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90年前的秋天，第六次索爾維會議召開，玻爾和愛因斯坦又一次為量子力學(xué)的完備性問題爭執(zhí)起來。這不是偶然，早在三年前的第五次索爾維會議上，哥本哈根派和經(jīng)典物理派之間就有過正面交鋒。 當年，相對論之父愛因斯坦、有學(xué)界教皇之稱的玻爾，還有提出物質(zhì)波的德布羅意、提出薛定諤方程的薛定諤、發(fā)現(xiàn)測不準原理的海森堡、發(fā)現(xiàn)不相容原理的泡利……物理界的諸神齊聚一堂。作為兩派的代表人物，玻爾和愛因斯坦碰撞起來互不相讓。 “這就像在下一盤棋，愛因斯坦始終能拿出新的例證?！卑愘M斯特這樣向他的學(xué)生們描述隨后發(fā)生在玻爾和愛因斯坦之間的爭論……埃倫費斯特信手拈來幾個恰當?shù)碾[喻：“玻爾不斷從哲學(xué)的煙霧中尋找工具，來粉碎對方一個接一個的例證；而愛因斯坦就像玩偶盒里的彈簧小人，每天早上都會精神飽滿地從盒子里蹦起來。啊，這場激戰(zhàn)真是千金難買！” ——《糾纏：量子力學(xué)趣史》 兩次索爾維會議留下了一連串精彩的論戰(zhàn)，還有不止一張珍貴的合照。爭論仍在繼續(xù)。然而僅僅三年后，納粹便正式掌權(quán)。在當時，德國是當之無愧的科學(xué)中心，參與索爾維會議的諸神有不少都和德國學(xué)術(shù)圈關(guān)系密切。量子力學(xué)的發(fā)展會面臨怎樣的命運？與會的科學(xué)家們又經(jīng)歷了什么？ 愛因斯坦：去新大陸再續(xù)前緣 1931年12月，在駛往帕薩迪納的輪船上，愛因斯坦盯著飛翔的海鷗。他在旅行日記中寫道：“今天，我做了一個重要的決定，放棄我在柏林的職位，從此浪跡余生，海鷗伴輪船而飛，他們就是我的新同事?！?/p> ——《糾纏：量子力學(xué)趣史》 在納粹正式掌權(quán)之前，早已成為普魯士科學(xué)院院士的愛因斯坦便去了美國。 事實證明，他的選擇是正確的。1933年，“希特勒沖鋒隊”闖進了愛因斯坦在德國的家，如果他沒有離開，后果不堪設(shè)想。愛因斯坦在寫給玻恩的信中說，“在德國，我已經(jīng)被升格為一個‘邪惡的怪物’，我所有的財產(chǎn)都被奪走了。但無論如何，這些財產(chǎn)終究不會永遠屬于我，我只能用這種想法來安慰自己了?！?/p> 當然，愛因斯坦不會一直沉浸在沮喪中，他也沒有“浪跡余生”，而是加入了剛成立不久的普林斯頓高等研究所。他依然思維活躍，而且愛朋友，不僅和老朋友們恢復(fù)了通信，還結(jié)交了不少年輕人，其中包括哲學(xué)鬼才哥德爾、為量子力學(xué)下一個階段做出貢獻的玻姆，還有他的新搭檔波多爾斯基和羅森。 1935年，《物理評論》發(fā)表了愛因斯坦、波多爾斯基和羅森三人的作品，這篇以《量子力學(xué)對物理實在的描述可否被視為完備的？》為題的文章提出了著名的EPR佯謬。這意味著他們再一次對哥本哈根學(xué)派發(fā)起了挑戰(zhàn)。 薛定諤：那只著名的小貓是這樣誕生的…… 在頒獎典禮之后的宴會上，薛定諤這樣結(jié)束了他的祝酒詞：“我希望不久以后能再次回來……不是來到一個彩旗飄飄的慶典大廳。在我的行李箱里，也不會有這么多正裝，而是肩上扛著兩個長長的滑雪板，背上背著帆布包?！?/p> ——《糾纏：量子力學(xué)趣史》 1933年，海森堡來到斯德哥爾摩，領(lǐng)取推遲頒發(fā)的1932年諾貝爾物理學(xué)獎。薛定諤也來到了這里，和狄拉克一起領(lǐng)取當年的諾貝爾物理學(xué)獎。不久前，他剛剛在牛津大學(xué)落腳。薛定諤本人并非猶太裔，但出于道義上的考慮，他仍然決定離開柏林大學(xué)。 當然，在1933年的典禮上見過老朋友之后，薛定諤也在留意學(xué)界進展。1935年，EPR佯謬發(fā)表，科學(xué)家們的信件在歐洲和美國之間穿梭。整整一個夏天，在愛因斯坦與薛定諤之間、薛定諤與泡利之間、泡利與海森堡之間、海森堡與玻爾之間，關(guān)于EPR主題的來往信件數(shù)不勝數(shù)，有時一天甚至多達三封。 EPR佯謬讓薛定諤思緒萬千。很快，他撰寫了一篇探討EPR佯謬的文章，發(fā)表在了《自然科學(xué)》上。事實上，這是薛定諤一生中最有名（或者應(yīng)該說“最出圈”）的一篇論文。 那只人人都認識的小貓，那只關(guān)在盒子里又死又活的小貓，正是薛定諤在這篇論文中為“疊加”所舉的例子。薛定諤以這只小貓為“神獸”，為愛因斯坦一派助陣。 海森堡：無解的哥本哈根之謎 海森堡相信，“政治上的變革會獨立發(fā)生，絲毫不會破壞哥廷根的物理學(xué)?！彼J為，“他們”能夠認可這種二重性，就像量子物理里的二象性一樣。并且，“隨著時間的推移，丑惡將從美麗中自行分離”，政治將不再壓迫物理學(xué)。 ——《糾纏：量子力學(xué)趣史》 海森堡留在了德國，希望在特殊時期為祖國保留科學(xué)的命脈。然而，事態(tài)的發(fā)展似乎超出了他的預(yù)期——納粹政府要求海森堡主持德國的核武器研發(fā)工作。 1941年，德軍已經(jīng)占領(lǐng)丹麥，但身為哥本哈根大學(xué)教授的玻爾還未離開。就在這一年，海森堡來到丹麥，和玻爾夫婦進行了一次會談。沒有人知道這次會談的內(nèi)容，這就是“哥本哈根之謎”。 有人說，海森堡已經(jīng)知曉了納粹的慘無人道，他向玻爾保證，自己會拖延進度，不讓德國研制出核武器。也有人說，當時的海森堡已經(jīng)徹底迷失，他希望玻爾投靠德國，和他一起為納粹效力。真相已經(jīng)沉入歷史的長河，但我們知道，玻爾在兩年后去了瑞士，而德國也沒有搶先研制出核武器。 我們無法追問海森堡是否后悔留在德國，但在EPR佯謬發(fā)表的那段時間里，海森堡在寫給母親的信中有這樣幾句意味深長的話：“在這個科學(xué)的小領(lǐng)域里，有著對未來意義重大的價值，我對此非常滿足了。這是在這個完全混亂的世界里，我唯一清楚該去做的事情。外面的世界真的丑陋不堪，而這項工作是如此美妙。” 泡利：不尋常的瑞士歲月 一系列打擊使他終日意志消沉，沉醉不醒。通過“了解心理問題”和“精神的特有作用”，他終于康復(fù)了。正如在1934年10月，泡利在寫信給他的朋友兼助手拉爾夫·克羅尼格告知這件事的時候，他寫下了“你喜獲新生的故友：泡利”這樣的簽名。 ——《糾纏：量子力學(xué)趣史》 曾經(jīng)在哥廷根大學(xué)和漢堡大學(xué)工作過的泡利，在兩次索爾維會議之間那幾年去了瑞士，加入了位于蘇黎世的聯(lián)邦工學(xué)院。在很多同行忙著逃離亂局時，泡利恰巧待在一個尚且平靜的地方，暫時避開了種種麻煩。 但人生的麻煩還是找上了泡利，母親自殺、父親迅速再婚、新婚妻子私奔，一系列的打擊讓他崩潰不已。不過，泡利結(jié)交了一位同事，這位專門研究心理學(xué)的朋友幫助他走出了人生低谷，他就是大名鼎鼎的卡爾·榮格。 1934年，泡利和弗蘭卡·伯特倫喜結(jié)連理。雖然泡利不相容原理并不是在這里提出的，但蘇黎世的歲月對泡利個人而言有著不尋常的意義。 1935年，已經(jīng)“喜獲新生”的泡利從瑞士出發(fā)，前往美國。他將成為普林斯頓高等研究所的學(xué)者，并且在十年后領(lǐng)取屬于自己的諾貝爾物理學(xué)獎。就在他獲獎的第二年，泡利又回到了蘇黎世的聯(lián)邦工學(xué)院，從此一直以瑞士為家，直到去世。 玻恩：諾貝爾獎雖遲但到 火車駛出他們位于意大利的避難所塞爾瓦時，已是寒冷的凌晨三點鐘。玻恩望著窗外的繁星，他的兒子古斯塔夫蜷縮在一個座位上睡著了，特里希那毛茸茸的黑褐色腦袋靠在玻恩的膝蓋上。隨著糟糕的1933年一步一步地接近尾聲，他感覺自己像是周圍唯一清醒的靈魂。他的腦海中浮現(xiàn)出黃色佗羅花綻放的幻影?！拔椰F(xiàn)在才知道，在塞爾瓦附近散步和爬山是多么令人愉快，…… ——《糾纏：量子力學(xué)趣史》 1933年，為了躲避迫害，猶太裔科學(xué)家玻恩帶著家人先去了風景如畫的塞爾瓦小鎮(zhèn)，隨后從塞爾瓦前往英國。 在此之前，哥廷根大學(xué)是玻恩的學(xué)術(shù)家園。他在這里獲得了博士學(xué)位，又做了十幾年教授，提出了波函數(shù)的概率解釋，為薛定諤方程的落地提供了關(guān)鍵一環(huán)。這恰恰關(guān)聯(lián)著索爾維會議兩派爭執(zhí)的核心。但現(xiàn)在局勢嚴峻，縱然不舍，他也必須離開了。 在同時期的一眾科學(xué)家中，玻恩似乎是格外低調(diào)的一位，他的摯友愛因斯坦、老師希爾伯特，還有曾經(jīng)的助手海森堡和泡利仿佛都比他更有名氣。離開德國之后，玻恩先后入職劍橋大學(xué)和愛丁堡大學(xué)，繼續(xù)他的學(xué)術(shù)生涯。1953年，在退休后，玻恩才回到德國，在哥廷根附近的小鎮(zhèn)巴德派爾蓬特養(yǎng)老。 1954年，玻恩終于憑借他提出的波函數(shù)概率解釋獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。此時，距離這項成果發(fā)表已經(jīng)過去了將近三十年。 玻爾：可敬的對手，真誠的朋友 在哥本哈根，玻爾讀到（介紹EPR佯謬的）這篇文章的第二天早上，他興致勃勃地跨進研究室的大門，他邊用一只手揮舞著邊哼唱：“波多爾斯基！O波多爾斯基，Io波多爾斯基，Sio波多爾斯基，Asio波多爾斯基，Basio波多爾斯基！” ——《糾纏：量子力學(xué)趣史》 就在EPR佯謬發(fā)表之后，玻爾也在《物理評論》上發(fā)表了一篇文章，題目還是《量子力學(xué)對物理實在的描述可否被視為完備的？》，這是他對愛因斯坦一方的又一次回應(yīng)。 愛因斯坦從德國去了美國，而玻爾從丹麥去了瑞典，他們之間的爭論似乎無休無止。關(guān)于量子力學(xué)，兩位偉大的頭腦一生都沒能說服對方。 他們是老對手，也是老朋友。1948年，玻爾為愛因斯坦的70壽辰寫了一篇致賀詞，他用這篇致辭回顧了兩人之間的論戰(zhàn)。對于他所認定的真理，玻爾不會讓步，但他的字句間充滿了對這位同行的欣賞，以及對這段友誼的珍視。 1962年，玻爾與世長辭。他在黑板上留下了兩幅草圖，記錄著前一天晚上思考的問題。第一幅圖看上去像一個螺旋樓梯——黎曼曲面——那是玻爾最喜歡的語言模糊性的隱喻。而第二幅草圖，幾乎還粉筆線條中振蕩著，那是愛因斯坦（在第六次索爾維會議上提出的）光子箱。 結(jié)語 除他們之外，還有從英國來到德國，很快又回到英國的狄拉克，在法國熬過了德軍占領(lǐng)期的德布羅意，還有留在德國，不幸失去了兒子的普朗克，以及在1933年和兒子一同辭世的埃倫費斯特……等人們逐漸走出戰(zhàn)爭的陰影時，20世紀已經(jīng)過去一半，諸神已經(jīng)衰老，索爾維會議上的爭論依然沒有結(jié)論。 好在新的一代已經(jīng)成長起來。1952年，愛因斯坦已經(jīng)年過七旬，玻爾也進入了人生最后一個十年，而1928年出生的約翰·貝爾還是個二十來歲的學(xué)生，他將在十幾年后提出一個重要的不等式，這將成為終結(jié)愛玻兩派之爭的關(guān)鍵。 當然，量子力學(xué)的傳奇不會就此落幕，貝爾也并非續(xù)寫傳奇的唯一新人，他還有很多同伴。 來源：圖靈教育 編輯：霜白 |
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