吳限

摘 ? 要 ? 威廉·維恩和馬克斯·維恩對(duì)19世紀(jì)末至20世紀(jì)初的物理學(xué)科和德國物理學(xué)會(huì)做出了重要貢獻(xiàn)，他們的名字被用于若干物理術(shù)語中。二人擁有同一姓氏，都是德國物理學(xué)家，還都擔(dān)任過德國物理學(xué)會(huì)會(huì)長。

關(guān)鍵詞 ? ?威廉·維恩 ?馬克斯·維恩 ?物理 ?德國

中圖分類號(hào) ?N09： O4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ?A

維恩這個(gè)名字在物理界并不陌生，有不少以之命名的定理和術(shù)語，如維恩位移定律、維恩輻射公式、維恩效應(yīng)、維恩電橋等，然而，上述例子中前兩個(gè)“維恩”和后兩個(gè)“維恩”不是同一個(gè)人，前者全名是威廉·卡爾·維納·奧托·弗里茨·弗朗茨·維恩（Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien），一般稱作威廉·維恩（Wilhelm Wien）或威利·維恩（Willy Wien）;后者全名是馬克斯·卡爾·維納·維恩（Max Carl Werner Wien），一般稱作馬克斯·維恩（Max Wien）。他們是生于同一時(shí)代的德國人，對(duì)物理學(xué)科的發(fā)展均產(chǎn)生了重大影響，且都擔(dān)任過德國物理學(xué)會(huì)會(huì)長。本文在此將敘述兩位科學(xué)大家的生平和各自的研究領(lǐng)域，以及他們所扮演的德國物理學(xué)會(huì)會(huì)長角色。

一 ? 威廉·維恩和馬克斯·維恩的生平

威廉·維恩（1864—1928，圖1），1864年1月13日出生于東普魯士的噶夫肯（今位于俄羅斯境內(nèi)的波羅奈斯克），父親是當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)場主。東普魯士當(dāng)時(shí)是德國（更準(zhǔn)確地說是普魯士）領(lǐng)地?！癢ien”這個(gè)詞在德語里是奧地利首都維也納的意思。威廉·維恩曾在回憶錄中提到，他們家族和維也納并無關(guān)系[1]。威廉·維恩兩歲時(shí)跟隨家人來到拉斯滕堡（也就是今天波蘭的肯琴，當(dāng)時(shí)亦屬東普魯士），并在那里接受基礎(chǔ)教育。但他并不是個(gè)愛學(xué)習(xí)的好學(xué)生，15歲時(shí)因成績不好而退學(xué)，后在家教的幫助下成績有所好轉(zhuǎn)，遂前往離出生地不遠(yuǎn)的柯尼斯堡（當(dāng)時(shí)屬東普魯士，現(xiàn)名加里寧格勒，屬俄羅斯）繼續(xù)上中學(xué)。柯尼斯堡在歷史上是學(xué)術(shù)名城，圖論領(lǐng)域中著名的柯尼斯堡七橋問題即源于此，曾有許多著名學(xué)者在這座城市留下足跡。那里的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)與優(yōu)良學(xué)風(fēng)或許影響了他的學(xué)習(xí)態(tài)度。

1882年中學(xué)畢業(yè)后，威廉·維恩前往哥廷根大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)，可是他老毛病又犯了，開始對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭倦情緒，僅一個(gè)學(xué)期后便棄學(xué)旅行，最后回到家鄉(xiāng)，打算接手父親的農(nóng)場。但他內(nèi)心矛盾，不甘心就此一生，于1883年再次求學(xué)，前往柏林大學(xué)，在著名物理學(xué)家海爾曼·亥姆霍茲（Hermann Helmholtz）門下學(xué)習(xí)，其間還在海德堡大學(xué)交流了一個(gè)學(xué)期，最終在1886年取得柏林大學(xué)博士學(xué)位，其論文主題是關(guān)于光的衍射。他在回憶錄中稱，他的博士畢業(yè)成績并不優(yōu)秀，教授們也不看好他，認(rèn)為他不適合從事專業(yè)學(xué)術(shù)研究，于是威廉·維恩再次回到家鄉(xiāng)的農(nóng)場。后來因農(nóng)場遭遇自然災(zāi)害，無法維持，威廉·維恩返回柏林，給任職于帝國物理技術(shù)所的導(dǎo)師亥姆霍茲當(dāng)助手。1896年他在柏林大學(xué)取得任教資格①，同年被亞琛工業(yè)大學(xué)聘為編外教授，接替菲利普·勒納德（Philipp Lenard）的職位①。1898年，威廉·維恩與露斯（Luise Mehler）結(jié)婚，二人后來共育有四個(gè)子女。威廉·維恩在亞琛待到1899年，后前往吉森大學(xué)任教，但他在吉森的時(shí)間極為短暫，次年便被維爾茨堡大學(xué)聘去，接替威廉·康拉德·倫琴（Wilhelm Conrad R?ntgen）的教授職位②。1913—1914年威廉·維恩擔(dān)任維爾茨堡大學(xué)校長。1920年，轉(zhuǎn)至慕尼黑大學(xué)，再次接替?zhèn)惽俚慕淌诼毼弧?925—1926年又擔(dān)任慕尼黑大學(xué)校長。1928年8月30日在慕尼黑逝世。

馬克斯·維恩（1866—1938，圖2）1866年12月25日出生于柯尼斯堡（比威廉·維恩差不多小三歲），父親是個(gè)商人。實(shí)際上，馬克斯·維恩和威廉·維恩是堂兄弟關(guān)系，因此他們擁有同一姓氏。馬克斯·維恩青少年時(shí)期的學(xué)習(xí)經(jīng)歷沒有威廉·維恩那么波折坎坷，他從小就在家鄉(xiāng)柯尼斯堡接受基礎(chǔ)教育，是個(gè)成績優(yōu)異的好學(xué)生。

馬克斯·維恩的求學(xué)之路比威廉·維恩要順暢得多，因?yàn)樗麤]有他堂兄那么糾結(jié)。1884年中學(xué)畢業(yè)后，馬克斯·維恩就近在家鄉(xiāng)的柯尼斯堡大學(xué)學(xué)習(xí)物理，后前往弗萊堡大學(xué)和柏林大學(xué)繼續(xù)學(xué)業(yè)。在柏林，馬克斯·維恩跟隨亥姆霍茲和奧古斯特·孔特（August Kundt）攻讀博士，于1888年7月取得博士學(xué)位，論文涉及聲學(xué)領(lǐng)域。服役一年后，繼續(xù)跟隨亥姆霍茲做研究。1892年，他成為在維爾茨堡大學(xué)工作的倫琴的助手，并于次年以對(duì)電磁感應(yīng)秤的研究而取得任教資格（比其堂兄早三年）。1897年前往亞琛工業(yè)大學(xué)給阿道夫·烏爾納（Adolf Wüllner）擔(dān)任助手，1898年取得編外教授頭銜。在亞琛，他負(fù)責(zé)教授實(shí)驗(yàn)物理、熱力學(xué)、初級(jí)物理實(shí)驗(yàn)和理論力學(xué)課程。1903年，他與哈娜（Hanna Voller）結(jié)婚，次年，成為新建立的但澤工業(yè)大學(xué)③的物理教授。1911年，在但澤工作了7年之后，馬克斯·維恩獲得耶拿大學(xué)（1558年建校）聘書，接替阿道夫·溫克曼（Adolf Winkelmann）的教授職位。耶拿是德國中部圖林根地區(qū)著名的大學(xué)城，有著深厚的自然科學(xué)傳統(tǒng)，馬克斯·維恩將耶拿作為自己余生的事業(yè)基地，直至1935年退休。1938年2月24日他在耶拿逝世。

二 ? 威廉·維恩的科學(xué)研究

威廉·維恩的物理研究領(lǐng)域主要有衍射光學(xué)、黑體輻射、射線物理和流體力學(xué)。在柏林大學(xué)受名師亥姆霍茲指導(dǎo)，威廉·維恩于1886年完成了題為《光衍射之吸收現(xiàn)象的研究》的博士論文，同時(shí)發(fā)表在德國期刊《物理年鑒》上[2]。當(dāng)時(shí)經(jīng)典物理中的光衍射現(xiàn)象已經(jīng)被物理學(xué)家所熟知，但之前的研究都僅限于小角度衍射，針對(duì)大角度的衍射現(xiàn)象幾乎無人問津。威廉·維恩便以此作為自己的博士研究課題。他將強(qiáng)光源發(fā)出的光線通過透鏡會(huì)聚到磨光的金屬體上，產(chǎn)生衍射效應(yīng)，并通過相應(yīng)的儀器對(duì)衍射光的偏振行為和顏色性質(zhì)進(jìn)行測量。他發(fā)現(xiàn)，測量結(jié)果取決于所使用金屬體的種類。實(shí)驗(yàn)中所用的金屬有鋼、鎳、鈷、金、銀、銅、鉑、錫等。他認(rèn)為，所觀察到的衍射光的不同顏色是由于光吸收所產(chǎn)生的，并試圖從分子振動(dòng)的角度去加以解釋。雖然在對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行理論闡釋時(shí)部分使用了當(dāng)時(shí)物理界盛行的以太假設(shè)，而以太假設(shè)后來被證明是錯(cuò)誤的，但他在論文中所做的那些精巧的實(shí)驗(yàn)和對(duì)所觀察到的現(xiàn)象的描述，卻是對(duì)當(dāng)時(shí)衍射光學(xué)的重要貢獻(xiàn)與補(bǔ)充。

黑體輻射問題在物理學(xué)史上占有重要地位，由它而引發(fā)的經(jīng)典物理危機(jī)最終促成了量子理論的創(chuàng)立，后者與相對(duì)論一起，掀起了一場現(xiàn)代物理革命。威廉·維恩在解決黑體輻射問題上邁出了關(guān)鍵一步。1893年，他提出著名的維恩位移定律[3]，即黑體輻射密度最大值隨著溫度的增加向短波方向移動(dòng)，用公式表示為λmax·T=C，其中λmax為最大輻射密度的波長，T為溫度，C為常數(shù)。1896年，他又進(jìn)一步得到如下公式[4]：

該公式被稱為維恩輻射公式，其中為輻射強(qiáng)度，λ為波長，T為溫度，C和c分別為第一和第二輻射常數(shù)。這是威廉·維恩在其原始論文中得出的輻射公式，此時(shí)普朗克常數(shù)尚未出現(xiàn)。讀者們應(yīng)該聽說過，與維恩輻射公式齊名的還有另一個(gè)公式，即瑞利-金斯公式。瑞利-金斯公式的原型首先由英國物理學(xué)家瑞利男爵（Load Rayleigh）于1900年得出[5]，后于1905年由另一位英國物理學(xué)家詹姆斯·金斯（James Jeans）加以改良。實(shí)驗(yàn)證明，維恩公式在短波區(qū)域的預(yù)測與實(shí)際數(shù)據(jù)符合得很好，但在長波區(qū)域存在無法解釋的誤差;而瑞利-金斯公式的情況卻正好相反，在長波區(qū)域該公式表現(xiàn)良好，但在短波區(qū)域，卻得出輻射能量無窮大這一與現(xiàn)實(shí)矛盾的結(jié)論，奧地利-荷蘭物理學(xué)家鮑爾·埃倫費(fèi)斯特（Paul Ehrenfest）于1911年稱此為紫外災(zāi)難。而事實(shí)上，早在瑞利-金斯公式正式成形（即1905年）之前，馬克斯·普朗克（Max Planck）就已經(jīng)解決了紫外災(zāi)難問題。1900年，普朗克發(fā)表題為《對(duì)維恩光譜方程的改進(jìn)》的論文[6]，在維恩之前所做工作的基礎(chǔ)上，將能量非連續(xù)即量子概念應(yīng)用于黑體輻射問題，從而得到了與實(shí)驗(yàn)符合很好的普朗克輻射公式。由此可見，維恩對(duì)黑體輻射的研究乃是普朗克找到正確的黑體輻射公式的墊腳石，并間接促成了量子物理的誕生。威廉·維恩因黑體輻射研究于1911年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)，當(dāng)時(shí)他正擔(dān)任維爾茨堡大學(xué)教授。圖3是威廉·維恩與維爾茨堡大學(xué)同事的合影。

倫琴于1895年在維爾茨堡發(fā)現(xiàn)了X射線①，從而拉開了當(dāng)時(shí)物理界甚至化學(xué)界探索新型射線的序幕。1896年，法國科學(xué)家昂利·安東·貝克勒爾（Henri Antoine Becquerel）發(fā)現(xiàn)天然放射性，居里夫婦對(duì)此也進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了新的放射性元素。1901年，倫琴獲第一屆諾貝爾物理獎(jiǎng)，1903年，貝克勒爾和居里夫婦共獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。1905年，勒納德獲諾貝爾物理獎(jiǎng)，以表彰其對(duì)陰極射線的研究。陰極射線的歷史其實(shí)比X射線還要早，最初是由德國人尤利烏斯·普呂克（Julius Plücker）在1858年觀察到的，另一位德國人歐根·格德斯坦（Eugen Goldstein）稱其為陰極射線。自從陰極射線被發(fā)現(xiàn)之后，物理學(xué)家們就一直圍繞著它展開研究和爭論，想知道它的本質(zhì)到底是什么。直到1897年，英國物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆遜（Joseph John Thomson）才得以證明，陰極射線是由極小的帶負(fù)電的粒子構(gòu)成的，而這種粒子就是電子。陰極射線由陰極射向陽極，與之相對(duì)的則是極隧射線（圖4），即從陽極射向陰極，它的歷史亦早于X射線，是格德斯坦于1886年發(fā)現(xiàn)的，主要是由帶正電的離子構(gòu)成。

在亞琛，威廉·維恩接替的是勒納德的職位，后者此時(shí)因?qū)﹃帢O射線的研究而在物理界享有一定的聲譽(yù)。勒納德離開亞琛時(shí)，留下了用于射線研究的高真空儀器，威廉·維恩接手后也對(duì)陰極射線產(chǎn)生了興趣，次年便發(fā)表了他的第一篇關(guān)于陰極射線的文章，討論了它的靜電性質(zhì)[8]。很快，他又把研究對(duì)象擴(kuò)展至極隧射線，于1898年發(fā)表了關(guān)于此射線的電磁偏轉(zhuǎn)的文章[9]。后來在維爾茨堡和慕尼黑，射線研究都一直是威廉·維恩的重點(diǎn)研究對(duì)象。1907年他首次利用光電效應(yīng)的量子原理（也就是由阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）于1905年提出的“關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)”）對(duì)X射線的波長進(jìn)行了測量，得到了好的結(jié)果[10]。他通過實(shí)驗(yàn)測定了極隧射線的電性、速度和荷質(zhì)比，并研究了它所導(dǎo)致的發(fā)光機(jī)理，其間所發(fā)展的高真空再加速技術(shù)，對(duì)后來的核物理和核化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了深刻影響。

威廉·維恩發(fā)表的論文中，共有10篇是關(guān)于流體力學(xué)的，所涉及的主題有海洋波、小幅波、理想液體的渦旋運(yùn)動(dòng)、氣旋的轉(zhuǎn)動(dòng)、氣體的湍流等。這些研究都是使用經(jīng)典流體力學(xué)方法來處理和實(shí)際相關(guān)的問題，需要很好的數(shù)學(xué)功底，可以說是對(duì)其老師亥姆霍茲關(guān)于流體力學(xué)研究的傳承和延伸。另外，他還著有《流體動(dòng)力學(xué)教程》一書，于1900年在萊比錫出版[11]。他在書的前言部分指出，德國近些年來不怎么重視流體動(dòng)力學(xué)，其原因主要在于數(shù)學(xué)和物理的漸行漸遠(yuǎn)。一方面，數(shù)學(xué)方法過于嚴(yán)格而不適合實(shí)際的物理應(yīng)用，而另一方面，物理研究則越發(fā)偏向于純實(shí)驗(yàn)方面或需要用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證的理論領(lǐng)域。他還認(rèn)為，目前流體動(dòng)力學(xué)發(fā)展得很不完備，實(shí)際過程和理論預(yù)測往往大相徑庭，而在同流體力學(xué)關(guān)系緊密的技術(shù)領(lǐng)域，則自身發(fā)展出了一套解決問題的特定方法，即水力學(xué)，由此得到的大部分結(jié)果都是純經(jīng)驗(yàn)公式，應(yīng)用范圍狹窄。他希望該書能夠再次激起德國的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家對(duì)流體動(dòng)力學(xué)的興趣，而這也是他作此書的目的所在。該書共分八章，分別為基礎(chǔ)部分、非粘滯性液體的一般運(yùn)動(dòng)、無轉(zhuǎn)動(dòng)流、固體在液體中的運(yùn)動(dòng)、波理論、退潮和漲潮、液體的摩擦以及轉(zhuǎn)動(dòng)液體的平衡。書中作者一方面大量使用了數(shù)學(xué)分析方法，保證了該書具有充足的數(shù)學(xué)內(nèi)容，可以滿足數(shù)學(xué)家的要求，并引發(fā)他們對(duì)流體動(dòng)力學(xué)問題的興趣。另一方面對(duì)當(dāng)時(shí)流體動(dòng)力學(xué)的各知識(shí)點(diǎn)作了一個(gè)較全面的總結(jié)，與此同時(shí)還論及了相關(guān)方面的最新研究成果，可以說充分體現(xiàn)了德國大學(xué)19世紀(jì)以來所強(qiáng)調(diào)的教學(xué)和研究并重的教育宗旨。

三 ? 馬克斯·維恩的科學(xué)研究

馬克斯·維恩的研究領(lǐng)域主要有聲強(qiáng)測量、電磁測量、無線電理論與技術(shù)和電解質(zhì)溶液[12]。馬克斯·維恩攻讀博士期間的課題是關(guān)于聲學(xué)方面，其博士論文題為《關(guān)于聲音強(qiáng)度的測量》，在亥姆霍茲和孔特指導(dǎo)下完成，于1888年遞交給柏林大學(xué)哲學(xué)系，1889年以同一標(biāo)題發(fā)表在德國的《物理年鑒》上[13]。為達(dá)到精確測量聲強(qiáng)的目的，馬克斯·維恩精心制作了一種裝置，這種裝置以亥姆霍茲共振器為主體，在共振器的開口處蒙上一層彈性金屬片，金屬片與一只釘子和一面小鏡子相連。觀察者在遠(yuǎn)處通過望遠(yuǎn)鏡可以在鏡子中看到一條亮縫，當(dāng)有聲音發(fā)出時(shí)，金屬片受到振動(dòng)，并牽動(dòng)釘子和鏡子，導(dǎo)致亮縫變寬。仔細(xì)測量亮縫的寬度，就可以精確計(jì)算出共振器所發(fā)出聲音的強(qiáng)度。簡言之，就是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢杂^測到的光信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行測量。這項(xiàng)工作需要研究者具備嫻熟精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)技能，馬克斯·維恩通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，按照他所設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件，亮縫寬度在望遠(yuǎn)鏡中每變化一個(gè)刻度，對(duì)應(yīng)于共振器發(fā)出的聲音使釘子移動(dòng)159微米，他由實(shí)驗(yàn)推算出人耳所能感覺到的最低聲強(qiáng)相當(dāng)于將5.1×10-15克的水加熱1℃所需要的能量。

馬克斯·維恩在柏林的研究工作的另一個(gè)重點(diǎn)是電磁測量領(lǐng)域。為測量電容，他設(shè)計(jì)了一種特殊的交流電路，人稱維恩電橋。圖5是維恩電橋的基本構(gòu)造。電路采用交流電壓，配置串聯(lián)阻容（R1，C1）和并聯(lián)阻容（R2，C2），電阻R3和R4用于提高靈敏度。在電橋?qū)嶒?yàn)中，維恩使用了他發(fā)明的所謂光學(xué)電話（T）作為零位指示器，其作用原理與一般的電話聽筒相似，是為振動(dòng)檢流計(jì)的原型，用它可以檢測到弱至0.1微安的交流電。通過關(guān)系式C2=C1 R3/R4可以計(jì)算出未知電容的大小。維恩電橋能測量出100皮法到1微法的電容值，其準(zhǔn)確度約為1%。

馬克斯·維恩在維爾茨堡給倫琴當(dāng)助手期間，繼續(xù)從事電磁測量方面的研究。他1892年遞交的評(píng)定任教資格的論文題為《一種新型電磁感應(yīng)秤》，同時(shí)刊登在《物理年鑒》上[14]，發(fā)展了一種可以測量和比較同形狀金屬體電阻值的理論和實(shí)驗(yàn)方法。該方法的原理也是基于交流電橋，通過引入金屬體，導(dǎo)致電橋失衡，然后調(diào)節(jié)電參數(shù)使平衡得以恢復(fù)，借助各參數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，就可確定金屬體的電阻，在保持金屬體形狀不變的前提下改變金屬體本身，就可以比較它們之間的電阻值。若改變金屬體溫度，還可方便地測定相應(yīng)的電阻溫度系數(shù)。因此這里的“秤”在此不是用來稱重量，而是用來“稱”電學(xué)參量的。

尚在維爾茨堡工作的馬克斯·維恩于1896年11月完成了一篇題為《關(guān)于一個(gè)共振系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔谩返恼撐模诖文暾娇鯷15]。在這篇文章中，作者主要以理論方法考察了非衰減耦合系統(tǒng)的自由振動(dòng)、衰減耦合系統(tǒng)的自由振動(dòng)和耦合系統(tǒng)的強(qiáng)制振動(dòng)這三種模式，對(duì)于每種模式，又進(jìn)一步詳細(xì)考察了各種可能的亞模式，整篇文章思維縝密，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，為后來無線電技術(shù)中的發(fā)射和接收電路奠定了理論基礎(chǔ)，被公認(rèn)為是相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)典論文。到了亞琛后，他繼續(xù)鉆研此領(lǐng)域，發(fā)表了《關(guān)于共振在無線電報(bào)中的應(yīng)用》的論文，討論了發(fā)射電路和接收電路之間如何耦合的問題[16]。

馬克斯·維恩對(duì)無線電的興趣不減。在但澤任教授期間，他發(fā)展了一種可以熄滅雜波而只留下本征頻率的重要方法[17]，大大促進(jìn)了無線電通訊技術(shù)，并與著名的德律風(fēng)根（Telefunken）公司合作，開發(fā)出了以他命名的維恩熄波發(fā)射器（圖6）。這種發(fā)射器很快被廣泛用于船只急救信號(hào)的發(fā)射，那個(gè)著名的、后來被拍成電影主題的泰坦尼克號(hào)船上，就配備這種裝置。德國曾在其非洲殖民地多哥建起一座安有維恩熄波發(fā)射器的站點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)兩地之間的無線電通訊，而馬克斯·維恩在但澤的第一個(gè)博士生阿布拉漢·艾紹（Abraham Esau）曾參與建設(shè)。在一戰(zhàn)中，英法聯(lián)軍欲占領(lǐng)該站點(diǎn)，艾紹為了防止它落入聯(lián)軍手中，將其炸毀，但他自己被聯(lián)軍俘虜，經(jīng)過幾番周折，最后回到德國，并于1926年成為耶拿大學(xué)技術(shù)物理系教授。作為無線電技術(shù)專家的馬克斯·維恩曾在一戰(zhàn)中大力協(xié)助德國軍方解決無線電設(shè)備方面的問題，給協(xié)約國制造了不小的麻煩。

一戰(zhàn)結(jié)束后，馬克斯·維恩在耶拿開展的一項(xiàng)重要工作是對(duì)電解質(zhì)的導(dǎo)電性能的研究。這是一個(gè)物理和化學(xué)的交叉領(lǐng)域。他發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)電場作用下，強(qiáng)電解質(zhì)將不再遵守歐姆定律，其電導(dǎo)隨場強(qiáng)的增大趨近于一個(gè)極限值，而此極限值相當(dāng)于電解質(zhì)無限稀釋時(shí)的電導(dǎo)值。這一現(xiàn)象就是著名的維恩效應(yīng)。對(duì)高場強(qiáng)作用下電解質(zhì)溶液的電阻進(jìn)行測量是頗有難度的，需要高超的電學(xué)電路實(shí)驗(yàn)技能，而這正是馬克斯·維恩的專長，在此他使用了振蕩電路的非周期放電以及高壓脈沖，其結(jié)果發(fā)表在1927年的《物理年鑒》上[18]。1928年，又在同一期刊上發(fā)表了對(duì)低場強(qiáng)下電解質(zhì)導(dǎo)電能力的研究[19]。維恩效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)間接驗(yàn)證了德拜-休克爾電離理論中的離子氛概念，對(duì)物理化學(xué)的發(fā)展有著重要意義。

四 ? 二人與德國物理學(xué)會(huì)

德國物理學(xué)會(huì)最初于1845年成立于柏林，當(dāng)時(shí)稱柏林物理學(xué)會(huì)，從1899年起，正式更名為德國物理學(xué)會(huì)，此后該學(xué)會(huì)先后經(jīng)歷了德國物理黃金時(shí)期（1899—1933），納粹當(dāng)政后的衰落期（1933—1945），戰(zhàn)后恢復(fù)期（1945—1949），德國分裂時(shí)期（1949—1990），以及兩德合并（1990）后直至今日，它是當(dāng)今世界上會(huì)員人數(shù)最多的物理學(xué)術(shù)社團(tuán)。如前所述，威廉·維恩和馬克斯·維恩均擔(dān)任過德國物理學(xué)會(huì)的會(huì)長。

從19世紀(jì)末至20世紀(jì)30年代初，德國物理學(xué)界可謂大師云集，人才濟(jì)濟(jì)。那時(shí)，德國是世界物理研究的中心，現(xiàn)代物理的兩大革命性領(lǐng)域 – 量子物理和相對(duì)論，均在此時(shí)的德國誕生，德國大學(xué)以教育和研究齊頭并進(jìn)作為辦學(xué)宗旨，培養(yǎng)出了一大批世界頂尖的物理學(xué)家，他們當(dāng)中許多人都加入了德國物理學(xué)會(huì)?？梢哉f，德國物理學(xué)會(huì)是當(dāng)時(shí)世界物理界最高水平的學(xué)術(shù)組織。普朗克和愛因斯坦都曾經(jīng)擔(dān)任過會(huì)長之職。

然而，威廉·維恩早先對(duì)德國物理學(xué)會(huì)的印象并不好[20]。在他看來，這個(gè)以“德國”冠名的學(xué)會(huì)有點(diǎn)太“柏林”了，也就是說，學(xué)會(huì)的大多數(shù)事務(wù)基本上是以柏林為中心，嚴(yán)重缺乏對(duì)柏林之外地區(qū)的重視。如上所述，德國物理學(xué)會(huì)的前身是柏林物理學(xué)會(huì)，19世紀(jì)末時(shí)才“升級(jí)”為國家層次的學(xué)會(huì)。學(xué)會(huì)的主要決策制定者均住在柏林，重要的會(huì)議均在柏林召開，重要的決定也都在柏林作出。不過，如果將柏林看作是學(xué)會(huì)總部的話，上述幾條其實(shí)也并不過分。根據(jù)學(xué)會(huì)章程，會(huì)員被明確區(qū)分為柏林會(huì)員和外來會(huì)員，而柏林會(huì)員的數(shù)量又明顯多于外來會(huì)員，這樣一來，非柏林會(huì)員就會(huì)有一種被當(dāng)作二等公民對(duì)待的感覺。威廉·維恩曾就這些問題對(duì)學(xué)會(huì)提出過尖銳的批評(píng)。1914年爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)，把人們的注意力引向了和戰(zhàn)爭相關(guān)的話題，學(xué)會(huì)內(nèi)部的地區(qū)間矛盾也被壓到了最低點(diǎn)，隨著戰(zhàn)爭的結(jié)束，這一老問題又重新浮現(xiàn)出來。為緩解矛盾，德國物理學(xué)會(huì)從1920年初開始逐漸成立地區(qū)分會(huì)，而正是從這一年起，威廉·維恩開始擔(dān)任學(xué)會(huì)會(huì)長。在他任會(huì)長期間，地區(qū)分會(huì)繼續(xù)陸續(xù)建立，包括1921年10月成立的柏林分會(huì)。而學(xué)會(huì)會(huì)員也首次達(dá)到了千人的規(guī)模。此外，他還成功組織了第一屆物理學(xué)家會(huì)議，舉辦地點(diǎn)在耶拿，不過沒有任何外國人參加，因?yàn)楫?dāng)時(shí)不少歐洲國家的學(xué)術(shù)界聯(lián)合抵制德國舉辦的任何學(xué)術(shù)活動(dòng)，以表示對(duì)德國挑起一戰(zhàn)的不滿，盡管那時(shí)戰(zhàn)爭已經(jīng)結(jié)束。此后，德國物理學(xué)會(huì)先是每兩年，很快便改為每年都舉辦物理學(xué)家會(huì)議（1941—1949年除外），此乃今天德國物理學(xué)會(huì)年會(huì)的前身。

1922年接替威廉·維恩會(huì)長職位的是弗朗茨·希姆施泰特（Franz Himstedt），后者任職至1924年，之后由馬克斯·維恩擔(dān)任會(huì)長。如同其堂兄一樣，馬克斯·維恩當(dāng)時(shí)也已經(jīng)在德國乃至世界物理界鼎鼎大名，這兩個(gè)亥姆霍茲的學(xué)生為德國物理的繁榮立下了汗馬功勞。實(shí)際上，早在1918年德國物理學(xué)會(huì)換屆之際，時(shí)任會(huì)長的愛因斯坦便提名馬克斯·維恩接任他的會(huì)長之職，后經(jīng)大會(huì)表決通過，但馬克斯·維恩由于要事纏身而謝絕了這一職位，于是會(huì)長重任落到了其好友阿諾德·索末菲（Arnold Sommerfeld）的身上。1924年，馬克斯·維恩終于出任會(huì)長。此時(shí)的學(xué)會(huì)會(huì)員人數(shù)仍在持續(xù)增長。到了1925年，學(xué)會(huì)發(fā)生了一件在今天看來不可思議的事情。是年春天，在學(xué)會(huì)主辦的《物理學(xué)報(bào)》上刊登了一篇用英語寫的文章，立即引起了以勒納德為首的激進(jìn)派的不滿，他們堅(jiān)持認(rèn)為，德國出版的學(xué)報(bào)必須只刊登德語文章，而不能出現(xiàn)其他語種。無獨(dú)有偶，不久該學(xué)報(bào)在夏天又刊出了一篇英語文章，這時(shí)，勒納德等人再也坐不住了，向會(huì)長馬克斯·維恩提出強(qiáng)烈抗議，并對(duì)其施加壓力，要求他改變該學(xué)報(bào)的基本章程，以杜絕類似“外語入侵”現(xiàn)象的再度發(fā)生。而以瓦爾特·能斯特（Walther Nernst）為代表的開明派則反對(duì)勒納德等人的觀點(diǎn)，要求馬克斯·維恩不對(duì)學(xué)報(bào)章程作相應(yīng)改動(dòng)。由于兩派的聲音都很響亮，且互不相讓，作為會(huì)長的馬克斯·維恩感到萬分為難，于是決定辭去會(huì)長職務(wù)。自此事件之后，勒納德帶領(lǐng)一些人退出了學(xué)會(huì)。思想激進(jìn)的勒納德甚至從此視學(xué)會(huì)為仇敵，在他工作的海德堡大學(xué)的辦公室門上，竟然貼著如下告示：所謂的德國物理學(xué)會(huì)的會(huì)員嚴(yán)禁入內(nèi)。后來，勒納德成了納粹德國宣傳雅利安物理的代言人，公開誹謗和排斥愛因斯坦這樣的猶太物理學(xué)家，不過這已是題外話。

五 ? 結(jié)語

威廉·維恩和馬克斯·維恩對(duì)19世紀(jì)末和20世紀(jì)初的物理發(fā)展均作出了重要貢獻(xiàn)，他們的名字不但以物理術(shù)語的形式留傳下來，而且還被用以命名德國的街道和機(jī)構(gòu)。在維爾茨堡，有條街被命名為威廉·維恩街（Wilhelm-Wien-Straβe），維爾茨堡大學(xué)物理和天文系則設(shè)有威廉·維恩研究所（Wilhelm-Wien-Institut），每年邀請一位理論物理方面的知名學(xué)者，并授予其威廉·維恩教授的稱號(hào)。而德國物理技術(shù)所在柏林設(shè)有威利·維恩實(shí)驗(yàn)室（Willy-Wien-Laboratorium，圖7），該實(shí)驗(yàn)室配有一臺(tái)用于測量紫外范圍光和熱輻射的電子加速器。在耶拿，有以馬克斯·維恩命名的廣場（Max-Wien-Platz），耶拿大學(xué)物理和天文系的辦公室和圖書館就設(shè)在馬克斯·維恩廣場1號(hào)，那里同時(shí)也是該大學(xué)的光學(xué)和量子電子學(xué)研究所駐地（圖8）。

仔細(xì)揣摩兩位維恩的生平經(jīng)歷，不免引起人們對(duì)命運(yùn)和成功的又一番思考和理解。如文中所述，威廉·維恩曾是一個(gè)不愛學(xué)習(xí)、成績頗差的問題學(xué)生，大學(xué)期間還出現(xiàn)過厭學(xué)情緒，甚至博士畢業(yè)時(shí)不被導(dǎo)師看好，認(rèn)為他不適合從事專業(yè)物理研究，并因此勸他離開學(xué)術(shù)圈，而就是這么一個(gè)簡歷不怎么光鮮、能力遭受懷疑的人，卻能夠改頭換面、發(fā)奮圖強(qiáng)，以致后來居上，成為了一代物理大師，獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)更是代表其攀上了物理研究的頂峰。相比之下，馬克斯·維恩從小就是個(gè)成績優(yōu)異的好學(xué)生，事業(yè)也比較一帆風(fēng)順，年齡雖比威廉·維恩小，但卻早于后者三年取得任教資格。馬克斯·維恩的實(shí)驗(yàn)技術(shù)精湛，在實(shí)驗(yàn)物理的不同領(lǐng)域取得過輝煌成就，其功績不亞于威廉·維恩，卻未曾獲得過諾貝爾獎(jiǎng)。如果只考察兩人簡歷的前半部分，許多人一定會(huì)認(rèn)為馬克斯·維恩的未來一定要比威廉·維恩光明，將來取得學(xué)術(shù)成就的概率也要高得多，可事實(shí)卻說明，即使在科學(xué)研究領(lǐng)域，一個(gè)人將能取得的成就大小，也是不能靠其曾經(jīng)的經(jīng)歷和表現(xiàn)來衡量和預(yù)測的。倘若從另一個(gè)角度來分析，即對(duì)成功這個(gè)詞的內(nèi)涵進(jìn)行一番審視的話，那么獲得某個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)與否能不能作為衡量成功大小的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)呢？具體來說，獲得過諾貝爾獎(jiǎng)的威廉·維恩是否就一定比未曾獲得諾貝爾獎(jiǎng)的馬克斯·維恩的科學(xué)生涯要成功呢？關(guān)于這一點(diǎn)，還是留給讀者們自己去思考吧。

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Keywords： Wilhelm Wien， Max Wien， physics， Germany