撰文｜王正行（北京大學(xué)物理學(xué)院退休教授）

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從1925到1927年，在短短兩年間，量子力學(xué)的套路就基本成形，一直沿用至今。而對(duì)量子力學(xué)的理解和詮釋，在第五屆索爾維會(huì)議上愛(ài)因斯坦和玻爾所引發(fā)的激烈爭(zhēng)論，卻至今仍在發(fā)酵，已經(jīng)演變成一場(chǎng)世紀(jì)之爭(zhēng)。1927年布魯塞爾這個(gè)時(shí)空點(diǎn)已深深刻在歷史的坐標(biāo)軸上，將載入史冊(cè)，成為物理學(xué)乃至整個(gè)科學(xué)發(fā)展轉(zhuǎn)變的里程碑和轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這里說(shuō)的“套路”，主要是指理論的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)和運(yùn)算規(guī)則。但下面的行文，除了極少數(shù)幾個(gè)公式，將盡量不用數(shù)學(xué)表述。

這場(chǎng)轉(zhuǎn)變開(kāi)始的切入點(diǎn)，是描述用的數(shù)學(xué)[1]。經(jīng)典力學(xué)用位置坐標(biāo)q來(lái)描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨時(shí)間的變化，這種變化是連續(xù)的。海森伯在他的論文（[2]，頁(yè)261）中說(shuō)，坐標(biāo)不能觀測(cè)，要把它換成聯(lián)系不同狀態(tài)的觀測(cè)量二元數(shù)組q(m, n)。這樣描述的狀態(tài)變化就不一定連續(xù)，而是玻爾憑直覺(jué)假設(shè)的“躍遷”。海森伯說(shuō)這是“重新詮釋運(yùn)動(dòng)學(xué)”，這就把玻爾生硬的假設(shè)自然地納入了數(shù)學(xué)描述的形式之中，從手工外加給理論的附加條件變成了推理演繹的出發(fā)點(diǎn)。

從普通的函數(shù)換成數(shù)組，數(shù)學(xué)的運(yùn)算就需要改變。1925年7月，海森伯把論文交給玻恩審閱后就去了劍橋，把狄拉克也吸引了進(jìn)來(lái)。玻恩立即看出q(m, n)是矩陣, 并從海森伯的量子化條件猜出它與動(dòng)量矩陣p(m, n)的對(duì)易關(guān)系[1]。

這里是約化普朗克常數(shù)，1是單位矩陣。作為理論的基本關(guān)系，此式應(yīng)是一個(gè)假設(shè)。當(dāng)然，提出一個(gè)假設(shè)，總要有些能夠說(shuō)服人的論證和依據(jù)。玻恩和約當(dāng)按照海森伯的論文，把一般觀測(cè)量都寫(xiě)成二元數(shù)組的形式，把經(jīng)典力學(xué)的最小作用原理推廣到量子力學(xué)的矩陣情形，推出算符形式的哈密頓正則方程，由此表明qp－pq不隨時(shí)間變化，從而是對(duì)角矩陣，對(duì)角元由海森伯的量子化條件給出，即得上式。此外，他們還給出了正則方程的代數(shù)形式。這就是玻恩和約當(dāng)兩個(gè)人的論文（[2]，頁(yè)277）的主要結(jié)果?，F(xiàn)在看來(lái)，由海森伯的假設(shè)出發(fā)來(lái)論證對(duì)易關(guān)系和正則方程，在邏輯上似乎首末倒置。但從歷史上看，一個(gè)新原理或假設(shè)的提出，往往就是如此。后來(lái)在玻恩、海森伯和約當(dāng)三個(gè)人的論文（[2]，頁(yè)321）中，就是把(1)式作為一條基本原理了。

對(duì)于當(dāng)時(shí)的這種局面，狄拉克1925年的論文（[2]，頁(yè)307）把它歸納為：“經(jīng)典力學(xué)的方程沒(méi)有錯(cuò)，而是用以導(dǎo)出物理結(jié)果的數(shù)學(xué)運(yùn)算要改變?！卑炎鴺?biāo)換成矩陣，乘法運(yùn)算就是關(guān)鍵。海森伯把動(dòng)量寫(xiě)成質(zhì)量乘速度，只用坐標(biāo)，避開(kāi)了乘法交換次序的問(wèn)題。但要建立普遍的理論，這就不能回避，玻恩-約當(dāng)對(duì)易關(guān)系(1)是關(guān)鍵的一步。狄拉克從不同的角度，與玻恩和約當(dāng)獨(dú)立地解決了這個(gè)問(wèn)題。海森伯在劍橋卡皮查俱樂(lè)部演講時(shí)狄拉克并不在場(chǎng)，福勒把海森伯論文的預(yù)印本寄給了他。他看后受到啟發(fā)，意識(shí)到量子力學(xué)觀測(cè)量與經(jīng)典物理量不同，他稱之為量子的量（quantum number），簡(jiǎn)稱為q-量或q-數(shù)，而把經(jīng)典的量（classical number）稱為c-量或c-數(shù)（[2]，頁(yè)417頁(yè)）。在定義q-數(shù)的代數(shù)和微商之后，他就接著討論這種q-數(shù)x(m, n)與y(m, n)的對(duì)易子xy－yx。在量子數(shù)m和n很大而其差很小的極限下，他算出量子的xy－yx對(duì)應(yīng)于經(jīng)典的i[x, y]，這里[x, y]是x與y的經(jīng)典泊松括號(hào)。于是，狄拉克作了一個(gè)基本假設(shè)：兩個(gè)q-數(shù)x與y之積的對(duì)易子等于i乘以其對(duì)應(yīng)的經(jīng)典泊松括號(hào)，xy－yx=i[x, y]。當(dāng)x=q與y=p時(shí)[q, p]=1，玻恩-約當(dāng)對(duì)易關(guān)系(1)就是狄拉克上述基本假設(shè)的一個(gè)特例，二者殊途而同歸。

狄拉克這篇論文發(fā)表于1926年初，稍晚于玻恩與約當(dāng)兩個(gè)人的論文，但二者在方法上是完全獨(dú)立的。其實(shí)狄表達(dá)的思路更清晰、更簡(jiǎn)明也更直接，這是狄的文章和著作一貫的風(fēng)格。楊振寧先生說(shuō)，“他（狄）的文章沒(méi)有一點(diǎn)渣子”，看狄的文章會(huì)有“秋水文章不染塵”的感覺(jué)（[3]，頁(yè)495）。拋開(kāi)內(nèi)容不說(shuō)，就是這種對(duì)于文字表述完美的追求，狄也為物理學(xué)甚至語(yǔ)言文字留下了一系列印跡。為了與經(jīng)典的“物理量”對(duì)應(yīng)，他使用“觀測(cè)量”（observables，又譯“可觀測(cè)量”），為了與“classical”對(duì)應(yīng), 他不用名詞“quantum”而創(chuàng)造了一個(gè)新的形容詞“quantal”。他對(duì)數(shù)學(xué)家表示內(nèi)積的符號(hào)（φ, ψ）[4]感到不滿意，于是發(fā)明了自己的符號(hào)〈φ|ψ〉，在他的《量子力學(xué)原理》[5]1947年第三版正式定型。而為了表達(dá)與他的括號(hào)〈 | 〉相應(yīng)的矢量〈 | 與 | 〉，他把“bracket”拆開(kāi)，創(chuàng)造了兩個(gè)新的單詞“bra”與“ket”，這難壞了中文的翻譯?，F(xiàn)譯“左矢”與“右矢”并不理想，因?yàn)樗鼈冊(cè)跀?shù)學(xué)上完全沒(méi)有左右的意思。還有一段他與玻爾的故事. 在完成博士學(xué)業(yè)后要去歐洲大陸訪問(wèn)，他會(huì)德語(yǔ)，想去哥廷根，而他的導(dǎo)師福勒則堅(jiān)持要他先去哥本哈根。到哥本哈根后，他要一邊學(xué)丹麥話一邊跟玻爾工作。玻爾思考和寫(xiě)作的習(xí)慣，是在跟學(xué)生、助手或訪客的討論中逐步修改成形。他寫(xiě)文章，是每想到一點(diǎn)，就讓人記錄下來(lái)，然后再反復(fù)修改。一次讓狄拉克記錄，狄被這種反來(lái)覆去的修改弄得十分煩躁，實(shí)在憋不住而爆發(fā)出來(lái)：“玻爾教授，我念中學(xué)時(shí)老師就教我說(shuō)，在把句子想好之前不要開(kāi)始寫(xiě)?！?span>（[6]，頁(yè)75）。

有了乘法交換規(guī)則(1)，數(shù)學(xué)上就完整和自洽，可以用正則方程進(jìn)行計(jì)算了。再作出適當(dāng)?shù)奈锢碓忈?，能夠把算出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，這就是一個(gè)可以實(shí)際操作和運(yùn)用的物理理論。物理詮釋有兩條：對(duì)角化以后，哈密頓矩陣的對(duì)角元是體系量子態(tài)的能級(jí)，坐標(biāo)矩陣的矩陣元之模方正比于在相應(yīng)兩個(gè)量子態(tài)之間躍遷的幾率（見(jiàn)玻恩和約當(dāng)以及狄拉克的上述論文）。事實(shí)上，海森伯，玻恩和約當(dāng)，以及狄拉克，都在他們的文章里給出了對(duì)于諧振子等具體問(wèn)題的計(jì)算，得到了支持其理論的很好結(jié)果。接著，泡利和狄拉克分別用矩陣和q-數(shù)算出了氫原子的能級(jí)，與玻爾模型的結(jié)果完全一致，這就宣告量子力學(xué)已經(jīng)站住。這就是量子力學(xué)的海森伯表象。泡利的論文（[2]，頁(yè)387）與狄拉克的論文（[2]，頁(yè)417）均發(fā)表于1926年初，而后者晚了五天。有意思的是，愛(ài)因斯坦提出引力場(chǎng)方程的論文發(fā)表的日期，與希爾伯特在哥廷根科學(xué)院講“物理學(xué)之基礎(chǔ)”的日期相比，正好也是晚了五天。希爾伯特在這次演講中，根據(jù)數(shù)學(xué)的考慮也提出了引力場(chǎng)方程的一種推導(dǎo)。只是愛(ài)因斯坦指出，希爾伯特提出的推導(dǎo)并沒(méi)有物理的考慮，從而不能斷定這樣推得的方程就是牛頓引力場(chǎng)方程的推廣（[6]，頁(yè)395—396）。

到此，量子力學(xué)還有一些基本問(wèn)題需要進(jìn)一步完善和解決。這主要是指連續(xù)譜和非周期運(yùn)動(dòng)。為此，玻恩1925年冬在訪美期間，與麻省理工（MIT）的數(shù)學(xué)家維納合作，提出了量子力學(xué)的算符形式，法蘭克福的蘭佐斯提出了量子力學(xué)的積分方程形式。而無(wú)論是哥廷根的矩陣，或者劍橋的q-數(shù)，以及這算符和積分方程，都不是當(dāng)時(shí)理論家們熟悉的數(shù)學(xué)，連玻爾也都不以為然（見(jiàn)后面玻爾與薛定諤的對(duì)話）。更加難以接受的是，新理論還缺乏一幅可以直觀想象的物理圖像。所以在1926年開(kāi)春，就有實(shí)驗(yàn)家寫(xiě)信向玻爾抱怨：“如果原子物理按照玻恩和約當(dāng)?shù)穆肪€發(fā)展，你將發(fā)現(xiàn)很少有人還會(huì)留在原子物理這個(gè)圈子?！倍幢闶窍衽堇秃Ｉ臉I(yè)師索末菲這樣的大理論家，雖然能夠一般地承認(rèn)和接受玻恩、約當(dāng)?shù)热说慕Y(jié)果，卻也不肯來(lái)做這矩陣或q-數(shù)（[6]，頁(yè)5）。就是在這讓許多人焦慮難耐的形勢(shì)下，突然從圈外殺入一頭黑馬，出現(xiàn)了薛定諤的波動(dòng)力學(xué)。

與慕尼黑的索末菲、哥廷根的玻恩和哥本哈根的玻爾不同，當(dāng)時(shí)薛定諤雖然已近中年與玻恩和玻爾可算同輩，是比海森伯、狄拉克、約當(dāng)和泡利年長(zhǎng)得多的前輩，但是并沒(méi)有自己的山頭和派別，只是蘇黎世大學(xué)的一位教授。之前他涉獵過(guò)多個(gè)物理領(lǐng)域，在色彩和比熱方面已是一位頗有成就的專家，由于金屬電導(dǎo)方面的工作而受邀參加了1924年的第四屆索爾維會(huì)議[7]。在原子物理方面，他也做過(guò)一些工作，但不屬于上述三個(gè)圈子，而是一位圈外的散戶。1924年底，郎之萬(wàn)把德布羅意博士論文的副本寄給愛(ài)因斯坦，愛(ài)因斯坦立即在他的論文“單原子氣體量子論（二）”中作了引用（[8]，頁(yè)412頁(yè)）。薛定諤從愛(ài)因斯坦的這篇文章，知道了德布羅意的工作（[9]，頁(yè)53）。那時(shí)他在參加一個(gè)由德拜主持的討論會(huì)，德拜請(qǐng)他作一次演講，介紹德布羅意的理論。薛講完后，德拜評(píng)論說(shuō)，一個(gè)波動(dòng)理論，就應(yīng)有個(gè)波動(dòng)方程。下一次聚會(huì)時(shí)，薛說(shuō)：我找到了一個(gè)方程。這就是打開(kāi)量子力學(xué)另一扇大門的薛定諤方程，是這場(chǎng)歷史大變局的又一切入口。

德布羅意1923年提出物質(zhì)波，認(rèn)為微觀粒子與與經(jīng)典粒子的對(duì)應(yīng)，就像是波動(dòng)光學(xué)與幾何光學(xué)的對(duì)應(yīng)，1924年完成博士論文，1925年正式發(fā)表。薛定諤看了他的論文受到啟發(fā)，于1926年上半年連續(xù)發(fā)表了六篇論文，相繼提出了能量本征值和波函數(shù)的方程，這就是現(xiàn)在說(shuō)的定態(tài)薛定諤方程和薛定諤方程，亦即量子力學(xué)的薛定諤表象。在總題目“作為本征值問(wèn)題的量子化”的四篇論文（[10]，頁(yè)33）中，他嘗試用非相對(duì)論的本征值方程算氫原子能級(jí)，得到與巴爾末公式相符的結(jié)果（第一篇論文）。于是信心倍增，又進(jìn)一步仔細(xì)論證其公式，并用以計(jì)算諧振子和轉(zhuǎn)子能級(jí)（第二篇論文），用微繞論算斯塔克效應(yīng)（第三篇論文），最后給出隨時(shí)間變化的方程（第四篇論文）。其間，他得知玻恩、海森伯與約當(dāng)?shù)木仃嚵W(xué)，于是又寫(xiě)出論文，通過(guò)算符表示和用本征函數(shù)構(gòu)造矩陣元，證明對(duì)于本征值的計(jì)算，他的波動(dòng)力學(xué)與矩陣力學(xué)在數(shù)學(xué)上等效。與薛獨(dú)立地，泡利和艾卡特也證明了這種等效性。于是，困擾原子物理學(xué)家十多年的問(wèn)題，一下子出現(xiàn)了兩個(gè)完全不同的解，后來(lái)知道是量子力學(xué)的兩個(gè)不同表象。這真是戲劇性的一幕。

無(wú)論是哥廷根的矩陣，還是劍橋的q-數(shù)，都是盧瑟福和玻爾的粒子圖像，只不過(guò)這不是經(jīng)典的粒子，具有量子的特征，所以稱為量子力學(xué)。薛定諤不同，他采納德布羅意的波動(dòng)圖像，認(rèn)為微觀原子的力學(xué)與與經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系，就像是波動(dòng)光學(xué)與幾何光學(xué)的關(guān)系，所以稱為波動(dòng)力學(xué)（德語(yǔ)Wellenmechanik，英語(yǔ)Wave Mechanics；早期還用過(guò)Undulationsmechanik，英語(yǔ)Undulatory Mechanics）（[6]，頁(yè)63）。薛有很深的經(jīng)典情結(jié)，排斥量子的不連續(xù)與跳躍。當(dāng)他發(fā)現(xiàn)能級(jí)的量子化來(lái)自對(duì)波動(dòng)的某種約束條件時(shí)，充滿了無(wú)限的愉悅，這成了他第一篇論文的基調(diào)。而他對(duì)其方程的論證，則采用了上述力學(xué)與光學(xué)的類比。具體說(shuō)來(lái)，他用了經(jīng)典力學(xué)哈密頓最小作用原理與幾何光學(xué)費(fèi)馬最小光程原理的類比，寫(xiě)出了象征性的比例關(guān)系（[10]，頁(yè)8）。

薛仿照從幾何光學(xué)到波動(dòng)光學(xué)的推廣，來(lái)從經(jīng)典力學(xué)推廣到波動(dòng)力學(xué)。而從幾何光學(xué)到波動(dòng)光學(xué)，可不是邏輯的推演，其中包含了全新的物理。薛采用上述類比，也就隱含地假設(shè)了這種新的物理。所以，與玻恩和約當(dāng)?shù)膶?duì)易關(guān)系(1)一樣，薛定諤方程也是一個(gè)基本的原理和假設(shè)，而不是邏輯推理的結(jié)果。這類比或比喻，需要豐富的想象，可不是單純的邏輯思維。

1926年十月初，玻爾邀請(qǐng)薛定諤去哥本哈根，在丹麥物理學(xué)會(huì)演講。從薛到達(dá)火車站開(kāi)始，玻爾就與薛不停地爭(zhēng)論，就連薛感冒臥床，也不曾中止。是連續(xù)的變化還是躍遷，這是玻爾與薛定諤爭(zhēng)論的核心。薛問(wèn)：“是什么規(guī)律支配著電子在躍遷中的運(yùn)動(dòng)？這量子躍遷的整個(gè)觀念完全是個(gè)臆想?！辈柣卮穑骸澳恪荒茏C明沒(méi)有量子躍遷，只是證明我們不能想象它。”薛最后說(shuō)：“如果確實(shí)存在這個(gè)該死的量子躍遷，我就真是后悔卷進(jìn)這量子理論中來(lái)。”玻爾則說(shuō)：“但是我們大家都非常感謝你所做的工作，你的波動(dòng)力學(xué)在數(shù)學(xué)上簡(jiǎn)潔清晰，確實(shí)是超出量子力學(xué)之前那些形式的一大進(jìn)步?！?span>（[6]，頁(yè)820）

由于玻爾的舊量子論和新的矩陣力學(xué)都是強(qiáng)調(diào)和處理分立的量子化和突然的量子躍遷，所以薛強(qiáng)烈批評(píng)這種不連續(xù)的理論抽象和不直觀。薛是一個(gè)人孤軍作戰(zhàn)，而哥廷根和哥本哈根可是兩個(gè)群體。薛提出波動(dòng)力學(xué)，認(rèn)為從此可以拋棄可惡的量子假設(shè)，重新回到連續(xù)的經(jīng)典。為了應(yīng)對(duì)薛的這一挑戰(zhàn)，忙壞了哥廷根和哥本哈根的對(duì)手。狄拉克那時(shí)正在哥本哈根，也加入了他們的應(yīng)戰(zhàn)。他們忙活的結(jié)果，就是玻恩的統(tǒng)計(jì)詮釋、約當(dāng)與狄拉克的變換理論和海森伯的測(cè)不準(zhǔn)原理。這三大成果，宣告了量子力學(xué)在數(shù)學(xué)和物理上的最后統(tǒng)一和完成。

1926年春，玻恩剛從美國(guó)訪問(wèn)回來(lái)，就要來(lái)面對(duì)薛的挑戰(zhàn)。薛說(shuō)原子發(fā)光是連續(xù)變化的時(shí)間歷程，不是什么不花時(shí)間的突然躍遷。這就要處理光子與原子的散射，涉及光子和連續(xù)譜。雖然這兩點(diǎn)在玻恩與海森伯和約當(dāng)三人的文章中均有涉及，但終究是矩陣力學(xué)的短板。于是玻恩暫且避開(kāi)光子，先來(lái)研究自由粒子（α-射線或電子）與原子的碰撞，并且是采用薛定諤的波動(dòng)方程，寫(xiě)出了論文“碰撞的量子力學(xué)”（[11]，頁(yè)248）。為了逐步引向統(tǒng)計(jì)性結(jié)論，他在論文一開(kāi)始并沒(méi)有使用“躍遷概率”這個(gè)詞，而是說(shuō)“與躍遷相關(guān)聯(lián)的振幅”。對(duì)原子處于電子沿z軸入射的初態(tài)，考慮原子與電子之間的短程相互作用，玻恩用微擾論解薛定諤方程，得到的解是電子在各個(gè)出射方向的波的疊加。他最后才指出，若想把這種波的疊加翻譯成粒子的語(yǔ)言，只可能有一種詮釋，即原子躍遷而電子散射到出射方向的概率，正比于疊加系數(shù)即散射振幅的平方。這真是以薛定諤自己的方程回應(yīng)了他的挑戰(zhàn)。這就是玻恩的統(tǒng)計(jì)詮釋，這個(gè)工作還為量子力學(xué)貢獻(xiàn)了“玻恩近似”，而為他自己贏得了諾貝爾獎(jiǎng)。

當(dāng)時(shí)的局面，是如何面對(duì)四種形式各異的方案：哥廷根的矩陣，狄拉克的q-數(shù)，玻恩和維納的算符，和薛定諤的波動(dòng)。否定任何一種，都既不現(xiàn)實(shí)也不可能，它們看似一種更一般的方案的不同表現(xiàn)形式。若果真如此，它們之間就應(yīng)存在內(nèi)在聯(lián)系，可以從一種形式變換成另一種形式。約當(dāng)和狄拉克不約而同地進(jìn)行了這種嘗試，各自獨(dú)立地建立了量子力學(xué)的變換理論，也就是今天說(shuō)的表象變換。其間，倫敦從經(jīng)典力學(xué)哈密頓—亞可比方程的變換出發(fā)，也做了同樣的探索。

約當(dāng)作為玻恩的私人助手，當(dāng)時(shí)還在為獲得正式教職而拼搏。他剛寫(xiě)了篇論文“量子力學(xué)的正則變換”，就被玻恩的同事和好友實(shí)驗(yàn)家弗蘭克的事纏住無(wú)暇分身，弗蘭克要他協(xié)助寫(xiě)一部關(guān)于碰撞與量子躍遷的專著。書(shū)稿完成后，暑假里約當(dāng)去維也納休整，同時(shí)治療口吃。在維也納他聽(tīng)了薛定諤的演講，薛希望完全放棄量子力學(xué)，說(shuō)原子輻射不過(guò)是兩個(gè)本征態(tài)激發(fā)干涉給出拍頻。約當(dāng)再回到哥廷根，已經(jīng)是1926年秋天。他很快就寫(xiě)出論文“量子躍遷的量子力學(xué)表示”，到年底又寫(xiě)成長(zhǎng)文“量子力學(xué)的新基礎(chǔ)”[12]送去發(fā)表，這就是他的變換理論。

那時(shí)狄拉克正在哥本哈根。他到達(dá)哥本哈根時(shí)，薛定諤剛剛離開(kāi)，玻爾和他的弟子們正沉浸于對(duì)波動(dòng)力學(xué)的思考與熱烈的討論。狄參加討論和與人交談時(shí)大都是在靜靜的傾聽(tīng)，他習(xí)慣于在從住所來(lái)回的路上和晚上自己?jiǎn)为?dú)思考。他一直在考慮，如何讓他的q-數(shù)和矩陣的指標(biāo)不局限于分立的量子數(shù)，而是可以連續(xù)取值。那期間海森伯在哥本哈根，是玻爾的主要助手。他寫(xiě)信向泡利和約當(dāng)介紹了狄拉克正在做的研究，狄也寫(xiě)信給約當(dāng)詳細(xì)介紹了自己的工作。他的理論與約當(dāng)?shù)膶?shí)際上一樣，只是風(fēng)格與表述不同。那個(gè)冬天希爾伯特在哥廷根講授量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，后來(lái)又與馮諾依曼合作出書(shū)（[6]，頁(yè)67）。約當(dāng)肯定受希的影響，用的數(shù)學(xué)中規(guī)中矩，但是讀者看起來(lái)卻不大容易把握要領(lǐng)。

狄拉克還是他自己的風(fēng)格，簡(jiǎn)潔而且清晰明了，特別是用了現(xiàn)在以他的名字命名的δ函數(shù)。這個(gè)函數(shù)其實(shí)很早以前基爾霍夫、海維賽和赫茲都曾經(jīng)用過(guò)（[6]，頁(yè)88），但是數(shù)學(xué)家不待見(jiàn)[4]，說(shuō)它不是正規(guī)函數(shù)。狄拉克不管這一套，就是用了。這就是狄拉克變換理論的長(zhǎng)篇論文“量子動(dòng)力學(xué)的物理詮釋”[13]，發(fā)表于1927年一月?，F(xiàn)在有了廣義函數(shù)，沒(méi)有人再對(duì)δ函數(shù)說(shuō)不了。能夠不理會(huì)數(shù)學(xué)家的成見(jiàn)，敢于說(shuō)實(shí)驗(yàn)錯(cuò)了，我行我素走自己的路，評(píng)論家說(shuō)這是狄拉克的貴族風(fēng)格。

用狄拉克的符號(hào)，把在坐標(biāo)表象中的哈密頓量H對(duì)角化，用能夠保持對(duì)易關(guān)系(1)不變的幺正變換S，可以寫(xiě)出變換方程

坐標(biāo)q可以連續(xù)取值，這就要用δ函數(shù)。在坐標(biāo)表象中，由于動(dòng)量，從而上式成為定態(tài)薛定諤方程，變換函數(shù)S=ψ(q)就是薛定諤波函數(shù)。在變換S含t時(shí)，還可寫(xiě)出含時(shí)薛定諤方程。

這樣，狄拉克與約當(dāng)兩位的變換理論，就徹底結(jié)束了矩陣力學(xué)與波動(dòng)力學(xué)之間的爭(zhēng)論。二者只不過(guò)是量子力學(xué)在不同表象中的表示，通過(guò)表象變換可以互相轉(zhuǎn)換。狄拉克用δ函數(shù)統(tǒng)一了量子力學(xué)的兩種表述，他后來(lái)回憶說(shuō)，這是他一生中做過(guò)的最好的工作，是他的達(dá)琳（darling）（[6]，頁(yè)89）。在他的《量子力學(xué)原理》[5]的最初兩版都專門有兩章，分別論述分立譜和連續(xù)譜的表象變換，到第三版以后才合并成一章表象理論。狄拉克初入劍橋時(shí)，曾想跟隨愛(ài)丁頓研究廣義相對(duì)論，可惜事竟沒(méi)成。倘若他真的入了相對(duì)論的山門，今日之量子力學(xué)還會(huì)是這一副面孔嗎？

海森伯再次露臉，是他的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。面對(duì)薛定諤波動(dòng)的沖擊，海森伯與玻爾都陷入了沉思，兩位在哥本哈根爭(zhēng)吵得不可開(kāi)交。海想的，還是他的可觀測(cè)量。他把粒子坐標(biāo)q換成了分立矩陣的躍遷振幅q(m, n)，可是薛的波函數(shù)ψ(q)明明還是有連續(xù)變化的q。再想想實(shí)際的實(shí)驗(yàn)，威爾孫云室的徑跡不就是粒子運(yùn)動(dòng)的軌道嗎？這粒子的位置到底能不能觀測(cè)，他一時(shí)想不出個(gè)頭緒，與玻爾都?jí)嬋肓宋謇锩造F之中。后來(lái)玻爾去挪威滑雪度假，海森伯靜下心來(lái)，在夜間散步中突然想到，在一次討論中，當(dāng)他向愛(ài)因斯坦表示“一個(gè)完善的理論必須以直接可觀測(cè)量作依據(jù)”時(shí)，愛(ài)因斯坦向他指出：“在原則上，試圖單靠可觀測(cè)量去建立理論那是完全錯(cuò)誤的。實(shí)際上正好相反，是理論決定我們能夠觀測(cè)到什么東西?！?span>（[14]，頁(yè)73、87；[6]，頁(yè)154）在這一回憶的啟發(fā)下，仿效愛(ài)因斯坦在狹義相對(duì)論里對(duì)同時(shí)性的操作定義，海森伯馬上領(lǐng)悟到：云室里的徑跡，不可能精確表示經(jīng)典意義下的電子路徑或軌道，原則上，它對(duì)電子坐標(biāo)和動(dòng)量至多給出近似和模糊的描寫(xiě)。

在這種想法指導(dǎo)下，他設(shè)想用顯微鏡來(lái)觀測(cè)電子的位置，不確定度Δq亦即衍射斑大小由照射波長(zhǎng)和顯微鏡孔徑角決定。為了提高精度可以減小波長(zhǎng)和增大孔徑，比如用波長(zhǎng)更短的γ光子，這就使得照射光子傳遞給電子的動(dòng)量不確定度Δp增大。用動(dòng)量與波長(zhǎng)的德布羅意關(guān)系λ=h/p可以估計(jì)出ΔqΔp~h。這就是他著名的γ光子顯微鏡，是物理的分析。而從理論上，他用約當(dāng)?shù)母咚剐筒ê瘮?shù)來(lái)研究量子力學(xué)對(duì)經(jīng)典圖象的限制，立即導(dǎo)出了共同測(cè)量粒子坐標(biāo)和動(dòng)量所受的限制。高斯分布是簡(jiǎn)諧振子的基態(tài)波函數(shù)，對(duì)一般波函數(shù)，海森伯證明了這個(gè)等式給出的是下限，一般地有

坐標(biāo)測(cè)不準(zhǔn)與動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn)的乘積不小于約化普朗克常數(shù)的一半，這就是著名的海森伯測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。

這里需要強(qiáng)調(diào)，海森伯的上述證明，用到了波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋，包括坐標(biāo)表象和動(dòng)量表象兩種波函數(shù)，還用到了表象變換，和對(duì)變換函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋。就是對(duì)γ顯微鏡的上述定性的物理分析，也隱含地用到了統(tǒng)計(jì)詮釋。所以，測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的提出，只能在提出統(tǒng)計(jì)詮釋和建立變換理論之后，不能早于1926年底。實(shí)際上，海森伯的論文1927年三月才寄出，題目是“量子理論運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)的直觀內(nèi)容”[15]，其第二節(jié)就是從狄拉克—約當(dāng)變換理論推導(dǎo)測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。統(tǒng)計(jì)詮釋，也就是測(cè)量概率，是決定測(cè)不準(zhǔn)的一個(gè)關(guān)鍵。這是海森伯與玻爾爭(zhēng)論的關(guān)鍵，后面還要說(shuō)到。

正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)，是理論決定我們能夠觀測(cè)到什么東西。海森伯這里的做法表明，是量子力學(xué)的理論告訴我們，粒子的位置和動(dòng)量都能夠觀測(cè)，但是測(cè)量精度要受到限制，而這個(gè)限制則是由量子力學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系(1)和對(duì)變換函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋共同決定的。到此，海森伯從否定坐標(biāo)的觀測(cè)開(kāi)始，最后卻又回到坐標(biāo)可以觀測(cè)，只不過(guò)要加上測(cè)不準(zhǔn)的限制。是他跟歷史開(kāi)了一個(gè)玩笑，還是歷史跟他開(kāi)了一個(gè)玩笑？前一次否定位置坐標(biāo)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，是開(kāi)創(chuàng)量子力學(xué)的思想源泉，后一次否定實(shí)驗(yàn)測(cè)量的絕對(duì)精準(zhǔn)，則奠定了量子力學(xué)的物理基礎(chǔ)，這真是成也蕭何敗也蕭何。

現(xiàn)在，創(chuàng)立量子力學(xué)的各位主角均已出場(chǎng)亮相，量子力學(xué)的各派已經(jīng)形成，群英聚會(huì)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。

還是在1926年初，洛倫茲就開(kāi)始張羅籌劃召開(kāi)1927年的索爾維會(huì)議。富豪賺了錢如何花，回饋社會(huì)和做公益慈善當(dāng)然是一高尚的選擇，而用于科學(xué)和教育，則又是其中的首選。這就有了諾貝爾獎(jiǎng)和索爾維會(huì)議。在與德國(guó)著名物理化學(xué)家能斯特商談后，比利時(shí)工業(yè)化學(xué)家和社會(huì)活動(dòng)家索爾維（Ernest Solvay, 1838—1922）邀請(qǐng)洛倫茲、普朗克、愛(ài)因斯坦、索末菲、能斯特、盧瑟福、龐加萊、居里夫人等24位當(dāng)時(shí)物理學(xué)界的頂級(jí)泰斗和名流，請(qǐng)洛倫茲主持，于1911年十月在布魯塞爾聚會(huì)，討論輻射理論和光子，這在后來(lái)被稱為第一屆索爾維會(huì)議。受到這次會(huì)議成功的鼓舞，索爾維在洛侖茲的咨詢和協(xié)助下，于次年設(shè)立了一個(gè)基金，稱為國(guó)際物理協(xié)會(huì)（Institut International de Physique）。協(xié)會(huì)由三位比利時(shí)人經(jīng)管，除索爾維本人外，另外二人分別由比利時(shí)國(guó)王和比利時(shí)自由大學(xué)指定。當(dāng)索爾維不在時(shí)，由另外兩人邀請(qǐng)索爾維的一位后人參加。另設(shè)由九人組成的國(guó)際學(xué)術(shù)委員會(huì)指導(dǎo)學(xué)術(shù)活動(dòng)，由洛倫茲擔(dān)任主席，直到他1928年去世。會(huì)議大體上三年一次，由于一戰(zhàn)的影響，第三屆到1921年才開(kāi)，1927年是第五屆（[7]，頁(yè)13）。

第一屆索爾維會(huì)議引領(lǐng)了一種新的科學(xué)會(huì)議風(fēng)格，即有選擇地邀請(qǐng)?jiān)谙嚓P(guān)領(lǐng)域最有見(jiàn)地的專家與會(huì)，討論前沿問(wèn)題并尋求其解決之途徑。鑒于量子理論的突破性進(jìn)展，1927年的會(huì)議主題為“電子與光子”，其背景是電子波動(dòng)性和光的粒子性之發(fā)現(xiàn)。“光子”（photon）這個(gè)名稱，是1926年十月才由物理化學(xué)家路易斯（Gilbert N. Lewis）提出的，之前是愛(ài)因斯坦的叫法“光量子”（light-quanta）。會(huì)上要有幾個(gè)主題演講，以引起深入的討論。所以1926年春天，洛倫茲就寫(xiě)信給愛(ài)因斯坦，請(qǐng)他做一個(gè)演講。愛(ài)因斯坦表示，自己可以講量子統(tǒng)計(jì)。

過(guò)了一年多，愛(ài)因斯坦改變了想法。1927年夏天，他又寫(xiě)信給洛倫茲，說(shuō)他本來(lái)是想對(duì)布魯塞爾會(huì)議作點(diǎn)有益貢獻(xiàn)的，但是思前想后，他沒(méi)有資格來(lái)做這個(gè)演講，因?yàn)樗麤](méi)有全力以赴地參與量子理論的最新發(fā)展，并且他也不贊成新理論那純統(tǒng)計(jì)的看法。他推薦費(fèi)米或郎之萬(wàn)代替他來(lái)講量子統(tǒng)計(jì)。到最后落實(shí)的結(jié)果，費(fèi)米或郎之萬(wàn)都沒(méi)有來(lái)講量子統(tǒng)計(jì)，而是玻爾愿意來(lái)講，但把題目改成了量子力學(xué)的解釋問(wèn)題。

在這一年里，除了關(guān)注柏林的實(shí)驗(yàn)家們對(duì)輻射的波動(dòng)性與粒子性的實(shí)驗(yàn)并提出建議，愛(ài)因斯坦更多的精力是放在電磁場(chǎng)與引力場(chǎng)的統(tǒng)一上，他希望這能解決微觀粒子與波動(dòng)的問(wèn)題。當(dāng)然他還一直緊盯著哥廷根與哥本哈根理論家們的動(dòng)向，特別是保持與玻恩和海森伯的密切交流。1927年四、五月間他寫(xiě)信給玻恩，表示肯定可以“把薛定諤的波動(dòng)力學(xué)聯(lián)系于（微觀粒子的）確定的運(yùn)動(dòng)而不借助于任何統(tǒng)計(jì)詮釋”，五月初又向普魯士科學(xué)院宣讀了論文“薛定諤波動(dòng)力學(xué)是完全確定了（微觀）系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，還是僅僅在統(tǒng)計(jì)的意義上？”海森伯立即寫(xiě)信給他，說(shuō)“親愛(ài)的上帝若能超越量子力學(xué)而保持因果性，恐怕我們就都舒心了。不過(guò)，要求比聯(lián)系實(shí)驗(yàn)的物理描述更多，我真看不出美在哪里?！蓖瑯拥囊馑?，在玻恩提出統(tǒng)計(jì)詮釋的那篇論文中已經(jīng)說(shuō)過(guò)：“或許我們應(yīng)該相信，在不可能給出因果發(fā)展的條件這一點(diǎn)上，理論與實(shí)驗(yàn)的一致正是不存在這種條件的一個(gè)必然的結(jié)果。我自己傾向于在原子世界里放棄決定論。但是這是一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題，只靠物理學(xué)的論證是不能決定的?！?/p>

對(duì)于玻恩和海森伯來(lái)說(shuō)，統(tǒng)計(jì)詮釋是唯一而且最好的選擇。與玻爾單純的理論團(tuán)隊(duì)不同，哥廷根的物理圈子，是一個(gè)理論與實(shí)驗(yàn)兼有而且緊密結(jié)合的集體。在玻恩辦公室的隔壁，就是弗蘭克的房間。弗蘭克在做原子分子碰撞的實(shí)驗(yàn)，他們每天都目睹著粒子概念的豐碩成果，因而確信，不能簡(jiǎn)單地把粒子取消，不相信薛定諤對(duì)波函數(shù)的詮釋，必須要找到一種把粒子與波統(tǒng)一起來(lái)的途徑。在這里，概率幅就成了把粒子與波銜接起來(lái)的自然環(huán)節(jié)。但是愛(ài)因斯坦有他自己的信仰：“量子力學(xué)給人很深的印象。但是一個(gè)內(nèi)在的聲音告訴我，這還不是事情的真相。理論做了很多，但它并沒(méi)有讓我們更接近‘老爺子’的秘密。無(wú)論如何我都相信他不玩骰子?！睈?ài)因斯坦的這句名言，就是源自他1926年12月4日寫(xiě)給玻恩的回信。玻恩11月30日寫(xiě)給他的信上說(shuō)的是：“我把薛定諤的波場(chǎng)看作你的‘鬼場(chǎng)’（德語(yǔ)Gespensterfeld，英語(yǔ)ghost field）。”（[6]，頁(yè)242—243）本文這類帶引號(hào)的原話，除了已經(jīng)說(shuō)明或注明出處的以外，都轉(zhuǎn)譯自梅拉和瑞肯伯專著[6]的六卷一分冊(cè)，就不一一注出。

玻爾與海森伯的爭(zhēng)吵，在于他不同意海用統(tǒng)計(jì)詮釋，這不符合他的風(fēng)格和思路。他的思維方式，是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納提煉出物理概念，再假設(shè)一些定量關(guān)系和規(guī)則，以構(gòu)建模型理論。就像氫原子模型一樣，根據(jù)光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，提煉出定態(tài)和躍遷的概念，再假設(shè)一條量子化規(guī)則，完全是手工操作?，F(xiàn)在他遇到的困難是，粒子和波動(dòng)都是實(shí)驗(yàn)提供的圖像，舍去哪個(gè)都不行，他一時(shí)找不著北沒(méi)了頭緒。那是1926—1927年冬天。這次與往常一貫的經(jīng)驗(yàn)不同，從與海森伯的爭(zhēng)論中他得不到任何啟發(fā)，摸不著出路。想想算了，先讓腦子休息休息吧。于是決定離開(kāi)哥本哈根，去度假滑雪。

對(duì)海森伯來(lái)說(shuō)，這正可以沒(méi)有干擾靜下心來(lái)，做出自己的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，把論文寫(xiě)出來(lái)。玻爾在滑雪場(chǎng)上也得到了他一生最重要最得意的收獲。放松下來(lái)?yè)Q個(gè)思路，他突然開(kāi)竅想明白了。干嗎那么一根筋非此即彼啊，既然這波動(dòng)與粒子都是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，那為什么不兩者全都保留下來(lái)，雙贏要比零和強(qiáng)多了。于是，波動(dòng)和粒子他都要，讓波動(dòng)和粒子兩種圖像彼此協(xié)調(diào)互相補(bǔ)充，他稱之為并協(xié)或互補(bǔ)，是統(tǒng)一的“波粒二象性”。當(dāng)然，玻爾的思考離不開(kāi)與他人的討論，從挪威回來(lái)后又接著與海森伯爭(zhēng)吵，他的上述想法是在這種爭(zhēng)論中逐漸明晰的，有興趣的讀者可以去細(xì)細(xì)拜讀梅拉與瑞肯伯的宏幅巨著[6]。

玻爾想出這粒子與波動(dòng)互補(bǔ)，本來(lái)就是為了對(duì)付粒子與波動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題。于是，玻爾把它用到海森伯的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。這粒子與波動(dòng)，畢竟隔著一條大鴻溝，總得有座橋，才能溝通互補(bǔ)。海森伯走的橋是統(tǒng)計(jì)詮釋，通過(guò)測(cè)量概率把波動(dòng)附著到粒子身上。所以粒子是實(shí)的，波動(dòng)是虛的，像是愛(ài)因斯坦的“鬼場(chǎng)”。玻爾走的橋是德布羅意關(guān)系p=h/λ，E=hν，方程左邊是粒子，右邊是波動(dòng)，這就可以把粒子與波動(dòng)并協(xié)互補(bǔ)了。雖然這只是自由粒子與平面波，并不普遍，但對(duì)于玻爾來(lái)說(shuō)，這就足夠了。由于自由粒子和平面波都是近似，只能是定性的分析，玻爾給出的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系還不是(4)式，而只是一個(gè)數(shù)量級(jí)的ΔqΔp~h。

使用定性的物理分析，還有一個(gè)意外的收獲，即可以給出時(shí)間與能量的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系ΔtΔE~h。之前海森伯給出這個(gè)測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，其理論依據(jù)是經(jīng)典力學(xué)的作用量與角變量是一對(duì)正則共軛變量。但是在量子力學(xué)里，時(shí)間不是正則變量，從對(duì)易規(guī)則(1)出發(fā)，可推不出這個(gè)關(guān)系。后來(lái)泡利又進(jìn)一步證明，在量子力學(xué)里時(shí)間只能是參數(shù)，不能成為觀測(cè)量算符（[16]，頁(yè)63）。所以在量子力學(xué)里，時(shí)間與能量的測(cè)不準(zhǔn)不同于坐標(biāo)與動(dòng)量的測(cè)不準(zhǔn)，是個(gè)另類，不是基本的原理與假設(shè)。這也是量子力學(xué)作為非相對(duì)論性理論的一個(gè)主要特征：在非相對(duì)論性的量子力學(xué)里，時(shí)間與空間并不屬于一個(gè)四維空間的不同分量，不能互相轉(zhuǎn)換。

迫于玻爾咄咄逼人的爭(zhēng)論，海森伯后來(lái)做出了妥協(xié)，在他的《量子論的物理原理》里，平行地用兩章來(lái)分別討論和批判粒子與波動(dòng)圖像的物理概念，接著在之后討論統(tǒng)計(jì)詮釋的一章又專門寫(xiě)了一節(jié)“玻爾的并協(xié)性概念”。但海森伯只是說(shuō)“并協(xié)性概念”，并沒(méi)有稱之為“并協(xié)性原理”[17]。泡利就完全是輕描淡寫(xiě)，在其《波動(dòng)力學(xué)的一般原理》里，只是在開(kāi)篇第一節(jié)“測(cè)不準(zhǔn)原理與并協(xié)性”中，說(shuō)了一句“一個(gè)經(jīng)典概念的應(yīng)用排斥另一個(gè)經(jīng)典概念的應(yīng)用，我們隨著玻爾，把這兩個(gè)概念（例如粒子的位置與動(dòng)量的坐標(biāo)）稱為（互相）并協(xié)（complementarity）。我們可以與術(shù)語(yǔ)‘相對(duì)論’（Theory of Relativity）類似地把近代量子理論稱為‘并協(xié)論’（Theory of Complementarity）”（[16]，頁(yè)7）。泡利在這里是想強(qiáng)調(diào)波動(dòng)與粒子的并協(xié)互補(bǔ)，他只是把玻爾的重要原理當(dāng)成一種修辭與說(shuō)法而已。泡利和玻爾一樣更偏愛(ài)德布羅意和薛定諤的波動(dòng)圖象，他1933年為《物理大全》寫(xiě)的上述長(zhǎng)篇述評(píng)題目用的是“波動(dòng)力學(xué)”，是英譯者把它改成了“量子力學(xué)”[16]。其實(shí)在這種對(duì)比里，就物理基礎(chǔ)而言，相對(duì)論的核心是時(shí)空概念的相對(duì)性，否定絕對(duì)時(shí)空，所以稱為相對(duì)論；量子力學(xué)的核心是測(cè)量精度的相對(duì)性，否定絕對(duì)精準(zhǔn)，倒是可以把量子力學(xué)稱之為“測(cè)不準(zhǔn)論”（Theory of Uncertainty）。

有了并協(xié)互補(bǔ)，又有了用“波粒二象性”對(duì)測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的直觀推導(dǎo)，玻爾到布魯塞爾就有得說(shuō)了。而且，剛好意大利有一個(gè)紀(jì)念伏打百年忌辰的會(huì)議，1927年九月在科莫召開(kāi)，玻爾就拿這兩條在會(huì)上講了一遍。

洛倫茲在寫(xiě)信邀請(qǐng)愛(ài)因斯坦做一個(gè)演講的同時(shí)，還請(qǐng)他建議另外的演講題目和人選。愛(ài)因斯坦在回信中首先提到了薛定諤，他對(duì)薛的量子規(guī)則印象很深，說(shuō)它可能包含了部分的真理，但n維q空間的波是什么卻不清楚。對(duì)于海森伯、弗蘭克、玻恩和泡利的那個(gè)集體，愛(ài)因斯坦說(shuō)很難選擇。如果不考慮個(gè)人關(guān)系而只關(guān)心對(duì)會(huì)議的貢獻(xiàn)，他建議海森伯和弗蘭克，而如果只限于理論家，則建議海森伯和玻恩，他覺(jué)得把泡利放在玻恩前面是不公平的。愛(ài)因斯坦說(shuō)，做這種選擇有些殘酷。大家知道，他與玻恩私交很好?？磥?lái)洛倫茲接受了后一個(gè)選項(xiàng)，沒(méi)有請(qǐng)實(shí)驗(yàn)家弗蘭克，雖然弗蘭克與赫茲的電子撞擊汞原子實(shí)驗(yàn)對(duì)玻爾舊量子論是極大的支持。泡利還是收到了邀請(qǐng)。1927年初洛倫茲寫(xiě)信給他，邀請(qǐng)他參加10月24—29日在布魯塞爾的會(huì)議，“會(huì)議傾注于新的量子力學(xué)及與之相關(guān)的問(wèn)題，而為了引起討論，我們將有玻恩與海森伯、小布拉格、德布羅意、康普頓和薛定諤作演講?！边@里還沒(méi)有提到玻爾的演講，玻爾到六月份才接到洛倫茲邀請(qǐng)與會(huì)的信，由此可以看出在洛倫茲的會(huì)議設(shè)計(jì)中玻爾的位置。

與會(huì)者有（按姓氏字母順序）玻爾（哥本哈根），玻恩（哥廷根），小布拉格（W. L. Bragg，曼徹斯特），布里淵（巴黎），康普頓（芝加哥），德布羅意（巴黎），德拜（萊比錫），狄拉克（劍橋），埃倫費(fèi)斯特（萊頓），福勒（劍橋），海森伯（哥本哈根），克拉默斯（烏特列支），朗繆爾（紐約舍奈泰迪），泡利（漢堡），普朗克（柏林），薛定諤（蘇黎世），威爾孫（劍橋）。學(xué)術(shù)委員是洛倫茲（主席），老布拉格（W. H. Bragg，倫敦），居里夫人（巴黎），愛(ài)因斯坦（柏林），古耶（C. E. Guye，日內(nèi)瓦），努森（M. Knudsen，哥本哈根），郎之萬(wàn)（巴黎，秘書(shū)），里查森（倫敦），范奧貝爾（E. Van Aubel，比利時(shí)根特）。此外，學(xué)術(shù)委員會(huì)還邀請(qǐng)布魯塞爾大學(xué)的德敦得爾（Th. De Donder），昂里奧（E. Henriot），皮卡德（A. Piccard）參加會(huì)議，根特的維沙菲爾特（J. E. Verschaffelt）是會(huì)議的學(xué)術(shù)秘書(shū)，赫爾岑（Ed. Herzen）是索爾維家族的代表。其中，來(lái)自美國(guó)的只有康普頓和朗繆爾兩位，顯然當(dāng)時(shí)的科學(xué)中心還在歐洲。

值得指出的是，在與會(huì)議主題“電子與光子”有關(guān)的老一輩物理學(xué)家中，盧瑟福和索末菲均未與會(huì)，其中盧連續(xù)參加過(guò)前四屆索爾維會(huì)議，索參加過(guò)第一、二兩屆。另一方面，在年輕的新秀中，參與創(chuàng)立量子力學(xué)并有極重要貢獻(xiàn)的約當(dāng)沒(méi)有被邀請(qǐng)，而后來(lái)愛(ài)因斯坦可是曾經(jīng)提名他與玻恩和海森伯一同作為諾獎(jiǎng)候選人的（[18]，頁(yè)336）。還要指出的是，來(lái)自荷蘭烏特列支的克拉默斯曾是哥本哈根的重要成員和玻爾的主要助手，而在哥廷根出道的海森伯則是來(lái)自哥本哈根。前面已經(jīng)提到，愛(ài)因斯坦是把海森伯與泡利都是作為哥廷根玻恩集體的成員來(lái)推薦的，最后來(lái)自哥廷根的卻只有玻恩一人。索末菲是舊量子論的一位核心和關(guān)鍵人物，因?yàn)闆](méi)有邀請(qǐng)他，普朗克感到遺憾，因而曾經(jīng)猶豫是否就不接受這次到布魯塞爾開(kāi)會(huì)的邀請(qǐng)。不過(guò)，索盧二位后來(lái)又分別參加了第六和第七屆的會(huì)議。

?圖1. 布魯塞爾第五屆索爾維物理會(huì)議與會(huì)者合影（取自網(wǎng)絡(luò)）

前排左起：朗繆爾，普朗克，居里夫人，洛倫茲, 愛(ài)因斯坦, 郎之萬(wàn), 古耶, 威爾孫, 里查森

中排左起：德拜, 努森, 小布拉格, 克拉默斯, 狄拉克, 康普頓, 德布羅意, 玻恩, 玻爾

后排左起：皮卡德, 昂里奧, 埃倫費(fèi)斯特, 赫爾岑, 德敦得爾, 薛定諤, 維沙菲爾特, 泡利,

海森伯, 福勒, 布里淵

缺席拍照：老布拉格爵士, 德斯蘭得瑞斯, 范奧倍爾

一戰(zhàn)剛結(jié)束的那幾年，德國(guó)科學(xué)家被排除于國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議之外。1921年的第三屆索爾維會(huì)議，對(duì)德國(guó)只邀請(qǐng)了愛(ài)因斯坦一人，還是因?yàn)樗腥鹗繃?guó)籍，并且是和平主義者，雖然人在柏林但一直反戰(zhàn)。愛(ài)因斯坦最初接受了邀請(qǐng)并答應(yīng)演講，但由于要去紐約為創(chuàng)建耶路撒冷大學(xué)演講籌款，時(shí)間有沖突，最后未能參與這次會(huì)議。1924年第四屆索爾維會(huì)議再次邀請(qǐng)愛(ài)因斯坦，但是他拒絕了，因?yàn)闆](méi)有邀請(qǐng)其他德國(guó)科學(xué)家，索末菲認(rèn)為這不公平，覺(jué)得愛(ài)因斯坦不宜參加。1926年德國(guó)加入了國(guó)際聯(lián)盟，德國(guó)科學(xué)家才又回到國(guó)際學(xué)術(shù)圈（[7]，頁(yè)23—24）。

從會(huì)上和之后的實(shí)際情況看，泡利和海森伯都加入了哥本哈根玻爾的營(yíng)壘。其實(shí)這在預(yù)料之中。他們二位雖然先后都是在玻恩的手下出道，但并不適應(yīng)玻恩從希爾伯特傳承下來(lái)的數(shù)學(xué)風(fēng)格，而是更認(rèn)同玻爾憑借直覺(jué)的物理思維。玻恩曾邀請(qǐng)泡利協(xié)助他一同來(lái)論證對(duì)易關(guān)系(1)，被泡利一口拒絕了，他認(rèn)為這不是物理而是數(shù)學(xué)。玻恩這才回過(guò)頭來(lái)讓約當(dāng)合作，成就了他們對(duì)量子力學(xué)關(guān)鍵的貢獻(xiàn)[1]?！傲孔恿W(xué)”這個(gè)名稱是玻恩1924年首先提出來(lái)的，但是泡利和海森伯都并不看好。泡利兩本關(guān)于量子力學(xué)的書(shū)[16, 19]，題名都是用“波動(dòng)力學(xué)”。海森伯的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系是量子力學(xué)的物理基礎(chǔ)，而他為這個(gè)論題取的書(shū)名卻是《量子論的物理原理》[17]，強(qiáng)調(diào)這還是玻爾-索莫菲舊量子論的延續(xù)。當(dāng)然，按照玻恩的看法，“……在海森伯離開(kāi)之后，哥廷根仍然是一個(gè)理論物理的中心，……哥廷根曾經(jīng)是最成功的學(xué)派，只有哥本哈根可以與之媲美。”（[20]，頁(yè)237）

會(huì)上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方面的演講，分別是小布拉格講X射線的反射強(qiáng)度，康普頓講輻射的實(shí)驗(yàn)與電磁理論之間的分歧，演講之后均有進(jìn)一步的討論。針對(duì)小布拉格的演講克拉默斯介紹了他自己與克隆尼希的色散關(guān)系，針對(duì)康普頓的演講玻恩問(wèn)及光子動(dòng)量hν/c之來(lái)源，玻爾強(qiáng)調(diào)在解釋原子現(xiàn)象時(shí)光的波動(dòng)概念之不可或缺，居里夫人則說(shuō)康普頓效應(yīng)或許在生物上會(huì)有重要應(yīng)用，以及產(chǎn)生X射線的高壓技術(shù)在醫(yī)學(xué)治療上能找到重要用途，等等，就不逐一細(xì)說(shuō)。

有了這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方面的演講和討論作為基礎(chǔ)墊底，下面就是會(huì)議重點(diǎn)的理論問(wèn)題。三個(gè)理論方面的演講，分別是德布羅意講新的量子動(dòng)力學(xué)（The New Dynamics of Quanta），玻恩與海森伯講量子的力學(xué)（The Mechanics of Quanta），薛定諤講波動(dòng)的力學(xué)（The Mechanics of Waves）。由于新的理論能夠算出氫原子能級(jí)以及一些進(jìn)一步的實(shí)際問(wèn)題，均與實(shí)驗(yàn)相符，理論的數(shù)學(xué)和技術(shù)方面已經(jīng)站穩(wěn)，不是會(huì)議的重點(diǎn)。大家的關(guān)注和興趣，集中在理論的物理和解釋。具體說(shuō)來(lái)，就是波函數(shù)ψ如何與實(shí)際的物理相聯(lián)系。

玻恩的統(tǒng)計(jì)詮釋太具顛覆性，確實(shí)很難接受。于是德布羅意設(shè)想波動(dòng)方程有兩個(gè)解，一個(gè)具有奇點(diǎn)，表示具有顆粒性的微觀物質(zhì)粒子，一個(gè)是連續(xù)的波動(dòng)，附著在粒子上引導(dǎo)粒子運(yùn)動(dòng)。德布羅意稱之為“雙解理論”（the theory of the double solution），而把這個(gè)引導(dǎo)粒子運(yùn)動(dòng)的波稱為“導(dǎo)波”（pilot wave）。他的論文發(fā)表之后，1927年八月，泡利在寫(xiě)給玻爾的信中一方面稱贊“這是一個(gè)有趣和吸引人的嘗試”，另一方面則質(zhì)疑其數(shù)學(xué)上的合理性（[6]，頁(yè)245）。由于未能在數(shù)學(xué)上證明雙解的存在與自洽，德布羅意在索爾維會(huì)議上的演講采取了比較緩和與含糊的說(shuō)法，只是假設(shè)存在粒子，并在ψ波的引導(dǎo)下運(yùn)動(dòng)，用這種方式來(lái)保持粒子與波動(dòng)的“波粒二象性”（wave-corpuscle dualism），并稱之為“導(dǎo)波理論”（pilot-wave theory）。盡管如此，按照泡利的看法，這整個(gè)理論都不妥當(dāng)不能接受，因?yàn)樗谠又杏种匦乱胫耙呀?jīng)放棄的電子軌道，開(kāi)歷史的倒車走回頭路，而且看來(lái)亦無(wú)法描述電子與原子分子碰撞的現(xiàn)象。

薛定諤則認(rèn)為他的波函數(shù)描述物質(zhì)的連續(xù)分布，其平方表示物質(zhì)的密度。這連德布羅意都不接受，因?yàn)椴ò拇笮〔紳M整個(gè)原子，而且還會(huì)隨著時(shí)間而擴(kuò)散，何以能描述原子之中電子的運(yùn)動(dòng)？泡利還是在上述寫(xiě)給玻爾的信中，就說(shuō)德布羅意的論文“處理波-粒問(wèn)題比薛定諤兒童般幼稚的論文水平要高得多，薛仍然相信他可以避開(kāi)其函數(shù)之統(tǒng)計(jì)詮釋和拋棄質(zhì)點(diǎn)”。“薛定諤兒童般幼稚的論文”（the childish paper of Schr?dinger），泡利說(shuō)話總是這么直率刻薄和不留情面，他或許就是因此才被玻爾譽(yù)為物理學(xué)之良心的吧。

玻恩與海森伯的演講總結(jié)和評(píng)論了哥廷根與劍橋創(chuàng)立量子力學(xué)的工作，先是講了矩陣力學(xué)及其到波動(dòng)力學(xué)的變換，然后講玻恩對(duì)變換函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋，最后是海森伯的測(cè)不準(zhǔn)原理。薛定諤則講了他的波動(dòng)力學(xué)與時(shí)間無(wú)關(guān)和相關(guān)的方程，及其與矩陣力學(xué)的等價(jià)性，和相對(duì)論性波動(dòng)方程。這兩個(gè)演講都側(cè)重于理論的數(shù)學(xué)與技術(shù)方面，沒(méi)有引起太多物理和概念上的討論。激起這方面的激烈爭(zhēng)論的，是最后玻爾的演講。

對(duì)前面的幾個(gè)演講，與會(huì)的大多數(shù)，特別是理論家們，都參與交流進(jìn)行了互動(dòng)，只是愛(ài)因斯坦一直保持沉默。到了玻恩與海森伯的演講，愛(ài)因斯坦才發(fā)出聲音，建議討論一下電子通過(guò)狹縫投射到屏幕上的衍射。顯然，他的興趣和關(guān)注是在量子力學(xué)的物理方面。他說(shuō)，對(duì)于這個(gè)狹縫衍射實(shí)驗(yàn)，可以有兩種詮釋。可以認(rèn)為德布羅意—薛定諤波并不對(duì)應(yīng)于單個(gè)電子，而是對(duì)應(yīng)于在空間彌散的一個(gè)電子云，這樣理論就沒(méi)有對(duì)無(wú)限多的單個(gè)過(guò)程在整體上提供任何信息。也可以認(rèn)為理論是對(duì)單個(gè)過(guò)程的完整描述，用德布羅意-薛定諤波的波包來(lái)描述每個(gè)射向狹縫的電子。后一種詮釋當(dāng)然更基本，但穿過(guò)狹縫衍射的電子可以出現(xiàn)在屏幕上不同的地方，按照這種詮釋，“如果把|ψ|2簡(jiǎn)單地考慮為粒子在某一時(shí)刻出現(xiàn)于某一位置的概率，則同一基本過(guò)程將會(huì)在屏幕上多個(gè)地點(diǎn)引起作用”，這就意味著超距作用，違反相對(duì)論原理。針對(duì)這一點(diǎn)，泡利的反駁顯得淺薄無(wú)力，他說(shuō)海特勒與倫敦對(duì)分子鍵的工作表明超距作用不是問(wèn)題，看來(lái)泡利與愛(ài)因斯坦的思考到底還是不在一個(gè)層次。愛(ài)因斯坦的這個(gè)問(wèn)題，涉及量子力學(xué)統(tǒng)計(jì)詮釋的非定域性，實(shí)際上是他后來(lái)與玻多爾斯基和羅森提出EPR佯謬的基本觀念。

討論中還有狄拉克與海森伯之間關(guān)于波包塌縮的爭(zhēng)論。波函數(shù)從疊加態(tài)Σcnψn以概率|cn|2塌縮到ψn，狄說(shuō)這是“大自然的選擇”（choice of Nature），海說(shuō)這是我們的“觀測(cè)”（observation），是“觀測(cè)者自己”（observer himself）做出選擇。這就涉及玻爾關(guān)于測(cè)量的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)論。

玻爾演講的題目是“量子假設(shè)與原子學(xué)說(shuō)之新進(jìn)展”（The Quantum Postulate and the New Development of Atomistics），內(nèi)容就是九月在科莫會(huì)議上講的，即波粒兩象之并協(xié)互補(bǔ)和用以直觀定性地分析測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。因?yàn)檫@基本上是一種哲學(xué)和認(rèn)識(shí)論，科莫會(huì)議的主題是紀(jì)念伏打，邀請(qǐng)的物理學(xué)各界泰斗名流范圍較廣，但是愛(ài)因斯坦沒(méi)有參加，大家對(duì)玻爾的演講并沒(méi)有多大的注意與反應(yīng)。這次只是電子與光子這一小范圍的專題聚會(huì)，愛(ài)因斯坦又有一年多的專注與準(zhǔn)備，自然就與玻爾擦出了思想的火花。除了愛(ài)因斯坦之外，洛倫茲、德敦得爾、玻恩、泡利、狄拉克、克拉默斯、德布羅意、海森伯、郎之萬(wàn)、福勒、薛定諤、埃倫費(fèi)斯特、理查森和康普頓等理論和實(shí)驗(yàn)家們，都針對(duì)玻爾的演講，就因果性、決定論、概率性等認(rèn)識(shí)論問(wèn)題參與了討論和交流。而在事實(shí)上，在玻爾演講之前，愛(ài)因斯坦與玻爾之間的交鋒就在緊張地進(jìn)行了。由于這些交鋒主要都是在會(huì)外進(jìn)行，在會(huì)后發(fā)表的正式文件《第五屆物理會(huì)議的報(bào)告與討論》（Rapports et Discussions du Cinquième Conseil de Physique）中并沒(méi)有反映，只能根據(jù)與會(huì)和見(jiàn)證者的信函和回憶，這終究難免帶上個(gè)人的傾向與偏見(jiàn)甚至失真?？谑鰵v史就是這樣，既鮮活又反映了講述者的視角與看點(diǎn)。

在康普頓的演講進(jìn)行到第二部分時(shí)，埃倫費(fèi)斯特寫(xiě)了一個(gè)紙條傳給愛(ài)因斯坦：“別笑！在煉獄里有一個(gè)為量子理論的教授們特設(shè)的部門，會(huì)逼迫他們每天去聽(tīng)十個(gè)小時(shí)的經(jīng)典物理課?！睈?ài)因斯坦回復(fù)：“我只是笑他們天真。誰(shuí)知道幾年以后是誰(shuí)在笑？”在演講和之后會(huì)上的討論交流中，不可能談?wù)摵芏嘀v題之外的東西。愛(ài)因斯坦與玻爾的爭(zhēng)論，基本上是在會(huì)外進(jìn)行。會(huì)議結(jié)束后埃倫費(fèi)斯特在11月3日寫(xiě)回萊頓的信中說(shuō)：“每晚凌晨1點(diǎn)，玻爾都到我房中來(lái)，直到凌晨3點(diǎn)，只對(duì)我說(shuō)單獨(dú)的一個(gè)詞（ONE SINGLE WORD）?！辈査惺艿膲毫腿硇牡耐度刖涂上攵??！拔艺娓吲d在玻爾與愛(ài)因斯坦交談時(shí)能夠在場(chǎng)。就像下棋。愛(ài)因斯坦總是有新的例子。在一定的意義上就是一種破壞測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的第二類永動(dòng)機(jī)……愛(ài)因斯坦就像一個(gè)盒中的玩偶（jack-in-the-box，一種玩具），每天早晨都精神抖擻地跳出來(lái)?！笨磥?lái)愛(ài)因斯坦晚上也沒(méi)閑著，真夠玻爾應(yīng)付的?！安枏恼軐W(xué)的煙霧中不斷地找出各種工具，來(lái)摧毀這一個(gè)一個(gè)的例子?！比旰笤诘诹鶎盟鳡柧S會(huì)議上，這種場(chǎng)面再一次上演。根據(jù)參加1930年會(huì)議的斯特恩回憶，“愛(ài)因斯坦下來(lái)吃早飯，就表達(dá)他對(duì)新量子理論的懷疑，他每次都想出漂亮的實(shí)驗(yàn)來(lái)表明理論不行?！堇秃Ｉ苍冢麄儾惶闲?，‘噢，是的，會(huì)對(duì)的，會(huì)對(duì)的’。另一方面，玻爾的反應(yīng)就很在意，晚上我們一起在餐桌上，他就詳詳細(xì)細(xì)把事情弄清楚了。”（[6]，頁(yè)251—254）其實(shí)第六屆索爾維會(huì)議的主題可是磁學(xué)，他們的心思卻在琢磨題外的事。

前面說(shuō)了，愛(ài)因斯坦不滿意玻恩對(duì)波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋，他相信上帝不玩骰子，基本的理論應(yīng)該是決定論的。從而，他認(rèn)為海森伯測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系只是量子力學(xué)理論本身的局限，而不是我們認(rèn)識(shí)自然之能力的極限。他希望從實(shí)際的物理上找出能夠突破測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系之限制的實(shí)例。狹縫的寬度a給出了出射電子坐標(biāo)的誤差Δq~a，衍射的角度θ則確定了出射電子動(dòng)量的誤差Δp~pθ，由德布羅意關(guān)系p=h/λ就給出ΔqΔp~aθh/λ~h。那么，是否可以把電子的時(shí)間與能量測(cè)準(zhǔn)呢？在狹縫前面裝一個(gè)開(kāi)關(guān)，只讓狹縫打開(kāi)一段時(shí)間Δt，這就是測(cè)量時(shí)間的誤差，而電子的動(dòng)能可以事先測(cè)準(zhǔn)。玻爾說(shuō)，這樣仍然避免不了測(cè)不準(zhǔn)，因?yàn)殡娮哟┻^(guò)狹縫，要受到狹縫的擾動(dòng)，與狹縫發(fā)生能量的交換。交換的大小ΔE=vΔp~ΔpΔq/Δt~h/Δt，還是有ΔtΔE~h，這里用到了ΔqΔp~h。用這種方式，玻爾把測(cè)不準(zhǔn)，也就是把波函數(shù)對(duì)粒子描述的統(tǒng)計(jì)性，歸結(jié)為測(cè)量?jī)x器對(duì)粒子不可預(yù)測(cè)的干擾。

單縫的衍射角比較大，所以動(dòng)量的誤差范圍Δp也比較大。如果改成雙縫，衍射角度變小，測(cè)量動(dòng)量的誤差就可以減小。而且，可以減小每條縫的寬度，從而進(jìn)一步減小測(cè)量電子坐標(biāo)的誤差Δq。但是這樣還是不能提高測(cè)量精度，同樣躲不開(kāi)測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。因?yàn)橹挥兄离娮邮菑哪囊粭l狹縫通過(guò)，才能把電子坐標(biāo)的誤差縮小到縫寬的范圍，否則誤差是雙縫之間距離的大小。但是如果關(guān)掉一條狹縫，從而知道電子只從另外一條狹縫通過(guò)，這樣一來(lái)，整個(gè)雙縫衍射的圖案就完全消失，又回到單縫衍射的情形了。

上面電子通過(guò)單縫的例子，是通過(guò)測(cè)動(dòng)量來(lái)測(cè)能量，涉及坐標(biāo)與動(dòng)量的測(cè)不準(zhǔn)。然而，也可以想法直接測(cè)能量而不必測(cè)動(dòng)量，從而避開(kāi)坐標(biāo)動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。于是愛(ài)因斯坦又想出一個(gè)辦法，三年后在第六屆索爾維會(huì)議上再次向玻爾發(fā)難，這就是他著名的光子箱實(shí)驗(yàn)。把光子關(guān)在一個(gè)有窗口的箱子里，打開(kāi)窗口一段時(shí)間t，用彈簧秤測(cè)量開(kāi)窗前后盒子的質(zhì)量差，由質(zhì)能關(guān)系即可得到出射光子能量E。這里時(shí)間和質(zhì)量的測(cè)量互相獨(dú)立，可以同時(shí)測(cè)準(zhǔn)，還有測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系嗎？這次愛(ài)因斯坦不用電子改用光子，這是他的長(zhǎng)項(xiàng)。玻爾擅長(zhǎng)波粒并協(xié)，愛(ài)因斯坦不用波長(zhǎng)改用彈簧秤測(cè)能量，讓你用不成波動(dòng)性，以己之長(zhǎng)攻彼之短。玻爾不知從何下手，急壞了。

發(fā)生在大學(xué)俱樂(lè)部的這一幕，羅森菲爾德的回憶繪形繪色?！懊鎸?duì)這一問(wèn)題玻爾大受沖擊，他沒(méi)能立即找到答案。整個(gè)晚上他都很沮喪，從這個(gè)人到那個(gè)人，嘗試說(shuō)服他們這不可能是真的，要是愛(ài)因斯坦對(duì)的話物理學(xué)就完蛋了，但他反駁不了。我決不會(huì)忘記兩位對(duì)手離開(kāi)俱樂(lè)部的情景：愛(ài)因斯坦高大而威嚴(yán)，靜靜的走著，略帶譏諷的微笑；而玻爾快步跟著他，十分激動(dòng)，無(wú)力地辯解說(shuō)如果愛(ài)因斯坦的裝置能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的話物理學(xué)就完了。第二天一早迎來(lái)玻爾的凱旋，物理學(xué)得救了?！?span>（[7]，頁(yè)7—8；[6]，頁(yè)269）

玻爾想了一夜，終于有了辦法。第二天一早，他得意地指出，放出光子后，箱子變輕上升，重力勢(shì)gH減弱，引起時(shí)鐘變快。時(shí)間測(cè)不準(zhǔn)Δt與高度測(cè)不準(zhǔn)ΔH是相關(guān)的，由引力紅移可以給出Δt/t=gΔH/c2。另一方面，箱子放出光子受到反沖Δp(ΔH=Δq)，就得到ΔtΔE~h。原來(lái)，還是避不開(kāi)坐標(biāo)動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。玻爾從愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論里找出了引力紅移，以彼之矛攻彼之盾終于完勝。這當(dāng)然是玻爾的得意之作，他后來(lái)反復(fù)多次詳細(xì)描繪他的這個(gè)裝置，甚至做出了實(shí)物模型。據(jù)說(shuō)在他臨終前，辦公室黑板上還畫(huà)著光子箱的實(shí)驗(yàn)裝置。

這是一場(chǎng)艱難而不對(duì)稱的攻防戰(zhàn)。愛(ài)因斯坦懷疑測(cè)不準(zhǔn)，相信可以進(jìn)一步在時(shí)空中精確地描述，只要舉出一個(gè)反例就行。玻爾不可能窮盡所有可能的事例，只能疲于奔命地防守和應(yīng)對(duì)。普遍的證明只能靠理論。海森伯的理論證明，出發(fā)點(diǎn)是玻恩-約當(dāng)對(duì)易關(guān)系和波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋，愛(ài)因斯坦質(zhì)疑的實(shí)質(zhì)上就是統(tǒng)計(jì)詮釋。玻恩看得很透徹，說(shuō)這是一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題，只靠物理學(xué)的論證是不能決定的。所以他不卷入玻爾與愛(ài)因斯坦的這場(chǎng)搶眼的論戰(zhàn)，盡管他與愛(ài)因斯坦之間在有生之年一直在默默的爭(zhēng)論。

由于愛(ài)因斯坦這樣一再堅(jiān)持對(duì)測(cè)不準(zhǔn)的質(zhì)疑，埃倫費(fèi)斯特曾對(duì)他說(shuō)：“愛(ài)因斯坦，你現(xiàn)在的處境就像那些白費(fèi)力氣反對(duì)你的相對(duì)論的人一樣，我真為你害羞！”（[6]，頁(yè)251）而玻爾所辯護(hù)的，并不是愛(ài)因斯坦主要質(zhì)疑的統(tǒng)計(jì)詮釋和非決定論，而是他自己的波粒并協(xié)互補(bǔ)。統(tǒng)計(jì)詮釋帶來(lái)了一個(gè)基本問(wèn)題：歸根到底，這物理學(xué)，乃至更一般地說(shuō)自然科學(xué)，究竟是決定論的還是非決定論的？玻恩說(shuō)他傾向于放棄決定論，而愛(ài)因斯坦則堅(jiān)信是決定論的。玻爾把測(cè)不準(zhǔn)歸之于儀器不可控制的干擾，既然不可控制，言外之意也就是放棄決定論。在海森伯的《量子論的物理原理》[17]里，也講了一些有測(cè)量?jī)x器不可控制的干擾這一類的話。這可是對(duì)我們傳統(tǒng)觀念的徹底顛覆。

更嚴(yán)重的，是統(tǒng)計(jì)詮釋隱含地假設(shè)觀測(cè)者主觀的介入，觀測(cè)者與被測(cè)對(duì)象之間的界限劃在哪里，被打上了主觀的印記。泡利評(píng)述量子力學(xué)，在一開(kāi)篇就指出，量子力學(xué)之解決，“其代價(jià)是放棄了客觀地處理物理現(xiàn)象之可能性，亦即放棄了對(duì)自然的經(jīng)典時(shí)空與因果描述之可能性，這后者實(shí)質(zhì)上是基于我們唯一地區(qū)分觀測(cè)者與被觀測(cè)對(duì)象的可能性?！?span>（[16]，頁(yè)1）這樣一來(lái)，科學(xué)特別是物理學(xué)就失去了完全客觀的地位，這可是顛覆伽里略、牛頓以來(lái)近代科學(xué)三百多年的傳統(tǒng)信仰翻天覆地的大變局?？磥?lái)，雖然量子力學(xué)創(chuàng)立至今已近一個(gè)世紀(jì)，引起這場(chǎng)爭(zhēng)論的幾位巨人早已相繼過(guò)世多年，但是這場(chǎng)爭(zhēng)論還會(huì)繼續(xù)下去。

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本文原載《科學(xué)文化評(píng)論》2017年14卷3期

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