2025年是量子力学百年华诞,被联合国大会定为 “国际量子科学技术年” 。一个世纪以来,量子力学从根本上改变了人类对物质结构及其相互作用的认知,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。在量子世界中,光具有波粒二象性,粒子的位置和动量无法同时精确测量,而相距遥远的粒子间可以存在量子纠缠。量子力学起源于20世纪初马克斯·普朗克(Max Planck)关于黑体辐射、阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)关于光电效应等 “旧量子论” 的研究。1920年代中期,尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)、维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg)、埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger)、保罗·狄拉克(Paul Dirac)等人正式建立了现代量子力学的完整数学框架,马克斯·玻恩(Max Born)是在科学文献中最先给出术语 “量子力学” 的学者。
关于量子力学的发展,不能不提到极负盛名的“索尔维会议”以及它的赞助人——欧内斯特·加斯顿·约瑟夫·索尔维(Ernest Gaston Joseph Solvay,1838-1922)。特别是在1927年的第五届索尔维会议上,几乎所有奠定了量子力学基础、对量子理论近代发展做出贡献的著名科学家都出席了这次会议,因此被誉为 “最牛物理学盛会” 。今年五月的一天,笔者在比利时首都布鲁塞尔 CityWalk,路过欧洲区的利奥波德(Leopold)公园,偶遇公园池塘边一座折衷主义风格的两层楼房(上图)。楼前的牌子上说明这里以前是索尔维生理学研究所,现为埃米尔·雅克曼(Émile Jacqmain)中学主楼。第五届索尔维会议就在这栋楼房里举行,牌子上还贴出了当年在楼前拍摄的那张 “物理学历史上最伟大的合照” (下图),将世界顶尖物理学家齐聚一堂的场景展现得淋漓尽致。


欧内斯特·索尔维是比利时重要的发明家、工业化学家和实业家,索尔维公司(Solvay & Cie)的创始人。他于1838年在比利时勒贝克(Rebecq)出生,1922年逝世于布鲁塞尔首都大区的伊克塞勒(Ixelles)市镇。19世纪下半叶正值第二次工业革命的黎明,人们笃信通过科学和工业实现社会进步。托马斯·爱迪生(Thomas Edison)、阿尔弗雷德·诺贝尔(Alfred Nobel)、亚历山大·贝尔(Alexander Bell)以及索尔维等人都是这一时期的标志性发明家和企业家。索尔维虽然是当年的比利时首富,却始终认为财富并不是最终目的,致力于成为一个科学的传播者和推动者才是他毕生的追求,并将科学视为自己的 “第五个孩子” 。他捐出万贯家财,创办了多个教育机构,支持了许多福利设施,成为当时科学研究的伟大赞助人和社会进步的推动者,享有国际盛誉。

苏打的故事如同炼金术一样,可以追溯到古埃及,人们从干涸的湖床中提取泡碱,用于制作木乃伊和玻璃。然而到了18世纪末,这些天然资源已无法满足肥皂、纺织和玻璃等行业对碳酸钠的需求。1791年,法国医生尼古拉斯·勒布朗(Nicolas Leblanc)开发了一种生产碳酸钠的工艺,使用硫酸、盐水等原料来生产纯碱。然而这种方法成本高昂,产品纯度较低,而且对环境有害,探索制碱新方法的需求一直存在。索尔维将简单的实验室工艺转化为可扩展的工业生产的突破性方法,于1863年成功申请了专利,用于生产天然状态下极为稀少的碳酸钠,这一方法称为 “氨碱法” 或 “索尔维法” 。碳酸钠是许多工业应用中必不可少的化合物,索尔维法不仅降低了生产成本,还最大限度地减少了对环境的影响,至今仍是制造碳酸钠最重要的化学工艺。
索尔维在比利时库耶(Couillet)建立了第一家工厂,后来又在法国南锡建造了一座更大的工厂,他与兄弟阿尔弗雷德·索尔维(Alfred Solvay)以及融资合伙人一起奠定了日后化工王国的基础,索尔维工艺成为改变化学格局、刺激经济增长的基石,代表了??现代精密化学工程的开端。在经历了初创时期的艰难岁月后,索尔维公司从1870年起开始向英、德、俄、美等工业化国家扩展业务,迅速发展成为当时最大的跨国公司之一。20世纪初,全球95%的纯碱均使用 索尔维法生产 。20世纪上半叶,公司安然度过两次世界大战。索尔维的创新理念不仅彻底改变了纯碱生产,更奠定了公司在瞬息万变的世界中不断革新、锐意进取的基础。经过160多年的发展,当今的索尔维集团已成为全球化工行业的领导者。2023年,索尔维分拆为两家独立公司,其特种化学品部门由Syensqo接管。
伟大的科学赞助者和推动者
1967年之前索尔维公司一直保持合伙制经营模式,管理层几乎全部由索尔维家族成员组成。索尔维率先在自己的工厂中建立了社会保障体系:1878年起为工人及家属提供免费医疗服务、病假工资和工伤赔偿,1899年为工人提供养老保障,1908年开始八小时工作制,1913年引入带薪假期并开展职业再培训,勾勒出一种基于劳动力市场组织及国家参与的社会结构。索尔维晚年成为一位政治家和慈善家,1889年当选为比利时国会参议员。他主张人人完全平等,极力倡导教育、科学和社会福利改革。索尔维还创建了许多社会项目,1914年他与比利时其他工业家和银行家一起创办了国家救济和粮食委员会并任主席,在第一次世界大战期间为比利时的物资供应发挥了重要作用。1918年11月,比利时国王阿尔贝一世(Albert I)任命索尔维为国务大臣。图为1913年索尔维(前排中)、他的长子阿曼德(Armand,后排中)和侄子路易(Louis,后排左),以及公司管理层其他人员。

索尔维年轻时不得不克制住对“纯粹科学”的浓厚兴趣,专注于工业中使用的技术。索尔维公司是他涉足科学技术的第一个地方,在初创时期由于缺乏专业的化学专业知识,索尔维经常求助于布鲁塞尔的化学教授,并保持了长期合作关系。物理学是索尔维最热爱的科学,他曾研究自创的“引力-物质”理论,尝试开发蒸汽以产生电力的电机等,均由于缺乏严谨性及违背科学原理而失败。尽管普遍不被认可,索尔维从未失去自信,终其一生乐此不疲。索尔维不是以一个置身事外的赞助者,而是以尽职尽责的组织者的身份,致力于推动纯粹科学和应用科学的发展。深受美好年代科学主义和实证主义的影响,他看似杂乱无章的各种科学探索,实际上源于其统一的哲学理念。索尔维的伟大梦想是通过整合物理化学、生物生理学和社会学这三个学科,建立一个普遍的科学秩序。
索尔维逐渐意识到依靠专业人士的重要性,成为布鲁塞尔自由大学的主要赞助人,在该校创立了社会学研究所(1894)、生理学研究所(1895)和索尔维商学院(1903)。他在社会科学方面的投入对于19世纪末哲学和法学领域布鲁塞尔学派的诞生发挥了重要作用。由于索尔维以及多位银行家和科学家的支持和资助,布鲁塞尔科学城在布鲁塞尔自由大学老校区——美丽的奥波德公园正式落成,由著名建筑师设计的各个研究所的建筑散布公园各处。20世纪初,索尔维和比利时国王共同创立了用于科学研究的比利时国家基金会。他的热情特别体现在布鲁塞尔国际物理和化学研究所(1912-1913)的创建过程中,尽管物理和化学是索尔维事业的起源,但这些学科却是最后受益于其资助的领域,为此他建立了一个本地团队和国际专家网络。
在德国物理学家和化学家瓦尔特·能斯特(Walther Nernst)的建议下,索尔维出资创立了以自己的名字命名的国际学术会议。索尔维会议的法语正式名称是Conseils Solvay,即 “索尔维理事会” 。与早期物理学会议不同,索尔维会议是一个仅限于为数不多的受邀者参加的研讨会,就基础科学的特定主题进行讨论,旨在为解决异常困难的学术问题做出贡献。索尔维国际物理和化学研究所就是在此基础上应运而生,以1911年第一届会索尔维会议模式为基础,研究所负责定期组织索尔维会议。索尔维在世时一共举办了1911、1913和1921年的前三届索尔维物理学会议。在他去世前一个月的1922年4月,举办了第一届索尔维化学会议。索尔维公司的许多办公室墙壁上都挂着那幅真人大小的第五届索尔维物理会议合影,以此纪念公司的历史传承及其对科学事业的奉献。(未完待续)