研究理論物理

1926年夏末，奧本海默乘火車來到德國的哥廷根，這是物理學(xué)重鎮(zhèn)。這時的奧本海默與一年前相比精神更好，也成熟了很多。

當(dāng)時哥廷根大學(xué)和劍橋一樣也是歐洲主要物理研究中心之一。但劍橋有實驗工作的傳統(tǒng)，而哥廷根則主要是理論研究中心。

奧本海默回憶道：

當(dāng)我決定到哥廷根去時，我對自己的各方面都感到擔(dān)心。但我心里明白，如果有可能的話，我最好從事理論物理工作……我對于能擺脫實驗室工作感到非常高興。

我在實驗室里從來就做不好工作；別人對我不滿意，我自己也不感興趣；我感到這些事只是別人強(qiáng)迫我去做的。

他的這次轉(zhuǎn)移實在是一個千載難逢的好機(jī)會。當(dāng)他到達(dá)哥廷根后，他發(fā)現(xiàn)自己處在一大群優(yōu)秀的科學(xué)家中間。他們的研究成果像磁石一樣吸引著年輕的奧本海默。

在此之前10多年間，波恩所提出的原子結(jié)構(gòu)理論幾乎統(tǒng)治了整個物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域。而且僅僅在一年之前，哥廷根的一位教授詹姆士·弗蘭克，由于參與了用實驗驗證波恩理論的工作成就而分享了諾貝爾獎金。

1926年，波恩提出了有關(guān)量子及穩(wěn)定狀態(tài)的觀念，是物理學(xué)上的新學(xué)派。這一學(xué)派的“量子物理”是當(dāng)時哥廷根大學(xué)的主流，奧本海默更是迫不及待地想完全吸收。

奧本海默在哥廷根大學(xué)的指導(dǎo)老師是有名的物理學(xué)家馬克斯·波恩，他后來也獲得了諾貝爾獎。

事實上，哥廷根大學(xué)這時的研究人員有好幾位之后都獲得了諾貝爾獎，如沃爾夫剛·泡利、維爾納·海森堡及恩里科·費(fèi)米等人。奧本海默在哥廷根這段時間，不僅見過他們，而且與之共事過。

奧本海默在寫給一位朋友的信中說：

我想你會喜歡上哥廷根的。這里的科學(xué)研究比劍橋好得多，整體而言，這里可能是能找到的最好的大學(xué)了。

當(dāng)奧本海默還在劍橋時，他已經(jīng)在“量子力學(xué)”方面做了一些工作。他剛從科西嘉島回到英國，劍橋哲學(xué)學(xué)會的學(xué)報就發(fā)表了他的兩篇涉及量子力學(xué)若干方面問題的論文，這使他大為振奮，增強(qiáng)了自信心。

奧本海默的名聲先于他本人到達(dá)了哥廷根，因此當(dāng)他一到，就被當(dāng)做是一位已有名望的學(xué)者，立即應(yīng)邀參加在每周舉行的師生研究討論會。

不僅如此，他還發(fā)現(xiàn)，在這種新課題領(lǐng)域內(nèi)，教授與學(xué)生相互學(xué)習(xí)。這正是像他這種思想敏銳的美國人的理想工作環(huán)境，他很快就加入其中。

他一開始就毫無拘束地參加討論，幾乎吸引了每個到會者的注意力，但隨后當(dāng)他滔滔不絕地似乎要獨(dú)占講壇時，奧本海默就又成了眾矢之的。

正像過去曾經(jīng)發(fā)生過的情況那樣，聽眾認(rèn)為他在故意炫耀自己，顯示個人的才華。最后他的同事不得不向教授遞交了一份呼吁書，請求教授對這位“神童”的高談闊論加以某種限制。

他確實是“神童”，在學(xué)校里，奧本海默比他們中多數(shù)人都更年輕，他才22歲，而且看上去還顯得更小些。

同時，他又是美國人，十分富有，并且從不掩飾這一事實。他不僅衣著得體，而且出手十分闊綽。其他學(xué)生花錢買書往往感到困難時，奧本海默則所要的書籍應(yīng)有盡有，而且有些書還是書店專門為他裝訂的。

他的這種與眾不同的舉止自然成了別人議論的話題。在他與一些同學(xué)寄宿的小樓里，奧本海默在餐廳里彬彬有禮的風(fēng)度，以及他出眾的高雅舉止，使其他同學(xué)猶如沒有教養(yǎng)的粗魯人。

他們還發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)奧本海默認(rèn)為他們的談話太庸俗時，他就會不客氣地突然打斷旁人的發(fā)言?？磥硭荒苋萑倘魏涡问降挠薮琅c虛偽的言辭，此時的他，又恢復(fù)了以前特有的驕傲。

一位美國同學(xué)愛德華·康登指出：“問題在于他的思想過于敏捷，他老是把對手置于不利地位。而且，該死的是，他往往是站在正確的一方，或者至少是相當(dāng)?shù)卣_?！?/p>

人們還議論奧本海默愛用勢利的眼光看待別人的聰明才智，因為他只在他認(rèn)為智力上與自己相當(dāng)或高于自己的人中間選擇摯友。

他所結(jié)交的朋友之一保羅·狄拉克，僅僅在10年之后就獲得了諾貝爾獎。他們經(jīng)常待在一起，全部時間幾乎都用來討論物理問題。

狄拉克實在難以理解奧本海默為什么對天主教有那樣濃厚的興趣。奧本海默和另外兩個同學(xué)花了許多時間攻讀但丁的原著，而且為此不惜刻苦學(xué)習(xí)意大利文。他還嘗試寫詩，這在狄拉克看來正是奧本海默思想中缺乏明確目的性的表現(xiàn)。

據(jù)說狄拉克有一次問奧本海默：“你怎樣可能同時做這兩件事，寫詩與研究物理呢？這兩樣?xùn)|西實在差別太大了。物理學(xué)的目的是向人們揭示過去無人知道的新事物，而詩則恰恰相反?！?/p>

雖然并非人人都同意狄拉克的這種見解，但這段話正好說明了奧本海默研究物理學(xué)有自己獨(dú)特的方式。

由于他過去所受教育的基礎(chǔ)廣泛，他選定自己專業(yè)方向的時間又較晚，因此他除對科學(xué)的愛好之外，還保留著對許多非專業(yè)領(lǐng)域的興趣。

這就使他有可能在物理學(xué)所開辟的技術(shù)應(yīng)用前景中，找到更為廣泛的綜合利用途徑。后來，他對待科學(xué)的這種哲學(xué)式的觀點(diǎn)，對于他的學(xué)生產(chǎn)生了巨大的吸引力。

不久，物理系主任波恩開始指導(dǎo)奧本海默并與其一起開展研究工作。海森堡、威格納、泡利、費(fèi)米等知名物理學(xué)家都得到過波恩的培養(yǎng)和指導(dǎo)。他在1924年首創(chuàng)了“量子力學(xué)”這個詞。

在學(xué)生眼里，波恩是個堅持和平主義的猶太人，也是個非常有耐心的老師，對于一個像奧本海默那樣性格的年輕學(xué)生來說，他是個理想的導(dǎo)師。奧本海默在寫給哈佛大學(xué)物理學(xué)教授埃德溫·肯布爾的信中對他們的工作做了概括：

幾乎所有的物理學(xué)家都在研究量子力學(xué)……我研究有關(guān)非周期現(xiàn)象的量子理論已經(jīng)有一段時間。

我和波恩教授研究的另一個問題是原子核周圍α粒子的運(yùn)動方向規(guī)律。我們在這方面還沒有多大進(jìn)展，但我想馬上會有的。

1927年春天，奧本海默以海森堡在“量子力學(xué)”上的發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)做研究，其中對用“量子論”去解釋“分子何以成為分子”產(chǎn)生了興趣，并在很短時間內(nèi)就找到了解決問題的方法，他把結(jié)果告訴波恩時，波恩既吃驚又高興，隨即合作寫成了一篇名為《關(guān)于分子的量子論》的論文。這篇論文為高能物理學(xué)在此后70年的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

肯布爾教授的印象很深，在哥廷根待了幾個月后，他以前的這個學(xué)生似乎沉浸在了揭示量子力學(xué)秘密的喜悅之中。

總之，奧本海默的能力終于在理論物理方面爆發(fā)了。在1926年至1929年他離開歐洲前，總共在量子力學(xué)方面發(fā)表了16篇論文。

他的論文充滿了艱深的數(shù)學(xué)理論，除了物理學(xué)家外一般人難以了解。他利用量子物理的觀念，來深入探討有關(guān)原子的種種問題其中包括電子的旋轉(zhuǎn)。

電子在圍繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)的同時，本身也有自轉(zhuǎn)，就如同地球在繞太陽公轉(zhuǎn)外，也自轉(zhuǎn)一樣。這個電子自轉(zhuǎn)的觀念，也幫助科學(xué)家解答了有關(guān)原子內(nèi)部結(jié)合的問題。

1927年，奧本海默獲得哥廷根大學(xué)名譽(yù)博士學(xué)位，他的博士論文是發(fā)表在物理界具有權(quán)威性的《物理雜志》上。他與他的導(dǎo)師一起建立了“分子量子”理論，從而奠定了在理論物理界的地位。

6月，埃德溫·肯布爾在哥廷根訪問，不久之后就給同事寫信說：

在哈佛大學(xué)時，我們就發(fā)現(xiàn)他很有才華，而他現(xiàn)在正變得越加才華橫溢。他工作完成得很快，而且同在這里的一大批年輕數(shù)學(xué)物理學(xué)家相比毫不遜色。

對于這個階段，奧本海默在成為著名科學(xué)家后說道：“就像在隧道里爬山一樣，你根本不知道是否會爬出山谷，或者是否會爬出隧道?！?/p>

雖然當(dāng)時奧本海默非常出色，但對于那時的科學(xué)成就來說，他更多是見證者，而不是參與者，然而，他依舊表明了自己擁有使物理成為終生奮斗方向的才智和決心。