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下(大約主量子數達到幾百),那時,它的各種結構就相當接近我們的太陽系。
這種觀點,即宇宙在各個層次上展現出相似的結構,被稱為“分形宇宙”(FractalUniverse)模型。在它看來,哪怕是一個原子,也包含了整個宇宙的某些資訊,是一個宇宙的“全息胚”。所謂的“分形”,是混沌動力學裡研究的一個饒有興味的課題,它給我們展現了複雜結構是如何在不同的層面上一再重複。宇宙的演化,是否也遵從某種混沌動力學原則,如今還不得而知,所謂的“分形宇宙”也只是一家之言罷了。這裡當作趣味故事,博大家一笑而已。
二
曾幾何時,玻爾理論的興起為整個陰暗的物理天空帶來了絢麗的光輝,讓人們以為看見了極樂世界的美景。不幸地是,這一虛假的泡沫式繁榮沒能持續太多的時候。舊的物理世界固然已經在種種衝擊下變得瘡痍滿目,玻爾原子模型那宏偉的宮殿也沒能抵擋住更猛烈的革命衝擊,在混亂中被付之一炬,只留下些斷瓦殘垣,到今日供我們憑弔。最初的暴雨已經過去,大地一片蒼涼,天空中仍然濃雲密佈。殘陽似血,在天際投射出餘輝,把這廢墟染成金紅一片,襯托出一種更為沉重的氣氛,預示著更大的一場風暴的來臨。
玻爾王朝的衰敗似乎在它誕生的那一天就註定了。這個理論,雖然借用了新生量子的無窮力量,它的基礎卻仍然建立在脆弱的舊地基上。量子化的思想,在玻爾理論裡只是一支僱傭軍,它更像是被強迫附加上去的,而不是整個理論的出發點和基礎。比如,玻爾假設,電子只能具有量子化的能級和軌道,但為什麼呢?為什麼電子必須是量子化的?它的理論基礎是什麼呢?玻爾在這上面語焉不詳,顧左右而言他。當然,苛刻的經驗主義者會爭辯說,電子之所以是量子化的,因為實驗觀測到它們就是量子化的,不需要任何其他的理由。但無論如何,如果一個理論的基本公設令人覺得不太安穩,這個理論的前景也就不那麼樂觀了。在對待玻爾量子假設的態度上,科學家無疑地聯想起了歐幾里德的第五公設(這個公理說,過線外一點只能有一條直線與已知直線平行。人們後來證明這個公理並不是十分可靠的)。無疑,它最好能夠從一些更為基本的公理所匯出,這些更基本的公理,應該成為整個理論的奠基石,而不僅僅是華麗的裝飾。
後來的歷史學家們在評論玻爾的理論時,總是會用到“半經典半量子”,或者“舊瓶裝新酒”之類的詞語。它就像一位變臉大師,當電子圍繞著單一軌道運轉時,它表現出經典力學的面孔,一旦發生軌道變化,立即又轉為量子化的樣子。雖然有著技巧高超的對應原理的支援,這種兩面派做法也還是為人所質疑。不過,這些問題還都不是關鍵,關鍵是,玻爾大軍在取得一連串重大勝利後,終於發現自己已經到了強弩之末,有一些堅固的堡壘,無論如何是攻不下來的了。
比如我們都已經知道的原子譜線分裂的問題,雖然在索末菲等人的努力下,玻爾模型解釋了磁場下的塞曼效應和電場下的斯塔克效應。但是,大自然總是有無窮的變化令人頭痛。科學家們不久就發現了譜線在弱磁場下的一種複雜分裂,稱作“反常塞曼效應”。這種現象要求引進值為1/2的量子數,玻爾的理論對之無可奈何,一聲嘆息。這個難題困擾著許多的科學家,簡直令他們寢食難安。據說,泡利在訪問玻爾家時,就曾經對玻爾夫人的問好回以暴躁的抱怨:“我當然不好!我不能理解反常塞曼效應!”這個問題,一直要到泡利提出他的不相容原理後,才算最終解決。
另外玻爾理論沮喪地發現,自己的力量僅限於只有一個電子的原子模型。對於氫原子,氘原子,或者電離的氦原子來說,它給出的說法是令人信服的。但對於哪怕只有兩個核外電子的普通氦原子,它就表現得無能為力。甚至對於一個電子的原子來說,玻爾能夠說清的,也只不過是譜線的頻率罷了,至於譜線的強度、寬度或者偏振問題,玻爾還是隻能聳聳肩,以他那大舌頭的口音說聲抱歉。
在氫分子的戰場上,玻爾理論同樣戰敗。
為了解決所有的這些困難,玻爾、蘭德(Lande)、泡利、克萊默(Kramers)等人做了大量的努力,引進了一個又一個新的假定,建立了一個又一個新的模型,有些甚至違反了玻爾和索末菲的理論本身。到了1923年,慘淡經營的玻爾理論雖然勉強還算能解決問題,並獲得了人們的普遍認同,它已經像一件打滿了補丁的袍子,需要從根本上予以一次徹底變革了。哥廷根的那幫充滿朝氣的年輕人開始拒絕這個補丁累
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