索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

話說20世紀的物理學江湖,出現了兩個新門派,一曰量子力學,一曰相對論。

兩個新門派迅速壯大,代替了經典物理而成為了物理學新的支柱性門派。

江湖,註定恩恩怨怨,廝殺連連。

某時,相對論掌門愛因斯坦獨力挑戰量子力學新總舵---哥本哈根學派,但以失敗而告終。

愛因斯坦餘生一直研究破解哥本哈根學派的著名功夫“測不準原理”,但屢屢失敗,“上帝是否扔色子”的問題無法定論。

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除此之外,愛因斯坦創造的相對論,因為與牛頓傳下的武學理不符,太過深奧奇詭。遭到武林一大批人反對。紛紛叫囂封殺愛因斯坦。而狹義相對論數學上的缺陷也讓愛因斯坦頭疼不已。

在腹背受敵之際,愛因斯坦決定去找量子力學的開山鼻祖,慕尼黑學派的掌門人,在經典物理與數學方面均有重要成就的索末菲。

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不錯,今天我們要介紹的主角就是有著大師之大師之稱的索末菲,同時也是號稱物理史上最“悲劇”的物理學家。

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為什麼,索末菲能力夠強,地位夠硬。20世紀初的物理大牛排前十的起碼有五個是他的學生,剩下五個有三個即使不是他學生,也在研究院裡當過老師或者助教。

當然,自己說自己厲害並沒有什麼用,總得拿個什麼獎來證明一下自己吧,索末菲從1917年就開始了征服諾貝爾獎之路,到1951年去世,34年裡,索末菲共獲得81次諾貝爾獎提名

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

然而這好像並沒有什麼用,索末菲1929年獲得9次提名,硬碰也能碰到一個吧,然而才發現德布羅意提名了12次。1932年提名5次,結果自己的學生海森堡一臉

蒙圈把獎拿了。1934年,終於憑藉提名6次,笑傲群雄的索末菲無限憧憬地等待著諾獎的消息,結果、結果、那年頒獎取消了。就這樣跌跌撞撞到了1951,83歲高齡的索末菲憑藉四次提名再次屠榜諾獎,這次所有人都覺得非他莫屬,地位夠高吧,貢獻夠強吧!

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然而,索末菲在和孫子散步的時候,因車禍去世,所以,諾貝爾獎就這樣......飛了......所以專業陪跑小李子算什麼有木有,起碼小李子還圓夢了。

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

提名諾獎21次的村上春樹看到這裡表示自己心裡平衡多了。

索末菲應該最懊悔的是,很多次都是被自己的學生幹翻在地,雖然學生牛自己也很開心,可是、可是,學生都得了,老師還沒有得是怎麼回事!我們可以來看看,索末菲究竟教出了多少諾獎人才。

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

1914年碩士生馮勞厄獲諾貝爾物理學獎

1932年,博士生海森堡獲諾貝爾物理學獎

1936年,博士生德拜獲諾貝爾化學獎

1944年,碩士生拉比獲諾貝爾物理學獎

1945年,博士生泡利獲諾貝爾物理學獎

1954年,碩士生鮑林獲諾貝爾化學獎

1962年,碩士生鮑林獲諾貝爾和平獎

1967年,博士生貝特獲諾貝爾物理學獎

據說1944年諾貝爾物理學獎得主伊西多·艾薩克·拉比也是索末菲學生......

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

其中沃爾夫岡·泡利和維爾納·海森堡還是開宗立派的大師。除了這些獲得諾獎的大牛,對X射線作出貢獻的愛瓦爾德,數學矢量裡經常見到的楞次等等也是索末菲的學生。

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

索末菲至少有21名博士生在自己的專業領域內做出了重要貢獻,這些事實都有助於解釋為什麼玻恩曾說,索末菲的技能包括“天賦的發掘”,以及為什麼愛因斯坦曾對索末菲說:

“我特別佩服你的是,你一跺腳,就有一大批才華橫溢的青年理論物理學家從地裡冒出來。”

在這裡,和大家分享一個有趣的故事,大家都知道,20世紀毒舌之王非泡利莫屬,就連愛因斯坦都怕泡利,懟天懟地懟空氣的泡利是讓幾乎所有物理大佬頭疼的科學家,“我覺得愛因斯坦並不完全是愚蠢的”懟的愛因斯坦不敢回嘴。

至於對待學生就更加霸道嚴苛了,泡利有一次檢查學生論文,直接把論文還給學生說:“這連錯誤都算不上(Not even wrong)”。

而唯一能夠收拾泡利的也就只有索末菲了,索末菲是泡利極度尊重的人,泡利不僅從未批評過索末菲, 甚至終其一生都在索末菲面前謹守著弟子禮儀。 哪怕當他早已成為極有聲望的物理學家之後, 只要索末菲走進他的屋子, 泡利就會立刻站起, 甚至鞠躬行禮。

泡利的言行就都變成了 “是, 樞密顧問先生”“ 是, 那是最有趣的, 雖然我也許會傾向於稍稍不同的表述。 我可不可以這樣來表述?”

看一向霸道的泡利在索末菲面前像一隻乖順的小綿羊,是學生們最爽的時刻。


所以索末菲不需要懊喪,因為憑藉這過硬的教學能力,獲得了最有含金量的吉尼斯記錄,教導諾獎學生最多的老師。

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

那索末菲究竟是一個什麼樣的人,簡單來說就是一個非常帥的典型德國紳士。

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

這個人非常喜歡跨界,流體力學、量子力學、相對論、甚至我們現在很熟悉的X光,都有著他的身影。

第二次世界大戰前在德國教書的所有物理學家中,有三分之一在索末菲的研究院裡做過學生或助教。這些大牛包括勞厄、德拜、沃爾夫岡·泡利、維納·海森伯、保羅·埃瓦爾德、漢斯·貝特、格雷戈爾·文策爾、瓦爾特·海特勒、福裡茨·倫敦、卡爾·貝歇爾特以及外國學者愛德華德·康頓、埃西多·拉比、愛德華·泰勒、勞倫斯·布拉格,都是物理界鼎鼎有名的大牛,當然,還有我們最最熟悉的愛因斯坦。他們的名字足可鋪成一條 20 世紀物理學的星光大道。

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

也正因為如此,讓他擁有非常超然的地位,可以說在物理學界堪比是張三丰般的存在,地位高,研發能力強,教的弟子水平也好。

不過即使拋開他的弟子,索末菲的地位也是靠自己的實力掙來的,許多貢獻也的確是諾獎級別的。

首先是對流體力學湍流問題的思考,其次是對量子力學的奠基作用,對原子結構及原子光譜理論有巨大貢獻。對陀螺的運動、電磁波的傳播峙別在衍射力以及金屬的電子論也有一定成就。

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索末菲對數學衍射理論也做出了重大貢獻。1912年,他建議自己的學生埃瓦爾德在博士研究中探索在原子晶格中,波長處於光學區域的電磁波的行為。根據維恩和索末菲的一些理論來看,X射線的波長可能大約為10-11米,並且他們認為X射線屬於電磁波。當時,正在索末菲研究所進行博士後研究的

勞厄在與索末菲的討論中萌生了一個想法:當穿過晶體時,X射線應會產生衍射圖樣。後來,索末菲的助手弗裡德利希以及學生尼平進行了這項實驗。在1912年的6月8日,索末菲嚮慕尼黑科學院展示了X射線的波屬性。

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雖然是量子力學的開山鼻祖,索末菲很早就在論戰之中站在了愛因斯坦的一邊,可以說,如果不是索末菲等人的力挺,愛因斯坦在提出狹義相對論的那幾年,在物理學家的群起攻擊之下,遲早被物理學界封殺。

而索末菲不僅親身力挺,表示愛因斯坦是他罩的,他也一直在嘗試讓量子力學與相對論相結合。給予狹義相對論更踏實的數學基礎,幫助解釋這理論的正確性,使許多仍舊持有懷疑態度的物理學家能夠心服口服。

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量子學派奠基人:索末菲與玻爾

索末菲以他驚人的科學眼光,發現了愛因斯坦相對論的偉大之處。還不斷嘗試以相對論去解決其他物理問題。

他對玻爾的理論提出修正,即引入了電子的橢圓軌道,在作這樣的修正時,他把愛因斯坦的相對論應用於高速運動的電子。

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這樣,相對論和普朗克的量子都在這種原子模型中找到了自己的位置。被稱為“玻爾—索末菲模型”。

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

索末菲最引人注目的成就之一,是在狹義相對論的框架內對類氫原子的研究,這為氫原子的精細結構提供了理論解

他在解釋氫原子軌道運動時,借開普勒軌道運動思想,引入了橢圓運動概念,首先提出第二量子數(角量子數)和第四量子數(自旋量子數),並且提出精細結構常數和開創了X射線波動理論。

自此,量子力學與相對論之間的論戰雖然還未停止,但是,狹義相對論與量子力學卻在20世紀初完成了聯姻。

相對論和量子力學的提出給物理學帶來了革命性的變化,它們共同奠定了現代物理學的基礎。相對論極大的改變了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念,而索末菲是首個想嘗試將相對論與量子力學進行結合的科學家。

索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家

講課中的索末菲

但是其建立的玻爾—索末菲模型,雖然其結果雖然正確,但是是基於錯誤的原理得出的正確結果,這小小的瑕疵成為索末菲一生的遺憾。這也成為索末菲沒有獲得諾貝爾獎的重要原因。


索末菲:榮獲81次諾獎提名,教出8位諾獎學生、21位超一流科學家


索末菲比普朗克年輕十歲,比愛因斯坦年長十歲多一點,他是輝煌一代的德國物理學家的一份子,儘管身處動盪不安的時代,卻為量子物理學的誕生、發展與整合做出了決定性的貢獻。

可以這麼說,沒有特斯拉就沒有現代工業文明,更沒有我們現代化的生活;同樣,沒有索末菲就沒有精細結構常數,就沒有現代量子力學。

除此之外,他還為整個科學界輸送了大量的科學人才,為20世紀科學大繁榮作出了卓越的貢獻,堪稱20世紀物理學界的“無冕之王”


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