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计物理学奠基人之一L·玻尔兹曼,以及后来成为薛定谔老师的理论物理学
家F·哈泽内尔和实验物理学家F·埃克斯纳等,他们中的大多数人本身也毕
业于维也纳大学。如此雄厚的师资,浓郁的学术气氛,加上丰富的藏书,悠
久的传统,为新生们提供了优越的环境、充分的知识和成长发展的广阔空间。
当薛定谔进入大学时,正逢玻尔兹曼逝世,整个校园沉浸在一片悲哀的
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气氛中。这位当时奥地利最杰出的理论物理学家所奠定的科学传统和哲学倾
向,无疑直接地、或通过他的学生,极大地影响了薛定谔一生的工作和思想,
薛定谔曾深情地说:“玻尔兹曼的思想路线可以称为我在科学上的第一次热
恋,没有别的东西曾如此使我狂喜,也不会再有什么能使我这样。”
薛定谔如饥似渴地开始了大学学习,扎进了他所喜爱的数理知识的海
洋。大量的数学知识使他的爱好得到了满足,也为他以后的发展打下了良好
的基础。薛定谔把主要精力用于选修哈泽内尔的几乎所有理论物理学课程,
他对哈泽内尔满怀敬意,正是从哈泽内尔的讲授中,他掌握了以后工作和研
究的大部分基础,因为薛定谔自己说课堂上的学习对他来说更为重要,他不
太善于从书本文献中去掌握领会。后来,薛定谔在1929年曾说,他作为一名
科学家个性的形成,要归功于哈泽内尔;当他1933年获得诺贝尔奖,发表获
奖演说时,他说:“假如哈泽内尔没有去世的话,那么他现在当然会站在我
的位置上。”这或许不仅仅是谦词,而说明薛定谔认为哈泽内尔与他有相同
的知识结构、思想倾向和气质,而无疑在研究上远远走在自己的前头。
天赋加勤奋,使薛定谔很快在大学校园里崭露头角,到 1910年夏天即他
快毕业时,薛定谔的理论才华已经显示得相当充分。他的博士论文,是于1910
年在埃克斯纳主持的第二物理研究所完成的。这是一项实验性的研究,也是
他独立从事的第一次科学研究,主题是:“潮湿空气中绝缘体的导电性”。
在当时,薛定谔的这一题目是第二研究所正从事的大气电学研究中的一个难
题,因为大气电流的测量必须保持必要的绝缘,即使最好的绝缘体如琥珀、
石蜡、硬橡胶等也常常不能满足要求,因为通常在其表面由水、雾、雪、昆
虫分泌物而形成导电膜。薛定谔说:“我从众所周知的静电实验在潮湿空气
中很难成功这一事实出发,去研究湿气对实验室中常用的绝缘材料的影响。”
他把硬橡胶、玻璃、摩擦过的琥珀、硫磺或石蜡等制成的棒一端用锡箔包好,
与蓄电池连接,另一端接上验电器。在干燥的空气中,验电器没有显示,而
在湿气影响下则被充电,棒表面成为导体。薛定谔特别测量了验电器的充电
速率,推导出材料的电阻是湿度的函数的结论。他发现对于大气电流测量,
玻璃是最差的绝缘体而石蜡是最好的。他把这一研究成果写成论文,提交维
也纳大学的学位评审委员会。同时,他于同年5月按时通过了获取博士学位
必需的物理、数学和哲学考试,终于以优异的成绩完成了学业,戴上了博士
帽。
二、锋芒初露
薛定谔于1910年从维也纳大学毕业,同年秋季按规定服兵役一年,次年
秋天回到维也纳大学,开始了他的研究生涯。此后的十年时间,他潜心研究,
努力钻研,尽管中间曾被第一次世界大战所打断,但他坚持不懈,先后就一
系列众所瞩目的课题发表了许多论文,范围几乎包括物理学界当时关注的所
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有热门课题,也涉及一些不被人们所看重的冷僻领域。所有这些,都给他带
来了很大声望,初步确立了他作为国际知名的理论物理学家的地位。
从1910年到1914年不到四年的时间里,薛定谔作为埃克斯纳的助手,
先后发表10篇论文和一篇为物理学手册撰写的关于电介质的评论,1914年1
月,他获得了大学教师资格认可,这也是他在科学生涯中的第一次晋升。
维也纳大学第二物理研究所,是当时奥地利物理学人才基地,薛定谔是
在这里完成其博士论文的,当他重返这个充满朝气、自信和动力的学术集体,
无疑已站到了一条新的起跑线上。这期间,他主要从事理论工作。他的第一
篇论文是关于磁的运动学理论,用理论方法分析金属的抗磁性质,尽管问题
的最终解决有待于量子统计的发展,但这篇文章在数学方法和理论的明晰上
都是成功的。紧接着,他又试图把这种运动学理论推广到电介质以至一般固
体,并分析评论了荷兰著名物理学家德拜几个月以前发表的“绝缘体的运动
学理论的若干结果”。关于物质的介电性质他还发表过另外两篇文章,一篇
是为慕尼黑大学主编的5卷本《物理学手册》撰写的长达75页的“电介质”,
另一篇是关于反常电散射理论的一个简短笔记。针对当时新近发现并讨论热
烈的贯穿辐射现象,他向帝国科学院提交了“贯穿大气辐射的高度分布理
论”。分析了辐射源的三种可能:地表放射性物质;大气中悬浮的放射性物
质;星际辐射源假说。他重点分析了第二种可能,并推导出了高度分布方程
以与实验探测数据对照。他的这一理论分析对于宇宙射线的发现具有重要的
参照作用。
晶体点阵动力学和固体的原子结构,是当时国际物理学界研究的热点,
也是薛定谔研究工作的又一领域。薛定谔先后发表了题为“论X射线产生的
干涉图象的明晰性”、“论德拜效应理论”和“论弹性耦合点系统的动力学”
三篇论文,分别讨论了劳厄的X射线干涉图象和晶体点阵动力学。在第一篇
文章里,通过一系列的分析和计算,得出温度与辐射强度等的简单函数关系
式;在第二篇文章中,他为回答别人的质疑,作了进一步的澄清,而第三篇
论文,他则基于固体原子结构的发现和原子论立场,以一维点阵模型为例尝
试建立固体运动学理论,并证明其原子结构,获得了相当的成功。
综观这一时期薛定谔的工作,表现出扎实的理论功底和年轻人特有的敏
锐和激情。这一时期的薛定谔确实春风得意,少年得志,在物理学集体中如
鱼得水,挥洒自如,在刚刚起步不到三年中发表了十余篇论文并紧盯最新发
展,使他在学术界崭露头角,小有名气。而在生活上,经朋友介绍认识了后
来成为薛定谔夫人的安妮玛丽·贝特尔小姐,开始了甜蜜的恋爱。六年之后,
他把一篇发表了的论文寄给他的媒人,并在献辞中风趣地写道:“1919年10
月1日附录:如我所知,1913年夏季泽海姆的大气中,除了Ra—A、B、C外,
肯定还有一些其他东西,而我的测电器却没能指示其踪迹。这是由于它发现
了萨尔茨堡的贝特尔小姐,她吸引了作者的全部注意力。”而后来薛定谔夫
人回忆他们的初次相识时说:“他给我很深的印象,首先因为他非常英俊,
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他有一张很吸引人的脸,……而在这之前我对他印象就不错,因为科尔劳施
已向我介绍过他。”
事业一帆风顺,生活甜蜜幸福,所有这些显示出薛定谔前途远大,未来
光明。但突然间,一切被战争所淹没了。
当时的欧洲大陆,普遍实行征兵制,所有适龄健康的青壮年都必须在战
时服兵役,因此薛定谔也在战争一开始,就应征入伍,成为奥匈帝国的一名
炮兵军官。他后来把这段历史用寥寥数语作了概括:“接着战争开始了,那
时我作为一名炮兵军官驻扎在东南前线,没有受伤,没有生病,也没有获得
什么荣誉。”在残酷的战争面前,他感到了甜美生活的难得,在战争所带来
的时间荒废中,他也更领会到了生命和时光的可贵。
薛定谔冷静下来,开始厌倦和谴责这场给人类带来巨大灾难的战争,开
始想念他的科学工作。而最令他震惊和悲痛的是一大批极富才华和创造性的
学者在战争中阵亡,其中,尤其是他的敬爱的导师哈泽内尔的死。哈泽内尔
是在1915年10月率队冲锋时阵亡的,这使得奥地利失去了一位正值创造性
高峰的杰出物理学家,这种惨痛的损失是无法挽回和弥补的。
几经转战,战争后半期薛定谔的军旅生活是在后方度过的,这也是为了
保护科学人才而采取的措施。这样,薛定谔又可以发挥他的专长了,在距维
也纳3o公里的小镇,他给一批批即将赴任的防空部队军官讲授气象学的基本
概念和事实,例如大气的构成,太阳辐射,大气的分布和每天、每年的变化;
气压,高、低压区,大气环流特别是大洋、大陆和山区的风,气候分界线,
风暴,云层结构,天气图的解释等。这些课程尽管不过是重复他在大学学过
的课程,但毕竟使他有时间坐下来阅读资料,重续科学研究的旧梦,并焕发
出创造性的活力。他很快又向《物理学期刊》寄出了一篇题为“论大气声学”
的论文,讨论了大气中声波的传播方程。与此同时,他还关注着广义相对论、
量子统计和涨落理论、原子物理学等领域的最新进展,为战后迅速恢复研究
工作作好了充分的准备。
尽管这里远离前线,条件优裕,工作顺心,但薛定谔无法