大学生活
命运就是如此残酷,几个月后,薛定谔就要到维也纳大学开始他1906/1907年冬季的学业了,然而,玻尔兹曼却自杀了。薛定谔在文理高中毕业,他最爱的两门课是数学和物理,毕业成绩优等。在学业上,他的实力可以选择任何专业,但他却对如何用公式描述物理世界非常痴迷。他非常想在大学进修理论物理学,在他心里,玻尔兹曼会是一位极为出色的导师。不幸的是,他入学的时候,学校正处于昏暗时期,物理学科的上方乌云笼罩。
薛定谔回忆道:“古老的维也纳大学,沉浸在失去路德维希·玻尔兹曼的哀伤之中……让我对那个伟大思想家的思想有了直接的了解。可以说他的思想世界是我在科学上的初恋。从没有人让我如此着迷,将来也不会有了。”[5]
玻尔兹曼在基础问题上的勇敢探求影响了薛定谔。玻尔兹曼不惧使用原子作为建筑构件来建构掌控整个宇宙热行为的法则。受他的启发,薛定谔后来也雄心勃勃地想建立一个囊括所有自然力的基础理论。
学校里能够取代玻尔兹曼理论物理学主任之位的是他之前的学生、出色的理论家弗里德里希(弗里兹)·哈森内尔。哈森内尔研究移动物质发射出的电磁辐射,已经小有名气,而且在爱因斯坦发现其著名的方程式之前,发现了能量与质量(尽管错了)之间的关系。[6]他待人友好,很受学生欢迎。虽然薛定谔不能跟玻尔兹曼学习热理论和统计力学,但他有幸可以跟玻尔兹曼的高徒学习这两门课,以及其他课程,比如光学原理。人人都夸赞哈森内尔是一名出色的教师。受哈森内尔的教学和玻尔兹曼成就的启发,薛定谔希望在理论物理学领域开拓出一条属于自己的道路。
作为一个学生,薛定谔很快名声大振。汉斯·瑟林是他物理系的同学,后来成了他一生的朋友,他在一次数学研讨会上回忆道,当时一位金发的青年走进教室,然后听见另一个毕业于文理高中、认识他的人带着敬畏的语气说:“噢,这可是薛定谔哦!”[7]
薛定谔对理论兴趣浓厚,但在大学里做的研究主要是实验操作,导师是弗朗茨·埃克斯纳(Franz Exner)。薛定谔后来在埃克斯纳的指导下获得博士学位。埃克斯纳对电的许多现象感兴趣,包括电在大气中的产生和在特定化学过程中的产生。他还探索光和色的科学,研究放射性。薛定谔的博士论文题目是“湿空气中绝缘体表面的电传导”(“On the conduction of electricity on the surface of insulators in moist air”)。这是一篇非常实用的论文,讨论的是水分的电场效应中,物理测量所使用的绝缘装置的问题。这位未来的理论家的事业,最开始是先把手弄得脏兮兮的。在一间狭小的实验室里,将电极与琥珀、石蜡和其他绝缘材料的样本连接起来,测量通过其中的电流。1910年他获得了博士学位,1914年因研究与原子行为和磁力有关的理论问题,获得特许任教资格(Habilitation,最高的学术级别,可以从事教学)。
但薛定谔和爱因斯坦开始探索引力和电磁力的统一,是许多年之后的事。但说来也奇怪,1910年,病中的马赫写了一封信,最后转到了薛定谔的手里,这封信即将改变一切。虽然马赫已经退休了,但他依然积极地探求自然的深层次问题。他开始思考引力和电力定律的平方反比的通用性,思考这些力是否可以统一起来,并且咨询大学里的哪个人能解开他的疑惑。德国物理学家保罗·戈伯的理论颇具争议性,马赫尤其想找个学识渊博的人对他的理论做个评定。马赫的问题传到了薛定谔的手里,而他发现戈伯的论文很难读懂。尽管如此,这份交流可以说是薛定谔和他心中的一位智慧英雄马赫的间接接触,也是开始理论工作的一个前奏。而且,能被选中回应马赫的问题,这也代表了薛定谔在维也纳大学获得了高度的认可。就在二十五六岁的时候,薛定谔开始成名。