1931和1934年为什么没有诺贝尔物理学奖？

像量子力学这种革命性的理论，除少数身在其中的大物理学家外，身处外围的其他物理学家很难判定其正确与否。

撰文 | 季燕江

1933年12月9日，男孩的诺奖节，海森堡、狄拉克和他们的母亲，薛定谔和他妻子抵达斯德哥尔摩火车站准备领取他们的诺奖。

自左至右：海森堡的母亲，薛定谔的妻子，狄拉克的母亲，狄拉克，海森堡和薛定谔。

等着海森堡的是1932年的诺贝尔物理奖，该年度的奖项当年没有定，转年1933年才决定由海森堡独自获取，薛定谔和狄拉克两人则共享了1933年的诺贝尔物理奖。
1932和1933年的这两个物理奖，1933年一起领取，是物理学史上最重要的一次加冕，因为它标志着量子力学的正式建立。海森堡的矩阵力学，薛定谔的波动力学，以及狄拉克的表象理论和考虑了狭义相对论后的量子力学构成了我们今天学习物理学的核心。
这三个年轻人的工作基本上都是在20世纪20年代中后期完成的，相关实验工作，他们合作者/竞争者的工作也都完成于这个时间段的前后，照道理1930年代初是最不应该缺诺贝尔物理奖得主的年代。
奇怪的是1931年和1934年都没有颁发诺贝尔物理奖，而1932年的海森堡拿的奖还是1933年决定的。这就让今天的人很难理解这是怎么回事。物理学的黄金年代竟然会发生本年度没有什么重要工作值得发诺贝尔奖这种怪事？！
回到当时，物理学的黄金年代并不是一个好年代。1930年代初正是席卷世界的经济大萧条，全世界都没钱，诺奖基金也不例外，少发几次奖，可以省下一些钱解瑞典科学界的急。同时，在当时科学的中心——德国——纳粹于1933年初上台，大批犹太科学家从德国/中欧流亡出走，总之世界不太平。

1933年，纳粹开始在德国掌权。

更为重要的是，像量子力学这种革命性的理论，除少数身在其中的大物理学家外，身处外围的其他物理学家很难判定其正确与否。比如，泡利就尖锐的指出瑞典没人懂量子力学。根据诺贝尔奖的精神，这个奖是用来奖励重大发现或发明的，这种现实主义取向的审美很难青睐纯理论形式的突破。
而量子力学恰恰是一种新的理论形式，它并没有立刻导致什么新的发现或发明。所以当1930年很多物理学家提名海森堡和薛定谔为候选者的时候，以奥森为首的诺贝尔物理奖委员会就很不愿意考虑他们。此时，拉曼的工作拯救了委员会，拉曼效应（光被物质散射后频率发生变化）这一实验工作获得了1930年的诺奖。

拉曼，第一个亚洲诺贝尔物理奖得主。

1931年的时候，物理学家们就皮实了，因为他们知道谁在投票。提名的减少，使奥森得意洋洋的表示，物理学家对量子力学的信心也不足嘛，理所当然地省了这一年的奖金。1932年，物理学家愤怒了，又开始疯狂提名海森堡和薛定谔。同时有科学家提出海森堡用矩阵力学预言了氢分子具有同素异形体（正氢和仲氢），这可看作是量子力学导致的新发现。
奥森对量子力学的迟疑除缺少新的基于量子力学的发现或发明外，他还认为量子力学不够严谨，因为量子力学还需要和狭义相对论结合起来。1932年的物理奖被保留到下一年再决定。顺便说一句爱因斯坦得诺奖正是奥森一手推动的。

奥森，决定诺奖归属的人。

狄拉克的相对论性量子力学在1928年刚刚被提出，奥森显然对这些量子力学的最新进展并不熟悉。但很快1932年发生了个大新闻，C.D.安德森1932年在宇宙射线中发现了正电子，这被认为是狄拉克方程的预言之一。起初狄拉克本人也没有意识到他的方程预言了新粒子，他把他的方程的奇怪的解解释为质子，奥本海默是第一个意识到这些解其实预言了正电子（电子的反粒子）。

云室中正电子穿过铅板留下的轨迹。

与此同时，奥森的一个懂量子力学且与狄拉克熟识的学生Ivar Waller也回到了瑞典。所以1933年的时候，奥森的担忧就都被扫清了。1932年被保留的物理奖被单独授予给了海森堡，而不是与薛定谔或玻恩分享。按照海森堡拥趸泡利的说法，海森堡的矩阵力学更有原创性，而薛定谔的波动力学则在原创性上略逊一筹，波动力学明显受徳布罗意的物质波概念的启发。当然也不是人人都钟意海森堡，爱因斯坦就认为他更希望薛定谔先得奖而海森堡后得。
总之海森堡先得并且是独享，这尊重了思想的原创性，同时也遮蔽了海森堡导师及矩阵力学重要推手玻恩的光芒。海森堡在得奖后写信给玻恩表达了自己的遗憾，但根据日后解密的档案，此后海森堡从未给自己的导师玻恩提名（下图），虽然玻恩在很多年后的1954年得到了自己的诺奖。很显然，海森堡乐得独享自己矩阵力学缔造者的身份，同时也不介意在书信中和玻恩玩弄文字游戏（这和他在哥本哈根中的表现很一致，参考：信件揭秘玻尔与海森堡的哥本哈根会面）。

海森堡得奖的官方理由是创建量子力学及发现了氢分子的同素异形体。这种措辞也是当时诺奖委员会轻理论，重实验的表现。海森堡根据矩阵力学认为存在正氢和仲氢两种氢分子，前者两个氢原子核自旋方向相同，后者相反。今天看来，这不算是什么了不起的发现。但在当时，这给出了量子力学能预言新发现的证据。

海森堡的官方诺奖贡献

正氢（左）和仲氢（右）

真正导致1932和1933年男孩物理诺奖落地的还是狄拉克和安德森的工作。前者证明了矩阵力学和波动力学的等价性（表象理论），发展了相对论性量子力学，这使得量子力学逻辑上更严谨，不像索末菲的半经典理论具有脚手架或临时的色彩，狄拉克的工作立刻打动了奥森，年轻的他一被提名就火速与薛定谔分享了1933年的物理奖，理由是发现了新的有创造力的原子理论（量子力学）的形式。而证明这套形式确实描述了自然的安德森的工作则获得了1936年的诺贝尔物理奖（同时得奖的还有发现宇宙射线的奥地利物理学家赫斯）。

薛定谔和狄拉克的官方诺奖贡献

1935年物理奖得主是查德维克，理由是发现了中子。1934年又是空缺，为诺奖委员会省了一笔。其实当年，验证“空间量子化”（或角动量量子化）的斯特恩呼声很高，斯特恩是分子束方法的发明者，他是爱因斯坦的第一个学生，但后来却成了伟大的实验物理学家。他发展的分子束方法验证了麦克斯韦分布律（1920年），空间量子化（1922年），发现了质子具有磁矩（1933年）等。以今天的观点看，斯特恩和盖拉赫的银原子束在非均匀磁场中分裂的实验（1922年）正是海森堡矩阵力学的实验基础，而质子具有磁矩（1933）正是氢分子具有正氢和仲氢两种同素异形体的基础。并不奇怪，1934年斯特恩的提名很多并理应折取这项属于自己的荣誉。

工作中的斯特恩

斯特恩是史上获取诺贝尔物理奖提名最多的物理学家（81次，和倒霉的索末菲并列，索末菲至死都没得诺奖）并最终于1943年才拿到这个奖。遗憾的是，犹太人斯特恩于1933年，在完成他的诺奖工作（测量质子磁矩）后就被迫流亡美国，由于实验条件的限制，此后就再也没有重量级的物理学工作。

此项数据来自physicsworld.com, 另：诺奖提名数据有50年的保密期，我们现在一般见到的提名数据是1901-1950时段。

假如1934年的诺贝尔物理学奖能及时发给斯特恩，有了诺奖加持，斯特恩在美国的实验条件大概率会改善，从而给我们带来更多科学发现。不过，现在就只有遗憾了。

参考阅读

- Quantum theory and the Nobel prize,physicsworld,https://physicsworld.com/a/quantum-theory-and-the-nobel-prize/

-Nobel population 1901-50: anatomy of a scientific elite,physicsworld,https://physicsworld.com/a/nobel-population-1901-50-anatomy-of-a-scientific-elite/

- 玻尔和海森堡的哥本哈根

- 在另一个世界里，所有消散的灵晕会重新汇聚，基督可以复活。

本文经授权转载自微信公众号“奇迹笔记”。

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