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魏格纳其人:瑕不掩瑜的科学人生

已有 1413 次阅读 2026-10-4 06:33 |系统分类:科普集锦

 

在二十世纪理论物理学大师中,尤金·保罗·魏格纳 (Eugene Paul Wigner,1902.11.17-1995.1.1)显然不是最耀眼的那颗,他既没有爱因斯坦那种颠覆时空的震撼,也没有玻尔那种哲学论辩的锋芒。然而,他具有理论物理学的深刻洞见,在许多领域里留下了深刻的足迹。如今有许多物理学词条 [据不完全统计有26条之多,见本文注释1] 以他的名字来命名。魏格纳和费米一样,也是二十世纪为数不多的、理论和实验双修的著名学者。

 

作为一个在匈牙利出生的犹太裔学者,魏格纳的一生横跨了奥匈帝国的崩溃、两次世界大战、曼哈顿计划与冷战,他的思想和观点在那个特殊时代十分特别。他为人谦逊,不过对于社会和政治的观点则偏执而极端;他做学问精深,在处世方面则耐人寻味。本文从多个侧面介绍和讨论魏格纳教授,包括他的科学成就、做人做事。

 

1、魏格纳的生平简介

尤金·魏格纳是美籍匈牙利裔理论物理学家,1902年出生于匈牙利布达佩斯的一个中产阶级犹太家庭。他的父亲是皮革厂的经理,希望儿子继承家业,因此建议他学习化学工程,魏格纳照做了,1920年进入布达佩斯大学学习化工,次年转学到柏林工业大学(因为那里的化学更强)。在柏林求学期间,他对数学和物理的热情很高,当时柏林大学聚集了普朗克、爱因斯坦、劳厄等在物理学彼时最活跃的学者,他频繁参加德国物理学会的讨论会。1925年,他获得化学工程博士学位,论文是关于分子形成与分解的研究。毕业后他短暂回到布达佩斯,进入父亲的皮革厂工作,但仍在订阅德语物理期刊,正是在那里他读到了玻恩和约当关于矩阵力学的文章。

魏格纳的导师迈克尔·波拉尼惜才,将他推荐给柏林工业大学新任理论物理教授理查德·贝克尔做助手。1927年底,他受邀前往哥廷根,给著名数学家大卫·希尔伯特当助手。希尔伯特当时已病重,无法进行学术合作,但这反而给了魏格纳大量自由时间。正是在哥廷根这段“没有正式职责”的时期,魏格纳决定将一生献给物理学的发展、尽可能将物理学知识应用于人类福祉、将群表示论在量子力学中的应用作为未来工作的主要方向。他的朋友西拉德极力劝说他写一本物理学家能看懂的群论书,这便是后来的经典名著《群论及其在原子光谱量子力学中的应用》。

 

1930年,普林斯顿大学向魏格纳发出邀请,请他与冯·诺依曼合聘一年(各半时制)的教席,此后他往返于欧美之间。1936年至1938年在威斯康星大学任教[见本文注释2],1937年加入美国国籍。1938年,他正式成为普林斯顿大学的数学物理教授、直到1971年退休。1939年,魏格纳和西拉德一起拜访爱因斯坦,说服他致信罗斯福总统,警告核链式反应的可能军事用途,这封信催生了美国原子弹的曼哈顿计划。二战期间,他在芝加哥大学冶金实验室工作,与费米等人一起建造了人类第一座核反应堆,并在汉福德核反应堆的设计中发挥了关键作用,被同行们誉为“第一位核工程师”(见本文注释3)。

 

魏格纳在战后回到普林斯顿,继续在核物理、量子力学基础和数学物理方面的研究。1963年,他因“对原子核和基本粒子理论的贡献,特别是通过发现和应用基本对称性原理”获得诺贝尔物理学奖,与玛丽亚·格佩特-梅耶和延森分享。他在普林斯顿四十年的教学生涯中共指导了超过四十名博士生。他晚年转向量子力学解释与认识论问题,1961年提出了著名的“魏格纳的朋友”思想实验,后期又公开修正了自己关于意识在波函数坍缩中作用的观点。1992年,魏格纳出版了回忆录《魏格纳回忆录》,记录了他与冯·诺依曼、西拉德、泰勒、狄拉克等人的交往,以及他对二十世纪物理学与历史的见证。1995年他在新泽西州普林斯顿去世,享年92岁。

 

2、魏格纳的科学贡献

 

魏格纳在理论物理学中最深远的贡献,在于他明确地将对称性理论引入物理学,使群论成为原子物理学、核物理学和粒子物理学的有效工具。在1920年代后期,当量子力学尚在襁褓之中时,魏格纳在哥廷根短暂工作期间便开始了数学理论的研究、尤其是群论在量子力学中的应用。他敏锐地认识到,对称性之于物理学的意义远不止于一种描述工具,它是一种理解自然规律的内在语言。1963年,他因“对原子核和基本粒子理论的贡献”获得诺贝尔物理学奖,实际上把对称性方法引入物理学的意义远超诺贝尔奖的获奖词所概括的范围。这里本文作者根据自己理解,介绍魏格纳的几个工作,可能不太全面或有偏颇之处,还请大方之家指正。

 

(1) 魏格纳在1927年在《量子力学中的守恒定律》一文中提出了宇称守恒定律。在魏格纳之前,宇称守恒是关于原子能级跃迁的经验规律,魏格纳把它上升为具有普遍性的物理学定律,即在基本物理相互作用中无法区分左右,这个定律后来被李政道和杨振宁在弱相互作用中推翻,但它在强相互作用和电磁相互作用中依然严格成立。

(2)魏格纳定理是量子力学数学表述的基础性定理,它回答了这样一个问题,即在量子力学中的对称性变换可以是什么形式。根据魏格纳1931年出版的专著《群论及其在原子光谱量子力学中的应用》,希尔伯特空间中任何保持跃迁概率不变的变换,必定(在相差一个相位因子的意义下)由一个幺正算符或反幺正算符来实现。

(3)魏格纳独立地得到了现在称为魏格纳-埃卡特定理的证明(见本文注释4),他在1931年出版的专著中详细推导了这个定理, 即不可约算符在不可约基上的矩阵元可以写成一个系数与所谓约化矩阵元的乘积。

 (4) 魏格纳在1932年的论文《论量子力学中的时间反演操作》引入了在量子力学的时间反演的概念,明确指出它与空间反演有本质差异,定义了时间反演对称算符,证明时间反演算符是反幺正的,与宇称算符具有根本区别。当时这一概念并未被普遍接受,在概念上具有超前性。

(5)魏格纳与他的第一位美国研究生弗雷德里克·塞茨(Frederick Seitz,1911.7.4–2008.3.2)在1933年提出了魏格纳-塞茨原胞概念,1934年应用群论阐述晶体的量子理论;1936年与他人合作发表了关于晶体中布里渊区的对称性理论。魏格纳和塞茨也被认为是固体物理学的主要奠基人之一。

(6)魏格纳1939年在数学年签(Annals of Mathematics)上发表了《论非齐次洛伦兹群的幺正表示》,为后来发展的粒子物理学中粒子分类提供了一个标准,即把基本粒子定义为庞加莱群的不可约表示,对于根据质量和自旋、螺旋度等内禀性质对粒子进行分类。

  (7)在曼哈顿工程中,魏格纳负责领导一个理论物理和反应堆工程团队,负责汉福德等大型反应堆的设计工作,获得了37项核反应堆相关的工程专利, 涵盖重水堆、快中子堆、材料测试堆等多种类型。这方面的成就与他在对称性理论研究和应用方面的成就显得十分突兀。

(8) 魏格纳基于核力的电荷无关性,于1957年得到了具有很高精度的同位旋相似态核素质量公式(发表于一个会议文集),被广泛应用于远离稳定线核素质量的研究和预言。近年来,随着高精度质量测量技术的进步,人们探索电荷对称性破缺和库仑激发效应导致同位旋多重态质量公式的偏离。

(9)为了解决Pb-208等原子核的慢中子散射共振峰之谜,魏格纳在1958年提出了随机矩阵理论,开辟了理论物理学的新研究领域。随机矩阵理论后来称为原子核结构与反应理论、量子混沌甚至数论等研究的重要工具。随机相互作用理论也是在魏格纳的随机理论基础上发展起来的。

 

魏格纳的思考和贡献并不局限于技术层面。他在1960年那篇后来被反复引用的论文《数学在自然科学中不合理的有效性》,提出了一个令数学家和物理学家至今仍在争论的问题:为什么那些纯粹出于数学家创造冲动而发展出来的概念,会在完全不相关的物理问题中以惊人的精确度找到应用?他将此描述为“接近神秘的边界”,并称数学是“我们既不理解也不应得的奇妙礼物”。这个问题之所以深刻,不仅在于提出了一个严肃的哲学问题,而在于诚实地承认了科学认知中一个无法被现有框架很好消化的谜题。

 

 

3、谦逊与尖酸

 

如果说魏格纳的学术成就令人敬佩,那么他为人谦逊的态度则令人感动。普林斯顿的教授们流传着一个说法:要让魏格纳先你一步越过门槛比骆驼穿过针眼还难。因为他总是为别人开门,无论对方是谁,无论场合多么随意。而关于他的超级礼貌,物理学界流传着一个近乎寓言的故事。有一次,一位同事看到蚂蚁正在魏格纳的腿上爬行,便问:“蚂蚁不咬你吗?”魏格纳答道:“它们在咬我。”“那你为什么不弄死它们?”“我不知道是哪一只在咬我。” 在下午茶时间,只要魏格纳参加,他会安静地排在队伍后面,并坚持先给排在他后面的每一个人倒好茶和咖啡,才轮到自己;与此对比鲜明的是另一位物理学家爱德华·泰勒(Edward Teller),泰勒往往会大步流星走到食堂队伍最前面。

 

1963年他在访问橡树岭实验室时,一位不太熟悉的人跑过来祝贺他获得诺贝尔奖。魏格纳的反应是:“不,你肯定搞错了。”而回家看到获奖通知后,他仍然怀疑自己是否配得上这份荣誉,谦逊地认为这不过是应了德国老话“愚者走运”。他甚至在回忆录中自评:“我不是一个伟人,我从没有伟大的幻觉。”、 “我从没想过不做点坏事就能让自己的名字上报纸”。

 

魏格纳自认为主要是一位教师,而非一位科学家。他在普林斯顿指导了四十多名博士研究生,其中包括后来获得诺贝尔物理学奖的约翰·巴丁。按照有些人的说法,一位诺贝尔物理奖的学生也获得诺贝尔奖的几率不到十分之一。在这个意义上说,作为学术导师的魏格纳在诺贝尔奖获得者中还是很不错的。另一方面,魏格纳的课堂教学效果据说不尽如人意,他讲课时总是担心学生听不懂,于是把每个步骤都拆解得极其细致,结果讲课“极其缓慢”。一个在群论和对称性中看到最简洁优美结构的人,在课堂上却因为怕伤害学生的自尊而无法干脆利落地推进。这种“体贴”在教学场景中变成了一种负担。学生私下里可能觉得他啰嗦,但他本人大概从未意识到,因为他的焦虑恰恰在于害怕自己讲得不够清楚。魏格纳教学考试方面有一则轶事:在普林斯顿的口试中,如果其他教授问了一个他认为过于模糊的问题,魏格纳会阻止学生回答、然后开始“澄清”这个问题;他的澄清会一直持续下去,直到答案变得不言自明。

 

魏格纳的礼貌谦逊是真实的,不过,他也承认自己有一条“非常尖酸的舌头”。有一个广为流传的故事。一个学生因为觉得自己有“自卑情结”而去找魏格纳求助。魏格纳非常认真地请他到办公室,仔细询问了各种细节,做了“全面了解”。经过长谈之后,魏格纳开始安慰这个年轻人:“好吧,你看,我可以说你完全没什么好担心的。你没有自卑情结,你确实比不上别人。” 后来有人向魏格纳求证这件事,他想了想说:“好吧,那些不是很准确的措辞……”。他不否认事件的实际内容,只对措辞的精确性提出保留。据说,在意大利瓦伦纳的暑期学校里,一个年轻物理学家在报告中引用了一篇论文,声称不需要时间反演来联系某个反应。魏格纳礼貌地确认了自己是否听懂了,然后在讲座结束时当众宣布自己对此有保留,并推荐大家去读惠勒1936年发表在《物理评论》上的文章。接着他转向那位年轻人,毫不含糊地补了一句:“当然,那时候你本来就不该读《物理评论》……”这句话的意思是:你连最基本的文献都没读过,就在这儿信口开河。

 

魏格纳个性中的矛盾也体现在他与利奥·西拉德(Leo Szilard)的个人关系上。两人本是同乡和朋友,都是曼哈顿计划最早的推动者,只不过俩人性格截然相反:西拉德狂热、冲动、散漫,魏格纳相对克制审慎、守规矩。在魏格纳的回忆录中说,他与西拉德的关系是一种“折磨人的爱恨交加”,并且“极大地困扰着他”。他说康普顿不让西拉德领导芝加哥实验室是对的,因为他“没有能力领导一群科学家”,也“不是一个足够好的物理学家”,甚至否认西拉德曾经贡献过任何真正重要的新科学思想。当然,魏格纳的这些评价也并非完全没有道理,西拉德长于抛出想法而不擅长将其系统化,而魏格纳性格里有一种倾向,即对于不严谨的容忍度极低, 将“纪律”视为最高价值的认知气质。西拉德的散漫、对权威的公开嘲弄在魏格纳看来都是一种对秩序和理性的冒犯。

 

然而,魏格纳对于海森堡则是另一番态度。按理说,魏格纳是从纳粹迫害中逃出来的犹太人,他的家人中就有人死在集中营里。正是他对纳粹的恐惧驱动他最早推动和参与了曼哈顿计划,而且至死认为原子弹应该更早造出来。然而,当面对留在德国、为纳粹政权工作的海森堡时,在回忆录中拒绝谴责海森堡在纳粹德国的工作。这是一个耐人寻味的立场。或许,这是他对同行的一种职业性宽容、或许是相信海森堡留在德国是为了保护德国物理学,而非真心支持纳粹、或许是他那种“不轻易对无法精确认定的事情下判断”的认知习惯。无论原因是什么,这种沉默与他对待西拉德的态度形成了鲜明对照。可以说,这是他性格中难以自洽解释的一个角落。

 

不论如何,本文作者坚信魏格纳是非常真诚的人。他在口述自传《乱世学人-魏格纳自传》这本书行的末尾坦率地说,“生命在快结束的时候会变得痛苦,但是我还没有那样… … 死亡可能来得早些,也可能来得晚些”,“我在一生中曾经试图做过许多事情,其中有几件事时不道德的。但是如果我真的做过什么坏事的话,它也不再使我心烦。” 像魏格纳这样的伟大学者在生命晚期平静和勇敢地暴露自己曾经的错误(因为物是人非,只有他自己知道那些在他看来不道德的事情),是十分恳切、十分坦诚的。

 

4、极端偏执的政治观点

 

政治观点是魏格纳最具争议的部分,也可能是我们去理解一位高级知识分子如何在特殊的历史阶段做出选择的窗口。1939年,魏格纳与西拉德一起说服爱因斯坦签署了那封致罗斯福总统的著名信件,敦促美国启动核武器研究计划。魏格纳则从未对参与曼哈顿计划感到后悔。他唯一感到遗憾的是原子弹没有更早造出来;那些年里他一直在恐惧德国可能赢得战争。他后来回忆那段岁月时说:“被谋杀的念头会让你的思想异常专注。”这句话的冷酷与诚实,折射出一个从纳粹迫害中逃亡的犹太知识分子最深层的恐惧(见本文注释5)。同时,魏格纳的政治立场也包含着令人不安的成分。他激烈地反共、支持越南战争,据资料记载,他甚至提出应该在某些地区使用核武,对共产主义的反对情绪渗透到了他在政治判断方面的各个角落。

 

如何理解魏格纳的这种复杂性?一个可能的原因源于他在奥匈帝国崩溃后的亲身经历,他目睹了匈牙利苏维埃共和国的红色恐怖,全家逃往奥地利。这种创伤性的记忆与纳粹兴起后他被迫流亡的第二次创伤叠加在一起,塑造了一种将共产主义视为洪水猛兽的恐惧。这种恐惧一旦被绝对化,就可能导致对他人苦难的漠视。魏格纳的盲区在于他未能将谦逊这一认知美德从物理学延伸到政治判断中,他承认自己对自然的理解永远不完整,却似乎很少以同样的审慎去质疑自己对政治的判断。换句话说,学术上的卓越并不能自动转化为政治上的智慧。一位在科学研究中极其谨慎、对认知边界保持清醒的人却在政治领域可能被恐惧牵制到偏执的地步。他最大的弱点,或许就在于他始终未能将物理世界里的那种审慎与谦逊迁移到对人和社会的判断上。在物理学中,他承认自己“不知道”,并把这当作严肃的问题;但在面对人或政治时,他却常常表现得异常确定,甚至冷酷。这种弱点不是抽象的性格缺陷,它渗透在一系列具体的事情里。

 

魏格纳晚年对韩国人文鲜明创立的争议性宗教组织组织统一教会(全称"世界和平统一家庭联合会")的支持可以作为魏格纳在政治偏执的注脚。该教会长期资助所谓的“科学统一国际会议”,魏格纳1978年是第七届会议的主持人,并在1980-1982年连续出席,1983年担任第十二届会议的荣誉主席。在1982年的会议上,魏格纳还获得了“创始人奖”。在有些人问起这件事时,魏格纳的回答展示了他的另一面,他说 "我还参加过共产主义国家赞助的会议,不觉得那有什么错。重要的不是会议由谁赞助,而是目的。" 他随后引用了文鲜明演讲的最后一段,那段话鼓励科学家们自由辩论,魏格纳评论说:“这不是很好吗?”。这种粗糙的逻辑与他在理论物理学方面的精密程度形成了强烈对比。

 

5、魏格纳的朋友圈

 

在三十年代末,许多来自欧洲的犹太人到美国避难和工作、参与曼哈顿工程,其中有来自匈牙利的四位学者(西拉德、泰勒、冯-诺伊曼、魏格纳)被其它美国人称为“火星人”。一方面这四位因为语言、背景、思想方式等原因确实习惯搞小圈子,他们几位也确实很有才华。根据魏格纳的说法,除了魏格纳之外的其余几位都喜欢这个外号。魏格纳比较谦虚,他认为他与常人没有太多区别,主要还是当时布达佩斯的中学教师水平高,给了他们一个很好的起点,而到了美国之后,移民身份让他们更努力。

 

在这几位火星人中,魏格纳与冯-诺伊曼认识最早,两人是布达佩斯路德教会中学的学长与学弟,冯-诺伊曼比他低一级,却让魏格纳毕生敬佩,这份惺惺相惜延续了一辈子。在学术方面,魏格纳真诚地认为自己毕生仰视着冯-诺伊曼的。冯-诺伊曼横跨数学、计算、博弈论,奠定了现代计算机科学的基石。根据魏格纳自己的说法[见注释6],1930年10月,冯-诺伊曼和魏格纳同时收到普林斯顿大学的工作邀请的真正原因是想邀请冯-诺伊曼,魏格纳自己则是“买一送一”的结果,换句话说,冯-诺伊曼才是真正想要的人,普林斯顿不想让冯-诺伊曼小两口在普林斯顿举目无亲,同时也是为了增加冯-诺伊曼接受邀请概率的一种途径,只把魏格纳当作冯-诺伊曼的工作伙伴,毕竟两个朋友那时就有了好几篇合作论文。

 

泰勒是魏格纳非常敬重的人,比魏格纳小6岁,但是俩人也是在布达佩斯就认识。魏格纳对于泰勒的能力和为人赞不绝口,甚至连泰勒在奥本海默听证会上对于奥本海默不利的证言也要平反和辩护,可见俩人关系之深。他认为泰勒是一个具有强烈责任感和爱国心的人,非常诚实、甚至诚实到了不顾自己利益的程度。根据魏格纳自传所述,泰勒对于奥本海默的证言背后隐藏着魏格纳和泰勒俩人对于奥本海默在战前表现所感到的失望;后来许多人对于泰勒的职责是错误和过分的,等等。

 

在这几位火星人中,西拉德与魏格纳的关系十分复杂,西拉德比魏格纳年长四岁,俩人在德国求学时认识的。魏格纳承认和认可西拉德的许多长处,不过在很多时候有意无意地贬损西拉德。魏格纳因为获奖而与西拉德关系变得紧张起来,根据魏格纳的说法[见注释7],原因是西拉德认为在魏格纳获得诺贝尔奖之前早就应该获得诺贝尔奖了。即便如此,尽管冲突频发,魏格纳在自传中依然说西拉德是他难得的知己与诤友。

 

在魏格纳的科学生涯中,与爱因斯坦关系很深。早在柏林求学时,魏格纳参加德国物理学会的周三讨论会,在那里见到爱因斯坦,后来俩人都在普林斯顿,交往达二十年之久。最重要的交往事件是魏格纳陪着西拉德找爱因斯坦签署给美国总统罗斯福的信件。根据魏格纳自己的看法[见注释8],他与爱因斯坦交往的基础是魏格纳也来自欧洲、能说一口流利的德语、非常喜欢散步、对于爱因斯坦的工作“充分喜爱”。在爱因斯坦孤独的生命晚期,魏格纳是与爱因斯坦关系最密切的少数学者之一,因而有机会听到爱因斯坦一些没有发表的深刻思想。

 

魏格纳的妹妹曼西离婚后,魏格纳把她接到美国散散心。兄妹俩在一家餐馆吃晚饭时,偶遇平时沉默寡言的狄拉克,当时狄拉克已在数年前获得了诺贝尔物理奖,与魏格纳已经结识并相互欣赏。于是,魏格纳把曼西正式介绍给狄拉克。这可真是一顿十分重要的晚餐,狄拉克和曼西差不多是一见钟情,很快就坠入情网,狄拉克为此还专门去了一次匈牙利,不久两人结婚。狄拉克接受了曼西的两个孩子,两人后来又有两个孩子。

 

6、几点评论

 

回顾魏格纳的一生,他的科学成就与在处世和观点方面的不完美同样醒目。前者令人敬佩,后者令人困惑,而恰恰是这种并存构成了他留给后人最值得细看的遗产。不是因为他是一个完人,而是因为他是一个真实的人:一个在自然面前极其谦逊、在世事面前却不时偏执的人。理解这种不对称,比崇拜或否定都更有价值。

 

第一,谦逊可以是一种认知方法,而不只是品德。魏格纳的谦逊没有妨碍他做出深刻的工作,反而可能促成了这种深刻。一个认识到自己认知边界的人,往往比一个自认已掌握真理的人走得更远。他把“数学为什么有效”这个无法回答的问题当作严肃的学术问题提出来,本质上是在说:我不知道,但我想知道。在一个追求确定答案的时代,这种把“不知道”转化为问题的方法,是一种稀缺的能力。

 

第二,学术判断力和政治判断力是两种不同的能力。魏格纳在物理学中的审慎与他在政治上的偏执形成了鲜明对照。这不是要因此否定他的学术贡献,而是要认识到:处理自然问题时的谨慎,不会自动迁移到处理人类事务时的判断力上。后者需要一种不同的、同样艰苦的自我训练。魏格纳的盲区提醒我们,智识的修炼并不等同于智慧的全面增长。一个人可以在处理自然问题时保持最深的谦逊,却在处理人时被恐惧牵引至最不谦逊的判断——而“认知的诚实”从来不是一种可以自动迁移的通用品质,它需要在每一个不同的领域中重新学习。

 

第三,魏格纳不是一个完人,他的政治立场中有令人不安的成分,他错误的政治执念在某些时刻压倒了判断力。但他同时也是一个为蚂蚁的叮咬而犹豫、为一句“今天给我上了一课”而九十度鞠躬的人。理解这种矛盾,比崇拜一个完美偶像或者否定一个“有污点的人”都更有价值。因为大多数真实的人,都活在这种矛盾之中。

 

作为一位高级知识分子,魏格纳兼具深刻与谦逊、贡献与盲区、勇气与恐惧。他不完美,但是也正是因为不完美,他才真实。而理解这种真实,本身也是一种学习。

 

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注释[1] 这里列出26条: Bargmann–Wigner equations, Wigner D-matrix, Wigner–Eckart theorem, Wigner's friend, Wigner semicircle distribution, Wigner's classification, Wigner distribution function, Wigner quasiprobability distribution, Wigner crystal, Wigner effect, Wigner energy, Relativistic Breit–Wigner distribution, Modified Wigner distribution function, Wigner–d'Espagnat inequality, Gabor–Wigner transform, Wigner's theorem, Jordan–Wigner transformation, Newton–Wigner localization, Wigner–Inonu contraction, Wigner–Seitz cell, Wigner–Seitz radius, Thomas–Wigner rotation, Wigner–Weyl transform, Wigner–Wilkins spectrum, Way–Wigner formula, Wigner 6-j coefficient. 除了这些词条,实际上还有一些成果没有以他的名字命名,不过也是魏格纳提出的,例如宇称守恒定律是他在1927年提出的、9-j 符号也是Wigner 发明的, 他还是第一位系统研究量子力学中时间反演对称性的学者。

 

注释[2]: 魏格纳与普林斯顿大学在最初几年的关系颇为微妙。1936年普林斯顿解雇了魏格纳,对此魏格纳颇有微词。“我的同事们以那种方式来撵走我,我无法不感到愤怒。但是我能做什么呢?我还没有把握,我是不是一名优秀的物理学家 … … 我开始寻找一份新工作… … 我写信给布雷特,他是威斯康星大学的一位理论物理学家… … 我为什么转而去找布雷特呢?这部分是因为我没有多少选择的余地… … ”。魏格纳重返普林斯顿大学也颇有戏剧性:“1938年普林斯顿需要一位新的物理学家。他们想到的是范弗莱克 … … 他们要求范弗莱克推荐一位合乎这一条件的人选。猜猜他提议的是谁?魏格纳。… … 我怀疑有没有任何人为了解雇我而道过歉,但是后来的邀请本身是一种道歉”。见《乱世学人—魏格纳自传》,关洪 译,上海科学教育出版社 (2001年),第十章的Page 153-161。

 

注释[3]:  在曼哈顿计划中,魏格纳负责领导一个理论物理和反应堆工程团队,并担任冶金实验室(Metallurgical Laboratory)的理论物理和反应堆工程工作的负责人,主要负责汉福德等大型反应堆的详细设计工作,因此被誉为“第一个核工程师”。 魏格纳选择水冷反应堆的设计方案,该方案后来被用于汉福德基地的钚-239生产堆。1942年12月,他参与了费米主导的芝加哥1号堆(Chicago Pile-1)首次人工核连锁反应实验。魏格纳不仅参与工程实践,还奠定了核工程的理论基础。1936年,他与布赖特(Gregory Breit)共同提出了布赖特-魏格纳公式来描述中子共振吸收的截面形状,这一公式在后来建造核反应堆时起到了关键作用。他与阿尔文·温伯格(Alvin M. Weinberg)合著的教科书《中子链式反应堆的物理原理》(The Physical Theory of Neutron Chain Reactors,1958年)成为该领域的权威著作。对于魏格纳在“核工程”方面取得巨大成就,也许并不应该感到特别惊讶。魏格纳的博士学位是化学工程学位,他的化学工程知识在他反对气冷反应堆方案、坚持水冷方案时发挥了重要作用。他那时真正把自己当作一名“执业工程师”来设计反应堆,而不仅仅是研究核物理现象。历史学家和他的同事普遍将他视为核工程学科的创始人之一。汉福德反应堆的所有设计图纸都由魏格纳审批,他后来还获得了37项核反应堆相关的工程专利,涵盖重水堆、快中子堆、材料测试堆等多种类型,其中他发明的材料测试反应堆(MTR)设计成为了美国海军鹦鹉螺号核潜艇反应堆的原型,也奠定了后来压水堆(PWR)的基础。需要澄清的是,恩里科·费米常被称为“核能之父”,在这方面费米的核心角色是证明了链式反应在物理上是可行的,而魏格纳的角色是如何将“可行的物理实验”变成“可工程化、可规模化生产的工业设施”。汉福德反应堆是第一个真正意义上的大功率生产堆,涉及冷却、控制、材料、安全等一系列纯粹的工程问题;这正是“工程师”与“物理学家”的区别。也许魏格纳并不太在意这个头衔。他晚年说自己“主要是一个教师”,而温伯格等人坚持认为,如果核工程有一个起点,那个起点就是魏格纳在芝加哥冶金实验室里认真对待每一张反应堆图纸的那个时刻。总而言之,很多人认为魏格纳凭借在反应堆物理理论、工程设计以及核工程师培养方面的全面贡献而被誉为“核工程之父”或“第一个核工程师”,是很有根据的。

 

注释[4]:  魏格纳在1931年的专著中引用并致谢了埃卡特的工作[Carl Eckart, The application of Group theory to the quantum dynamics of monatomic systems, Rev. Mod. Phys. 2, 305 (1930)]。魏格纳在专著中式从原子光谱的具体计算出发发展了群论工具,而埃卡特是从群论一般理论出发证明了矩阵元分解的结构。埃卡特是美国第一代量子物理学家;按理说,埃卡特的工作在前,这个定理称为埃卡特定理或者埃卡特-魏格纳定理可能更公平。不过,也许是因为二战时期,埃卡特仅短暂参加链式反应理论咨询工作,而后来意识到原子弹确实会被造出来之后选择退出项目,转而研究水下探测潜艇工作。战后,埃卡特转向物理海洋学和地球物理学。根据档案材料,埃卡特在1949年拒绝了橡树岭实验室理论部主任的职位,理由是对于核物理和大科学感到不满。本文作者没有研究过为什么在这个定理的命名中把魏格纳名字放在前面,或许埃卡特很早离开这个领域、而魏格纳一直在量子物理领域内工作是其中的原因之一。

 

[注释5] 1919年,贝拉·库恩领导的匈牙利苏维埃共和国上台,推行了四个月的“红色恐怖”;魏格纳一家的财产被没收,全家被迫流亡。不过,匈牙利苏维埃共和国只存在了133天,而魏格纳一家在霍尔蒂政权上台后很快又拿回了财产。也就是说,魏格纳对共产主义的恐惧,并不是源于长期的、系统性的迫害,而是源于一次短暂而剧烈的阶层颠覆。

 

[注释6]《乱世学人—魏格纳自传》,关洪 译,上海科学教育出版社 (2001年),第九章的Page 126 : “在一个陌生的国度里做一名外来者是一种难受的经历,有一位老朋友在旁边就要好多了,并且扬奇也许不会接受一个到单独的邀请,因此普林斯顿也邀请了尤金-魏格纳,指望我是一名物理学家。而我很明白,普林斯顿主要是把我当作扬奇-冯-诺伊曼的伙伴。 ”

    [注释7] 同注释5,第16章,page 254:“西拉德的想法是十分清楚的,在我获得诺贝尔奖之前,西拉德早该得到了这个奖。西拉德并不是一点奖也没有得过,他在1958年得了爱因斯坦奖,后来1959年又和我一起得了和平利用原子能奖。但是西拉德从来没有得过诺贝尔奖,而他觉得自己的功绩被埋没了。”

 

[注释8] 同注释5,第十章,page 151:“我必定又一个品质能够吸引他,我是一名物理学家和一名欧洲人,我是连接他在柏林昔日光荣的一个小环节,我是一个相当令人愉快的人;我能讲一口地道的德语,而且我非常喜欢散步。”

 



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