1927年,第五届索尔维会议召开,这是物理学史上的一次盛会。对于熟悉物理学史的人来说,照片中的许多面孔即使稍有模糊也能被迅速辨认。但有一些人,似乎不是那么闻名。后排右二的拉尔夫·福勒(Ralph Howard Fowler)就是其中之一。从照片上来看,福勒甚至看起来像是多出来的,但是这个独自位于“第四排”的人物,对于物理学史的影响却丝毫不亚于前排“大佬”们。
从伦敦到剑桥有多种交通方式可以选择,半小时一趟的城际列车是许多人的最爱。沿途有一个不知名的小站——罗伊登,每天仅有不到300人在此乘降。在英国历史上,这是一个名不见经传的村庄,直到1889年福勒的出生,才让它在历史上“留下一笔”。
福勒是标准的“富N代”,父亲高中就读贵族学校,后就读于牛津大学新学院,毕业后进入法律会与金融界,母亲也来自富庶的商人家族。不过这样的家世并未让福勒的人生变得轻松。
福勒的父母为让子女们得到尽可能完美的教育,每个假期都安排的满满当当。13岁那年,福勒进入温彻斯特学院,与哈代、汤因比等人成为校友。作为英国最负盛名的公学,福勒此时可谓是半只脚踏入了牛津、剑桥的大门。很快,福勒发现了自己在数学与自然科学方面的天赋。1908年,19岁的福勒进入三一学院学习数学。
在剑桥学习数学需要在三到四年中通过三门数学考试,每门考试考四次,每次三小时。好在哈代在第二年改革了这一考试,将三门改为两门。1911年,福勒通过第二部分考试,拿到了学士学位。毕业后,在哈代的影响下,福勒继续从事数学研究,并于1913年拿到了瑞利奖,1914年成为三一学院的研究员。
1915年底,阿奇博尔德·希尔(Archibald Hill)受邀为军队开发一种确立飞机高度的仪器,此时在战场上受伤的福勒因其数学才能被召进这一小组。在希尔的指导下,福勒感受到了数学计算应用于真实物理世界的乐趣,并选择将兴趣转向到数学物理方面。一战结束后,福勒仍然致力于空气动力学的研究,另一方面,在希尔的照拂下,福勒成为了团队的副主任,负责团队大部分的实际运行工作。
在这里,福勒展现了他在科学合作以及待人接物方面的天赋,当时的同事也是后来福勒讣告作者米尔恩(Edward Arthur Milne)认为“他有一种投入自己于他人利益中的能力”,当人们带着问题与福勒讨论后,他总能从提问者忽视的地方展开讨论,让他们活力满满地离开。
1919年,福勒从军队回到三一学院,进入卡文迪许实验室。福勒一直认为希尔是改变自己命运的关键人物,但如果从整个物理学史来看,卢瑟福对其人生,乃至整个物理学史的影响更为深远。
1920年,回到三一学院不久,福勒就开始研究量子问题。由于卢瑟福与玻尔的关系,福勒很容易就与玻尔建立了亲密的联系。1923年,福勒向玻尔征询《量子理论》的复印版,玻尔不仅寄来复印版,还写上了自己的理解。
通过通信以及访问哥本哈根,福勒密切跟踪量子理论新进展,事实上成为了剑桥量子理论传播的主导推动者。除此之外,由于剑桥大学的规定,理论物理学家都在数学系,与卡文迪许实验室关系不大,而福勒与卢瑟福的关系,也让福勒成为剑桥理论物理与实验物理方面联系的重要纽带。
1922年,福勒成为剑桥新设立的数学物理博士学位中唯一一位研究生导师,这成为他指导学生的开端。福勒的第一个学生是古根海姆(Edward Armand Guggenheim),同时也是他重要的合作伙伴。1925年,福勒与古根海姆合作,将电离理论应用于恒星内部,1939年,古根海姆参与了福勒《统计热力学》的出版,其中有大量既往的合作成果。这种与学生保持良好的合作关系的师生关系贯彻了福勒的导师生涯。
1924年,狄拉克成为福勒的博士生。在此之前,狄拉克先是学习了电机工程,又因为找不过工作选择免费在布里斯托大学继续学习数学,期间对相对论产生了浓厚的兴趣。等到狄拉克来到剑桥时,他已经熟练掌握相对论及其背后抽象的数学工具,然而福勒却让他接触原子理论,并把玻尔的理论介绍给他。
1925年,海森堡在剑桥卡皮查俱乐部开展了一场关于矩阵力学的演讲,狄拉克因为休假没有参加,事后福勒把海森堡的论文寄给狄拉克,这成为狄拉克发展量子力学基本数学架构的起点。从那时起,狄拉克的研究便如日中天,势不可挡。1926年博士毕业后,福勒又把他推荐到哥本哈根,等到1927年时,狄拉克已经因为众多开创性的工作被邀请参加第五届索尔维会议,拍照的时候坐在第二排C位,爱因斯坦的右后方。
1934年,向往量子力学的王竹溪想要跟随狄拉克进行量子力学研究,然而狄拉克无意收徒,也不擅长指导学生。因此,当时的周培源等人希望王竹溪前往福勒处学习量子力学。福勒最终接纳了王竹溪,但让他从事统计力学方面的工作。回国后的王竹溪在西南联大从事物理教学,1942年,为了写硕士论文,杨振宁敲开了王竹溪的房门。在王竹溪的指导下,杨振宁写了一篇关于统计力学的论文,这成为之后几十年杨振宁研究的主要方向之一。
1938年,鉴于福勒在协调以及人际关系方面的能力,他接替布拉格成为国家物理实验室的主任,后者则接替卢瑟福执掌卡文迪许实验室。不过福勒因为中风在上任之前辞去了这一职务并在家静养,但随之而来的战争又将福勒请出山。他先是参加了剑桥的疏散工作,又被借调到军械委员会参加各种咨询活动。
1940年,因为他广泛的科学家网络,福勒被选中在英国战争相关部门与加拿大相关部门之间建立科学联系,目的之一就是“让科学家在政府面前参战”。
我们无法具体了解福勒在加拿大做了什么工作,只知道加拿大国家研究委员会高度评价了福勒的工作,并对英国能在关键时刻派遣福勒表示感谢。被派到加拿大几个月之后,福勒又被改派到美国。
其实,福勒与美国科学界的关系更为密切,早年就在美国几所高校担任讲师职位,他不能亲自指导王竹溪的原因之一便是经常在美国讲课。而现在,福勒参与到了美国物理学家的多个讨论中,特别是利用他的知识和影响力促进和加速了核研究的相关工作。1942年,福勒回到英国并被授予爵士勋章,同年,被福勒指点过的奥本海默成为曼哈顿计划秘密实验室的负责人。
也是在这一年,福勒再次中风,最终在两年后去世。努力地将不同的科学家相互联系,让科学家们进入适合他们的领域,这几乎成为了福勒人生的主旋律。因此对于福勒这一生,麦克雷评价为:“正确的时间正确的地点创造的奇迹,实际上是正确的超人。”而米尔恩的评价则更为直接:人中之杰!