5.  桃李满天下为大师之师   无缘于诺奖成无冕之王

量子力学之诞生与发展，在当年就已经引产了数十名诺贝尔奖得主。然而，赞赏之余有遗憾，物理学界量子之林中，也有几个光环没有照到的死角。任何奖项都不可能是绝对公平的，多数人是实至名归，但也有几个被“漏奖”的大鱼，令人扼腕叹息！德国物理学家索末菲（Sommerfeld，1868年－1951年）就是典型的一位。

我们先来列举一下，在本英雄传中出场过的物理高手们（他们的出生年显示于括号中）：

普朗克（1858）、维恩（1864）、瑞利（1842）、爱因斯坦（1879）、玻尔（1885）、汤姆逊（1856）、卢瑟福（1871）、朗道（1908）、居里夫人（1867）、让·佩兰（1870）、彭家勒（1854）、朗之万（1872）、德布罗意（1892）、M·布里渊（1854）。这些人中大多荣获了诺贝尔奖的桂冠，下图中将他们从左到右按照出生之年的顺序排列起来。图中也特别标志出索末菲对物理学的贡献，以及他培养出的学生中的诺贝尔奖得主们。

索末菲与诺贝尔奖

·攻流体力学，与湍流纠葛

如今的科学界，没有人不知道爱因斯坦的名字，但却很少有人听过索末菲的名字。不过，如果我们穿越历史回到1900年左右，情况则是相反，那时的爱因斯坦只是个无名的专利局小职员，索末菲却已经是浪迹物理江湖多年的大教授了。那年头，普朗克正在思索黑体辐射之时，索末菲则企图攻克湍流的难题。

攻克湍流，谈何容易！这个领域至今也仍然是一个未解之谜，被称为是“经典物理学尚未解决的最重要的难题”。

索末菲比普朗克晚出生10年，比爱因斯坦早生10年。他们都是德国物理学家。索末菲出生于東普魯士的柯尼斯堡，据说那是理论物理的发源地，诞生了许多知名人物，例如：大哲学家康德、作家霍夫曼、大数学家希尔伯特、数学家哥德巴赫、爱因斯坦大力称赞的女数学家诺特……等等。甚至还有一个著名的“柯尼斯堡七桥问题”，也与该城市有关，大数学家欧拉因解决这个数学难题而创建了数论。

柯尼斯堡当年是德国文化的中心之一，有一种特殊的博学和文化的氛围。柯尼斯堡如今属于俄罗斯，叫加里宁格勒。索末菲诞生成长于一个如此的“风水宝地”，得天独厚，从小便沐浴于科学文化的阳光雨露中。索末菲在柯尼斯堡大学读书时，讲课的教授中便是数学大师云集，名师们的栽培和点拨，使他受益匪浅。之后他到哥廷根大学，又幸运地当上了数学家克莱因的助手。克莱因是研究非欧几何及群论之专家，在大众心目中，以熟知的拓扑例子“克莱因瓶”而著名。

数学气氛如此浓厚，使索末菲的研究课题经常游走于物理与数学之间。在当时的德国，起初实验物理比理论物理更受重视，但后来，在这些精通数学的理论物理学家们（包括索末菲和波恩）的努力下，将形势翻转过来。索末菲也因此而走上了数学上及其困难的“湍流研究”之路。

索末菲对湍流相关的流体力学的最主要贡献，是奥尔-索末菲方程（Orr–Sommerfeld equation）。索末菲认为，湍流的发生机理可以转化为一个稳定性分析问题。当流速高于某临界值时，层流变成不稳定，微小的扰动下即会产生湍流。奥尔－索末菲方程，是一个微分方程，通过解出方程，或者研究其特征值等，可以作为判断流体动力稳定性的条件。

然而，要解出这个方程是太困难了！索末菲自己也万没想到，这个方程，不仅后来困惑自己数年，也困惑自己的学生，以及整个物理界及数学界研究湍流的同行们多年。其中包括了海森堡开始时一无所获，后来凭直觉“猜”出答案， 20年后林家翘一举成功的生动故事等，此处不表。

索末菲对流体力学付出了几十年的心血和精力，湍流问题成了他一生的纠葛，直到高龄时都还经常耿耿于怀。二十世纪流体力学权威，钱学森、郭永怀等人的老师冯·卡门，在自传中记录了这样一段往事：“索末菲，这位著名的德国理论物理学家，曾经告诉我，在他死前，他希望能够理解两种现象—量子力学和湍流。” 海森堡对这段话的说法有点不同：“索末菲说过：见到上帝时我想问他两个问题：为什么会有相对论？为什么会有湍流？”

不管哪种版本，困惑索末菲一生，企图向上帝寻求答案的疑问中都包括了“湍流”一词，可见这个难题是何等地让他魂牵梦绕刻骨铭心的！

·新原子模型，解释光谱线

除了思考湍流之外，索末菲以其深厚的数学功底，对狭义相对论的数学基础，以及电磁波在介质中的传播等课题，也作了重要的贡献。

对本文的主题：量子理论而言，索末菲也不愧为开山始祖之一。他本人的贡献主要是：改进了波尔的原子模型，发现了精细结构常数。