一個富豪締造的科學夢想，其精神延續了上百年（上）

2025年是量子力學百年華誕，被聯合國大會定為 “國際量子科學技術年” 。一個世紀以來，量子力學從根本上改變了人類對物質結構及其相互作用的認知，與相對論一起被認為是現代物理學的兩大基本支柱。在量子世界中，光具有波粒二象性，粒子的位置和動量無法同時精確測量，而相距遙遠的粒子間可以存在量子糾纏。量子力學起源於20世紀初馬克斯·普朗克（Max Planck）關於黑體輻射、阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）關於光電效應等 “舊量子論” 的研究。1920年代中期，尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）、維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）、埃爾溫·薛定諤（Erwin Schrödinger）、保羅·狄拉克（Paul Dirac）等人正式建立了現代量子力學的完整數學框架，馬克斯·玻恩（Max Born）是在科學文獻中最先給出術語 “量子力學” 的學者。

關於量子力學的發展，不能不提到極負盛名的“索爾維會議”以及它的讚助人——歐內斯特·加斯頓·約瑟夫·索爾維（Ernest Gaston Joseph Solvay，1838-1922）。特別是在1927年的第五屆索爾維會議上，幾乎所有奠定了量子力學基礎、對量子理論近代發展做出貢獻的著名科學家都出席了這次會議，因此被譽為 “最牛物理學盛會” 。今年五月的一天，筆者在比利時首都布魯塞爾 CityWalk，路過歐洲區的利奧波德（Leopold）公園，偶遇公園池塘邊一座折衷主義風格的兩層樓房（上圖）。樓前的牌子上說明這裏以前是索爾維生理學研究所，現為埃米爾·雅克曼（Émile Jacqmain）中學主樓。第五屆索爾維會議就在這棟樓房裏舉行，牌子上還貼出了當年在樓前拍攝的那張 “物理學曆史上最偉大的合照” （下圖），將世界頂尖物理學家齊聚一堂的場景展現得淋漓盡致。

索爾維的發明和創業

歐內斯特·索爾維是比利時重要的發明家、工業化學家和實業家，索爾維公司（Solvay & Cie）的創始人。他於1838年在比利時勒貝克（Rebecq）出生，1922年逝世於布魯塞爾首都大區的伊克塞勒（Ixelles）市鎮。19世紀下半葉正值第二次工業革命的黎明，人們篤信通過科學和工業實現社會進步。托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）、阿爾弗雷德·諾貝爾（Alfred Nobel）、亞曆山大·貝爾（Alexander Bell）以及索爾維等人都是這一時期的標誌性發明家和企業家。索爾維雖然是當年的比利時首富，卻始終認為財富並不是最終目的，致力於成為一個科學的傳播者和推動者才是他畢生的追求，並將科學視為自己的 “第五個孩子” 。他捐出萬貫家財，創辦了多個教育機構，支持了許多福利設施，成為當時科學研究的偉大讚助人和社會進步的推動者，享有國際盛譽。

索爾維的父親亞曆山大·索爾維（Alexandre Solvay）是一位商人、采石場主和鹽廠經營者。索爾維自幼受父親影響，對物理、化學和自然曆史著迷，但他在16歲時因病退學，無法進入大學學習。盡管如此，索爾維還是得到了中學的科學教授、畢業於蒙斯礦業學院（l’École des Mines de Mons）的馬卡杜斯（Macardus）修士的指導。他自學化學和工業流程，經常參加化學和物理方麵的公開講座、參觀工業博物館和理工學院。索爾維21歲時進入叔叔的煤氣廠工作，他在實驗中把煤氣廢液加熱，釋放出氨和二氧化碳，將氨溶解到鹽溶液中析出碳酸氫鈉，再通過煆燒碳酸氫鈉產生出碳酸鈉（Na2CO3），即俗稱的蘇打或純堿。索爾維曾回憶道： “我打算製造當時很昂貴的碳酸銨，但是沒有成功。我想起小時候的鹽，就將它們在試管裏溶在水中搖晃，結果得到了蘇打。”

蘇打的故事如同煉金術一樣，可以追溯到古埃及，人們從幹涸的湖床中提取泡堿，用於製作木乃伊和玻璃。然而到了18世紀末，這些天然資源已無法滿足肥皂、紡織和玻璃等行業對碳酸鈉的需求。1791年，法國醫生尼古拉斯·勒布朗（Nicolas Leblanc）開發了一種生產碳酸鈉的工藝，使用硫酸、鹽水等原料來生產純堿。然而這種方法成本高昂，產品純度較低，而且對環境有害，探索製堿新方法的需求一直存在。索爾維將簡單的實驗室工藝轉化為可擴展的工業生產的突破性方法，於1863年成功申請了專利，用於生產天然狀態下極為稀少的碳酸鈉，這一方法稱為 “氨堿法” 或 “索爾維法” 。碳酸鈉是許多工業應用中必不可少的化合物，索爾維法不僅降低了生產成本，還最大限度地減少了對環境的影響，至今仍是製造碳酸鈉最重要的化學工藝。

索爾維在比利時庫耶（Couillet）建立了第一家工廠，後來又在法國南錫建造了一座更大的工廠，他與兄弟阿爾弗雷德·索爾維（Alfred Solvay）以及融資合夥人一起奠定了日後化工王國的基礎，索爾維工藝成為改變化學格局、刺激經濟增長的基石，代表了??現代精密化學工程的開端。在經曆了初創時期的艱難歲月後，索爾維公司從1870年起開始向英、德、俄、美等工業化國家擴展業務，迅速發展成為當時最大的跨國公司之一。20世紀初，全球95%的純堿均使用 索爾維法生產 。20世紀上半葉，公司安然度過兩次世界大戰。索爾維的創新理念不僅徹底改變了純堿生產，更奠定了公司在瞬息萬變的世界中不斷革新、銳意進取的基礎。經過160多年的發展，當今的索爾維集團已成為全球化工行業的領導者。2023年，索爾維分拆為兩家獨立公司，其特種化學品部門由Syensqo接管。

偉大的科學讚助者和推動者

1967年之前索爾維公司一直保持合夥製經營模式，管理層幾乎全部由索爾維家族成員組成。索爾維率先在自己的工廠中建立了社會保障體係：1878年起為工人及家屬提供免費醫療服務、病假工資和工傷賠償，1899年為工人提供養老保障，1908年開始八小時工作製，1913年引入帶薪假期並開展職業再培訓，勾勒出一種基於勞動力市場組織及國家參與的社會結構。索爾維晚年成為一位政治家和慈善家，1889年當選為比利時國會參議員。他主張人人完全平等，極力倡導教育、科學和社會福利改革。索爾維還創建了許多社會項目，1914年他與比利時其他工業家和銀行家一起創辦了國家救濟和糧食委員會並任主席，在第一次世界大戰期間為比利時的物資供應發揮了重要作用。1918年11月，比利時國王阿爾貝一世（Albert I）任命索爾維為國務大臣。圖為1913年索爾維（前排中）、他的長子阿曼德（Armand，後排中）和侄子路易（Louis，後排左），以及公司管理層其他人員。

1897-1899年間，索爾維讚助了比利時的第一次南極探險，探險隊發現的一條山脈以他剛出生的孫子歐內斯特-約翰·索爾維（Ernest-John Solvay）的名字命名。索爾維是一名登山愛好者、比利時阿爾卑斯俱樂部成員，他於1904年捐資在阿爾卑斯山脈馬特洪峰（Matterhorn）上建造了 “索爾維避難所” （Solvay Refuge）。這是瑞士阿爾卑斯俱樂部擁有的最高山間小屋，海拔4003米。索爾維的慈善事業始終專注於科學和教育，在其全球工業基地為兒童安排並資助了日托、小學和夏令營。1913年索爾維集團成立50周年之際，集團向歐洲、美國和剛果的大學捐贈了巨額善款，並在布魯塞爾建立了一所工人教育學院，為最有天賦的員工提供獎學金。傑出的洞察力與好奇心還促使索爾維資助了一係列研究項目，包括瑪麗·斯克沃多夫斯卡-居裏（Marie Sk?odowska-Curie，圖一前排左三）的放射性實驗 。

索爾維年輕時不得不克製住對“純粹科學”的濃厚興趣，專注於工業中使用的技術。索爾維公司是他涉足科學技術的第一個地方，在初創時期由於缺乏專業的化學專業知識，索爾維經常求助於布魯塞爾的化學教授，並保持了長期合作關係。物理學是索爾維最熱愛的科學，他曾研究自創的“引力-物質”理論，嚐試開發蒸汽以產生電力的電機等，均由於缺乏嚴謹性及違背科學原理而失敗。盡管普遍不被認可，索爾維從未失去自信，終其一生樂此不疲。索爾維不是以一個置身事外的讚助者，而是以盡職盡責的組織者的身份，致力於推動純粹科學和應用科學的發展。深受美好年代科學主義和實證主義的影響，他看似雜亂無章的各種科學探索，實際上源於其統一的哲學理念。索爾維的偉大夢想是通過整合物理化學、生物生理學和社會學這三個學科，建立一個普遍的科學秩序。

索爾維逐漸意識到依靠專業人士的重要性，成為布魯塞爾自由大學的主要讚助人，在該校創立了社會學研究所（1894）、生理學研究所（1895）和索爾維商學院（1903）。他在社會科學方麵的投入對於19世紀末哲學和法學領域布魯塞爾學派的誕生發揮了重要作用。由於索爾維以及多位銀行家和科學家的支持和資助，布魯塞爾科學城在布魯塞爾自由大學老校區——美麗的奧波德公園正式落成，由著名建築師設計的各個研究所的建築散布公園各處。20世紀初，索爾維和比利時國王共同創立了用於科學研究的比利時國家基金會。他的熱情特別體現在布魯塞爾國際物理和化學研究所（1912-1913）的創建過程中，盡管物理和化學是索爾維事業的起源，但這些學科卻是最後受益於其資助的領域，為此他建立了一個本地團隊和國際專家網絡。

在德國物理學家和化學家瓦爾特·能斯特（Walther Nernst）的建議下，索爾維出資創立了以自己的名字命名的國際學術會議。索爾維會議的法語正式名稱是Conseils Solvay，即 “索爾維理事會” 。與早期物理學會議不同，索爾維會議是一個僅限於為數不多的受邀者參加的研討會，就基礎科學的特定主題進行討論，旨在為解決異常困難的學術問題做出貢獻。索爾維國際物理和化學研究所就是在此基礎上應運而生，以1911年第一屆會索爾維會議模式為基礎，研究所負責定期組織索爾維會議。索爾維在世時一共舉辦了1911、1913和1921年的前三屆索爾維物理學會議。在他去世前一個月的1922年4月，舉辦了第一屆索爾維化學會議。索爾維公司的許多辦公室牆壁上都掛著那幅真人大小的第五屆索爾維物理會議合影，以此紀念公司的曆史傳承及其對科學事業的奉獻。（未完待續）