20世紀是物理學的世紀，物理學的文化傳承對物理學的發(fā)展發(fā)揮著重要作用。 本文追溯理論物理文化、流派、風格的變遷和傳承，從一個側面體現(xiàn)了一流的科學文化和科學教育如何促進創(chuàng)新。 20 世紀物理學的理論支柱之一是量子力學。 本文重點討論與量子力學相關的方面。 量子力學始于早期量子理論（它將量子規(guī)則與經(jīng)典圖像相結合）。 早期量子理論的代表人物是普朗克、愛因斯坦和玻爾。 后來發(fā)展了新的量子力學，以海森堡、玻恩、薛定諤、狄拉克、泡利、喬丹等為代表。 在隨后的進一步發(fā)展中，出現(xiàn)了費米、貝特、惠勒、奧本海默等一批理論家。 二戰(zhàn)后，出現(xiàn)了施溫格、費曼、楊振寧、李政道等新一代理論物理學家。 科學家。
17世紀，劍橋大學的牛頓創(chuàng)立了經(jīng)典力學，提出了萬有引力定律。 19世紀，麥克斯韋整理了電磁學經(jīng)典，提出了麥克斯韋方程組，對熱力學和統(tǒng)計物理學也做出了貢獻。 開爾文勛爵是熱力學的代表人物，對海底電纜等工程問題也做出了重要貢獻。 他們也都與劍橋大學有著深厚的聯(lián)系。 1897年，劍橋大學教授JJ湯姆森發(fā)現(xiàn)了電子。 在曼徹斯特大學，盧瑟福和他的學生根據(jù)實驗結果提出原子是由原子核和電子組成的。 盧瑟福后來回到劍橋大學。
玻爾和哥本哈根學派
玻爾是丹麥人，1911年年輕時在嘉士伯啤酒的支持下訪問英國一年，先是在劍橋大學，后來應盧瑟福的邀請前往曼徹斯特大學。
玻爾回國后，于1913年提出了著名的玻爾原子模型，給出了電子遵循的幾個量子定律。 隨后，玻爾訪問了德國哥廷根大學和慕尼黑大學，并與慕尼黑的索末菲進行了交流。 1921年，在丹麥政府和嘉士伯的支持下，他在哥本哈根大學創(chuàng)辦了理論物理研究所。 1922年獲得諾貝爾獎。玻爾去世后，為紀念他誕辰80周年，該研究所更名為玻爾研究所。
玻爾研究所2005年
玻爾研究所成立后，對物理學的發(fā)展，特別是量子力學的發(fā)展起到了巨大的推動作用。 它已成為理論物理的“麥加”。 許多年輕的物理學家喜歡去那里參觀，許多創(chuàng)新工作都在那里催化出來。 玻爾成為量子力學的精神領袖。 以玻爾為中心，哥本哈根學派成立。 即使玻爾去世后，玻爾和哥本哈根學派的影響仍在繼續(xù)。
波恩·索莫菲爾德和他們的學生
當時，在德國慕尼黑大學和哥廷根大學，索末菲和玻恩還分別領導了一所學院，從事量子理論和量子力學的研究。 他們是德國最早的理論物理學家。 因為他們師從數(shù)學家，所以他們學習理論物理的風格也更加數(shù)學化和嚴謹。
泡利是索莫菲爾德的學生。 1921年獲得博士學位后，他在玻恩和玻爾那里擔任了一年的助理。 用今天的話來說，他是一名博士后。 泡利于1924年提出量子力學的“泡利不相容原理”。
海森堡也是索莫菲爾德的學生。 1923年獲得博士學位后，他還成為玻恩的助手。 他拜訪了玻爾幾個月，然后又回到了玻恩。
1925年，海森堡寫出了第一篇新量子力學論文，打響了新量子力學的第一槍。 后來玻恩和他的學生喬丹也加入并撰寫了包括海森堡在內的“兩人論文”和“三人論文”。
除了泡利和海森堡之外，索菲亞和玻恩的許多學生都成為20世紀著名的物理學家。
海森堡和泡利分別于1932年和1945年獲得諾貝爾物理學獎。 索莫菲的學生中，除了泡利、海森堡之外，還有博士生德拜、貝特，以及獲得諾貝爾獎的博士后鮑林、拉比、馮·勞厄。 貝特于1967年獲得諾貝爾獎。2016年獲得諾貝爾獎的索利斯是貝特的學生，也就是索莫菲的學生。 索莫菲本人曾84次獲得諾貝爾獎提名，但遺憾的是他沒有獲獎。
博恩的獲得諾貝爾獎的學生中有博士生德爾布呂克和瑪麗亞·格佩特-邁耶，以及博士后費米。 諾貝爾獎委員會對玻恩的待遇有些不好，直到1954年才授予他諾貝爾獎。他的博士后奧本海默后來領導了曼哈頓計劃研制原子彈。 作為猶太人，玻恩流亡英國后帶著幾名中國學生，從而影響了中國的理論物理學。
薛定諤和狄拉克
薛定諤是奧地利人，1910年在維也納大學獲得博士學位。1926年，他根據(jù)德布羅意的物質波假說寫了幾篇論文，創(chuàng)造了量子力學的波力學形式。
量子力學的另一位創(chuàng)始人是英國人狄拉克。 1926年，他在劍橋大學獲得博士學位，導師是富勒。 狄拉克隨后在哥本哈根呆了半年，在哥廷根呆了半年。 狄拉克發(fā)現(xiàn)波力學和矩陣力學是量子力學的不同形式； 他還提出了相對論量子力學并預言了正電子。 薛定諤和狄拉克共同獲得了 1933 年諾貝爾物理學獎。
蘇聯(lián)蘭道學校
1930年英語作文，蘇聯(lián)物理學家朗道在對哥廷根和萊比錫（當時海森堡在此）進行短暫訪問后，來到哥本哈根一段時間。 從那時起，朗道就稱自己為玻爾的學生。
朗道回國后，對蘇聯(lián)物理學界影響很大，創(chuàng)立了朗道學派。 許多蘇聯(lián)物理學家屬于朗道學派，也影響了新中國一批留蘇學生。 1962年，蘭道在病房里接受了諾貝爾獎。
20世紀30年代，玻爾訪問莫斯科并發(fā)表學術演講，演講由朗道的學生伊夫琴科·列夫希茨翻譯。 觀眾中有人問玻爾：你是如何創(chuàng)辦這么優(yōu)秀的學校的？ 玻爾說：“我從不介意告訴學生我是個傻瓜。” 將其誤譯為：“我從不介意告訴學生他們是個傻瓜。” 但他很快就糾正了自己的錯誤。 在場的卡皮查評論道：“這個翻譯錯誤反映了玻爾學派和朗道學派之間的差異。” 盡管玻爾學派和朗道學派都在物理學方面取得了許多成就，但文化和風格的差異無疑影響了科學。 發(fā)展和創(chuàng)新風格。 朗道學派取得了許多實踐成就，并且更多地運用了數(shù)學。 然而，一些特別有創(chuàng)新性的成果卻被蘭道壓制，在一段時間后才被允許發(fā)表。
美國風格的理論物理
20世紀30年代開始，由于納粹上臺，許多歐洲物理學家移民美國，如貝特、費米等。
1938年，費米獲得諾貝爾獎，并因妻子是猶太人而逃往美國。 我認為費米是對美國物理學影響最大的人。 費米的個人風格，比如強調物理形象和直覺，在美國物理學中留下了印記，符合美國的實用主義風格——類似于西方牛仔卷起袖子開始工作的風格。
貝特、費米等人和曾在歐洲留學的拉比、惠勒、奧本海默等美國人一起影響了美國物理學的風格。 惠勒于1934年和1935年拜訪過玻爾，回到美國后，他培養(yǎng)了包括費曼在內的許多學生。
1927年至1929年拉比在歐洲，先是作為索莫菲的博士后研究員，后來拜訪了玻爾和泡利。 拉比是諾貝爾獎獲得者。 他的三名學生獲得過諾貝爾獎，其中大多數(shù)是實驗學家。 理論家施溫格也是拉比的學生，但獨立工作。 施溫格和費曼因在量子電動力學重整化方面的工作而獲得諾貝爾獎。 施溫格培養(yǎng)了許多學生，其中四人后來獲得了諾貝爾獎。 重正化的成功標志著理論物理學在美國的崛起。
曼哈頓計劃的實施地洛斯阿拉莫斯實驗室（Los）成為創(chuàng)造美國物理學風格的熔爐。 奧本海默、費米、貝特、泰勒、費曼等一大批最優(yōu)秀的物理學家都曾在這里工作過。
戰(zhàn)后，費米和泰勒去了芝加哥大學。 楊振寧、李政道先后來到這里學習。 楊振寧曾回憶，芝加哥大學有一個非常活躍的跨學科沙龍，很有教育意義物理學家費米，主要參與者包括費米、泰勒和尤里。 楊振寧和李政道都為自己受過費米的教導而感到自豪。
費米的弟子還有很多。 例如，溫伯格和格羅斯都是費米的弟子，分別因電弱理論和強相互作用理論獲得了諾貝爾獎。
貝特、費曼等人考入康奈爾大學。 兩年后，當戴森從英國來到貝特的研究生時，他也觀察到康奈爾物理系的許多教授都來自洛斯阿拉莫斯實驗室，并保持著那里形成的團結與協(xié)作。
洛斯阿拉莫斯實驗室，位于美國新墨西哥州物理學家費米，成立于1943年
于是戰(zhàn)后，洛斯阿拉莫斯風格傳遍了美國物理學界。 在這方面，新一代的代表人物是費曼。 費曼的物理學風格反映了戰(zhàn)后美國物理學的風格。 您可以從《費曼物理講座》中領略費曼的物理學風格。
楊振寧和李政道也是20世紀下半葉美國物理學界的絢麗風景。 他們將在中國打下的堅實基礎與在美國培養(yǎng)的身體直覺結合起來，活躍在創(chuàng)新的前沿，成為一代學術帶頭人。 30歲出頭時，他們共同獲得了1957年諾貝爾物理學獎。
中國物理學風格的變化
新中國成立后，中國理論物理學界出現(xiàn)了幾位受玻恩影響從英國、愛爾蘭歸國的先生。 但從大環(huán)境來看，中國正在全面向蘇聯(lián)學習，向蘇聯(lián)派遣留學生很大程度上受蘇聯(lián)風格的影響。 因此，主導蘇聯(lián)理論物理的朗道學派的風格，對當時中國的物理教育和科學教育產生了很大的影響。 改革開放后，物理教育轉向美國式。
此前我們特別關注不同學派之間的“交接”。 不同流派、不同國家科學家之間的傳承、流動和交流是物理學的傳統(tǒng)文化。 不同的思想流派有不同的風格，這些流派有繼承或相通的，但也各有特色，相輔相成，與時俱進。 這對于科學中心的形成乃至遷移起到了很大的作用。 它反映了文化對科學創(chuàng)新的影響，是科學史上一個非常有趣的現(xiàn)象。
受此啟發(fā)，希望中國學者也能加強交流，建立獨特的科學共同體，加強不同學科學者之間的交流和思想碰撞，促進創(chuàng)新和科學文化建設。 這也將增加未來科學中心遷往中國的可能性，推動中國科教真正走向一流。
本文作者石宇，復旦大學物理系教授。