进入维也纳大学
1906年中学毕业后,薛定谔进入维也纳大学,师从玻尔兹曼学习理论物理,但是不到半年,玻尔兹曼就去世了。玻尔兹曼患有严重的抑郁症,在意大利度假时自杀离世。在当时的维也纳,特别是知识阶层,认为自杀也是一种获得新生的方式,但是他的死仍然震惊了物理学界,更使薛定谔极度悲伤。日后,在回忆当时的心情时,他曾这样写道:“这所大楼(指维也纳大学物理研究所)曾是玻尔兹曼工作的地方,也是他的学生进进出出的地方,更是燃起我激情的地方。然而,自从玻尔兹曼猝然悲壮地离去之后,以前那种心迷神往的心情再也不复出现了。”[5]玻尔兹曼的去世,使薛定谔失去了追随的目标,失去了早期科学生涯的领航者,这是薛定谔科学研究道路漫长而曲折的重要原因之一。
维也纳大学1365年建校,是全欧洲历史最悠久的几所大学之一。其中物理专业更富有实力。玻尔兹曼、马赫和爱因斯坦都曾在这里任教。玻尔兹曼去世后,对薛定谔影响最大的有三位教授,一位是物理学教授、物理化学研究所主任埃克斯纳(Exner),他以研究放射学、电化学、大气电学、晶体物理、光谱学和色彩学著称。当时欧洲的放射学研究正处于兴旺期,埃克斯纳是这一领域的重要领衔者之一。在他的帮助下,居里夫妇获得100千克沥青铀矿石,从这些矿石中,居里夫妇首先提炼出了浓缩铀。作为回赠,他们也给维也纳大学一小份高度浓缩铀样本,促使维也纳大学在放射性研究上有了突飞猛进。对薛定谔影响较大的另一位教授是哈森诺尔(Hasenohrl).他是玻尔兹曼最优秀的弟子之一,毕业后曾在著名的莱顿低温实验室做研究助手,后师从洛伦兹,1899年回到维也纳大学担任讲师。1904年哈森诺尔以一篇著名的论文闻名于世,在这篇论文中,他早于爱因斯坦提出质能等效原理,然而与爱因斯坦有所不同,他的这一原理出发点与狭义相对论无关,而是基于对惯性质量的讨论。经他证明,一个运动的带电粒子其惯性质量与其速度相关,并证明了一个黑体辐射物体,其质量也与能量成正比。很遗憾的是,他没有得到c2这个比例常数。1907年,他接替玻尔兹曼的职位担任理论物理教授,在就职演讲中,他对玻尔兹曼充满敬重与怀念,讲话的哲学深度令人向往。这个讲话激起薛定谔的共鸣,使他无比兴奋地下定决心,立志跟随这位教授的脚步,成为一个理论物理学家。
另一位对薛定谔有重要影响的是哲学家马赫(Mach)。马赫与玻尔兹曼对“原子实在”问题有过长期的争论,这个争论异常尖锐,有时甚至使玻尔兹曼感到非常痛苦。但这场争论并没有影响薛定谔对马赫的崇拜,也没有影响他在学习自然科学中接受马赫的哲学思想。马赫的演讲和书籍使薛定谔懂得,哲学不是靠聪明而是要深度思考,哲学能使人变得深奥,这样的信念贯穿薛定谔的一生。很多年以后,在谈起玻尔兹曼与马赫的争端时,薛定谔曾说:“他们双方为追求真理坦诚而无私地争论,对此,我们怀着深切的崇敬。我们认为他们之间有着不可调和的矛盾。玻尔兹曼所思考所看重的,在于形成一个毫无瑕疵和详尽的‘图像’,以避免从假定上就出现自我矛盾;而马赫所考虑的是如何谨慎地处理所观察的现实,如果需要,再依次去追根溯源,还原为天然的知觉……然而对于我们,则认为这只是出手的方法不同而已,追随其中一个或另一个都不会在重要原则性的认识上失去方向。”[6]
在马赫的影响下,哲学思考不仅伴随薛定谔全部科学生涯,而且在科学研究的同时,他也撰写了几本具有影响力的哲学著作。
进入大学不久,薛定谔由于数学物理成绩很快超越他人而小有名气。他与晚一年入学的西瑞恩(Thirrin)成了朋友。多年以后西瑞恩忆起第一次见到薛定谔的情景时说:“有一天我正在图书馆看书,一个学生走了进来。他有一双略带铁灰色的蓝眼睛,一头金黄色的短发,其他同学纷纷议论说:‘看,这就是薛定谔!’我就这样第一次认识他了。”西瑞恩很快与他成了亲密朋友,西瑞恩认为“他对工作有火一般的热情,尤其是在探讨问题时,有一股穷追不舍刨根问底的精神”。[7](https://www.daowen.com)
大学时期,薛定谔的另一位好友是植物学系的学生弗利米尔(Frimmel)。他们俩在探讨哲学问题上很投机,谈得较多的是“究竟生命的意义是什么”以及“什么是生命。”喜欢物理和数学的薛定谔为什么对这些问题感兴趣,一部分原因来自对事物好奇、追问与思考的习惯,对一个没有经历过痛苦和忧虑的青年人来说,很容易受这些奇异的话题所吸引;另一部分原因是来自德国当时的教育。在以德语为母语的学校中,德国哲学家赫尔德(Johann Gottfried Herder)和谢林(Friderich Wilhelm Joseph von Schelling)等人提出的“永恒自然法则论”(Naturphilosophie)的哲学思想已成为当时科学教育的重要组成部分,要求学生接受“公平冷静地观察世界”的诚实态度,即无论发生什么事情,无论与你是否有关联,或者是否被你所认同,都应当一视同仁地把它视为客观现象。这种教育认为,无论生与死都应视为是自然的生命过程,这就是薛定谔与弗利米尔经常讨论的话题。他们一起读书,读得最多的还有其他哲学书籍和人物的传记,他们常谈论书中的人物,例如谈论西蒙(Semon)的《记忆力的保持原理》(The Mneme as Conservation Principle)。这是薛定谔有生以来第一次,也是最后一次与他人共读的经历,这个经历对他一生的哲学思考有着很大的影响。
在大学的课程中,薛定谔最喜欢的是哈森诺尔的理论物理课。这门课程持续了8个学期,每周5学时,包括分析力学、变形体力学、偏微分方程、麦克斯韦电磁场理论、热力学和统计物理。哈森诺尔是位才华横溢、精力充沛的年轻教师,在课堂上,他不主张强记,他的理论和数学推导严密,讲授课程全凭逻辑思维,因而从不在数学推导上失去方向;在课后,他与学生一起爬山、滑雪,无论他在哪里,总有一群学生簇拥着他。
哈森诺尔的课极其生动,学生深受吸引,以致不觉得上课的教室原是个残破的房子。这是一个在原有旧楼上又后加的一个楼层,由于年代久远,教室的墙和楼板有不少裂缝,在教室里每走一步,整个房子不仅吱吱作响,还跟着晃动。教室里没有桌椅,学生只能坐在一排排架起的长条板上,用膝盖当桌子。然而这一切都不影响他们对哈森诺尔课的专注。薛定谔受这位老师的影响很深,他曾说:“没有什么人能比哈森诺尔对我的影响更大了,甚至包括我的父亲。”[8]
1910年5月20日,薛定谔拿到了物理专业的哲学博士学位,他的论文是《潮湿空气中绝缘体表面漏电的研究》,这是一篇实验性论文。1910年6月30日,薛定谔在维也纳科学院做了宣读,几周之后在《科学进展》上发表[9]。