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玻色誕辰|科學史上的今天:1/1

張瑞棋_96
・2015/01/01 ・1087字 ・閱讀時間約 2 分鐘

1924 年,愛因斯坦收到一封來自遙遠印度的信,寄信人的名字他僅有模糊的印象。他打開信,潦草的字跡寫著:

敬愛的大師,我冒昧地寄上這篇論文,請您細讀並不吝指教。我很想知道您對這篇論文的看法。……我的德文能力不足以將它翻譯成德文,如果您覺得它還有價值,並能安排發表於物理學刊。……也許您還記得有個加爾各答來的人,請您允許把您的廣義相對論論文翻譯成英文,那就是在下。

您忠實的玻色(Bose)

玻色此時仍只是個大學講師,並非他仗著愛因斯坦曾同意他翻譯相對論,就貿然要大師幫忙,實在是這篇他自認是重大發現的論文到處碰壁,屢被退稿,他不得已才寫信求助於愛因斯坦。

玻色。圖/Wikipedia

其實這篇論文根本是起因於玻色犯下一個幼稚的錯誤。1921 年,他在量子力學的課堂上舉「紫外災變」為例,若用古典統計力學描述模擬黑體輻射的空腔實驗,將產生無限大的輻射能量,明顯與實驗結果不符。玻色為學生演示整個計算過程,卻一時搞錯連國中生都知道的機率觀念,兩枚硬幣都出現正面或反面的機率各是 1/4,出現一正一反的機率是 1/2,他卻誤以為分別都是 1/3。奇妙的是,最後竟然沒有出現預期中的「紫外災變」,反而完全符合空腔實驗的實際數據。

玻色相信這絕不是巧合,他思考後提出「全同粒子」的嶄新觀念,認為光子是無法區別的,不像硬幣是獨立的不同硬幣,因此兩個光子一正一反的機率是 1/3,而非古典統計中的 1/2。玻色將光子應適用不同統計法則的主張寫成論文,投到許多英文科學期刊,但都不被重視,最後才只好寫信給愛因斯坦。

愛因斯坦沒讓玻色失望,他一眼看出玻色觀點的重要性,不但親自把論文譯成德文投到《物理學刊》,還特定附上短箋為之背書。並在次年發表論文,將玻色的理論推廣到其它粒子,並預言了「愛因斯坦—玻色凝聚」的全新相態。幸虧有愛因斯坦這樣的伯樂,玻色的理論才終於受到各界的重視,並且獲得廣泛的應用;玻色也隨即被擢升為教授,只是他本人始終沒有獲得諾貝爾獎委員會的青睞。不過至少他的姓氏還是處處可見——所有符合玻色統計的粒子都被歸類為「玻色子」,隨時提醒我們他對量子力學與粒子物理所作的貢獻。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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