在93年前的今天,1927年10月24日,第5屆索爾維會議。
第5屆索爾維會議。物理學(xué)大師聚會1堂,流傳下了這張讓后人欷歔不已的物理學(xué)全明星夢之隊的世紀(jì)照片。這次會議像拳王爭霸賽一樣,愛因斯坦和玻爾就量子力學(xué)問題進(jìn)行了1場劇烈的決斗。幾近可以肯定,世界上沒有第2張照片,能像這張一樣,在1幅畫面內(nèi)集中了如此之多的、水平如此之高的人類精英。
這次會議從1927年10月24日到29日,為期 6天。主題是電子和光子,我們還記得光子photon是個新名詞,它剛剛在1926年由美國人劉易斯所提出),會議議程以下:首先勞倫斯布拉格作關(guān)于 X射線的實(shí)驗(yàn)報告,然后康普頓報告康普頓實(shí)驗(yàn)和其和經(jīng)典電磁理論的不一致。接下來,德布羅意作量子新力學(xué)的演講,主要是關(guān)于粒子的德布羅意波。隨后波恩和海森堡介紹量子力學(xué)的矩陣?yán)碚?,而薛定諤介紹波動力學(xué)。最后,玻爾在科莫演講的基礎(chǔ)上再次做那個關(guān)于量子公設(shè)和原子新理論的報告,進(jìn)一步總結(jié)互補(bǔ)原理,給量子論打下全部哲學(xué)基礎(chǔ)。這個議程本身簡直就是量子論的1部微縮史,從中可以明顯地分成3派:只關(guān)心實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)派:布拉格和康普頓;哥本哈根派:玻爾、波恩和海森堡;還有哥本哈根派的死敵:德布羅意,薛定諤,和坐在臺下的愛因斯坦。
會議的氣氛從一開始便是火熱的,像拳王爭霸賽一樣,重頭戲到來之前先有一系列的墊賽:大家先就康普頓的實(shí)驗(yàn)做了探討,然后各人分成了涇渭分明的陣營,相互炮轟。德布羅意1馬當(dāng)先做了發(fā)言,他試圖把粒子融會到波的圖象里去,提出了一種導(dǎo)波(pivot wave)的理論,認(rèn)為粒子是波動方程的1個奇點(diǎn),它必須受波的控制和引導(dǎo)。泡利站起來狠狠地批評這個理論,他首先不能容忍歷史車輪倒轉(zhuǎn),回到一種傳統(tǒng)圖象中,然后他引了一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果來反駁德布羅意。盡人皆知,泡利是世界第1狙擊手,誰要是被他盯上了多半是沒有好下場的,德布羅意最后不能不公然聲明放棄他的觀點(diǎn)。幸虧薛定諤大舉來援,不過他還是堅持1個非常傳統(tǒng)的解釋,這連盟軍德布羅意也覺得不大滿意,泡利早就嘲笑薛定諤為幼稚。波恩和海森堡躲在哥本哈根掩體后面對其開火,他們在報告最后說:我們主張,量子力學(xué)是一種完備的理論,它的基本物理假說和數(shù)學(xué)假定是不能進(jìn)一步修改的。他們也集中火力猛烈攻擊了薛定諤的電子云,后者認(rèn)為電子的確在空間中實(shí)際地如波般分散開去。海森堡評論說:我從薛定諤的計算中看不到任何東西可以證明事實(shí)猶如他所希望的那樣。薛定諤承認(rèn)他的計算確切還不太使人滿意,不過他仍然堅持,談?wù)撾娮拥能壍朗呛?應(yīng)當(dāng)是波本征態(tài)的疊加),波恩回敬道:不,1點(diǎn)都不是胡扯。在1片硝煙中,會議的組織者,老資歷的洛倫茲也發(fā)表了一些守舊的觀點(diǎn),and so on and so on
愛因斯坦一開始按兵不動,保持著可怕的沉默,不過當(dāng)波恩提到他的名字后,他終究忍不住出擊了。他提出了1個模型:1個電子通過1個小孔得到衍射圖象。愛因斯坦指出,目前存在著兩種觀點(diǎn),第一是說這里沒有1個電子,只有1團(tuán)電子云,它是1個空間中的實(shí)在,為德布羅意薛定諤波所描寫。第二是說的確有1個電子,而是它的概率散布,電子本身不分散到空中,而是它的概率波。愛因斯坦承認(rèn),觀點(diǎn)II是比觀點(diǎn)I更加完備的,由于它全部包括了觀點(diǎn)I。雖然如此,愛因斯坦依然說,他不能不反對觀點(diǎn)II。由于這類隨機(jī)性表明,同1個進(jìn)程會產(chǎn)生許多不同的結(jié)果,而且這樣1來,感應(yīng)屏上的許多區(qū)域就要同時對電子的觀測作出反應(yīng),這仿佛暗示了一種超距作用,從而背背相對論。
風(fēng)云變幻,龍虎交濟(jì),現(xiàn)在兩大陣營的幕后主將終究都走到臺前,開始進(jìn)行1場決定命運(yùn)的單挑。惋惜的是,玻爾等人的原始討論記錄沒有官方資料保存下來,對當(dāng)時情形的重建主要依托幾位當(dāng)事人的回想。這其中有玻爾本人1949年為慶祝愛因斯坦70歲生日而應(yīng)邀撰寫的《就原子物理學(xué)中的認(rèn)識論問題與愛因斯坦進(jìn)行的商議》長文,有海森堡、德布羅意和埃侖菲斯特的回想和信件等等。當(dāng)時那1場激戰(zhàn),討論的問題中有我們已描寫過的那個電子在雙縫前的窘境:如何選擇它的路徑和快速地關(guān)閉/ 打開1條狹縫對電子產(chǎn)生的影響。還有許許多多別的思惟實(shí)驗(yàn)。埃侖費(fèi)斯特在寫給他那些留守在萊登的弟子們(烏侖貝特和古德施密特等)的信中描寫說:愛因斯坦像1個彈簧玩偶,每天早上都帶著新的主張從盒子里彈出來,而玻爾則從云霧圍繞的哲學(xué)中找到工具,把對方所有的論據(jù)都逐一碾碎。
海森堡1967年的回想則說:
討論很快就變成了1場愛因斯坦和玻爾之間的決斗:當(dāng)時的原子理論在多大程度上可以看成是討論了幾10年的那些困難的終究答案呢?我們一般在旅館用早飯時就見面了,因而愛因斯坦就描繪1個思惟實(shí)驗(yàn),他認(rèn)為從中可以清楚地看出哥本哈根解釋的內(nèi)部矛盾。然后愛因斯坦,玻爾和我便一起走去會場,我就能夠現(xiàn)場凝聽這兩個哲學(xué)態(tài)度懸殊的人的討論,我自己也常常在數(shù)學(xué)表達(dá)結(jié)構(gòu)方面插幾句話。在會議中間,特別是會間休息的時候,我們這些年輕人大多數(shù)是我和泡利就試著分析愛因斯坦的實(shí)驗(yàn),而在吃午餐的時候討論又在玻爾和別的來自哥本哈根的人之間進(jìn)行。一般來講玻爾在傍晚的時候就對這些理想實(shí)驗(yàn)完全心中有數(shù)了,他會在晚飯時把它們分析給愛因斯坦聽。愛因斯坦對這些分析提不出反駁,但在心里他是不服氣的。
愛因斯坦固然是不服氣的,他如此虔誠地信仰因果律,以致決不能相信哥本哈根那種憤世嫉俗的幾率解釋。玻爾回想說,愛因斯坦有1次嘲弄般地問他,難道他真的相信上帝的氣力要依托擲骰子(ob der liebe Gott wrfelt)?
上帝不擲骰子!這已不是愛因斯坦第1次說這話了。早在1926年寫給波恩的信里,他就說:量子力學(xué)使人印象深入,但是一種內(nèi)在的聲音告知我它其實(shí)不是真實(shí)的。這個理論產(chǎn)生了許多好的結(jié)果,可它并沒有使我們更接近老頭子的奧秘。我毫無保存地相信,老頭子是不擲骰子的。
老頭子是愛因斯坦對上帝的昵稱。但是,1927年這場西岳論劍,愛因斯坦終究輸了1招。并不是劍術(shù)不精,實(shí)乃內(nèi)力不足。面對浩浩蕩蕩的歷史潮流,他頑強(qiáng)地逆流而上,結(jié)果被沖洗得站立不穩(wěn),苦苦支持。1927年,量子革命的大爆發(fā)已進(jìn)入第3年,到了1個收官的階段。當(dāng)年種下的種子如今開花結(jié)果,革命的思潮已席卷全部物理界,毫無保存地指明了未來的方向。愈來愈多的人終究領(lǐng)悟到了哥本哈根解釋的核心奧義,并誠懇皈依,都投在量子門下。愛因斯坦不但沒能說服玻爾,反而常常被反駁得說不出話來,而且他這個反動態(tài)度引得了許多人扼腕嘆息。遐想當(dāng)年,1905,愛因斯坦橫空出世,1年以內(nèi)6次出手,每役都打得天搖地動,驚世駭俗,獨(dú)自創(chuàng)下了1番大張旗鼓的事業(yè)。當(dāng)時少年意氣,睥睨群雄,揚(yáng)鞭策馬,笑傲江湖,這一幅傳奇畫面在多少人心目中留下了永久的向往!可是,當(dāng)年那個最反叛,最革命,最不拘禮法,最鄙棄權(quán)威的愛因斯坦,如今居然站在新生量子論的對峙面!
波恩哀嘆說:我們失去了我們的領(lǐng)袖。埃倫費(fèi)斯特氣得對愛因斯坦說:愛因斯坦,我為你感到酡顏!你把自己放到了和那些徒勞地想顛覆相對論的人一樣的位置上了。
愛因斯坦這一仗輸?shù)美仟N,玻爾看上去沉默駑鈍,可是重劍無鋒,大巧不工,在他一生中幾近沒有輸過哪1場認(rèn)真的辯論。哥本哈根派和它對量子論的解釋大獲全勝,海森堡在寫給家里的信中說:我對結(jié)果感到非常滿意,玻爾和我的觀點(diǎn)被廣泛接受了,最少沒人提得出嚴(yán)格的反駁,即便愛因斯坦和薛定諤也不行。多年后他又總結(jié)道:剛開始(持有這類觀點(diǎn)的)主要是玻爾,泡利和我,大概也只有我們3個,不過它很快就分散開去了。
但是愛因斯坦不是那種容易被打敗的人,他逆風(fēng)而立,1頭亂發(fā)掩不住眼中的堅決。他身后還站著兩位,1個是德布羅意,1個是薛定諤。3人吳帶凌風(fēng),衣袂飄飄,在量子時期到來的曙光中,大有長鋏寒瑟,易水蕭蕭,誓與經(jīng)典理論共存亡的悲壯氣慨。
參與這次會議的29人中,共有17人取得了諾貝爾獎。
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