在物理学的浩瀚星空中,量子力学无疑是那颗最为耀眼的星辰之一。而追溯其起源,德国的哥廷根这座宁静的大学城,宛如一颗璀璨的启明星,照亮了量子力学的发展之路。今年是国际量子科技年,科普作家程鹗的量子物理朝圣之旅,更是让哥廷根作为量子力学真正出生地的地位再次凸显。

哥廷根,这座山林中的大学城,虽没有慕尼黑的繁华,却有着独特的学术氛围和与世隔绝之感。一百多年前,这里就吸引了众多怀揣梦想的物理青年。1921 年 7 月,泡利在慕尼黑获得博士学位后,毅然来到哥廷根,投身于玻恩的门下。两年后,海森堡也追随师兄的脚步,来到这片学术圣地。此后,在慕尼黑、哥廷根和哥本哈根之间游学,成为那一代物理青年的风尚。
海森堡与哥廷根的缘分尤为深厚。1922 年,还是二年级大学生的他,跟着索末菲从慕尼黑赶来听玻尔的讲学,并因尖锐发问获得了与玻尔在哥廷根黄昏中散步、交谈三小时的难得机遇,这也开启了他的物理生涯。后来,海森堡在慕尼黑博士答辩失利后,也是第一时间跑到哥廷根向玻恩诉苦。1925 年夏季,海森堡在哥廷根做博士后时,因逃避花粉过敏前往北海小岛,竟意外得窥量子力学的奥秘。
然而,海森堡在岛上的灵感只是一团没人能明白的乱麻,他回到哥廷根后,将这一难题交给了导师玻恩。玻恩慧眼识珠,看出海森堡新设计的运算是数学家早已发明的矩阵,并与学生约旦一起,将海森堡的思想整合成了数学严谨的理论,量子力学以 “矩阵力学” 的形式横空出世。那一系列具有里程碑意义的 “一人论文”“两人论文” 和 “三人论文”,落款都是哥廷根,这里无疑成为了量子力学的诞生地。
此后,哥廷根更是人才辈出,成果丰硕。玻恩赋予薛定谔的 “波函数” 统计诠释,为量子力学一锤定音,推动其走向实际应用。伽莫夫在这里发现了量子世界独有的 “隧道效应”,解释了原子核的衰变。从美国来的鲍林则在这里得到玻恩赠送的海森堡 “不确定性” 论文,走上了量子化学之路。
哥廷根之所以能成为量子力学的摇篮,与其深厚的学术底蕴密不可分。早在量子力学诞生之前,高斯就在这里钻研磁学,与韦伯一起发明了第一个磁性电报机,他的 “高斯定律” 在电磁学中尽人皆知。高斯的学生黎曼在此发明了几何学,为爱因斯坦的广义相对论准备了数学工具,爱因斯坦的老师闵可夫斯基也在这里为狭义相对论归纳出简洁的四维时空数学表述。希尔伯特及其学生们的研究,更是为量子力学和广义相对论的发展提供了重要的数学支持。
如今,哥廷根大学虽然大部分已经搬出老城区,但物理系的现代化大楼里,依然保留着与量子力学有关的珍贵历史遗迹。走廊上的展柜里,展示着玻恩的量子力学统计诠释和海森堡创立量子力学的论文,以及与哥廷根有关的诺贝尔奖获得者名单。而在不远处的公墓里,玻恩、劳厄、普朗克等八位诺贝尔奖获得者长眠于此,他们的墓碑仿佛在诉说着哥廷根曾经的辉煌与荣耀。
哥廷根,这座为物理学思想提供严谨数学基础的大学城,作为量子力学的真正出生地,当之无愧。它不仅孕育了量子力学这一伟大的理论,更培养了一代又一代杰出的物理学家,为现代物理学的发展做出了不可磨灭的贡献。