从索末菲到海森伯看德国科学家文化自觉和科技崛起 ——《科学家传记系列》新书发布会
海森伯（1901-1976），德国著名物理学家，量子力学的主要创始人，哥本哈根学派的代表人物，是继爱因斯坦后最有作为的科学家之一，31岁获得诺贝尔物理奖，历经一战和二战德国历史上最动荡的时期，特殊的经历，使海森伯一生充满争议，一直成为史家和大众关注的焦点。
索末菲（1868-1951），与爱因斯坦、玻尔和普朗克同为现代理论物理学的创始人。在20世纪初他创立了著名的“索末菲学派”，培养了大量的理论物理学家，有海森伯等6位学生获诺贝尔奖，被誉为“大师之师”。索末菲一生获84次诺贝尔奖提名却终生未获奖的悲情人生，令人扼腕叹息。
值第七届中德科技哲学论坛召开之际，湖南技术出版社联合中国科学院自然科学史研究所举办《科学家传记系列》新书发布会。
《科学家传记系列》新书发布会
主讲嘉宾
主讲嘉宾
Martin Carrier， 比勒菲尔德大学哲学教授，德国三所科学院院士，欧洲学士院院士，欧洲科学院院士，国际科学哲学研究院院士，著名的莱布尼茨奖获得者。
Paul Hoyningen-Huene， 汉诺威大学哲学系教授，著名的库恩、费耶阿本德研究专家，用“新康德主义”来解释库恩，被库恩誉为比库恩本人还懂库恩的人。
Alfred Nordmann， 达姆施塔特工业大学哲学系教授，兼美国南卡大学教授，著名的技术哲学研究专家。
方在庆，中国科学院自然科学史研究所研究员，博士生导师，《维尔纳·海森伯传》、《阿诺尔德·索末菲传》中文版译者。
问题1：海森伯24岁创立矩阵力学，并提出不确定性原理及矩阵理论，31岁获诺贝尔物理奖，怎样评价他对现代量子力学的贡献？
Martin Carrier教授：海森伯是量子理论最大的贡献者。不确定关系是这个理论的标志。矩阵力学与薛定谔的波动力学在形式上等价，后者常常更受欢迎，因为它更加地直观，容易接受。不确定关系常常被看成是测量过程失真的结果，但这是错误的看法。海森伯提出了超级显微镜的解释导致了这一误会，这一解释指出由于使用传统的光学显微镜使光子位置无法精确测定。但是，这种方式就产生了误解，使人们以为量子也有像位置和动量这种经典物理学常见的量，只是由于测量的局限性而无法被确定。事实上，哥本哈根学派观点认为粒子在观测之前并不具备物理量。测量过程导致的失真在经典物理学以及心理学中是常见的，比如对电压测量不可避免地改变了电压。但是量子理论是不一样的。这就是为什么更合适的名字是不确定性和不确定关系。
问题2：海森伯可谓大器早成，是天赋因子还是站在巨人肩上？他的家庭教育和社会环境是怎样影响他一步步走上科研的顶峰？
Martin Carrier教授：没有人在这个世界上是独立存在的。1920年代在德国有很多著名学者，像爱因斯坦、玻尔、薛定谔、泡利、玻恩等人，海森伯与这些人之间都有交流。我想重点强调一件事，对海森伯形成不确定性原理的一个关键因素，是他对测量这一概念的理解，他很好地发展了测量的概念。
问题3：德国从落后英法70-80年到成为二战前世界科技中心，特别是遭一战重创后能在短短20年迅速崛起，其背后的历史、文化根源是什么？落后国家在何种条件下能后来居上，是否具有后发优势？
Martin Carrier教授：我不是这方面的专家，但在我看来，一个国家从落后走向先进，并没有通用的配方，不同的国家情况不一样，所处的时代环境也不一样。就德国而言，德国在19世纪后半叶发展迅速的最重要原因就是它的教育体系。可具体细分为三个因素：首先是，研究、教育以及技术发展这几者的紧密联结。威廉·冯·洪堡提出了在研究中实施教育（研究与教育相结合）的观点，他提倡学术自由。这意味着不应该给学生提供固定的教学大纲，而应该让学生和教授做为平等双方在一起做研究。 第二点是开放，学术自由激发了新观点层出不穷。所以需要花一段时间使这些新奇的想法在一个官方的教学大纲中逐渐体现出来。因地制宜调整内容将更有利于创新。第三，强调科学研究和技术之间的联系。比如，以应用科学为主的专门大学建立起来，这种大学支持将新颖的科学思想转化为技术工具。正是这三个因素，使得德国在19世纪下半叶迅速发展。
问题4：海森伯从青年到中年经历了人类历史上最为动乱的两个时期，并且都是处在混乱的中心地带—德国，使他的一生充满争议：在纳粹反犹期间，他为何选择留在德国？他到底是否帮助纳粹德国制造原子弹？德国没有先于美国制造出原子弹是技术原因还是海森伯有意拖延？对于发端于20世纪上半叶却定义了20世纪下半叶的标志性事件—核时代的开启，海森伯作了哪些贡献？如何评价他在二战后德国科学复兴中的地位？
Martin Carrier教授：这是一个复杂的故事。为什么他同意留下来？当然，他并不是一个纳粹，也不是反犹分子，但他常受德国文化历史的影响，是一个地道的德国人。对于他来说，移居国外是无法想象的。至于原子弹，最合理，同时也是最受史料支持的解释是这样的：海森伯确实努力尝试制造原子弹，但最终失败了。他最大的一个错误就是错误估算了铀235的临界质量，也混淆了原子弹和核反应堆的概念。在这一时期，他似乎一直都没有理解，做核反应堆他需要慢中子，而做原子弹，他需要快中子。在战后，海森伯对整件事情的解释，听上去就像是对于德国一直无法制造原子弹，是由于在第三帝国时期一些关键的资源无法得到而导致的。这是对的，但是更完整的故事是，海森伯团队一直尝试制造原子弹，但在途中犯了极大的错误。这些错误使得制造原子弹看上去比实际上更难。在战争后期，海森伯团队重点放在核反应堆上，但没有成功实施。他从没有能够做到费米在1942年12月在芝加哥所完成的工作。
问题5：海森伯对于社会产生了什么影响？如何成为一个好的老师和研究者？
Alfred Nordmann教授：我想回答第一个问题，当今科技发展是国际主义路线，这意味着科学没有国与国的边界，但是我们看以前不是这样，在一战前后科学是有国家的，比如法国科学家与德国科学家之间是不怎么交流联系的，在历史学上特别明显，会区别这是法国学者的历史观点，这是德国学者的历史观点。但是现在我们的科学发展并没有这样的明显的地域性，我们谈及诸如强子对撞机，纳米科技，化学等领域的发展，但我们很少提及这些科技背后的地域。这是现在科技发展的一个特点。
Paul教授：在哲学领域，将教学和研究结合起来是相对容易的。例如，我会在seminar中与研究生们讨论我感兴趣的研究内容，而且经常会从他们那里获得灵感和启发，就这样，我可以写出20本书。然而，在自然科学领域，比如物理学，就无法像哲学一样把教学与科研如此紧密地结合起来，特别是无法像哲学一样从seminar中获取及时回报。至于其他领域，比如语言学、生物化学等学科，我就不清楚了。当然，最好的教授通常会吸引最优秀的学生，反之，有天分的学生也会有助于教授的研究工作，教学相长使然。
问题6：海森伯给科学史研究留下了诸多谜团。关于哥本哈根之谜，海森伯和玻尔的密谈内容，学术界是否有更为可靠的方法来重现这个史实？
Martin Carrier教授：目前能够解开谜团的唯一一个人就是Carl Friedrich von Weizsaecker。他在那个时候是海森伯的科学助理，并且和海森伯一起在哥本哈根。他不是会谈的目击证人，但可以认为海森伯在会谈之后立即将会谈内容告诉了他。但不知出于什么原因，他从未对此说过任何话。学者们推测海森伯想要告诉玻尔，因为（海森伯高估了）临界质量值，很难造出原子弹。学界推测海森伯想要通过玻尔说服盟军不要追求最终的炸弹计划。但是玻尔好像对此产生了极大的误解，而且似乎以为海森伯试图把他扯进纳粹的邪恶阴谋之中。
问题7：自从诺贝尔奖设立以来，有一半诺奖获得者都是德国人（包括德裔血统的其他国家的人），原因何在？德国教育体系的特点是什么？其成功与失败又是什么？为什么索末菲培养了包括海森伯在内的众多科学大师？其秘诀何在？
Martin Carrier教授：我不知道。部分原因可能和德国大学体系有关，正如我在回答第三个问题所言，研究、教育和技术开发的紧密结合，洪堡主张的研究自由；研究自由激发了新观念的大量涌现；强调科研和技术之间的联系，例如应用科学大学的出现支持新颖科学思想向技术设备的转化。但是，二战之后诺奖的德国获奖者比例在下降，而大学体系的特点依然没有改变。个体的因素当然在起作用，也就是说，那些同时能成为优秀教师的杰出研究人员能够激发科学兴趣和热情，这点非常重要。
问题8：德国科学家的文化自觉和德国崛起有什么联系？中国目前正处于工业升级转型期，我们如何学习德国经验并在技术和文化方面建立自信？
Martin Carrier教授：德国模式能够教授三样东西，如同我前面所言：第一，研究与教育相结合（强调学习过程中的平等性，这是洪堡倡导的；并且，缩小教授和学生之间的等级差异）；第二，研究自由，对研究过程中出现的新观念新思想持开放态度；第三，强调研究和技术开发之间的联系。这不是说光强调后者，而是说许多真正具有创新性的设备都是基于崭新的科学理念的。在很多情形下，我们需要理解我们想去干预的事务。尽管技术开发有时会自发进行，与科学研究相脱离，但是很多创新性技术实例表明：新的科学洞见有助于技术创新。这就意味着强调广泛的知识研究，尤其关注将其转化为技术设备。通常，创业公司是实现这一目标的制度模式。
Paul教授：科学家和研究人员要进行广泛交流，尤其是国际交流，不能闭门造车。诺贝尔奖是颁给思想上有突破的新观点。
海森伯不仅仅只是一名天才科学家，也是一个工业和文化先进的国家的公民和倍受尊重的文化人物。不幸地是，正是这个国家，深深地卷入到虽发端于20世纪上半叶却定义了20世纪下半叶的两次标志性事件：种族大屠杀以及核时代的开启。作为一名受过教育的德国文化精英，海森伯像许多其他人那样，不得不面对这些事件并做出许多非常困难的决定。本书对海森伯作为量子力学的主要奠基者，诺贝尔奖获得者以及在第二次世界大战期间作为德国原子能和原子武器研发过程中主要的德国物理学家的角色，提供了深刻的见解。
本书适合于那些对近代历史文化感兴趣，没有太多物理专业背景的广大读者。
约翰•惠勒不仅是伟大的科学家和伟大的思想家，还是一位传奇般的教师，他对我们这个世界的复杂性所作的开放性的探索，为其他物理学家成就其事业提供了帮助。本书以20世纪最具启发的思想家的第一人称视角，给读者带来京子、黑洞和量子等概念，读者也将看到惠勒是如何由一名热情似火、光彩夺目的少年成长为一位我们这个时代最具创新思想的物理学家和最具影响力的年轻物理学者的导师。
阿诺尔德·索末菲与阿尔伯特·爱因斯坦、尼尔斯·玻尔、马克斯·普朗克同为现代原子物理学和量子理论的奠基者。他在慕尼黑大学，担任理论物理学教席，形成了著名的“索末菲学派”。他主编的6卷本《理论物理学讲义》至今仍被学界使用。他的一些学生成为原子时代的著名理论家，如汉斯·贝特、彼特·德拜、沃尔夫冈·泡利和维尔纳·海森伯。他们都获得了诺贝尔奖。在纳粹上台后，他被称为“犹太理论的主要代言人”。索末菲一生获81次诺贝尔奖提名，但最终未能获奖。他的曲折人生，可以看成是物理学乃至科学在这个多事之秋的发展历程的缩影。
编辑：雾里熊
近期热门文章Top10
↓ 点击标题即可查看 ↓
2. 蚊子给你扎针吸血时命中率高吗？真相让人流下了同情的泪水
4. 物理定律助你七夕「科学表白」，谁说「天下有情人终将分手」→_→
5. 暑假玩得很爽是吧？开学后你就会感到智商对你的疯狂打击报复了
7. 2018数学最高奖“菲尔兹奖”揭晓，4位获奖者各自拥有怎样的故事？
相关内容
微信扫码咨询专知VIP会员