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泡利效應趣談

按照最近一段時間我網站(www.changhai.org/)的更新頻率，我決定在6月1日上傳本文。不過“六一”這個日子似乎不太適合談論嚴肅的話題，我們就挑一個以物理學家命名的非物理效應——泡利效應(Pauli effect)——來聊聊吧。

泡利(Wolfgang Pauli)是上世紀一位很早熟的理論物理學家(當然，他的早熟是學術上的早熟，跟“九零后”、“零零后”的早熟不是一個概念)。記得有人說過，理論物理與實驗物理的鮮明區分是始于20世紀的，這種說法是否恰當有待考證，不過這種區分在出生于1900年的泡利身上倒是體現得很鮮明，且很有戲劇性。泡利的理論天賦無疑是很高的，但他的實驗才能則不僅不高，而且有可能是負的。這種“負才能”的集中體現就是所謂的“泡利效應”——即泡利的出現對實驗設備的破壞效應。

是誰最早采用了“泡利效應”這一名稱？我不太清楚，不過這一效應在當時的實驗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年的諾貝爾物理學獎得主，Stern-Gerlach實驗中的那位斯特恩)就曾因為擔心泡利效應而對泡利下達了封殺令，禁止其進入自己位于德國漢堡的實驗室?？茖W史作品中有不少科學家逸聞是以訛傳訛的故事(比如伽利略的斜塔實驗、牛頓的蘋果、瓦特的茶壺、愛因斯坦的板凳等)，但這件是真的，斯特恩在1961年接受訪談時還親自回憶過此事。

不過斯特恩的措施恐怕還小瞧了泡利效應的威力。據說有一次實驗物理學家弗蘭克(James Franck——1925年的諾貝爾物理學獎得主，Franck-Hertz實驗中的那位弗蘭克)位于哥廷根大學(University of Gttingen)的實驗室里出現了一次事故。據查，泡利有不在現場的充分證據。于是弗蘭克寫信給泡利，很欣慰地告訴他說你總算無辜了一回。真的無辜嗎？泡利對這種無罪推定似乎并不領情，他回信很誠實地“自首”說自己雖不在及時現場，但事發當時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上停留了一會兒！——言下之意，泡利效應是可以有“超距作用”的。

泡利效應最初只是實驗圈里的傳說，但后來名頭漸漸出了墻，波及的對象也變得五花八門，不再限于實驗設備。據說有一次泡利去聽一個講座，他看見兩位衣著體面的女士中間恰好有一個空位，便走過去坐了下來。誰知他剛一坐下，那兩位可憐的女士所坐的椅子就雙雙垮掉了。這故事是德國裔美國藝術史學家潘諾夫斯基(Erwin Panofsky)講述的，是真有其事還是藝術的虛構就不得而知了。

戈革先生也轉述過一個類似的故事，說泡利在某次學術會議上聽到了一個令他不滿意的理論，便走上臺去嚴厲批評。泡利的不留情面在物理學界是出了名的，他說到緊要之處時，忽然拿粉筆向那已經坐回臺下的演講人隔空指去，嚇得那人向后一仰，結果那人所坐的椅子竟突然垮掉了。坐在那人背后的俄國物理學家伽莫夫(George Gamow)當即跳起來喊道：“泡利效應！”(后來有人根據伽莫夫“此地無銀三百兩”的那聲吼，懷疑是他在報告人的椅子上做了手腳)。

有關泡利效應的傳聞有一個有趣的特點，那就是泡利效應絕不會損害到泡利本人，不僅不會損害，甚至還能在關鍵時候“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一個故事(細節略有出入，但本質上是同一個故事)，其情節大致是這樣的：有一次泡利要參加一個學術會議，與會的年輕物理學家們決定跟他開個玩笑，他們在會議廳的門上做了一個觸發式的機關，只要泡利一推門就會發出類似爆炸的響聲。結果呢？在泡利推門而入的一剎那，那些被年輕物理學家們反復調試過的機關居然“卡殼”了！泡利效應通過破壞“實驗裝置”而成功地“拯救”了泡利。

泡利本人對泡利效應的這種“損人利己”的效果也很有信心，并將之作為了判斷一個效應是否為泡利效應的重要憑據。泡利后期的助手及傳記作者恩茲(Charles Enz)曾經講過一個故事。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，車子在一個小山坡的頂上拋了錨。恩茲打趣說那是泡利效應在作祟。但泡利不同意，因為那個故障給泡利自己也造成了不便，不符合泡利效應損人利己的特點。

在所有與“泡利效應”這個金字招牌相聯系的逸聞中，似乎只有一件是與泡利自己所受的傷害聯系在一起的，不過那是一個偽效應(或者確切地說，是偽效應中的偽效應——如果考慮到泡利效應本身也是偽效應的話)。那件逸聞是這樣的：泡利是個夜貓子，并且有一個不良嗜好，那就是喝酒(有時甚至是酗酒)。1932年夏季的某24小時，他在美國安娜堡(Ann Arbor)參加暑期學校時喝醉了酒，從樓梯上摔下來，摔傷了肩膀。在接下來的一段時間里，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。據說那幾次演講由于不必親自寫板書，反而講得特別精彩。不過泡利受傷的真正原因(醉酒)是不能讓普通聽眾知道的(誰想聽酒鬼的講座？)。為了隱瞞真相，知情的物理學家們八仙過海、各顯神通，有人戲稱泡利是在游泳時受的傷(敢情那水不是“硬”水就是“重”水)，而泡利的老師索末菲(Arnold Sommerfeld)則炮制了一個新術語：逆向泡利效應(inverse Pauli effect)。至于該效應的真正原因是什么，就任由別人去猜了(拜托別往醉酒上猜就行)。

泡利效應很有趣，但它只是訛傳、巧合及附會混合而成的逸聞，它是物理學家們的幽默而非真實的物理效應，這應該是相當顯而易見的。但世界之大，卻也不乏一本正經看待這種效應的人，比較著名的我數了數共有兩個半人(我很想拾日月神教任老教主的牙慧，找出“三個半”人來，可惜實在找不到能與那兩個半人齊名的“第三者”)。這其中前文提到的斯特恩算半個——該同志雖相信泡利效應，但只知防范不求甚解，故只能算半個。剩下那兩個“完整的人”(郭德綱語)一個是泡利本人，另一個則是瑞士精神科醫生兼心理學家榮格(Carl Jung)。聽起來有些令人難以置信，但象泡利那樣出色的科學家在學術高峰期之后有時也不免象聶棋圣那樣出昏招，而且那樣的科學家還并不鮮見(因此太過器重——甚至舉國器重——老科學家的暮年言論不見得是明智的事情)。泡利自30歲之后開始遇到一些心理方面的麻煩，在他父親的提議下，他向榮格進行了咨詢(他們的通信后來被整理出版)。自那個階段起，部分地受到榮格的影響，泡利開始相信一些后來被人們視為偽科學的東西。他不僅對泡利效應的真實性深信不疑，認為它可能與所謂的“超心理學”(parapsychology)有關，而且還寫過文章，試圖發掘物理學與精神分析學之間的“互補性”(complementarity)。泡利與榮格的交往對榮格也有一定影響，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在內的一些“現象”。