主题：【原创翻译】《量子》----第二部·男孩物理 -- 奔波儿

乔治·乌伦贝克，时年24岁，应荷兰大使的邀请，到罗马为他的儿子做私人教师，在那儿，他过了一段美妙日子。1922年9月，他在莱顿大学获得了相当于物理学学士的同等学历，随后就获得了这份工作。乌伦贝克想继续攻读硕士学位，但不想再增加双亲的经济负担，而这份工作正好能让他实现自给自足的目标。由于没有办法去听课，他只能主要靠阅读书籍进行自学，但在夏季的时候，他会返回大学。1925年6月，他回到莱顿大学，在是否继续攻读博士学位这件事情上，乌伦贝克犹豫不决，他决定去拜访一下保罗·埃伦费斯特（paul Ehrenfest：1880～1933）。1912年，爱因斯坦选择去苏黎世大学任教，而埃伦费斯特则接替亨德里克·洛仑兹（Hendrik Lorentz：1853～1928），在莱顿大学担任物理学教授一职。

埃伦费斯特于1880年出生于维也纳，他曾经是伟大的玻尔兹曼的门下弟子。他的妻子塔迪亚娜（Tatiana）是一位俄国数学家，在妻子的帮助之下，埃伦费斯特在统计力学领域发表了一系列重要论文；而在这期间，作为一个物理学家，为了谋生，他不得不在维也纳、哥廷根和圣彼得堡之间颠沛流离。在接过洛仑兹的接力棒之后的二十年间，埃伦费斯特将莱顿建设成为理论物理学界的学术中心，而他自己也成为该领域最为耀眼的人物之一。他之所以扬名立腕并不是由于他有什么原创理论，而是因为他善于在物理学某些领域的一团乱麻中理出头绪。爱因斯坦作为他的朋友曾经评价埃伦费斯特是“我们这一行当中最棒的老师”，并称他“将全副身心投入到挖掘人们，特别是他的学生们的潜力和能量中去”。正是基于他对学生的关爱，埃伦费斯特答应让乌伦贝克给他做两年的助教，这样乌伦贝克就可以放下顾忌去攻读他的博士学位了。这份工作合同让乌伦贝克终于做出了最后的抉择。埃伦费斯特喜欢让他的这些学生结对工作，因此介绍乌伦贝克和他的另一位研究生塞缪尔·古德斯米特结识。

古德斯米特比乌伦贝克要小一岁半，他当时已经在原子频谱研究领域发表了一些广为人知的文章。古德斯米特是在1919年来到莱顿的，也就比乌伦贝克稍晚些日子。他在18岁时就发表了自己的第一篇论文，乌伦贝克称赞这篇文章“狂放不羁地展现出他的自信心”，但同时也是“非常严谨可信”。一位天资聪颖而又年少轻狂的合作者一般都会让对方感到咄咄逼人，但乌伦贝克完全没有这种感觉。在回顾自己的一生时，古德斯米特说道：“物理学并不是一份职业，而是上天的召唤，就像是写诗，作曲或者绘画那样充满着创造力。”但是，他选择物理学的原因非常简单，因为他在学校读书的时候就喜欢自然科学和数学。埃伦费斯特给古德斯米特布置了任务，即对数据进行分析，探寻一下原子频谱里面存在什么样的精细结构，而在这一过程中，对物理学的激情被他真正地注入到这位少年心中。尽管古德斯米特并不是那种勤奋的学生，但他却具有一种异乎寻常的天份，即善于从纷繁复杂的数据中寻找出规律。

乌伦贝克在结束罗马的工作生活并返回莱顿之时，古德斯米特正在彼得·塞曼的光谱实验室干活，每周他要在那儿工作三天。埃伦费斯特为给他布置一场已经被一再推迟的考试正苦恼不堪，他抱怨说：“你啊，真让我心烦，我都不知道该问你什么问题，你脑袋里装的只有什么谱线”。尽管埃伦费斯特认为古德斯米特对光谱学过于着迷，这对他成为一名全面的物理学家可能有害，但还是要求他给乌伦贝克传授一下原子频谱方面的理论。在乌伦贝克对该领域已经了然于胸之后，埃伦费斯特让这一对弟子研究一下碱金属的双谱线现象----当存在外部磁场时，谱线会出现分裂现象。古德斯米特说：“他啥都不懂；我根本就不会问他所问的那些问题。”尽管有着这些缺点，但乌伦贝克却精通经典物理学，这让他经常提出一些让古德斯米特百思不得其解的学术问题。在埃伦费斯特的特意安排之下，这一对年轻人不但互相激发出无穷的灵感，而且彼此从对方身上取长补短。

1925年的整个夏天，古德斯米特将自己关于频谱线的知识全部传授给乌伦贝克。一天，他们讨论了不相容原理，在古德斯米特看来，这一原理不过是为了解释原子谱线那一团乱麻而特意搞出来的东西。但是，乌伦贝克却迅速发现了泡利曾经忽略的一个观点。

电子的运动方式，可以是上下，前后或者左右。其中，任一运动方式均被物理学家称为是一种“自由度（Degree of Freedom）”。由于每一个量子数都对应于电子的一个自由度，乌伦贝克认为泡利所提出来的新的量子数必然意味着还存在另一个自由度。在他看来，这第四个自由度说明电子必然是处于旋转状态的。但是，在经典物理学理论中，自旋状态不过是三维空间中的一种旋转运动。因此，正如地球进行自转一样，如果电子以同样的方式进行自旋，那么根本没必要再加入第四个量子数。对此，泡利提出他的新量子数代表着一种“无法用经典物理学理论进行描述的”状态。

第七章·自旋博士（7）

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