德默爾特的“浮士德情懷”

文／王 恒

1989年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、德國(guó)物理學(xué)家漢斯·德默爾特應(yīng)筆者的要求為中國(guó)青年題詞，內(nèi)容只有一句話：“去讀歌德的《浮士德》吧！或許你會(huì)對(duì)科學(xué)產(chǎn)生興趣。”

《浮士德》是德國(guó)著名詩(shī)人、劇作家、思想家歌德創(chuàng)作的長(zhǎng)篇詩(shī)劇，以浮士德思想的發(fā)展變化為線索，以德國(guó)民間傳說(shuō)為題材，以文藝復(fù)興以來(lái)的德國(guó)和歐洲社會(huì)為背景，寫(xiě)出一個(gè)新興資產(chǎn)階級(jí)知識(shí)分子不滿現(xiàn)實(shí)，竭力探索人生意義和社會(huì)理想的生活道路。是一部現(xiàn)實(shí)主義和浪漫主義結(jié)合得十分完好的詩(shī)劇。

劇情圍繞著上帝與魔鬼辯論展開(kāi)。惡魔靡非斯特認(rèn)為世界是一片苦海，而且永遠(yuǎn)不會(huì)變；人只能終身受苦，任何追求都不可能有什么成就。上帝堅(jiān)信像浮士德這樣的人類代表，雖然在追求中難免有失誤，但在理性和智慧的引導(dǎo)下，最終會(huì)找到有為的道路。于是靡非斯特與上帝打賭，要將勤學(xué)精進(jìn)的飽學(xué)之士浮士德引入邪路，讓他墮落。浮士德則予以反抗。它反映了從文藝復(fù)興到19世紀(jì)初德國(guó)進(jìn)步的、科學(xué)的力量與反動(dòng)的、神秘的力量之間的斗爭(zhēng)。

德默爾特的人生經(jīng)歷有點(diǎn)像浮士德。他的童年是在第一次世界大戰(zhàn)之后到資本主義世界經(jīng)濟(jì)大蕭條時(shí)期度過(guò)的，德國(guó)是戰(zhàn)敗國(guó)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到限制，社會(huì)矛盾相當(dāng)突出。

在這種動(dòng)蕩的情況下，德默爾特也受到了這個(gè)“社會(huì)魔鬼影響”。他認(rèn)為學(xué)習(xí)沒(méi)有什么用處，整日在街上游蕩，甚至想成為街頭上的一個(gè)小霸主。但是他的美夢(mèng)很快就破滅了。一次，他被一個(gè)強(qiáng)壯的留級(jí)生打得鼻子流了許多血，在父母的勸告下，德默爾特就把興趣從在街道上漫游轉(zhuǎn)到了擺弄無(wú)線電一類的小玩意和在家里的廚房做一些自己有興趣的實(shí)驗(yàn)上。

德默爾特不僅對(duì)無(wú)線電制作充滿了激情，還想知道有關(guān)的知識(shí)，他找來(lái)大批無(wú)線電書(shū)籍，一有空就仔細(xì)閱讀起來(lái)。閱讀不僅解決了他在制作時(shí)產(chǎn)生的疑惑，更是激發(fā)了漢斯對(duì)物理學(xué)的興趣。這很可能就是推動(dòng)他走上研究物理學(xué)科中的某些問(wèn)題的最初推動(dòng)力。當(dāng)時(shí)，只有高年級(jí)才有物理課，于是，德默爾特就到公共圖書(shū)館里找書(shū)讀，像《物理學(xué)改變了一個(gè)人對(duì)世界的看法》等書(shū)籍。他不僅喜歡讀書(shū)，還充分利用課間休息時(shí)間與同學(xué)討論書(shū)中的問(wèn)題。在討論中，很多問(wèn)題搞得更加深入和清楚了，邏輯思維也得到了訓(xùn)練。

然而好景不長(zhǎng)，希特勒發(fā)動(dòng)第二次世界大戰(zhàn)，德默爾特被征召入伍，成了戰(zhàn)爭(zhēng)的炮灰。

1942年冬天，斯大林格勒保衛(wèi)戰(zhàn)已經(jīng)進(jìn)入了關(guān)鍵階段，將滿20歲的德默爾特被安排做裝甲車炮手。一次戰(zhàn)斗中，他乘坐的裝甲車已中數(shù)彈，幸好駕駛員反應(yīng)很快，掉轉(zhuǎn)車頭，飛快地逃出包圍圈，他才逃過(guò)了魔鬼的一劫。

3年以后，德默爾特又被送往西部前線被迫參加了“阿頓之戰(zhàn)”，被美軍俘虜之后，他在法國(guó)的戰(zhàn)俘營(yíng)里度過(guò)了一年。1946年，德默爾特獲釋。

由于戰(zhàn)前德默爾特做過(guò)無(wú)線電修理等工作，因此得以在哥廷根大學(xué)學(xué)習(xí)。哥廷根大學(xué)有許多著名的學(xué)者，德默爾特聽(tīng)了鮑爾、貝克、考夫曼、海森堡等人的講座，還出席了勞埃和普朗克參加的物理座談會(huì)。

1947年，普朗克去世了，這位量子論的創(chuàng)始人在20世紀(jì)初，拋棄了能量是連續(xù)的概念，創(chuàng)立了量子理論。在普朗克的葬禮上，德默爾特被選出來(lái)作為抬棺人之一，此時(shí)此刻，德默爾特感到了科學(xué)偉人的重托。

在大學(xué)里，德默爾特喜歡做物理實(shí)驗(yàn)，特別是喜歡重復(fù)赫茲的實(shí)驗(yàn)、密立根油滴下落實(shí)驗(yàn)、光譜線在磁場(chǎng)中分裂的塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和其他經(jīng)典的現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)都是在沃爾夫?qū)けＡ_領(lǐng)導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)室里做的。在實(shí)驗(yàn)室里，德默爾特與沃爾夫?qū)けＡ_結(jié)下了不解之緣。

1950年，德默爾特獲得了博士學(xué)位。

德默爾特在科學(xué)上最重要的貢獻(xiàn)是捕捉到了原子，捕捉原子方法是沃爾夫?qū)けＡ_在50年代發(fā)明的，稱為“保羅陷阱”。但是這個(gè)方法還有一些缺點(diǎn)，就是被捕捉到的原子或離子還會(huì)以某一個(gè)頻率振動(dòng)，它仍然有一定的動(dòng)能。德默爾特對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，用一束光照射被捕捉到的原子或離子，使之通過(guò)吸收和發(fā)射的過(guò)程再失去能量。

1978年，德默爾特與合作者在德國(guó)海德堡大學(xué)成功地把Ba+離子約束在“保羅陷阱”中，采用染料激光使離子動(dòng)能減少，溫度可達(dá)到絕對(duì)溫度36毫度，使離子幾個(gè)小時(shí)“靜止”在陷阱內(nèi)。還用激發(fā)熒光的方法把離子在陷阱中的位置拍了照片，這是世界上第一次將一個(gè)離子用可見(jiàn)的方法顯示出來(lái)。

原子（或離子）陷阱技術(shù)是根據(jù)愛(ài)因斯坦提出的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

它可以使原子鐘內(nèi)原子束的速度盡可能單一，這樣就可以提高時(shí)間和頻率的測(cè)量精度，而且使人們能夠?qū)铝⒃舆M(jìn)行精細(xì)的研究，為精確地研究電子或離子創(chuàng)造了條件。為此漢斯·德默爾特和沃爾夫?qū)けＡ_獲得1989年諾貝爾物理獎(jiǎng)。

德默爾特一生反復(fù)曲折，有點(diǎn)像浮士德的人生軌跡。他將浮士德比喻自己，這也許就是德默爾特把《浮士德》推薦給中國(guó)青年的原因。