索末菲的慕尼黑学派和索末菲

索末菲的慕尼黑学派和索末菲索末菲的慕尼黑学派和索末菲
索末菲
索末菲（Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld，1868—1951），德国物
理学家。

哥尼斯堡大学哲学博士。

慕尼黑大学教授。

主要贡献在原子结构及原
子光谱的理论方面：1915年在玻尔原子模型中引入空间量子化，并在电子运动
中顾及相对论效应，提出氢谱线的精细结构公式；1920年提出内量子数，并对
碱金属的谱线双重线作出初步解释等。

对陀螺运动、电磁波传播（特别在衍射
方面）与金属电子论亦有贡献。

著有《原子结构和光谱线》。

在量子理论的发展历程中，有三个关键人物：索末菲、玻尔和玻恩。

尽管
他们对量子力学的贡献有大小的不同，但在某种意义上他们都是领袖型科学家，各自领导了量子理论研究的三个不同学派，即索末菲的慕尼黑学派、玻尔的根
本哈根学派和玻恩的哥廷根学派。

索末菲与玻恩、玻尔在研究量子力学的纲领、目标和方法、风格等方面截
然不同。

索末菲属于古典主义派，他是旧量子论纲领(即经典力学与量子假设的混合物)的维护者，他认为旧量子论的基本假设中的矛盾只是一种有待解决的暂时困难，认为只要精心地做出特设性的假设(例如采取电子椭圆轨道模型代替玻尔的正圆轨道)就可以对付种种反常现象；相反，玻恩则属于量子的革命派，他是旧量子理论的摧毁者，他认为旧量子论本身内在矛盾是根本性的，为公理化
的方法所不容，构造特性架设的办法只是权宜之计，新量子论必须另起炉灶，
用公理化方法从根本上解决问题。

索末菲的目标首先是解决实际问题，解决光谱学上的一个又一个悬而未决
的难题能给他带来无穷的乐趣。

他本人具备原子光谱类型的丰富知识，他更关
心量子理论的实用价值，他有一种不把事情搞个水落石出绝不罢休的天性。

相
比之下，哥廷根的数学精神和玻尔的科学直觉支配着他们的整个理论物理研究
工作。

玻恩的目标在于追求普遍性，它的基本特征是使用高度抽象的公理化方法，不怎么强调典型案例的作用，较少考虑具体物理意义。

玻尔的理论比较模糊，但是其中包含着丰富的内容，给后来的物理学家提供了很大的发展空间。

量子理论的发展历程中，索末菲被称为是量子工程师，玻恩是量子数学家，而
玻尔则是量子哲学家。

索末菲是慕尼黑理论物理研究院的院长，几代年轻原子物理学家心目中的
圣人。

他对玻尔原子的贡献以及所著光谱学方面深具影响的教科书牢固地确立
了他作为量子论专家的声誉，但他从来没有被认为是一流的理论家。

他是一名
出色的数学家——“如果你想成为物理学家，你必须做三件事情，”他说，
“第一，学习数学；第二，学习更多的数学；第三，坚持这样做。

”——但是，他的才能在于整理和阐述别人的重大突破，而不是提出自己的新颖见解。

对玻
尔的原子理论他就是这样做的：顺着别人总的思路，从数学上加以完善。

在他
早期的学术生涯中，他就已经对电子波的物理特性和旋转陀螺的理论进行过类
似的尝试。

在量子力学的发展史上，索末菲不过是一个重要的配角；他没能赢
得诺贝尔奖。

至少有一个历史学家把他贬为“数学雇佣军”。

然而，索末菲远非如此无能。

他有把毛头小伙子精雕细琢成杰出科学家的
神奇本领。

他思想极其开放，乐于追踪新思想，在和同事们一起评价其重要性
之后，就会立即把其中最重要的介绍给自己的学生。

他认识理论物理学界的所
有要人，与许多人进行过合作，并与其他人保持着经常性的书信往来；在慕尼黑，不停流动的信息使这座城市成为这一新领域的神经中枢。

他把来自爱因斯坦、玻尔、薛定谔、泡利和海森伯的书信和文章校样稿带到讨论会和讲座上供
学生们阅读。

这样，学生们早在这些文章正式发表之前就能了解学科的最新进展。

索末菲的讲座富有传奇性。

在课堂上他不是一个魔术师，而是组织规范和
条理明晰的楷模。

他的演讲风格足以引起学生们的兴趣，语速中等可以让他们
仔细做笔记，思维条理清楚，引导他们理顺量子物理学的主要论点，使他们不
致于在这一新兴领域遍布矛盾的荆棘丛中迷失方向。

每一步他都要仔细地把物
理发现同数学解释联系起来，在黑板上表明如何用数字来解释并揭示真实世界
中的现象。

在20世纪20年代中期，索末菲六个学期一轮的量子物理学讲座是
那些对这一领域真正有兴趣的学生的必修入门课。

他在慕尼黑的研究院，与哥
本哈根的玻尔研究院和哥廷根的玻恩研究院一起，被认为是世界上学习量子物
理的三大中心。

然而，同他的讲座风格同等重要的是，索末菲乐于与每个学生保持密切的
联系。

在普鲁士贵族拒人于千里之外的表象下，是一位热心、诚恳并善于鼓励
学生的慈父般的老师。

他邀请学生到家里去举行业余演奏会（索末菲的钢琴弹
得相当出色），他喜欢在一家小咖啡馆里谈论物理，边讲边用铅笔在桌上写下
算式，他还每星期抽出很长的时间与每个学生进行交谈。

在这些研究讨论中，
他会询问他们工作的进展，提出指导意见，并给予鼓励。

索末菲具有一种独特
的德国式的乐观精神：他坚信德国科学和德国音乐与哲学一样，代表了人类的
最高成就，而且德国思想的理性发展必将最终破解原子的秘密。

这只是时间和
方法的问题。

他让学生们把精力集中在较小的、力所能及的问题上，而不允许
他们把时间浪费在复杂的大理论问题上，从而帮助他们建立起信心。

他常说：“当国王建造宫殿的时候，马车夫更忙。

”在尝试制作王冠之前，他要保证学
生首先是一个合格的木匠。

如果说，尼尔斯·玻尔在20世纪20年代中期对围
绕在他的原子模型理论周围的疑云日益悲观，日渐成为量子物理学的忧心忡忡
的哲学家，那么，索末菲则可以说是量子物理学乐观的工程师。

在培养成功的物理学家方面，他的研究院是无与伦比的。

爱因斯坦在1922
年写信给他说：“我特别欣赏您培养出了如此众多的青年才俊。

”据估计，第
二次世界大战前在德国教书的所有物理学家中，有三分之一在索末菲的研究院
里做过学生或助教。

这些才俊包括劳厄、德拜、沃尔夫冈·泡利、维纳·海森伯、保罗·埃瓦尔德、汉斯·贝特、保罗·爱泼斯坦、格雷戈尔·文策尔、瓦
尔特·海特勒、福里茨·伦敦、卡尔·贝歇尔特以及外国学者爱德华德·康顿、埃西多·拉比、爱德华·泰勒、劳伦斯·布拉格和泡令。

他的许多学生在学术
上超过了他。

他们所有人都从他那里学到，没有什么是不可能的。

海森伯说：“我从玻恩那里学到了数学，从玻尔那里学到了物理，而从索末菲那里学到了
乐观。

”。