亨德里克．勞倫茲、羅伯特．密立根，以及他們在兩次大戰間的調解

第一次世界大戰使一個緊密聯繫的國際物理學界分崩離析。兩位著名的物理學家在戰間期(interwar period)試圖修復那些破碎的鏈接。

在加州理工學院(Caltech)諾曼．布里奇物理實驗室(Norman Bridge Laboratory of Physics)的東側樓梯間，掛著一張照片。自1922年起，它描繪了25名教授和學生擺出在他們的星期天中最好的姿勢，與一隻躺在他們腳邊的狗(請見圖1)。他們在那裡參加關於光和物質的特別系列講座。在前排中間、實驗室主任羅伯特．密立根的右邊，坐著的講師是來自荷蘭萊登大學(Leiden University)的理論物理學家—亨德里克．勞倫茲。

圖1、加州理工學院的教師、學生，和工作人員在1922年亨德里克．勞倫茲的來訪期間與他合影。坐在狗後面的是勞倫茲(留著白鬍子)，在他左邊的是羅伯特．密立根。這張照片的副本掛在加州理工學院的諾曼．布里奇物理實驗室。(由加州理工學院的資料庫提供。)

密立根和勞倫茲因他們對20世紀早期的物理學有著巨大的貢獻而聞名。但他們也在國際科學政策領域中留下了他們的印記。本文根據密立根和勞倫茲分別在加利福尼亞州帕薩迪納(Pasadena, California)以及荷蘭哈倫(Haarlem, the Netherlands)的檔案，重建了這項工作鮮為人知的一面：他們共同努力恢復各國之間的科學合作，這些國家在第一次世界大戰期間竭盡心力地要將對方摧毀。

長達四年的血腥戰爭在科學家之間產生了巨大的仇恨，他們在戰前原是友好的合作關係，但最終卻陷入了戰壕的對立。勞倫茲和密立根以國際聯盟的國際知識合作委員會(League of Nation’s International Committee on Intellectual Co-operation)—今日聯合國教科文組織(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization, UNESCO)的前身—成員的身份，試圖在雙方之間建立和平。

勞倫茲與密立根

勞倫茲出生於1853年(請見方框1)，與年紀比他小十五歲的密立根相處得很好。兩位科學家的首次相遇是在1900年，於巴黎舉行的國際物理學會上(International Congress of Physics)，這是他們第一次有這類型的接觸。在第一次世界大戰之後，當勞倫茲作為索爾維物理學會議(Solvay Conference on Physics)(註一)的主席，邀請密立根及他在芝加哥大學(University of Chicago)的同事阿伯特．麥可森(Albert Michelson)參加1921年的會議時(請見圖2)，重新燃起了勞倫茲與密立根之間的聯繫。這是美國科學家第一次受邀參加在布魯塞爾(Brussels)舉行的著名聚會¹。1921年的春天，密立根在前往會議的途中，在荷蘭的小鎮哈倫拜訪了勞倫茲。「我希望你會實現要再次來訪美國的承諾，」密立根在從歐洲回家的路上於倫敦寫道：「且建議最好的時間會是在明年的某個時候。」²

圖2、這張團體合照拍攝於1921年4月1日到4月6日舉行的第三屆索爾維物理學會議。坐在第一排的是亨德里克．勞倫茲(右4)及羅伯特．密立根(右2)。歐尼斯特．拉塞福(Ernest Rutherford)坐在他們兩個的中間；瑪麗．居禮坐在密立根的右邊。除了擁有德國-瑞士雙重國籍的阿爾伯特．愛因斯坦之外，德國物理學家都因戰爭時留下的怨恨而沒有被邀請參加會議。(由班傑明．庫普里(Benjamin Couprie)拍攝；由布魯塞爾國際索爾維研究所提供。)

方框1. 亨德里克．勞倫茲(1853-1928) 亨德里克．勞倫茲是一名蔬菜農民的兒子，在荷蘭東部的省城阿納姆(Arnhem)長大15。他在1870年前往萊登大學(Leiden University)學習數學及物理。他博士期間的工作擴展了馬克士威的電磁學理論，在1875年集結成與光反射和折射有關的博士論文。 勞倫茲於1877年提出微小帶電粒子的存在，這些粒子本是原子的一部份，後來被稱為電子。他在1892年闡明了他的電子理論。該理論的完整版於1904年發表，介紹了現今被稱為勞倫茲力(Lorentz force)、勞倫茲收縮(Lorentz contraction，長度收縮)，以及勞倫茲轉換(Lorentz transformation)的概念。兩年後，勞倫茲在哥倫比亞大學(Columbia University)就該理論做了系列講座。它們於1909年出版，名為《電子理論及其在光學現象以及熱輻射中的應用》(The Theory of Electrons and Its Applications to the Phenomena of Light and Radiant Heat)。 1896年，勞倫茲用他的電子理論解釋了光譜線是如何在磁場的影響下分裂，這也是大家所謂的塞曼效應(Zeeman effect)。勞倫茲與透過實驗發現這種行為的彼得．塞曼(Pieter Zeeman)一起，因為這項成就共同獲得了1902年的諾貝爾物理學獎。但他卻無法解釋其後被密立根等人發現的異常塞曼效應。 勞倫茲於1912年搬到哈倫，他在那裡領導泰勒斯博物館(Teylers Museum)的研究實驗室。儘管他在萊登大學以特聘教授的身分繼續講課，但這個新職位讓他從教授理論物理時承擔的繁重講課事務中得到解脫。他主要利用新得到的空閒時間，透過與國際研究理事會、國際知識合作委員會，以及國際索爾維研究所(International Solvay Institutes)一起工作，來促進國際科學的合作。由於他的機智、對語言的掌握，以及他在國際物理學界得到的敬重，勞倫茲主持了前五次的索爾維會議。 1923年，勞倫茲離開了實驗室，但仍繼續在萊登大學授課。他緊跟1920年代相對論和量子理論的新發展，甚至在1926到1927年的美國訪問之旅期間，於康乃爾大學(Cornell University)就量子理論的主題進行演講(請見圖4)。勞倫茲是愛因斯坦的好朋友，愛因斯坦曾稱這位荷蘭人是「活生生的藝術品」。為了表彰他對荷蘭科學的貢獻，荷蘭皇家藝術與科學學院(Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences)每隔四年，將勞倫茲獎章(Lorentz Medal)授予一位傑出的理論物理學家(請見圖5)。 圖4、羅伯特．密立根(中間)在1924年日內瓦的國際知識合作委員會會議上與阿爾伯特．愛因斯坦(左)及瑪麗．居禮(右)談話。(由加州理工檔案中心提供) 圖5、勞倫茲獎章由荷蘭皇家藝術與科學學院每四年頒發一次，授予傑出的理論物理學家。該獎章成立於1925年亨德里克．勞倫茲獲得博士學位的50週年之際，於1927年首次頒發給馬克斯．普朗克(Max Plank)。

如圖1所示，密立根(請見方框2)確實讓勞倫茲兌現了他的承諾：這位荷蘭物理學家在帕薩迪納度過了冬季學期(winter term)，當時他正在進行1922年的美國巡迴演講。勞倫茲的停留是帕薩迪納威爾遜山天文台(Mount Wilson Observatory)的台長喬治．海爾(George Hale)制定主計畫的一部份，該計畫的要旨在於，將加州理工學院轉變為世界級的研究機構。計畫的第一步是將密立根從芝加哥大學挖角過來。於1921年，在身為醫生及富商的諾曼．布里奇所捐贈的25萬美元(現今價值超過三百萬美金)幫助下，海爾為這個至今仍以諾曼．布里奇的名字命名的實驗室達成了轉變計畫的第一步。

在海爾計畫中的第二步，是邀請國外著名物理學家來帕薩迪納擔任客座教授。勞倫茲是海爾的第一個受邀者，而這絕非巧合：他是當時最受尊敬的理論物理學家。其他來自歐洲的明星科學家，包括阿爾伯特．愛因斯坦(Albert Einstein)、保羅．埃倫費斯特(Paul Ehrenfest)、維爾納．海森堡(Werner Heisenberg)、埃爾溫．薛丁格(Erwin Schrödinger)，以及阿諾．索末菲(Arnold Sommerfeld)，都將追隨他的腳步。

新落成的諾曼．布里奇物理實驗室在勞倫茲停留於帕薩迪納的期間啟用，並邀請他在1922年1月28日的開幕式上發表演說。引人注目的是，勞倫茲的演講讚頌了「物理學家們形成了一種遍布於世界的友誼」。儘管世界才剛擺脫了一場災難性的戰爭，勞倫茲說：「我對這種科學的和睦深信不疑。³」

國際研究理事會 (International Research Council, IRC)

一次世界大戰之後，海爾和密立根都積極參與國際科學的重組。在戰爭之前，海爾曾是美國國家科學院(National Academy of Science)的外交大使。他在那個職位上認識了國際科學學會(International Association of Academies)，這是一個旨在聯通全球科學機構的傘狀組織(umbrella organization)。不過，該組織自1899年成立以來產生的成效微乎其微。海爾認為協約國(Allied countries)(註二)該開始建立一些新的組織。

為此，他於1918年10月9日在倫敦召開了一次來自協約國的科學家會議。雖然這只是初步性質的會議，但卻預示了即將發生的事情：美國和英國代表認為，如果德國與其他同盟國(Central powers)公開拒絕那些引發戰爭的政治行動，他們最終應該被允許加入新的國際組織。但這項觀點卻觸及了比利時和法國代表的痛處，他們認為同盟國應該被排除在外。

在巴黎舉行的另一次籌備會議之後，海爾預想的新組織—國際研究理事會(International Research Council, IRC)—於1919年7月28日在凡爾賽條約(Treaty of Versailles)簽署不久後成立。國際研究理事會是一個總部位於布魯塞爾的傘狀組織。天文學、化學，以及地球物理學等特定學科的國際聯合會便成為其附屬組織。國際純粹與應用物理學聯合會(International Union of Pure and Applied Physics)在1922年加入了國際研究理事會。

作為對法國和比利時代表的讓步，國際研究理事會的章程明確排除了前同盟國成員的加入資格。然而在1920年代初期，許多來自前中立國和協約國的科學家開始爭取讓戰敗國加入國際研究理事會。1922年7月，在國際研究理事會的第二次會議上，瑞典代表提議對德國人採取較寬容的態度。但比利時和法國代表不肯讓步，引發了激烈的衝突。即使是瑞典提案的弱化版本，也讓法國人和比利時人陷入盛怒。「絕不！」他們大喊。

類似的觀點也出現在1924年於多倫多舉行的國際數學聯合會(International Mathematical Union)會議上。當來自德國—有大衛．希爾伯特(David Hilbert)和費利克斯．克萊因(Felix Klein)等數學巨人的國家—的代表由於國際研究理事會的章程而沒有被邀請時，引發了巨大的騷動。美國代表提出了一項解除禁令的動議。儘管這項動議得到了來自丹麥、英國、意大利、荷蘭、挪威、瑞典，以及瑞士代表的支持，但國際研究理事會的規定阻止了這項改變。

作為國際研究理事會的執行委員會成員，海爾對繼續禁止德國的參與感到越來越尷尬。他擔心如果該禁令沒有在1925年，下一次的國際研究理事會會議上被取消，該組織將注定失敗。他寫信給執行委員會的英國代表：物理學家亞瑟．舒斯特(Arthur Schuster)，表達了國際研究理事會無法「承受」讓法國的「鐵腕」來「破壞整個組織」，德國需要盡快被接納。海爾並不是唯一一位有這種信念的人：他寫信給舒斯特說，密立根也有類似的感覺，而且「比我強烈得多」⁵。

密立根與國際研究理事會

1923年12月，密立根在獲得諾貝爾物理學獎—他因此得到了勞倫茲的熱烈祝賀—之後，於歐洲待了幾個月的時間。1924年5月，他在斯德哥爾摩(Stockholm)發表了諾貝爾獎的演講，並於6月初和妻子一同拜訪在哈倫的勞倫茲。在密立根歐洲行程中的另一個項目是參加國際研究理事會的執行委員會會議，代理有健康問題的海爾出席。

相信執行委員會的「所有成員」都準備好「在擴大和改善科學家之間的國際接觸條件方面採取行動」，密立根在會後發表了積極的看法。正如他寫信給一位同事的那樣，「我自己非常相信德國將在明年7月被邀請全面參與」。密立根認為國際研究理事會已經證明了它的功能。他在談到美國拒絕加入國際聯盟(League of Nations，簡稱國聯)時，咬牙切齒地寫道，國際研究理事會只有在「人們發現是有可能避免將那種自戰爭以來，美國不合作的精神和態度捲入其中」時，才會進步。⁶

1925年7月，在布魯塞爾舉行的第三次國際研究理事會大會上，荷蘭和丹麥代表提出了一項聯合提案，以解除對德國成員的禁令。勞倫茲以極大的魄力為它辯護，他事先懇求密立根採取「仁慈中立的態度」⁷。再次代表海爾的密立根告訴勞倫茲，在美國，承認德國的壓力是「如此強大」，使他「非常肯定國際研究理事會將分崩離析，除非明年夏天在布魯塞爾採取一些建設性的行動」。⁸

儘管大多數與會的代表投票要取消禁令，但該動議仍然失敗，因為對國際研究理事會章程的修改，需要委員會成員國總數三分之二的支持才能通過。由於許多國際研究理事會成員沒有參加會議，即便所有在布魯塞爾出席的國家都投了贊成票，德國的代表團​​也無法被接受。會議被怒火籠罩著。

1926年6月，在國際研究理事會的一次特別會議上，禁令終於被解除。德國及其前盟友國奧地利、匈牙利，以及保加利亞立即被邀請加入該組織。但德國人拒絕認錯。德國學術界違背德國政府的明確意願，拒絕加入國際研究理事會。直到1952 年，西德學術界才加入國際研究理事會的接班組織—國際科學聯合會理事會(International Council of Scientific Unions)；而東德學術界直到1961年才加入。

國際知識合作委員會(International Committee on Intellectual Co-operation, ICIC)

與此同時，勞倫茲和密立根都加入了國際知識合作委員會，這是國際聯盟的一個諮詢委員會。國際知識合作委員會是該聯盟理想主義下的產物：它所基於的理念是，來自前交戰國家的知識分子之間的文化合作，將建立國家之間的相互信任，從而促進世界和平。

國際知識合作委員會由著名的法國哲學家亨利．柏格森(Henri Bergson)擔任主席，由12名知識精英成員所組成，其中包括瑪麗．居禮 (Marie Curie)、愛因斯坦，以及海爾(請見圖3)。在國際知識合作委員會於1922年1月在日內瓦(Geneva)舉行第一次會議的紀錄上，描述了12位頂級知識分子是如何用五天的時間，認真而勤奮地完成一項充滿枯燥法規、決議和程序的龐大議程。其中一項討論的主題是發表項目的國際交流，以及提供教授、講師和學生的計畫交流。這必須被非常謹慎地實施，因為在會議記錄中，它被巧妙地描述為是「仍然非常痛苦且深刻的感覺」⁹。

圖3、羅伯特．密立根(中間)在1924年日內瓦的國際知識合作委員會會議上與阿爾伯特．愛因斯坦(左)及瑪麗．居禮(右)談話。(由加州理工檔案中心提供)

作為理想主義者，柏格森代表世界上所有的知識分子，盛大地讚揚國際聯盟

對於創建國際知識合作委員會的構想是個「美好而崇高的想法」¹⁰。相較之下，密立根提供了理性的實際看法：「國際知識合作委員會的影響力，」他在寫給柏格森的一封信中寫道，「將由它發起計畫的實用性和成就來衡量。」與國際研究理事會及其聯合會相比，他認為國際智力合作委員會必須利用大學和圖書館發起的現有措施來促進教師、學生和科學出版物的交流。正如他所總結的那樣，「透過地方募款和地方利益的幫助為科學籌集資金，會比透過任何普遍募款的幫助還要容易一百倍」¹¹。

勞倫茲於1923年4月加入國際知識合作委員會。儘管他的加入動機是出自人道主義的責任感，但他清楚了解國際知識合作委員會的局限性。他很快地讓參與委員會的成員留下了正面的印象。正如國際聯盟的日本副秘書長新渡戶稻造(Inazō Nitobe)—他沒有出席勞倫茲在1923年8月第一次參與的國際知識合作委員會會議—告訴密立根的一樣：「你的老朋友—勞倫茲博士—是個極大的收穫。他的智慧及和藹是不可或缺的。¹²」當柏格森在1926年1月，因健康問題被迫辭去主席的職務時，勞倫茲被選為他的接班人。

1924年7月在日內瓦舉行的國際知識合作委員會會議帶來了一項重大驚喜：法國政府慷慨地提供贊助成立國際知識合作委員會的執行機構，該機構將設立在巴黎的一座宮殿中。儘管這項幫助很誘人，但一些委員會的成員對國際知識合作委員會與法國的結盟持有保留的態度。密立根擔心將聯盟的事務轉移到巴黎。愛因斯坦同意並認為將總部設在日內瓦可以確保中立。密立根和勞倫茲提議將新機構的任務與現有的國際知識合作小組委員會活動結合起來。但有些事情是不能被改變的：作為國際聯盟的諮詢委員會，國際知識合作委員會的總部需要維持在日內瓦。

最後的嘗試

勞倫茲終其一生都在為了科學和解而奮鬥到最後。他於1928年1月20日開始起草的最後一封信是寫給密立根的。在勞倫茲發高燒時仍未完成的那封信中，他讓密立根了解國際知識合作委員會新倡議的最新進度。

其中一個計畫讓勞倫茲很上心：召開一次小型的國際會議，來說服不情願的德國人加入國際研究理事會。之前在1926年夏天嘗試實現這項目標，但因為那時德國人尚未加入國際聯盟而以失敗告終。不過德國終於在晚些時候，於那年秋天被接納加入聯盟。密立根認為這是一個好的預兆，並在1927年9月向勞倫茲建議他們再試一次。

勞倫茲同意並開始了會議規劃。他設想參加者將會是他和愛因斯坦來代表國際知識合作委員會、幾位德國學會的會長、幾位國際研究理事會執行委員會的成員、一名倫敦皇家學會(Royal Society of London)代表，和一位國際聯盟的工作人員。

勞倫茲向密立根解釋了這項倡議：「委員會的任務是以友好的精神，思考如何最佳地實現我們都渴望的真正普遍性合作。若是以此為目標，應該會同意對現在存在的組織進行或多或少的修改，而我們應該要對這些調整的本質及可行性進行檢查。」¹³

令人難過的是，這再次證明了組織和解會議的艱難。德國人拒絕前往日內瓦，因此哈倫—勞倫茲所居住的地方—被提議作為替代方案。在參與了計畫過程的國際聯盟德國副秘書長阿爾伯特．杜福爾–費龍斯(Albert Dufour- Féronce)，宣布他將不參加會議後，計畫開始崩潰。國際聯盟隨後請勞倫茲擔任主席，但他擔心失去官方性質的會議不會有什麼結果產生。

然而，最後這一切都不重要了，因為勞倫茲於1928年2月4日「平靜且祥和地」去世。他的學生及接班人阿德里安．福克(Adriaan Fokker)將未完成的信函副本寄給了密立根，並附上說明寫著「非常遺憾勞倫茲教授在有生之年，無法看到他殷切盼望的大和解」¹⁴。

更悲慘的是，勞倫茲的國際科學和解夢想在其多年後都無法實現。在1930和1940年代，國際關係因民族主義、法西斯主義，及納粹主義的興起而惡化時，甚至連他與密立根曾取得的微小成果也化為烏有。直到第二次使界大戰之後的1954年，德國物理學會(German Physical Society)才加入國際純粹與應用物理學聯合會。

作者想感謝審稿人的評論以及與Frits Berends的寶貴討論。

參考資料

1. Special issue, “The Early Solvay Councils and the Advent of the Quantum Era,” Eur. Phys. J. Spec. Top. 224 (2015).
2. R. Millikan to H. Lorentz (15 April 1921), file 54, Hendrik Lorentz Papers, North Holland Archives, Haarlem, the Netherlands.
3. H. Lorentz, Bull. Calif. Inst. Technol. 31(94), 33 (1922), p. 34.
4. F. Greenaway, Science International: A History of the International Council of Scientific Unions, Cambridge U. Press (1996).
5. G. E. Hale to A. Schuster (2 May 1924), box 47, folder 1, George Ellery Hale Papers, Caltech Archives.
6. R. Millikan to W. Willcox (17 October 1924; carbon copy), box 13, folder 19, Robert Andrews Millikan Papers, Caltech Archives.
7. H. Lorentz to R. Millikan (28 February 1925), box 41, folder 10, in ref. 6.
8. R. Millikan to H. Lorentz (4 February 1925), file 54, Lorentz papers, in ref. 2.
9. League of Nations Committee on Intellectual Co- operation, Minutes of the First Session: Geneva, August 1st–5th, 1922 (11 October 1922), p. 21.
10. Ref. 9, p. 39.
11. R. Millikan to H. Bergson (2 November 1922; carbon copy), box 13, folder 17, Millikan papers, in ref. 6.
12. I. Nitobe to R. Millikan (10 August 1923), box 13, folder 17, Millikan papers, in ref. 6.
13. H. Lorentz to R. Millikan (20 January 1928; copy of unfinished letter made by A. Fokker), box 41, folder 10, Millikan papers, in ref. 6.
14. A. Fokker to R. Millikan (20 February 1928), box 41, folder 10, Millikan papers, in ref. 6.
15. F. Berends, D. van Delft, Lorentz: gevierd fysicus, geboren verzoener (Lorentz: Celebrated Physicist, Born Mediator), Prometheus (2019).
16. R. H. Kargon, The Rise of Robert Millikan: Portrait of a Life in American Science, Cornell U. Press (1982); L. A. du Bridge, P. S. Epstein, in Biographical Memoirs, vol. 33, National Academy of Sciences (1959), p. 241.
17. R. A. Millikan, The Autobiography of Robert A. Millikan, Prentice- Hall (1950), p. 262.
18. Committee on Naming and Recognition, Final Report, California Institute of Technology (17 December 2020; rev. 27 February 2021), p. 15.

譯者註一: 索爾維物理學會議(Solvay Conference on Physics)。第一屆索爾維會議於1911年由比利時企業家歐尼斯特．索爾維出資在布魯塞爾召開。此次會議成功之後，於1912年正式成立索爾維國際物理學化學研究會(Institut International de Physique Solvay)，並持續舉辦索爾維會議，邀請世界著名的物理學家和化學家對前沿問題進行討論。前幾次索爾維會議適逢20初的物理學大發展時期，參加者又都是一流物理學家與化學家，使得索爾維會議在物理學的發展史上占有重要地位，也留下許多珍貴的照面。1921年舉辦的會議，主題是原子與電子(Atoms and electrons)。

譯者註二: 關於第一次世界大戰與第二次世界大戰，有中文通用翻譯上的混淆，故作以下說明。第一次世界大戰是同盟國(Central powers)與協約國(Allies)之間的戰爭。第二次世界大戰是同盟國(Allies)與軸心國(Axis powers)之間的戰爭。一戰的同盟國是戰敗國，而二戰的同盟國是戰勝國。

譯者：宋育徵

本文感謝Physics Today (American Institute of Physics) 同意物理雙月刊進行中文翻譯並授權刊登。原文刊登並收錄於Physics Today, 2022雜誌內 (Physics Today 75, 4, 30 (2022); https://doi.org/10.1063/PT.3.4980)。原文作者：Dirk van Delft。中文編譯：宋育徴，國立中央大學物理系助理。

Physics Bimonthly (The Physics Society of Taiwan) appreciates that Physics Today (American Institute of Physics) authorizes Physics Bimonthly to translate and reprint in Mandarin. The article is contributed by Dirk van Delft and is published in (Physics Today 75, 4, 30 (2022); https://doi.org/10.1063/PT.3.4980). The article in Mandarin is translated and edited by Y.C.Sung , working at the Department of Physics, National Central University.