九、抱琴于野有知音
公元1898年12月31日，農(nóng)歷光緒二十四年十一月十九日，京師大學(xué)堂開學(xué)。第一批原計(jì)劃招生500人，因?yàn)槲煨缱兎ㄊ。S多人都噤若寒蟬，所以招生工作進(jìn)行得并不順利，據(jù)之后一兩年的文獻(xiàn)記載，實(shí)際上仕學(xué)院學(xué)生27人，中學(xué)生151人，小學(xué)生17人，又附課學(xué)生43人，合仕學(xué)、中學(xué)、小學(xué)、附課生只有230余人。比崇實(shí)中學(xué)的學(xué)生多不了多少。但它卻是中國近現(xiàn)代第一所國立大學(xué)，是當(dāng)代北京大學(xué)、北京師范大學(xué)等著名學(xué)府的前身。
在開學(xué)那一天，孫元起作為學(xué)校第一批教習(xí)，有幸隨著中文總教習(xí)許景澄、西文總教習(xí)丁韙良等參加典禮。之后，大學(xué)堂并沒有立即開課，畢竟各省選送的學(xué)生還沒有到齊，相關(guān)的準(zhǔn)備工作還在緩慢的進(jìn)行。不過這些都不是孫元起所關(guān)心的。孫元起給了老佟幾十兩銀子，囑咐他準(zhǔn)備好送給盧瑟福、Thomas的禮物。剩余的錢，每日里買點(diǎn)食物送來。這段時(shí)間，孫元起一直躲在屋里寫稿子。
那天，盧瑟福的建議確實(shí)打動(dòng)了他，回來權(quán)衡良久，決定先寫一本簡單的小冊子，交由盧瑟福帶至加拿大，看看能不能有結(jié)果。因?yàn)楸R瑟福打算1月6日動(dòng)身赴McGill，以便趕上麥吉爾下學(xué)期的開學(xué)。所以，孫元起的時(shí)間就有些緊，只好每日呆在屋里寫文稿。
小冊子的名字已經(jīng)擬好，就叫《從原子、原子結(jié)構(gòu)到元素、元素周期表、分子及化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)》。雖然名字都是與化學(xué)有關(guān)，其實(shí)核心還是原子物理學(xué)。事實(shí)上，在十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初，物理和化學(xué)并沒有太分開，比如作為物理學(xué)大牛的盧瑟福，在1908年因?qū)Ψ派浠瘜W(xué)的研究榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。再比如提出電離學(xué)說的瑞典天才阿倫尼烏斯，該獲物理學(xué)獎(jiǎng)還是化學(xué)獎(jiǎng)，也曾讓諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委們產(chǎn)生分歧。在1901年首屆諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選時(shí)，他被提名物理學(xué)獎(jiǎng)，但最終落選。1902年，聲名鵲起的他又被提名化學(xué)獎(jiǎng)，但仍然落選。可作為物理化學(xué)的創(chuàng)始人，阿倫尼烏斯的電離學(xué)說，在物理和化學(xué)兩個(gè)學(xué)科里都具有很重要的作用。無奈之下，化學(xué)委員會(huì)提出給他“一半物理獎(jiǎng)、一半化學(xué)獎(jiǎng)”，甚至又提出“他獲獎(jiǎng)問題延期至第二年”。最后，委員會(huì)還是把1903年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)給了他。
1869年，俄國科學(xué)家門捷列夫（DmitriMendeleev）發(fā)現(xiàn)了元素周期律和元素周期表，他將當(dāng)時(shí)已知的63種元素依原子量大小并以表的形式排列，把有相似化學(xué)性質(zhì)的元素放在同一行，就是元素周期表的雛形。門捷列夫在排列元素周期表的過程中，又大膽指出，當(dāng)時(shí)一些公認(rèn)的原子量不準(zhǔn)確。如那時(shí)金的原子量公認(rèn)為169.2，按此在元素表中，金應(yīng)排在鋨、銥、鉑的前面，因?yàn)樗鼈儽还J(rèn)的原子量分別為198.6、196.7、196.7，而門捷列夫堅(jiān)定地認(rèn)為金應(yīng)排列在這三種元素的后面，原子量都應(yīng)重新測定。大家重測的結(jié)果，鋨為190.9、銥為193.1、鉑為195.2，而金是197.2。實(shí)踐證實(shí)了門捷列夫的論斷，也證明了周期律的正確性。
在門捷列夫編制的周期表中，還留有很多空格，這些空格應(yīng)由尚未發(fā)現(xiàn)的元素來填滿。門捷列夫從理論上計(jì)算出這些尚未發(fā)現(xiàn)的元素的最重要性質(zhì)，斷定它們介于鄰近元素的性質(zhì)之間。例如，在鋅與砷之間的兩個(gè)空格中，他預(yù)言這兩個(gè)未知元素的性質(zhì)分別為類鋁和類硅。就在他預(yù)言后的四年，法國化學(xué)家布阿勃朗用光譜分析法，從門鋅礦中發(fā)現(xiàn)了鎵。實(shí)驗(yàn)證明，鎵的性質(zhì)非常象鋁，也就是門捷列夫預(yù)言的類鋁。鎵的發(fā)現(xiàn)，具有重大的意義，它充分說明元素周期律是自然界的一條客觀規(guī)律；為以后元素的研究，新元素的探索，新物資、新材料的尋找，提供了一個(gè)可遵循的規(guī)律。
門捷列夫排列元素周期表是按照原子量大小來排列，并把相似化學(xué)性質(zhì)的元素放在同一列。這些都是從元素的物理屬性（質(zhì)量）和化學(xué)屬性（化學(xué)性質(zhì)）來排布，并沒有揭露元素之間最本質(zhì)的差異。孫元起的論文就從這個(gè)角度著手。
論文從孫元起前兩篇論文的結(jié)論寫起，認(rèn)為原子有原子核和核外電子層組成，因?yàn)殡娮訋ж?fù)電，所以原子核里應(yīng)該有帶正電的其他粒子，它們非常小，卻擁有幾乎整個(gè)原子的質(zhì)量；它們結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，擁有的正電荷數(shù)和質(zhì)量幾乎不變；原子核所帶正電荷數(shù)，決定了該種原子屬于何種元素，而原子核所帶正電荷數(shù)也與原子核的質(zhì)量——即原子量——存在正關(guān)聯(lián)。
因?yàn)閷O元起身邊并沒有實(shí)驗(yàn)器材，只好“設(shè)計(jì)”了1913年英國物理學(xué)家莫塞萊的實(shí)驗(yàn)：利用陰極射線撞擊金屬產(chǎn)生X射線。認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果“應(yīng)該”是金屬的原子序數(shù)越大，X射線的頻率就越高。因此可以從一個(gè)方面證明原子核的正電荷決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，原子序數(shù)在數(shù)量上等于原子核所帶的正電荷，進(jìn)而明確作為周期律的基礎(chǔ)不是原子量，而是原子序數(shù)。
這是論文的第一部分，主要討論原子核與元素之間的關(guān)系。
而論文的第二部分，孫元起則開始討論原子核外層的電子及其與元素化合物之間的關(guān)系。這些主要“剽竊”自物理學(xué)界另一位大牛尼爾斯·玻爾（NielsHenrikDavidBohr）的研究成果。
玻爾（1885—1962）是丹麥著名物理學(xué)家，家境良好。1903年進(jìn)入哥本哈根大數(shù)學(xué)與自然科學(xué)系讀書。1906年，還是大學(xué)生的玻爾就因?qū)λ谋砻鎻埩Φ某錾芯抗ぷ鳎瑯s獲丹麥皇家科學(xué)院金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆Ｆ浜螅?909年和1911年以金屬電子論方面的論文，分別獲得哥本哈根大學(xué)的科學(xué)碩士和哲學(xué)博士學(xué)位。1911年赴英國劍橋大學(xué)，在J·J·湯姆遜的指導(dǎo)下，跟盧瑟福搞科研。1913年，寫出了《原子構(gòu)造和分子構(gòu)造》（1）（2）（3）三篇論文，提出了定態(tài)躍遷的原子模型，即著名的玻爾原子理論。1922年，因?qū)υ咏Y(jié)構(gòu)及原子輻射的研究而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。當(dāng)然，玻爾關(guān)于電子的“躍遷假設(shè)”論述，孫元起并不準(zhǔn)備在這個(gè)小冊子中講明——因?yàn)楝F(xiàn)在普朗克還沒有提出能量子假說，或許這是下一篇論文“剽竊”的對象——他只準(zhǔn)備說一些粗淺的，就像二十一世紀(jì)中學(xué)物理、化學(xué)課本中所敘述的那樣，只有這樣，才能吸引全世界科學(xué)家和科學(xué)愛好者的注意力。
在這一部分中，主要是論述電子層的“定態(tài)假設(shè)”：原子核外層電子數(shù)應(yīng)該和原子核正電荷數(shù)相符合，但是他們?nèi)绾闻帕心兀俊案鶕?jù)”門捷列夫的元素周期表，可以“設(shè)想”第一層穩(wěn)態(tài)為2個(gè)電子，第二層為8個(gè)，第三層也是8個(gè)，第四、第五層則是18個(gè)……原子為了達(dá)到穩(wěn)態(tài)，會(huì)失去或捕獲電子。失去或捕獲電子能力的大小，決定元素的化學(xué)屬性。所謂分子，就是數(shù)種元素的原子按照一定方式排布，達(dá)到穩(wěn)態(tài)所形成的化合物。而化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，也可據(jù)此原理來推衍，就是不同的離子組成更穩(wěn)定的化合物。其后，又并就化學(xué)反應(yīng)方程式、元素化合價(jià)等進(jìn)行討論和總結(jié)。
阿倫尼烏斯在1883年開始創(chuàng)立電離學(xué)說，解釋溶液中的元素是如何被電解分離的現(xiàn)象。并在1884年以《電解質(zhì)的導(dǎo)電性研究》論文申請博士，但他宣讀完論文后，教授們“個(gè)個(gè)怒不可遏”，難以容忍這種“荒謬絕倫”甚至“純粹是空想”的理論。在同克萊夫“激烈辯論”后，他的論文被評(píng)為3級(jí)，需要再次答辯。后來，他的電離學(xué)說才漸漸被學(xué)界所接受，但其只解釋了這個(gè)現(xiàn)象，并不知道為什么會(huì)這樣。在孫元起的論文中，給出了最根本的解釋。
論文內(nèi)容在現(xiàn)代人看來，是非常淺顯的，因?yàn)檫@些已經(jīng)被寫入中學(xué)課本，被認(rèn)為是理所當(dāng)然的。但對于十九世紀(jì)末的科學(xué)界，卻不亞于是晴天霹靂，絕對有振聾發(fā)聵的效果。
孫元起在寫的時(shí)候，主要精力是放在如何表述得明白卻又有理有據(jù)，又如何用英文表述。寫完之后，自我感覺是：它不像是科學(xué)論文，也不像科幻小說，更像是偵探筆錄。即便如此，孫元起已經(jīng)感覺非常滿意了。
就在這時(shí)候，盧瑟福已經(jīng)打點(diǎn)好行李，準(zhǔn)備搭乘客輪，穿越太平洋，先到三藩市，然后跨過美國，進(jìn)入加拿大。孫元起從老佟那里取了禮物，打開一看，卻是瓷器、刺繡、紅茶之類，也不知道這樣的禮物合不合適。旁邊的老佟則滿臉得意：
“雖然這是咱第一次給洋鬼子買禮物，我可特意去問了丁韙良丁大人，這些都是他推薦的，一準(zhǔn)兒行！瞧著瓷器沒？正宗的景德鎮(zhèn)官窯，個(gè)頂個(gè)的精美，絕對不掉咱大清的份兒！洋鬼子拿了，沒準(zhǔn)兒當(dāng)做傳家寶呢！再瞧瞧這紅茶，上品祁紅！……”
孫元起只好贊揚(yáng)了老佟幾句，夸他對大清的“土特產(chǎn)”了如指掌。
1月5日早上，洗漱完畢之后拿上禮物和寫好的小冊子，直奔東交民巷的美國公使館。兩份禮物還是很大分量的，所以雇了輛大車。這段日子隔三差五的過來，使館作為的兩國兵丁都混了個(gè)面熟，沒有為難，就進(jìn)去了。康格一家和盧瑟福都在，只是Thomas明日就要隨著盧瑟福一起到美國，然后回劍橋，康格一家頗為黯然。
瓷器怕碎，孫元起囑咐車夫把禮物小心的搬下來。外國人向來有先看禮物的習(xí)俗，康格先生和盧瑟福也不例外，在邊上觀賞禮物，不停地說“Wonderful”“Great”，至于有幾分是真心的，那就不知道了。
等禮物搬完了，到客廳里一起喝咖啡。這時(shí)候，孫元起拿出那本新鮮出爐的小冊子，遞給盧瑟福：“您的建議，使我有動(dòng)力寫出它來，希望您能給出一些建議和批評(píng)。”
盧瑟福接過來，先看封面，題目很長。Thomas也側(cè)過頭來看，輕輕的念道：“從原子、原子結(jié)構(gòu)到元素、元素周期表、分子及化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)。”
盧瑟福笑著說：“從名字上看，它就是一本深?yuàn)W而有趣的書，不是么？”
孫元起聳聳肩：“給人感覺，多少類似于《一千零一夜》什么的吧。”
其實(shí)孫元起自己也沒有想好到底給小冊子起個(gè)什么名字，只是內(nèi)容如此，便有了這書名。西方科學(xué)界的論文，往往題目從很小角度入手，比如愛因斯坦在1905年發(fā)表的劃時(shí)代論文，第一篇叫做《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》。
小冊子中有一百四十頁，其中還有大量的論證和圖示。在孫元起看來很明白的地方，盧瑟福往往會(huì)停下來思考很久。Thomas也在看，偶爾會(huì)提出問題兩人一起討論。一個(gè)小時(shí)過去了，他們還沒有看完第一部分。孫元起見他們很專注，也就不再打擾，禮貌地和他們告辭：“我明天早上過來送你們。如果有疑問的話，不妨那時(shí)候討論。”
第二天，孫元起趕往美國公使館的時(shí)候，康格一家和盧瑟福已經(jīng)行李綁在車上，盧瑟福見到孫元起，便伸開雙臂，大聲地說：“York，Congratulations！”
大清早的，祝賀我什么？孫元起一頭霧水。再一想，那肯定是小冊子的事情了。無論如何，不能失禮，答了一句：“Thankyou！”
擁抱之后，盧瑟福介紹說，昨天他和Thomas一起閱讀了論文，至少覺得第一部分關(guān)于元素周期律的論述是“令人著迷的”。如果實(shí)驗(yàn)證明是正確的話，它將改變現(xiàn)在的物理、化學(xué)等自然科學(xué)的體系。因?yàn)樗粌H賦予元素周期律以新的說明，并且進(jìn)一步闡明了周期律的本質(zhì)，把周期律這一自然法則放在更嚴(yán)格更科學(xué)的基礎(chǔ)上，是“具有劃時(shí)代意義的”。
這時(shí)候已經(jīng)是數(shù)九天氣，外面天寒地凍的。孫元起裹著棉袍，趿拉著棉鞋，帶著瓜皮帽，站在寒風(fēng)里和盧瑟福、Thomas討論物理，這個(gè)時(shí)候才能回憶起自己原來是個(gè)物理學(xué)的研究生。偶爾看看四周巡邏的鬼佬，遠(yuǎn)處低矮破敗的房屋，再說起十九世紀(jì)末最先進(jìn)的物理，有種變身卡夫卡作品中那只大甲蟲的感覺。
來自西伯利亞的寒風(fēng)，凍得盧瑟福和Thomas都直跺腳。說了一會(huì)兒，看時(shí)間也差不多了，連忙把孫元起拉到馬車上，放下門簾，直奔火車站。
清末的時(shí)候，北京火車站就在前門，和后世的北京站離得不是很遠(yuǎn)。從東交民巷到前門，不過半個(gè)時(shí)辰的時(shí)間。這段時(shí)間里，三個(gè)人一直討論原子結(jié)構(gòu)與元素之間的關(guān)系。這個(gè)問題，在二十一世紀(jì)是眾所周知的。可眼下，少不得要用各種方法來解釋。
本來，孫元起打算把盧瑟福送上火車就可以了。這在二十一世紀(jì)，算是完全合乎規(guī)范的禮儀。等到了車站，自有傭人看著力夫?qū)⑿欣畎岬交疖嚿稀Ｈ缓缶鸵娍蹈褚患液捅R瑟福都往車上走，然后坐定。孫元起不知道怎么回事，只好跟著往上走。這是，卻有站務(wù)人員把他攔下來。
孫元起心想：哦，看來大清國送人，也要買站臺(tái)票。
站務(wù)卻說：“這是洋人專用的車廂，等閑人等不得入內(nèi)。”
在新世紀(jì)，見慣了“憑證入內(nèi)，外來人員請登記”那一套，也見識(shí)過門口站一圈保安或者武警，不讓人進(jìn)出的場所。眼下，孫元起并沒有太生氣，打量一下這個(gè)站務(wù)，是個(gè)中國人，年齡不大，估計(jì)不到三十歲，黃白面皮，袖著雙手，臉上多少有些冷淡。便問道：“這是誰規(guī)定的？”
“這你管不著！”站務(wù)一臉愛理不理的樣子。
這時(shí)候，盧瑟福見孫元起沒有跟上，回過頭，卻看到他與一個(gè)站務(wù)在說話，站務(wù)一臉的不耐煩。雖然不懂中文，也大致猜到個(gè)七八九。當(dāng)下，伸手拉過孫元起就往里走。
站務(wù)一看洋人把孫元起拉進(jìn)去，忙伸出手，似乎要拉住孫元起，又或者阻止洋人來拉，張大嘴巴“欸——?dú)G……”。但終究沒有說話，伸出的手也垂了下去。
孫元起心想：這是洋人看不起我們，還是我們看不起自己呢？但孫元起終究不愿意在外國人面前說中國人的不是，只好編了個(gè)理由說：“我還沒有買票呢……”
“買票？”盧瑟福疑惑地問，“康格知道你要來送我們，早就買好了大家的票。”
“已經(jīng)買好了？”
“是啊，你送我們嘛，一起到天……天津的。”盧瑟福道。
“去天津……”孫元起無語了，摸摸懷里幾十個(gè)大錢，心想，只好等下再去麻煩康格先生了。
盧瑟福沒有發(fā)現(xiàn)孫元起的異常，繼續(xù)說道：“剛才我們說到哪兒啦？哈——對了，說到原子核應(yīng)該由數(shù)種粒子組成，其中一種帶正電荷，一種是中性的，但質(zhì)量非常大，幾乎占原子重量的絕大多數(shù)。這些在你的論文中沒有寫到，為什么沒寫呢？你剛剛想到的么？那它是一種推理，還是一種假設(shè)，或者說是猜想？”
“……”