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泡利效應(yīng)趣談

按照最近一段時(shí)間我網(wǎng)站(www.changhai.org/)的更新頻率，我決定在6月1日上傳本文。不過(guò)“六一”這個(gè)日子似乎不太適合談?wù)搰?yán)肅的話題，我們就挑一個(gè)以物理學(xué)家命名的非物理效應(yīng)——泡利效應(yīng)(Pauli effect)——來(lái)聊聊吧。

泡利(Wolfgang Pauli)是上世紀(jì)一位很早熟的理論物理學(xué)家(當(dāng)然，他的早熟是學(xué)術(shù)上的早熟，跟“九零后”、“零零后”的早熟不是一個(gè)概念)。記得有人說(shuō)過(guò)，理論物理與實(shí)驗(yàn)物理的鮮明區(qū)分是始于20世紀(jì)的，這種說(shuō)法是否恰當(dāng)有待考證，不過(guò)這種區(qū)分在出生于1900年的泡利身上倒是體現(xiàn)得很鮮明，且很有戲劇性。泡利的理論天賦無(wú)疑是很高的，但他的實(shí)驗(yàn)才能則不僅不高，而且有可能是負(fù)的。這種“負(fù)才能”的集中體現(xiàn)就是所謂的“泡利效應(yīng)”——即泡利的出現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的破壞效應(yīng)。

是誰(shuí)最早采用了“泡利效應(yīng)”這一名稱？我不太清楚，不過(guò)這一效應(yīng)在當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)物理圈中是頗有些名氣的，而且那名氣并非只是搞笑意義上的名氣。泡利的朋友斯特恩(Otto Stern——1943年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主，Stern-Gerlach實(shí)驗(yàn)中的那位斯特恩)就曾因?yàn)閾?dān)心泡利效應(yīng)而對(duì)泡利下達(dá)了封殺令，禁止其進(jìn)入自己位于德國(guó)漢堡的實(shí)驗(yàn)室。科學(xué)史作品中有不少科學(xué)家逸聞是以訛傳訛的故事(比如伽利略的斜塔實(shí)驗(yàn)、牛頓的蘋(píng)果、瓦特的茶壺、愛(ài)因斯坦的板凳等)，但這件是真的，斯特恩在1961年接受訪談時(shí)還親自回憶過(guò)此事。

不過(guò)斯特恩的措施恐怕還小瞧了泡利效應(yīng)的威力。據(jù)說(shuō)有一次實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家弗蘭克(James Franck——1925年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主，F(xiàn)ranck-Hertz實(shí)驗(yàn)中的那位弗蘭克)位于哥廷根大學(xué)(University of Gttingen)的實(shí)驗(yàn)室里出現(xiàn)了一次事故。據(jù)查，泡利有不在現(xiàn)場(chǎng)的充分證據(jù)。于是弗蘭克寫(xiě)信給泡利，很欣慰地告訴他說(shuō)你總算無(wú)辜了一回。真的無(wú)辜嗎？泡利對(duì)這種無(wú)罪推定似乎并不領(lǐng)情，他回信很誠(chéng)實(shí)地“自首”說(shuō)自己雖不在及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)，但事發(fā)當(dāng)時(shí)自己乘坐的從蘇黎世到哥本哈根的火車卻恰好在哥廷根的站臺(tái)上停留了一會(huì)兒！——言下之意，泡利效應(yīng)是可以有“超距作用”的。

泡利效應(yīng)最初只是實(shí)驗(yàn)圈里的傳說(shuō)，但后來(lái)名頭漸漸出了墻，波及的對(duì)象也變得五花八門，不再限于實(shí)驗(yàn)設(shè)備。據(jù)說(shuō)有一次泡利去聽(tīng)一個(gè)講座，他看見(jiàn)兩位衣著體面的女士中間恰好有一個(gè)空位，便走過(guò)去坐了下來(lái)。誰(shuí)知他剛一坐下，那兩位可憐的女士所坐的椅子就雙雙垮掉了。這故事是德國(guó)裔美國(guó)藝術(shù)史學(xué)家潘諾夫斯基(Erwin Panofsky)講述的，是真有其事還是藝術(shù)的虛構(gòu)就不得而知了。

戈革先生也轉(zhuǎn)述過(guò)一個(gè)類似的故事，說(shuō)泡利在某次學(xué)術(shù)會(huì)議上聽(tīng)到了一個(gè)令他不滿意的理論，便走上臺(tái)去嚴(yán)厲批評(píng)。泡利的不留情面在物理學(xué)界是出了名的，他說(shuō)到緊要之處時(shí)，忽然拿粉筆向那已經(jīng)坐回臺(tái)下的演講人隔空指去，嚇得那人向后一仰，結(jié)果那人所坐的椅子竟突然垮掉了。坐在那人背后的俄國(guó)物理學(xué)家伽莫夫(George Gamow)當(dāng)即跳起來(lái)喊道：“泡利效應(yīng)！”(后來(lái)有人根據(jù)伽莫夫“此地?zé)o銀三百兩”的那聲吼，懷疑是他在報(bào)告人的椅子上做了手腳)。

有關(guān)泡利效應(yīng)的傳聞?dòng)幸粋€(gè)有趣的特點(diǎn)，那就是泡利效應(yīng)絕不會(huì)損害到泡利本人，不僅不會(huì)損害，甚至還能在關(guān)鍵時(shí)候“拯救”泡利。泡利的助手派爾斯(Rudolf Peierls)和韋斯科夫(Victor Weisskopf)都曾在自己的自傳中講述過(guò)一個(gè)故事(細(xì)節(jié)略有出入，但本質(zhì)上是同一個(gè)故事)，其情節(jié)大致是這樣的：有一次泡利要參加一個(gè)學(xué)術(shù)會(huì)議，與會(huì)的年輕物理學(xué)家們決定跟他開(kāi)個(gè)玩笑，他們?cè)跁?huì)議廳的門上做了一個(gè)觸發(fā)式的機(jī)關(guān)，只要泡利一推門就會(huì)發(fā)出類似爆炸的響聲。結(jié)果呢？在泡利推門而入的一剎那，那些被年輕物理學(xué)家們反復(fù)調(diào)試過(guò)的機(jī)關(guān)居然“卡殼”了！泡利效應(yīng)通過(guò)破壞“實(shí)驗(yàn)裝置”而成功地“拯救”了泡利。

泡利本人對(duì)泡利效應(yīng)的這種“損人利己”的效果也很有信心，并將之作為了判斷一個(gè)效應(yīng)是否為泡利效應(yīng)的重要憑據(jù)。泡利后期的助手及傳記作者恩茲(Charles Enz)曾經(jīng)講過(guò)一個(gè)故事。那是在1956年，泡利去世前的兩年，恩茲夫婦與泡利夫婦在意大利的科摩湖畔共乘出租車時(shí)，車子在一個(gè)小山坡的頂上拋了錨。恩茲打趣說(shuō)那是泡利效應(yīng)在作祟。但泡利不同意，因?yàn)槟莻€(gè)故障給泡利自己也造成了不便，不符合泡利效應(yīng)損人利己的特點(diǎn)。

在所有與“泡利效應(yīng)”這個(gè)金字招牌相聯(lián)系的逸聞中，似乎只有一件是與泡利自己所受的傷害聯(lián)系在一起的，不過(guò)那是一個(gè)偽效應(yīng)(或者確切地說(shuō)，是偽效應(yīng)中的偽效應(yīng)——如果考慮到泡利效應(yīng)本身也是偽效應(yīng)的話)。那件逸聞是這樣的：泡利是個(gè)夜貓子，并且有一個(gè)不良嗜好，那就是喝酒(有時(shí)甚至是酗酒)。1932年夏季的某24小時(shí)，他在美國(guó)安娜堡(Ann Arbor)參加暑期學(xué)校時(shí)喝醉了酒，從樓梯上摔下來(lái)，摔傷了肩膀。在接下來(lái)的一段時(shí)間里，他的講座改由烏倫貝克(George Uhlenbeck——電子自旋概念的提出者之一)板書(shū)。據(jù)說(shuō)那幾次演講由于不必親自寫(xiě)板書(shū)，反而講得特別精彩。不過(guò)泡利受傷的真正原因(醉酒)是不能讓普通聽(tīng)眾知道的(誰(shuí)想聽(tīng)酒鬼的講座？)。為了隱瞞真相，知情的物理學(xué)家們八仙過(guò)海、各顯神通，有人戲稱泡利是在游泳時(shí)受的傷(敢情那水不是“硬”水就是“重”水)，而泡利的老師索末菲(Arnold Sommerfeld)則炮制了一個(gè)新術(shù)語(yǔ)：逆向泡利效應(yīng)(inverse Pauli effect)。至于該效應(yīng)的真正原因是什么，就任由別人去猜了(拜托別往醉酒上猜就行)。

泡利效應(yīng)很有趣，但它只是訛傳、巧合及附會(huì)混合而成的逸聞，它是物理學(xué)家們的幽默而非真實(shí)的物理效應(yīng)，這應(yīng)該是相當(dāng)顯而易見(jiàn)的。但世界之大，卻也不乏一本正經(jīng)看待這種效應(yīng)的人，比較著名的我數(shù)了數(shù)共有兩個(gè)半人(我很想拾日月神教任老教主的牙慧，找出“三個(gè)半”人來(lái)，可惜實(shí)在找不到能與那兩個(gè)半人齊名的“第三者”)。這其中前文提到的斯特恩算半個(gè)——該同志雖相信泡利效應(yīng)，但只知防范不求甚解，故只能算半個(gè)。剩下那兩個(gè)“完整的人”(郭德綱語(yǔ))一個(gè)是泡利本人，另一個(gè)則是瑞士精神科醫(yī)生兼心理學(xué)家榮格(Carl Jung)。聽(tīng)起來(lái)有些令人難以置信，但象泡利那樣出色的科學(xué)家在學(xué)術(shù)高峰期之后有時(shí)也不免象聶棋圣那樣出昏招，而且那樣的科學(xué)家還并不鮮見(jiàn)(因此太過(guò)器重——甚至舉國(guó)器重——老科學(xué)家的暮年言論不見(jiàn)得是明智的事情)。泡利自30歲之后開(kāi)始遇到一些心理方面的麻煩，在他父親的提議下，他向榮格進(jìn)行了咨詢(他們的通信后來(lái)被整理出版)。自那個(gè)階段起，部分地受到榮格的影響，泡利開(kāi)始相信一些后來(lái)被人們視為偽科學(xué)的東西。他不僅對(duì)泡利效應(yīng)的真實(shí)性深信不疑，認(rèn)為它可能與所謂的“超心理學(xué)”(parapsychology)有關(guān)，而且還寫(xiě)過(guò)文章，試圖發(fā)掘物理學(xué)與精神分析學(xué)之間的“互補(bǔ)性”(complementarity)。泡利與榮格的交往對(duì)榮格也有一定影響，其信件被后者視為了案例。榮格并且提出了諸如“非因果聯(lián)系原理”(acausal connecting principle)、“非因果平行性”(acausal parallelism)之類的概念，試圖解釋包括泡利效應(yīng)在內(nèi)的一些“現(xiàn)象”。