来了受益无穷的好处。
 
 
 
　　让我们现在再回到费米的这个反应堆边来。正当大家在一片兴奋、激动中忙着收拾现场时，康普顿教授突然想起应该给美国政府方面打个电话，报告这一喜讯。他立即给负责这一工作的科南教授挂了一个长途电话。当他拿起话筒时才想到这个绝密的大事怎么能在电话里说呢？对方已经在问话了：“喂，您是康普顿教授吗？”
 
 
 
　　康普顿灵机一动回答道：“是的，我是康普顿。科南教授，我想您一定很愿意知道，那位意大利航海家已经登了新大陆了。”
 
 
 
　　“是这样吗？”对方听懂了，高兴地大喊起来。“当地的居民对他友好吗？”
 
 
 
　　“很友好，每个人都安全登陆，并且感到愉快。”
 
 
 
　　这是一个很聪明的，在科学史上留下的一次著名的电话。意大利人哥伦布1492年发现新大陆，过了450年后，正好是中间两位数倒换一下，另一个意大利人费米在原子世界里又发现了一块新大陆。
 
 
 
　　康普顿教授远处在兴奋之中，这时格罗夫斯将军走过来，他伸出一只大手说：“祝贺您，康普顿教授，但是既然试验已经成功，我们的下一步计划就该立即实施了吧？”
 
 
 
　　格罗夫斯说的下一个计划是什么？且听下回分解。

第六十六回
苦干三年 两颗炸弹制成功，悔恨万分 一纸建议致惨祸
 
——原子弹的爆炸　　上回说到费米领导的原子反应堆顺利实现了链式反应，在场的格罗夫斯将军立即要科学家们投入下一个计划。——这下一个计划就是制造原子弹。
 
 
 
　　各位读者，容我们在这里先将原子弹原理与结构简单交待几笔。
 
 
 
　　其实，就原理来说它和反应堆没有多少区别，只不过反应的速度不同。那反应堆专门有镉棒吸收中子，唯恐这个不听话的中子乱冲乱撞，使铀燃料骤燃爆炸，这叫可控链式反应；而原子弹正相反，唯恐铀燃料裂变太慢，不能爆炸，所以并不要镉棒之类的东西来吸收中子，让它去冲，去撞，越快越好，这叫不控制的链式反应。
 
 
 
　　为了实现快速裂变，原子弹里只能用铀－235同位素，它很容易捕获中子。同时，炸药外面又有一道中子反射层，裂变生成的自由中子无法逃出去，就一个变三，三个变九，成倍增长。每一个核裂变所需的时间还不到一亿分之一秒，整个原子弹的爆炸也就只有几百万分之一秒。就在这瞬间，原子弹放出极强的光辐射、冲击波、中子流和γ射线辐射及放射性污染碎片。这些东西都可以杀人或摧毁建筑物。那平时被禁锢在原子核里的能量突然间被释放出来，如黄河决堤，如兽笼大开，不可抗拒的灾难便突然而至。
 
 
 
　　这些洪水猛兽在它未被放出来以前是怎样压缩在一个小天地里的呢？原子弹的结构说来也简单。它里面装着两块铀－235或钚－239原子炸药，另外还有一些普通炸药作为引爆之用。外面裹了一层中子反射屏，再裹一层弹壳，这就是一颗足以毁灭一个中等城市的原子弹了。
 
 
 
　　我们回头再说那位格罗夫斯将军，此人本是美军工程兵负责人，身材魁梧，办事干练。他被授权组织曼哈顿工程，试制原子武器。那天反应堆试验一成功，他就立即将康普顿教授请去说：“教授先生，您知道国家现在最需要的是什么？是打赢这场战争。所以现在要立即让那个反应堆变成一个原子弹；时间，最多三年。”
 
 
 
　　“将军，您不是开玩笑吧。虽然对原子弹的构造、原理我们都有把握，可是原料奇缺，铀和钚到哪里去找？就算找到一点铀，其中铀－238和铀－235的比例是140：1，而铀－238是不能生成链式反应的。只说将铀－238提纯出来就要多大的工程啊。”
 
 
 
　　格罗夫斯神秘地一笑说：“工程的事，我这个工程兵头子自会考虑，现在要和您商量的是人，要挑选一批科学家把他们送到那里去。”
 
 
 
　　康普顿当然知道这个“那里”的含意。便再不说什么了。
 
 
 
　　难怪格罗夫斯胸有成竹，原来他早做了工程上的准备，在远离大城市的地方买了三块人迹罕至的土地，转眼之间就建起三座城市。不过这城市在美国地图上却找不见，它的居民对外只有一个邮政代号。第一座城市在橡树岭，它是专门分离铀－235的。根据铀－235和铀－238之间这么微小的一点重量差，科学家想了两个办法，一是将金属铀气化，它们扩散时轻的快重的慢，自然就会分开；二是让气化的金属铀通过强磁场，它们会出现不同的偏转，也可分开。但是只前一种办法他们就建造了几千英里长的管道，所耗的电相当于一座纽约市的用电；而后一种办法所用的电磁铁就有一个中等舰船那样大。磁铁外面要绕线圈，战争期间铜太缺了，导线就用银子做，竟用了15,000吨白银，只此一般就知美国政府为了这颗原子弹花了多少血本。 第二个秘密城市是专门用来生产钚的。铀－238虽不能裂变，但是它吸收一个中子后就变成铀－239，铀－239是放射性的，它很快放出一个负电荷的β粒子，本身就多了一个正电荷，于是原子序数由92变成了93。各位读者，前面我们说费米他们认为自己曾发现了93号元素，原来正是这个道理。因为在铀裂变过程中是会有少量93号元素出现的，现在我们叫它为“镎”。镎衰变得很快，变成94号元素钚，钚像铀－235一样可以裂变，是制原子弹的好材料。这第二个城市就是专来实现这个转变的。它在华盛顿州的西部，沿哥伦比亚河畔竟占地1000平方英里，有专用铁路350英里，有人口6万。但是这样一座城市悄悄的就像不存在一样。保密成了这里居民的一个共同的性格。食堂里挂着“先想好了再开口”、“勿谈工作”等标语，所以几千人的食堂除了嚼食物的声音，竟没有人说一句话。
 
 
 
　　这第三座秘密城市就是格罗夫斯说的“那里”。它是原子弹的组装和实验地点。
 
 
 
　　1942年11月，在新墨西哥州西北部一座荒凉的沙丘上站着两个人，一个高大魁梧的将军和一个文静的书生。他们极目察看着这一带的地形，山丘顶是一个平台，台地的西边伸来一条绿色曲线，那是吉美兹山脉，而东边突然降落，接着就是一片浩瀚无垠的沙漠。附近只有稀稀疏疏的几个居民点，台地上有几间破旧的石头房子。他们目光对视一下向石房子走去。房子前面有十几个孩子正在踢球，原来这是一所乡村学校。校长出来迎接他们，那位将军说：“对不起，校长先生，您恐怕要搬个地方，这座学校军队买下了！”这位将军就是格罗夫斯，而那位书生便是物理学家奥本海默，原子弹研制的负责人，现在的头衔是研究室主任。不久以费米为首的那一批科学家便在芝加哥失踪了。
 
 
 
　　1944年夏季的一天，费米的夫人突然接到一个电话，告诉她将有人送去三张火车票，她带上孩子到指定的站下车，有人会把她们接到一个叫Y基地的地方。
 
 
 
　　费米夫人到达的当天就领到一块白徽牌，就是说现在她也成了保密对象，她发现自己的丈夫身上佩着蓝牌，意味着绝密。当天晚上，他们举行了一个小小的家宴，费米领来的客人使她大吃一惊。有丹麦物理学家玻尔，有意大利物理学家、费米的老朋友安格雷，有迈特纳的外甥、奥地利物理学家费里施，有英国物理学家、中子的发现者查德威克。这么多不同国家的物理学家在这个神秘的地方相聚，大家都有一种说不出的心情，又喜，又悲，又急，又忧。喜的是阔别多年后老友相见，悲的是战乱躲起，他们背井离乡客居此地；急的是听说希特勒也在搞原子弹，在这场看不见对手的竞赛中不知他们能否领先；忧的是这件历史上从未有过的杀人武器制出来后不知会有什么后果。
 
 
 
　　作为主人，费米夫人向大家一一敬酒。由于灯火管制，窗帘遮得很严，大家小声谈话。赛格雷淡淡一笑说：“我现在为美国政府制造武器，可是从法律上说我是敌人，美、意两国正在交战，我是敌侨。”
 
 
 
　　贺米夫人问：“您为什么不加入美国国籍呢？”
 
 
 
　　“您还不知道，我倒想申请，可是负责审批国籍的法官说美国根本就找不见我们这个地方。”大家都哈哈大笑了。
 
 
 
　　费里施说：“战争已打了五年，我看快结束了，到时我们各人都可以回到自己的祖国，更用不着申请外国国籍了。”
 
 
 
　　费米说：“我们的原子弹马上就要成功了，希望它能加速这个胜利的到来。”
 
 
 
　　玻尔半天没有说话，他低头沉思着，已经秃顶的大脑袋在灯下特别醒目。他是在德国人占领哥本哈根后，由游击队救出，用渔船送到瑞典，转道英国，又乘飞机来到美国的。在这群科学家中他是最受尊敬的一个。这时他抬起头说了一句考虑很久的话：“要是战争结束了，德国人并没造成原子弹，那我们大家将是干了一件什么样的蠢事啊”。
 
 
 
　　到底德国方面是否在造原子弹，这确实是个谜。格罗夫斯一方面在国内组织原子弹实验，另一方面加紧对德国的情报工作。1943年秋美国特别成立了一个以帕什上校为首的侦察小分队，代号“阿尔索斯”。这个小分队不同于一般战场上的侦察连、排，它除了有军人外还有一些老练的情报人员和科技人员，任务则是每天翻阅德国的报纸和物理杂志，分析、捕追德国的原子能研究动向。
 
 
 
　　1945年春天，侦察工作终于有了眉目。这天帕什上校出现在格罗夫斯的办公室里。他在桌上摊开一张大军用地图和一个卷宗，正详细报告他们的分析结果：
 
 
 
　　“将军，您看，这里是德国南部的黑森林地区。这里有一个僻静的村庄叫黑兴根，村子附近有一个大啤酒厂，它的锅炉已经改装成铀锅炉，这便是德国人的原子能试验基地。实验总负责人是威廉物理研究所所长海森堡，参加工作的科学家有哈恩、劳埃。”
 
 
 
　　“不得了，好强大的阵容。”格罗夫斯一听到这几个名字就不由得站了起来。他知道这些人论能力并不亚于他手中掌握的费米、奥本海默。他想了一会又说：“说下去，还有什么关于试验本身的情报没有？”
 
 
 
　　“还有，德国人在挪威境内建了一个重水工厂，工厂修在一千英尺高的悬崖峭壁之上。这个厂已被英国人和挪威抵抗力量于1942年12月施行了一次成功的破坏。1944年2月，这个厂修复后将生产的重水装上“海特洛”号轮船运往德国，途中又被抵抗力量将船炸沉。德国人这样重视重水生产说明他们确实在搞裂变实验，我们推想除挪威之外，他们一定在别处也还有原料基地，将材料运到黑兴根实验、组装，就和我们的曼哈顿工程一样。”
 
 
 
　　格罗夫斯在地上来回踱着步子，有时停在墙上的大地图前沉思片刻。一会儿突然转过身，抬手示意帕什走近些，指着桌上的地图说：“帕什上校，您来完成这件惊人的壮举。我将向最高当局要求，派一个加强集团军。您看，从这里斜插过法军阵地，当然这要请他们配合。您带领您的‘阿尔索斯’部队在他们的掩护下突然袭入黑兴根地区，将海森堡这几个人迅速抓获，立即转移到英国。”
 
 
 
　　“为几个人动用一个集团军，当局肯干吗？”
 
 
 
　　“我想会干的，对我们来说得到海森堡比俘获十个军师都有价值。”
 
 
 
　　这个计划很快得到批准。美军一个伞兵师、两个装甲师再加上一个整集团车开始向德国境内闪电般地袭去。1945年4月22日，帕什上校的小分队出现在黑兴根基地。他们顺利地俘获了哈恩、劳埃，但是海森堡却不知去向。
 
 
 
　　这时海森堡正骑着自行车慢悠悠地向家里走着，他是凌晨三点离开基地的，连日来的疲劳使他想脱离实验现场，换个环境，让自己轻松一下。在路上他又遇到一个小麻烦，一个党卫军横着枪问他为什么一人半夜出行，一定要逮捕他。他不怕，希特勒也不敢把他怎么样，他们现在还用得着他。但为了不打扰自己的休息，海森堡掏出德军元帅刚送他的一句好烟，这个党卫军才放他上路。他就这样不慌不忙地回到家里，煮了一杯咖啡，点燃一支烟，背靠在藤椅里，舒舒服服地长吐一口气，看看窗外天边的星星。突然背后一只手抢顶住了他的肩膀。他一回头看见一个美军上校，皆带一个徽章，上面一道红色闪电穿过一个白色的“a”字母。他立即明白了这是怎么一回事。
 
 
 
　　此人正是帕什上校。他说：“海森堡先生，对不起，您被捕了。”
 
 
 
　　海森堡仍然安详地吸了一口烟，甚至微笑地示意帕什坐下，他说：“上校，我想你们这样兴师动众，并不是为了我，而是为原子武器吧。我可以明确地告诉您，这实在是一场虚惊。1942年初之前，德国方面曾有过这样的打算，可是到了夏天，最高当局就已放弃了这个尝试。因为我们的工业负荷太重，你们的空袭太多，还有抵抗力量的破坏。元首亲自签署命令，只许进行那些半年之内就能见实效的研究。这样倒好，我们这些物理学家在道德上获得了解脱，将来不应让人指为杀人犯的。”
 
 
 
　　“先生，我现在还不能相信您的话，况且我的任务只是请您跟我们到英国去。”
 
 
 
　　“是的，我可以跟你们走一遭。但是我要告诉您，美国政府大可不必那样害怕，不必花那么多钱，集中那么多科学家。1941年秋天，我在哥本哈根见到我的老师玻尔先生时就曾暗示过这个意思，可惜他未能理解，听说他现在也在帮你们工作。”
 
 
 
　　面对这样一个伟大而又安祥的科学家，帕什上校不好意思总用枪口对着他。他将枪插入枪套中，海森堡站起来，帕什甚至还上去扶了他一把。当他跟看海森堡出门时，心里在说：看来我们真的是虚惊一场。德国人确实还没有进入原子弹的试制阶段。
 
 
 
　　但是，美国人的原子弹已经是箭在弦上，不得不发了。
 
 
 
　　1945年7月16日晚上，就是抓获海森堡后将近三个月，费米和他的伙伴们葡匐在新墨西哥州的大沙漠里。轰然一声巨响，费米突然跃起向空中撒了一把碎纸片。随着巨响是一阵气浪，将纸片急速地卷走。费米紧追纸片跑了几步，然后大声喊着：“成功了！它的爆炸威力相当于二万吨梯恩梯炸药。”原来他是根据冲击波吹走纸片的距离来测算炸弹的威力。过了一阵他们驱车来到爆炸现场，只见一个直径半英里的大坑，坑内表面上的沙子早已熔化后又凝固成一层玻璃。
 
 
 
　　现在德国人已经溃败、日本人也已经到了溃败的边缘，而新墨西哥州基地里却有两颗装好的原子弹还没有使用，科学家们感到自己的任务已经完成，战争的胜利就在眼前，这两颗原子弹已无使用的必要。玻尔为此曾专门见了一次罗斯福总统，爱因斯坦也向总统再次拟好一信，但是罗斯福很快病逝。新上台的是杜鲁门。这些努力都太晚了，老虎一经养大便再难限制它的野性。杜鲁门签署了投放原子弹的命令。
 
 
 
　　1945年8月6日清晨7时，一架美国飞机出现在日本广岛上空，警报响了，但是居民们已经司空见惯，并不去躲避，况且这是一架普通气象观察机。8点15分，空中突然出现两架飞机俯冲而下，其中一架投下一个降落伞吊着的爆炸记录仪，另一架投下一个原子弹。顿时，这座有24.5万人口的城市使消失在一道紫光之中。一团炽热的火球越胀越大，随即刮起一阵疾风，时速达500英里。一会儿，一股蘑菇状烟云伸向五万英尺高空，接着烟云凝成乌黑滑腻的大雨点，从天而降。就在这片刻之间，广岛地面上的一切建筑物都被夷为平地，约有八万人被夺去了生命。
 
 
 
　　这天上午，爱因斯坦正在纽约州北部的萨朗那克湖上，一人乘着自己设计的帆艇滑行。水上运动是他的特殊爱好，虽然年纪大了，兴趣仍未稍减。中午，当他回到岸边时，一位《纽约时报》的青年记者正在那里等着他。
 
 
 
　　“爱因斯坦先生，您还不知道吧，今晨8时15分，一架水上飞机在广岛投下了那个炸弹。”
 
 
 
　　爱因斯坦瞪大了眼睛，有几秒钟不说话。他那团乱发被湖上的风吹得更乱，根根银丝都像是受了惊似的横竖乱伸。只听见他左腕上的手表在嘀咯地响着。半天他才说一句：“这是不能允许的！”
 
 
 
　　“爱因斯坦先生，人们都说您是原子弹之父，或者原子弹的祖父。现在原子弹诞生了，您有什么感想？”
 
 
 
　　“年轻人，你们这些掌握舆论的人要明白，战争我们是打赢了，但和平却失去了。我现在最大的感想就是后悔，后悔当初不该给罗斯福总统写那封信。我从来不承认我是什么原子弹的‘父亲’、‘祖父’之类的玩笑。我参与这件事的唯一工作就是签署了那封信。我当时是想把原子弹这一罪恶的杀人武器从疯子希特勒手中抢过来。想不到现在又将他送到另一个疯子手中。战争胜利已成定局。我们为什么要将八万无辜的男女老幼，作为这个新炸弹的活靶子来打呢？”
 
 
 
　　“先生，您的和平主义思想是尽人皆知的。现在，您认为应该怎么办呢？”
 
 
 
　　“禁止使用核武器。首先是科学家，无论那一国的，都团结起来抵制对原子武器的研制，而且要迫使政府通过一项对使用核武装的禁令。假如我们这些制造了这个爆炸的科学家都不能获得对它的禁令，我们就是给自己，也是给科学家定了死罪！”
 
 
 
　　爱因斯坦的想法到底实现了没有？且听下回分解。

第六十七回
一念之间 救活千万人，十年接力 功到自然成
 
——抗菌素的发现　　上回说到爱因斯坦闻听自己建议研制的原子弹在广岛上空爆炸，千万无辜百姓瞬间灰飞湮灭，不觉痛心疾首，大呼科学家要带头设法禁止核武器的使用。从此以后，禁止使用核武器便成了一场世界性的和平运动。
 
 
 
　　科学是一把锋利的宝剑，人们得到它可以披荆斩棘，去为幸福的生活开辟坦途，也可以同类相残，制造灾难；科学是一把打开自然宝库的万能钥匙，人们用它来取得光、热、电，创造新的文明，但也能用它放出邪恶的火，制造罪孽。在进行第一次世界大战时，人们还只能用老式的枪炮对射，到第二次世界大战时便能用飞机轰炸，用潜艇偷袭。全世界死于二次世界大战的人便有5120万人。科学为这场战争造就了最强大的杀人武器，就是那个爱因斯坦后悔不迭的原子弹，但是科学也在这时发现了一件救人免于死亡的法宝——青霉素。
 
 
 
　　话说1943年春天，正是太平洋战争紧张之时，美国在各处的伤兵源源不断地运回国内，涌进伯利汉城的柏西乃尔陆军医院。这本是一个拥有2500张病床的，世界上少有的大医院，但是现在连走廊士都挤满了伤员。他们大都是枪伤、炸伤或烧伤，缺臂少腿惨不忍睹。院长正在巡视现场，他只能在横躺竖卧的伤员堆中跨行。他看看他们渗出鲜血的绷带，听着大呼小唤的呻吟之声，更是愁肠百结，哭天不应。他知道这些小伙子说是被送来这里抢救，但实则是来排队等死。伤员送来之前，伤口几乎全部感染，病菌吞噬着肌肉，侵入骨骼，侵入血液，病人被折磨得奄奄一息，而医生却束手无策。因为他们能用的最好的消炎药便是磺胺了。但这种药大量杀伤人体的白血球，反倒削弱了病人的抵抗力，加快了病人的死亡。
 
 
 
　　这天，从波士顿来了一位青年医生，他自称带来一种“神药”，可以让这些伤员起死回生。院长不信，但是这些伤员再也无其他办法可救了，他使选了49名严重骨折的病人来试试看。他们的骨片都已剌出皮肤，伤口严重感染，医生用这种“神药”消除炎症，挖去死肉，缝合伤口，果然再未感染，其中42人竟很快出院。他们又把这种药用于骨髓炎、脑膜炎、血液中毒等，结果受治疗的209人就有206人活了下来，并很快出院。这真是一个奇迹！院长握住青年医生的手高兴地说：“年轻人，您从哪里发现这种‘神药’？”
 
 
 
　　“不，这种药的发现者是一个英国人，他叫弗莱明。可惜它现在还不能大量生产。我这次带少量样品来，就是希望能引起军方对这种药的重视。”
 
 
 
　　各位读者，这位青年医生用的“神药”当时叫“盘尼西林”，它是人类发现的第一种抗菌素青霉素。提起它和它的发现者弗莱明(1881－1955)，这故事还得从头说起。
 
 
 
　　亚历山大．弗莱明1881年生于英国的洛克菲尔特。他在医学院毕业后专门要求到圣玛丽医院实习。说来这个原因很可笑，因为圣玛丽医院的水球队水平很高，而弗莱明酷爱这项运动，于是便投奔这里而来。他实习成绩优异，医院要留他任住院部医生，可是这时细菌部正在组建射击队，弗莱明对体育无有不好，射击也是一把好手，于是他又被细菌部主任从住院部挖了过来。谁知他这个从游泳到射击的业余爱好的转变，倒促成了他从医生到细菌研究者的专业的转变。柏西乃尔陆军医院得救的伤员，倒是真应该感谢他那浓厚的射击兴趣呢。
 
 
 
　　再说弗莱明到细菌部上任不久，就赶上第一次世界大战爆发，他立即上了前线。战士们伤口溃烂感染的痛苦给他留下极深的印象。战后他又回到圣玛丽医院细菌部，发誓要解决这个难题。
 
 
 
　　1928年，他集中力量研究葡萄球菌。这种可恶的东西，在显微镜下是黄色的，像一堆鱼子，让人一看就想呕吐。它就是伤口溃烂、生脓长疮和血液中毒的祸根。研究的办法照例是把这种细菌接种在培养皿上，给它一点培养液，让它生长，观察它的形态和生长规律。这是一件很枯燥又要很细心的工作，从列文虎克、巴斯德开始，便只有极富耐心的人才干得了这种事。
 
 
 
　　1928年的一天早晨，弗莱明换上工作服，像往常一样推门走进实验室，第一件事就是检查一夜间细菌的生长情况。他将那些小碟子似的培养皿一个个取出来，仔细观察，看到有一只培养皿上的黄色葡萄球菌此昨天少了一半。这是实验室里常有的事，细菌被别的菌污染后，培养皿上又会长出别的菌种。这一碟污染过的菌是不能用了，应该倒掉，重新培养。弗莱明站起身来，左手持碟，右手抓过一把镊子，当琅一声刮在皿边上，就要将这些可恶又可怜的葡萄球菌刮入垃圾筒里去。但是，就在这镜子碰着皿边当螂一响之际，弗莱明的手又缩了回来。他转念一想，我何不看看到底是什么讨厌的细菌总是污染我的培养皿，破坏我的实验？
 
 
 
　　弗莱明这一转念不要紧，他可挽救了千万条生命。
 
 
 
　　他把碟子拿在手里仔细观察，被污染的地方好像长了一层绿霉。这不知是哪里飞来的一点线霉菌的孢子落在了培养皿上，它便这样迅速地生长开来。更奇怪的是，这种绿色的菌十分强悍，竟将那些黄色葡萄球菌慢慢地吞噬掉了。按一般生物学家的解释，这是因为新菌夺去了培养皿上的养分，旧菌自然饿死。可是弗莱明不愿因袭这个传统观点，他想弄清这支“绿军”是怎样将"“黄军”战败的。他在笔记上写道：“是什么引起我的惊异呢？就是在绿霉的周围，葡萄球菌被蚀化，以前它长得那样茂盛，现在只剩下了一点枯影。”
 
 
 
　　弗莱明未敢耽搁时机，他立即取来白金丝，挑了一点霉菌，放在皿上细心培养。这些霍菌在显微镜下很是好看，起初长出一点白色的绒毛，后来就变成一层绿色的“地毯”，而每一根就像浸在水里的毛笔，头上还有向四周张开的笔毛。他兴奋极了，立即召来两名助手说：“这种新菌生长力这样强，我看它很可能是葡萄球菌的死敌，它不只是和葡萄球菌争夺养料，而是自己分泌了一种汁液直接杀死了对方。”于是弗莱明吩咐助手将霉菌培养液仔细过滤。然后，他取过一只长满葡萄球菌的小碟，用白金丝挑了一滴过滤液滴入其中，几小时后，那些可恶的葡萄球菌竟消失得无影无踪。
 
 
 
　　弗莱明高兴极了，他连连吩咐助手们赶快再制一点过滤液来。他们将过滤液稀释到各种浓度，试验于各种细菌。当浓度为1﹪时就足以杀死链状球菌；到1/300时还可能阻止葡萄球菌的生殖；到1/800时，还可杀灭肺炎球菌。这可真是一件从天而落的大喜事。那些疯狂作乱的病菌原来自有一种与它同样小的玩艺儿来轻而易举地对付它。病菌是可以由其他菌来对抗的，这便是抗菌素，弗莱明把这个人类发现的第一个抗菌素命名为青霉素。
 
 
 
　　各位读者，青霉素存在于世界上也不知有几千百年，何以单单撞在弗莱明的手中，去让他发现？这就要说到科学研究的一个重要方法，就是观察。其实客观事物存在于我们每个人的周围，同每人捧献着平等的发现机会。有人熟视无睹，扫一眼即过，他睁着眼其实并没有看见什么；有的人留恋不止，注视良久，想了又想，想了又看，总要发现事物中的特殊之点，找出问题的最新解释。于是这个平等的发现机会在不同人的身上就会结出极不平等的结果。这也就是为什么从古到今科学门庭人来人往，攻关大军浩浩荡荡，而摘冠夺魁者总是少数伟人。原来他们一决定献身科学事业，便努力练就了一双锐利而又冷静的眼。弗莱明也正是一位这样的学者。他在孩童时代就养成一种细心的习惯。一次他随母亲到医院里探望一位病人，他问那人得了什么病，为什么会得这种病，直问得苦主再也答不出来，只好说：“孩子，人们还没有详加研究的病症多着呢！”
 
 
 
　　他记住了这句话，以后发誓学医，无论在战场上观察那腐烂的尸体，还是在医院里收集培养各种病菌，都要极细心地观察记录和思考。今天他发现青霉素实在是理所当然的了。
 
 
 
　　再说弗莱明发现了青霉素的抗菌作用，欣喜若狂。他又一转念，还不知这菌本身对动物和人体有无毒性。于是他赶快找来一只家兔和一只白鼠，同它们的耳朵上和腹内分别注射了滤液。还好，并无一点不良反应。他又在人的血液内混上一点青霉素，证明对白血球也无杀伤作用。于是弗莱明便挥笔将这一成果写成一篇短文，发表在1929年9月份的《英国实验病理学》杂志上。当时有人劝他就这项发现去申请制造青霉素的专利，他说：“为了我自己和我一家的尊荣富贵，而无形中危害无数人的生命，我不忍心！在我毕业之时就宣过誓，一定要以所学知识救死扶伤。医药界最可怕的莫过于贪，贪名贪利而不舍己救人无异于拿刀杀人。”他毅然将这一发现过程详细公布。
 
 
 
　　但是，正像许多重大发现一样，科学原理的发现到转化为具体应用，这中间还有许多技术难题。青霉素可以救命治病，但是靠在碟子里培养，实在太少太少了。哪怕治疗了一个轻微的伤口也需要几升的滤液。且不说造不出这样大量的药来，就是能造出来，把几公斤的滤液倾注到人的血管中去，这也是不可能的。人们一时还找不到一种提取出有效成分的好办法，于是这种“神药”在医界引起一阵小小的兴奋之后，又渐渐被人遗忘了。
 
 
 
　　岁月整整过了十年，有一个从德国流亡到英国的青年化学家钱恩，他看到了十年前弗莱明发表的那篇文章，于是又开始作提纯实验。到1940年冬，他提炼出很少一点青霉素，刚够给四只老鼠注射。他先给八只老鼠注射了致死的病菌，再给其中的四只注射青霉素，结果这四只活了下来，那四只立即死去。但是钱恩提纯的药其纯度才只有0.3﹪。而且这种方法所需霉菌培养液极多，要提炼出能治一个恶性病人的药，就需要注满一节火车厢的菌液。所以实验还是只能在白鼠身上做，因为一只白鼠的体积只有人体的三千分之一。
 
 
 
　　到1941年，青霉素研究的接力棒又传到了一位澳大利亚人手里，他叫弗洛里，此时正在牛津大学教病理学。弗洛里想方设法在英国一家化工厂的帮助下，提炼出一小匙青霉素药粉。他估计这足够治疗一个病人了。这年冬天恰巧有人急慌慌地来请他出诊。他登门一看，床上躺着一位48岁的警察，头上脸上全是脓疖，全身也已多处溃烂，眼睛肿得已经睁不开，神志昏迷，离阎罗殿也就只差一步了。弗洛里想别无他法，只有将这一小匙药粉拿出来或许还可救命。
 
 
 
　　这弗洛里忙吩咐助手将药粉配成生理盐水，架起输液装置，药液一滴滴地渗入病人的血液中。他也顾不得吃饭睡觉，一直守候在病人身旁。24小时过去了，病情显着好转，脓疖不再恶化，病人竟睁开了眼睛。到第五天，病人已能吃东西了。家属和邻居们都高兴地拥进来，他们欢呼弗洛里带来了“神药”，亲人有救了，从此人类再不怕这种病魔。可是这时弗洛里却急得坐立不安，他脸胀得通红，额头上滚下豆大的汗珠，大家越是高兴，他就越是手足无措。原来他那一小匙药粉已经用完。眼看看病菌又卷土重来，病人那本已放出光亮的黑眼重又闭上，脸上的脓疖重又鼓起，死神对他只松了一下手，又紧紧地将他拉走了。
 
 
 
　　病人死了，是在医生的手中眼睁睁地死去的。弗洛里捶胸顿足．他的悲痛还要胜过别人十分。是自己医术不高明吗？不是。是这种新药无效吗？不是。是这种药太少啊，它发现已经十多年了，可是总迈不出实验室的门，进不了病房。看来做医生的不能只等药，还要推动生产单位去造药。弗洛里大声疾呼，在伦敦奔走。但是这时正是第二次世界大战的紧张阶段，炮火连天，伦敦尚在生死存亡之时，有谁来投资生产这种新药呢？可是，战争不能正常生产药品，却在大量地生成伤员和病人。弗洛里眼看看一批批伤员、病人在自己面前死去，心如刀割。他知道在国内一时是得不到支持了，转念一想，大西洋彼岸的美国还未经战火灼烧，或许还可生产这种“神药”，于是便带了一名助手，毅然飘洋过海，投奔美国而去。
 
 
 
　　正是：
 
 
 
　　眼见病人辗转死，怀抱妙方无人识。
 
　　喊天不应地无声，飘洋过海觅相知。
 
 
 
　　却说弗洛里到了美国之后又少不了一番游说，为救人类于病痛，他受尽了跋涉之苦与唇舌之累。这样几经周折，一天他找到了美国农业部实验室，又力陈新药的好处和商业应用的可能。真是天无绝人之路，这个实验室发酵组的主任也是一位热心人，他立即表示支持，并组织了25人的研究组，就请弗洛里指导开始了实验。果然，不久他们用玉米汁培养霉菌，青霉素的产量一下提高了十倍。
 
 
 
　　这个可喜的进展对弗洛里是极大的鼓舞，他立即请求军方帮忙。办法很简单，就是飞行员外出执行任务时从各地机场抓一把土带回来。于是弗洛里的实验台上很快堆满了印度、中国、非洲、南美洲等地的泥土。他就从这些土中分离菌种，青霉素的产量从每立方厘米两单位，一下子提高到40单位。真是翻过高山见平川，难关一周，顺利的事就接踵而来。一日弗洛里高兴，下班之后在实验室大门外的街上散步。他见路没水果店里西瓜满架，想这几日工作很有进展，何不买几个西瓜慰劳一下同事们，便步入店内。他正要举手点瓜，忽见柜台上有一只挤破的西瓜，有几处瓜皮溃烂，上面长了一层绿色的霉。他忽然对售货员说：“就要这一只。”
 
 
 
　　“先生，那是我们刚选出的坏瓜，正准备扔掉呢？”
 
 
 
　　“那就请您送给我吧。”
 
 
 
　　弗洛里捧着这颗烂西瓜回到实验室里，他小心地取下一点绿霉，培养出菌种。想不到从这里得来的青霉素又从每立方厘米40单位猛增到200单位。青霉素的产量从此猛增，到1944年美国已有2000所青霉素仓库。战后，这种曾是极贵重、极神秘的药已经能在药店里随意购到了。而弗莱明、钱恩和弗洛里三人因为这项伟大的功绩同时被授予1945年度的诺贝尔生物及医学奖金。这是后话。
 
 
 
　　还说弗洛里在美国两年终于将青霉素从实验室推广到了病房，虽冒着风浪，远渡重洋，但有此收获也算不虚此行。他还一直惦记着在英国的研究工作，大事办完便收拾行装准备回国。这时美国科学研究院的医科主任听说弗格里要走，便特邀他去叙谈。因为这位主任近几年主要研究医治枪伤、烧伤、实得力于弗洛里的青霉素。两人坐定，主任说道：“大战中我们科学研究生产了一种最厉害的杀人武器，又研究生产了一种最有效的救命良药。前者是原子弹，后者是青霉素。先生您真可与爱因斯坦媲美了。”
 
 
 
　　弗洛里说：“这万万不敢，而且青霉素也不是我首先发现的。但作为一个生理和医学工作者，我要大声呼吁，科学除了研究自然现象外，实在也该将注意力对准我们人体自身。这里面还有许多的谜还没有被解开呢。”
 
 
 
　　到底人们怎样揭开自身的谜，且听下回分解。

第六十八回
严师长 声色俱厉教学子，慈老翁 语重心长勉后人
 
——条件反射学说的创立　　上回说到弗洛里为了推广一种药，远渡重洋四处奔波。他面对这个烽烟四起，战事不休的世界，发出一声关心世人的长叹。而有一位伟人正是以此为己任的。这便是苏联生理学家巴甫洛夫(1849－1936)。
 
 
 
　　巴甫洛夫1849年9月27日生于俄国中部的梁赞城。父亲是一个穷神甫，母亲常外出给人家帮佣。家境十分贫寒。兄弟姐妹十人，他是老大。在这样苦困的条件下，他父亲坚持让儿子读书，并告诉他读书最要紧的是认真，一本书要读两遍，努力理解其中的思想内容。巴甫洛夫谨记父训，从小就刻苦认真，肯动脑筋。一次，他随父亲到一个农家去，替一个危重病人做临终祈祷。在回来的路上，小巴甫洛夫想起刚才病人痛苦的样子，便忧伤地问道：“爸爸，你救不了她的命？”
 
 
 
　　“这种病是无法治好的，但愿我刚才的祈祷能救了她的灵魂。”
 
 
 
　　从此，他就暗下决心，将来“要弄清人的构造，帮助人们成为健康、聪明、幸福的人。”他先是考进彼得堡大学博物科，学了几年生理。但到大学毕业时，他对自己掌握的这一点知识很不满足，便写信给父亲说：“这个世界上冤死于疾病的人太多了，实在是人类的一大憾事。虽然我明年即可大学毕业，但我现在正跟教授们商量，可否准许我放弃自然科学的学习，转入医学院从头学起。”
 
 
 
　　母校的医学院嫌他年龄大，不肯录取，他使进了军医学校。他从军医学校毕业时已34岁，因成绩优异留校从事研究。一次，他为了一篇论文，发表在新医药杂志上。一位德国生理学权威看到这篇文章后大呼：“真是一位天才！”便托杂志社给他转去一笔路费，请他到德国合作。1889年，巴甫洛夫已40岁，便启程来到柏林。这时，原来曾拒绝他入学的母校医学院方知道他是一匹千里马，于是再三电邀他回国。数年后他又回到彼得堡大学任实验医药学院生理研究所主任。
 
 
 
　　巴甫洛夫一生的研究有三个阶段，先是血液循环系统和消化系统，后来又研究神经系统。
 
 
 
　　1904年，巴甫洛夫因为对消化系统的研究成果而获得诺贝尔奖金。这年他已53岁，就是这一荣誉也足够他享用终生了。但是他突然提出一个小小的题目：唾液是怎样流出来的？他的朋友听说这一决定后专门跑来劝他：“你这个老头子不是发疯了吧？以你这位刚获得诺贝尔奖金的伟大生理学家，却搞这样司空见惯的实验，只怕不但不能出新成果，还给人家空留下笑柄。”
 
 
 
　　巴甫洛夫微微一笑说：“一片树叶虽小，却要靠树根、树身给它输送养分。难道这一滴唾液不会牵动人的全身吗？而其中的秘密又有谁知呢？”
 
 
 
　　巴甫洛夫是一个治学极严又雷厉风行的人，他说干就干，立即和助手们布置起一个实验室。他将一条狗捉来，在它的颊部开一个小孔。狗嘴里本有六条唾腺分泌唾液，这个孔只将一条唾腺的唾液引到外面来，有一个专门的仪器来准确地计算唾液的滴数。这只狗被关在一间没有声音的房子里，这种手术也不使它有什么痛苦，因此它可以照常生活，进食、睡觉。当食物在嘴里嚼动时，它就分泌唾液，只不过其中有六分之一没有流到胃里，而流到下巴边的管子里。
 
 
 
　　这一切布置好后，巴甫洛夫把助手们召集来。他每次做实验前都要向助手和学生讲清原理及操作过程。他的实验室规矩极严，墙上写着“细心观察”几个大字，地上干净得不许有一张纸片。实验一开始，这里的气氛严肃得不亚于一个军事指挥所。这时助手们都穿着白色工作衣，聚精会神地听他说话：
 
 
 
　　“动物怎样支配自己的活动？我们现在还不清楚。有一种观点，说是灵魂在起作用，这就更玄了。以往的生理学做了许多解剖，也探明不少问题，但他们解剖的是已停止了生命的动物，所以无法观察动物生命的运动。我们现在这套实验，就是让狗既能正常进食，又能观察到它的唾液分泌。”
 
 
 
　　“老师，吃东西就要分泌唾液，这不是早已观察过多少次的吗？”
 
 
 
　　“对。但是我们今天不只观察狗吃东西时怎样分泌唾液，还要观察它不吃时能不能分泌，或在怎样条件下分泌。如果能，这就不只是一个吃的问题，而是什么地方指挥狗的唾腺到时就分泌唾液。就是说，我们是通过狗的唾液来研究一下它的脑子，看看它的神经是怎样活动的。”
 
 
 
　　啊，原来如此。巴甫洛夫是想举一反三，通过几点唾液来探测神经活动的奥秘。
 
 
 
　　他们先是一摇响铃铛就开始给狗喂食物，这样配合了几十次后，只要铃铛一响，即使不喂食物，狗也分泌唾液。后来他们又改成电灯一亮就喂食物，接着又换了其他多种信号。但无论哪一种信号，只要重复配合几十次，就都能得到同样的效果。这种信号刺激的准确度实在令人难以置信。就是我们耳朵根本不能区别的振动数每秒500次和每秒498次的音，只要与前者同时喂食数十次，那么狗也能在听到前一种声音的情况下分泌唾液，而在听到后者时绝不分泌。这就很可以理解，为什么一只狗，当我们刚一举起棍子，或突然蹲下做个摸石头的动作时，它就会机灵地逃避。就是说，动物的每一个微小的器官都是由大脑和神经把它们联系在一起，外部世界对动物有什么刺激，神经和大脑就会作出反应，再重复刺激，以后一遇到相同的条件，就立即有相同的反应。巴甫洛夫将这称为“条件反射”。如果没有这种条件反射能力，动物和人将不能生存。不过人和动物又有不同。动物只会根据具体的条件反射，而人还可以根据语言来反射，这叫“第一信号系统”和“第二信号系统”。
 
 
 
　　1927年巴甫洛夫公布了他的研究成果，使全世界都为之震惊。人被灵魂支配的学说被彻底击垮了。身体的活动是肌肉的运动，意识的精神活动原来也是作为物质的大脑生成的。这是唯物论的一个最好的例证。第二年，1928年，正好是生理学家哈维诞生350周年，巴甫洛夫应邀参加在伦敦举行的纪念活动，各国学者都向他欢呼，称为哈维再世。
 
 
 
　　各位读者，这“条件反射”作为一个科学的原理是巴甫洛夫第一个发现和提出的，但是我们平时早就在不自觉地运用它了。据说曹操一次带兵打仗，将士行军艰难，正赶上日午，口干舌燥，但附近又无水源。忽然曹操将马鞭一举说：“前面好大一片梅林！”人们闻言嘴里不由得分泌出口水，其实并没有什么梅林。但这一条件反射倒真止了一点渴。还有一个故事说的是清朝时有个地主，每当他骑驴出门就让路上的穷人给他弯腰行礼。当时还是孩子的郑板桥气愤不过，忽生一法。他乘地主不在，就用一根柳条对那毛驴猛抽，抽几下，对驴行一个礼。然后又抽几下。这样，这头毛驴再驮着地主出门时，一见有人行礼便一惊，把主人摔落在地。如是几次，地主骑驴出门时便再不敢让人给他行礼了。那曹操和郑板桥各比巴甫洛夫早1600多年和150多年，却也能如此熟练地运用条件反射。这是一段闲话。
 
 
 
　　再说巴甫洛夫所以能发现“条件反射”原理，实得力于他的认真。他是位一丝不苟的学者，平时实验用的狗，他都要亲自喂食。他就是随便写一张便条，别人猛一看还以为是印刷的。他对学生和助手极诚恳，但又要求极严，决不饶恕他们的哪怕是最微小的一点疏忽。一天，巴甫洛夫正指导学生做狗的唾液分泌实验，他的助手因为专心听讲，没有记录下唾液腺分泌的两滴唾液。巴甫洛夫讲完话后查看记录本，便一把将本子摔在地上：“见鬼，你刚才干什么去了？你的职责是什么？你要是对这个专业有兴趣，那就请劳你的大驾，从头到尾自己动手，用你自己的手和眼，这是我们的最高原则。如果你连这一点也做不到，又想得到知识，却又不想认真吃苦，那就请走你的路吧！”
 
 
 
　　这个学生一直被训得满面通红，脖颈流汗。他想这回完了，好不容易进了这个全世界生理学界都注目的实验室，可是就要被辞退了。但到了晚上，他却接到一张便条，上面写着：“不要妨碍事业，明天请来做实验。”凡是跟随巴甫洛夫工作过的人，都受过这样严格的训练，所以他的实验室提出的报告，从来是无懈可击。有整整五十年，人们竟找不出他们的一项数据错误。
 
 
 
　　各位读者，科学就是要求得世界的真实面目。由于自然现象的纷繁复杂，由于我们的知识和观察手段在一定阶段的限制，我们对世界本来面目的认识总有一定的误差。科学的任务就是不断克服这种误差，弄清真象，逼近真理。为此达尔文才甘冒风浪之险，环球五年，去觅物种起源的根据；为此居里夫人才不避烟火，炼镭八年，去寻放射性的踪迹；为此，赫歇尔才不惮其苦地观察记录了10万多颗恒星，终于弄清了银河系的结构；为此卢瑟福才不厌其烦地分析了25000张基本粒子的照片，终于从6张片子中找到了人工转变元素的根据。人们为对付自然假象的蒙蔽，克服主观与客观问的误差，最有效的武器莫过于“认真”二字。所以在知识学习和科学研究中最不能原谅的就是“马虎”一词。试想，科学的任务本就是克服主观与客观间的误差，而我们自己在工作中却又制造误差，容忍误差，这岂不是自己欺骗自己？所以一切老实的，希望有作为的科学家，无不把“认真”二字刻在额头上，有了这件法宝，那就无论什么难题也要退避三舍了。
 
 
 
　　正是：
 
 
 
　　自然本是一座城，街巷门牌甚分明。
 
　　细心辨认都是路，马马虎虎行不通。
 
 
 
　　巴甫洛夫树工作要求极严，对自己也有极严格的规定。他每天总是上午九点开始工作，下午六点离开实验室，中间有一个半小时的午餐。到七十岁后，他的工作时间改为上午十点到下午五点。他每天来和去都连一分钟也不差。下午六点一到就回家吃饭，饭后玩一会牌，七时到九时睡觉，绝不会客，家里的电话筒也拿下来。九时到十一时会客，吃茶点，十一时后工作到两点再睡觉。
 
 
 
　　巴甫洛夫就这样像一个时钟一样有规律有节奏的工作、研究、休息。.1936年新年刚过，2月27日，他突然病倒，一阵昏迷之后，脉搏跳到每分钟150次。他吩咐把神经病理学教授尼琪琴请来。这位老人很安祥地说：“我研究了一辈子生理，弄懂了一些生理规律，但并不能阻止和改变它。自然规律是不可抗拒的。我知道自己将不久于人世。我唯一挂念的是国家的科学事业，是下一代的年轻科学工作者。我已拟好一篇遗嘱，请您再为我读一遍，看还有无需要更改之处。”
 
 
 
　　尼琪琴教授含泪轻诵道：
 
 
 
　　“我对于我国献身科学的青年的愿望是什么呢？
 
 
 
　　第一点，最重要的，是连续性。
 
 
 
　　我每次谈起这个有效的研究工作的必要条件，不能不感到心情上的激动。连续性，连续性，最后还是连续性！
 
 
 
　　从工作开头起，在知识的积聚上，必须训练自己严格的连续性。
 
 
 
　　为达到科学的预峰，你必须先从它的初步着手。当你还没有把前面弄清楚的时候，切不要急于往前进。切不要用大胆的猜度和臆测来掩饰自己知识上的缺陷。肥皂泡的美丽色彩，虽足以使你眩目，但迟早终要破裂，到那时除了怅惘以外，你什么也得不到。
 
 
 
　　你必须学习涵养和忍耐。在研究科学的时候，决不能怕用苦功——研究事实，对比事实，还要搜集事实。
 
 
 
　　试看鸟的翅膀，如果没有空气的支持，就不能使鸟体起来。事实就是科学家的空气。如果没有事实，你们就不能飞起。同样，如果没有事实，你们的理论都是白费的。
 
 
 
　　但是在研究和实验的时候，又不能停留在事实的表面上，不要仅仅作一个事实的保管者，你必须彻底阐明事实根源的秘密，并且还要专求支配事实的规律。
 
 
 
　　第二点，是虚心。
 
 
 
　　你绝对不要以为你自己已经知道了一切。无论人家怎样器重你，你时时要有自认为无知识的勇气。
 
 
 
　　切不要使骄傲占有了你。因为如果这样，当你应该同意的时候，你就要执拗了，你将要拒绝别人的忠告和友谊的帮助，并且你将失掉你的客观见解。
 
 
 
　　在我指导的集体方面，一切都靠着合作气氛的支持。我们大家都趋向一个目标，每个人尽自己的能力来推动这共同的事业。在我们中间往往难于分出那些是你的工作，那些是我的。但这样的做法对于我们共同的工作是只有益处没有害处的。
 
 
 
　　第三点，是热情。
 
 
 
　　你应记着，科学是需要我们终身努力的。假定你有两倍的寿命，仍旧是不够用的。科学是需要人们最大的努力和热情的。当你工作和研究的时候，必须具有强烈的热情！”
 
 
 
　　尼琪琴读罢这位先辈诚挚的嘱托，泪珠早已挂在腮边，周围的人也都沉默不语。在场约有许多学生和助手，过去不知挨过这位老人的多少次训斥，他们多么希望再跟随他做一次实验，再听听他那严厉的声音。但是，不可能了。老人现在声音已很微弱，而且变得格外慈祥。他听罢遗嘱，平静地说道：“好，就照这个样子发表吧。我还有两句话要说。一是自从我生病以来，我就在把自己作为研究对象，也整理了几篇论文，你们可以拿去作资料，这是一个病人兼医生的第一手材料，或许有参考价值。这次昏迷之后，我自己觉得我的脑子肿胀，脑壁加厚了。我给照顾我的住院医生说过，他们不信。尼琪琴先生，您是搞神经病理学的，我死后请您负责对我做病理解剖，验证一下我的判断。还有一件事，我在病中想到，我所以能活到85岁，身体一直健康，大概有三个原因：一是我从不沾烟酒；二是我一生的生活极有规律；三是我父母的身体很好，可能有遗传因素。这些都供你们探讨怎样让人们活得更健康、长寿时参考。特别是遗传问题，还是一个很大的谜，值得我们搞生理、病理的科学家多下点功夫。”
 
 
 
　　老人越说声音越小，他为生理科学奋斗了一生，但还是觉得有许多事未干完，想尽量将自己的身体和自己的经验全都贡献出来。在场的人只有含泪点头，他们这一群医学、生理学专家恨自己没有回天之力，不能再挽留自己敬爱的师长，在人世上多停一刻。
 
 
 
　　巴甫洛夫平静地说完这许多话后，便幸福地闭上只眼。他可以安息了，他为人类的健康幸福，已经付出了足够的劳动。
 
 
 
　　到底巴甫洛夫留下的话别人怎样去实现，且听下回分解。