固態物理學是物理學的一個重要主流分枝，可以說，Arnold Sommerfeld (1868-1951) 是固態（凝態）物理學之父。

Sommerfeld領導的慕尼黑大學理論物理研究所，在約四分之一世紀間（1906–1933），培育了七位諾貝爾獎得主（W. Heisenberg, W. Pauli, M. von Laue, P. Debye, H. Bethe, L. Pauling, I. I. Rabi），以及約30位風騷獨具的重量級學者，他們枝繁葉茂，引領了20世紀上半葉歐、美兩大陸的前沿物理學研究及教學方向。這些著名學者，包括Sommerfeld的博士生、博士後研究員、助手，和學生的學生們。

然而，令Sommerfeld同時代和後代的物理學家，以及頂尖科學史家們，一直疑惑不解的是：為何Sommerfeld始終未能獲得諾貝爾獎？Sommerfeld一生被提名84次，卻從未獲獎，這個被提名次數，至今無人打破他的紀錄。

出自Sommerfeld門下或學派，雖未獲得諾貝爾獎，但在固態（凝態）物理學課本留下大名的，至少包括P. P. Ewald, A. Landé, F. Bloch, L. Brillouin, A. H. Wilson, R. Peierls, H. Fröhlich等。事實上，應該說「量子固態物理學」，如能帶理論（解釋了金屬、半導體和絕緣體的區別），就是由Sommerfeld帶領資質橫溢的徒子徒孫們開創建立的。

1933年，正處於量子力學初生之鼎盛時代的慕尼黑理論物理學派，卻因時局不安，政治動蕩，Sommerfeld被納粹激進分子粗暴地趕出了他安身立命的研究所，學術鑽研竟被腰斬，問道解惑戛然而止。晚年，顯然難再有機會參與所務及領導學生一起攻克科學難關，Sommerfeld於是集中精力整理數十年來的上課筆記，出版了隨即廣為流傳，之後又被翻譯成多國文字的名著《理論物理學講義》（Lectures on Theoretical Physics）六冊。1951年，83歲的Sommerfeld與孫子在住家附近散步時，不幸遭遇車禍，送醫住院後不久逝世。

亂世學者

從1914年第一次世界大戰爆發起，到1918年雖然大戰結束，德國社會卻陷入經濟極端蕭條的景況，一般民眾及我們熟知其名的物理學大師們，生活都很艱困，常常食物短缺（冬季更加上因缺煤而嚴寒難耐），甚至工作不保。戰敗的德國更由於負擔極度沈重的賠償和債務，以及戰勝國的壓迫與剝削，造成民心憤憤難平，社會加劇不安，終於導致1930年代納粹政權的趁勢崛起。之後，極權政治進一步鋌而走險，引爆了第二次世界大戰。除了戰爭期間的全面性摧殘，還導致戰後幾年舉國成為廢墟與普遍貧困。所以，從「舊量子論」模型的摸索前進，到「量子力學」理論的建立，以至之後量子力學的多方位驗證、推廣與應用到許多（曾經困擾了跨19–20世紀的）科學課題分支，30多年間的世界局勢，一直如失控馬車般，動蕩不安。

如以上所述，Sommerfeld師生及學派的種種輝煌成就，都是在風雨飄搖，所謂「中原板蕩」之際，憑藉著他們對科學真理的熱愛與追求，同時依賴個人的堅毅品格，及德國與歐美各國同儕之間的時時相濡以沫之下，真摯堅持之中，一一克服完成的。（當中，也少不了德國科學界學派之間的黨同伐異，以及學術與政治之間的明爭暗鬥。）所以，顛覆了我們對歐洲的現今想像，量子力學與固態物理學的群英建立者，並不是在舒適的、陽光明媚的溫室花園裡，悠閒品茗間，寫出近代物理學——相對論和量子力學，又緊接著創立固態物理學，進而為當代凝態物理學奠基。

林志忠／陽明交通大學電子物理系
Email: jjlin@nycu.edu.tw
(2025.07.22)

圖1：1944年7月，一場大空襲過後，Sommerfeld頭帶平底鍋（穿黑色長大衣者），與鄰居站在慕尼黑家宅門口；馬路上有一位配戴納粹臂章的街區看守員。慕尼黑大學的大部分建築，包括理論物理研究所，在1944年夏天的一場大空襲中被摧毀。（圖片取自M. Eckert著Sommerfeld傳）

圖2：德國科學史家Michael Eckert撰寫的Arnold Sommerfeld傳記封面，書名副標題為「科學、人生與動蕩時代」，可與《玻恩—愛因斯坦書信集》的副標題「動蕩時代的友誼、政治和物理學」對映比照（請參考林志忠〈科學家之間—從《玻恩—愛因斯坦書信集》談起〉，及《物理》2016年第9期），這兩本書都密切反映了20世紀上半葉的歐洲社會真像與時代特質。而與這兩本書形成強烈對比的，是國學家錢穆（1895–1990）的《師友雜憶》自述。19世紀末至二次大戰前後，歐美與中國都孕育了兩三代菁英學者與後起之秀，他們在烽火動蕩中砥礪前行，但兩者用功的學術領域截然不同，這是社會和文化條件（制約）所致。日本則在兩者間，恍若相對遊刃有餘。

 

附記：

1920年某天，是愛因斯坦與波耳的首次見面。波耳從哥本哈根前來柏林訪問，預定先拜訪普朗克，接著與愛因斯坦會面。碰巧當天柏林電車因罷工停駛，愛因斯坦於是徒步前往14.5公里外的普朗克住宅，帶領波耳回家。戰後德國經濟困窘，民生艱難，波耳特地從丹麥帶了食物來接濟普朗克和愛因斯坦。

飢餓的青年海森堡
海森堡（1901-1976）出生於一個知識分子家庭，置身上層社會，生活優渥，教養豐厚，直至一戰爆發。

一戰期間，海森堡就讀中學。16歲那年，由於實物極為短缺，他曾因過度飢餓衰弱而從自行車上摔下水溝裡。後來，他決定去農場做農工，保證（應）能有食物供應。

一次戰後，慕尼黑／巴伐利亞地區政治情勢動蕩紛亂，不同軍事勢力之間頻繁對峙，有時巷戰。20歲時，海森堡曾和哥哥及另一位同伴在河面結冰的夜晚，偷偷穿越「白軍」與「紅軍」封鎖線，徒步前往15公里外的農家（黑市）搜尋購買食物，餵飽自己與家人。

1922年，Sommerfeld鼓勵海森堡前去萊比錫參加德國科學家和醫生協會會議。由於手頭拮据，海森堡選擇住在一個貧民區的青年旅館，但第二天他就因財物全被偷走，不得不提前離場，返回慕尼黑了。回到慕尼黑後，他去當了一段時期伐木工人，以便賺取生活費用。

1923–1925年，因戰後馬克急遽貶值，通貨膨脹持續失控，海森堡一直依靠著由美國人和慈善基金會捐贈成立的「德國科學應急委員會」獎助金，及玻恩靠著個人關係從美籍德裔工業家和銀行家募集來的捐款的雙重資助，勒緊褲腰帶過日子。

在這幾年或飢或飽間，海森堡從中學畢業，進了大學，通過博士學位考試，獲取了德國大學授課資格，更創立了量子力學／矩陣力學。

(2025.08.01)