科学蒙难集 1106-第21章

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样伟大的人物，他们在量子理论的　第一个时期都是领袖人物，这可以说明为什么要在28年以后我才因我的工作而被授　予诺贝尔奖金（1954年）”。1948年，玻恩在英国牛津大学玛格达椤学院一次讲座　中，提到波函数的统计解释和量子力学的统计性遭到反对时说：“尽管它已为我们　这一代的物理学家所普遍接受，但是一直遭到两个人的坚决反对，这两个人恰恰对　量子物理的创立比任何其他人都贡献得多，这就是普朗克和爱因斯坦”。海森堡在　《20世纪物理学中概念的发展》一文中说：“也像在相对论的场合一样，这里也出　现了对新的观念方案的强烈反对意见，而且甚至包括了爱因斯坦、劳厄和薛定谔这　样一些最有权威的物理学家”。
　　爱因斯坦是“极力反对”波函数统计解释的“关键人士”，“他终生始终不满　意通常赋予量子力学解释的几率性质。他对这种解释作了最尖锐的批评”。起初，　这种反对只限于他同玻恩和其他少数几位朋友的私下接触中，例如，他在1926年12　月16日给玻恩的信中说：“最子力学当然是仪表堂堂的，但是，有一种内在的声音　告诉我，它还不是真正的实货，这个理论讲一套碰运气的拈阄术，而不是真正把我　们带到任何更接近于了解上帝秘密的境地。无论如何，我相信上帝是不投骰子的”。　到1927年，面对大多数人接受波函数和量子力学统计解释的局面，爱因斯坦感到有　必要让广大物理学家知道自己的观点，　于是在当年10月举行的第五次索尔维（E。　Solvay，1839－1922）会议上，发表了题为“电子和光子”的演讲，提出公开反对　意见。但是，爱因斯坦的观点并没有得到多少人的支持，结果失败了。
　　此后，波函数的统计解释被越来越多的事实所验证，为越来越多的物理学家所　接受，在越来越多的领域取得成功。但是，这丝毫没有动摇爱因斯坦所持的反对态　度，　不同的只是把矛头所指从“不正确”转向“不完备”。1935年5月初，爱因斯　坦与两位年轻的同事玻道尔斯基（B。Podolsky）　和罗森（N。Rosen）在《物理学　评论》　第2辑第47卷上发表了“能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？”　即著名的“E。P。R。悖论”　，指出“波函数所提供的关于物理实在的量子力学描　述是不完备的”。当时（5月4日）的《纽约时报》称这篇论文是“爱因斯坦攻击量　子理论”　。同年9月11日，爱因斯坦在给一个朋友的信中说，量子力学“像现在所　用的这种原则上是统计性的描述的”方法“，只能是一种暂时的过渡状态”。1947年　和1948年，爱因斯坦在给玻恩的信中说：“我完全相信，终于会有人提出一种理论，　在这个理论中用定律联系起来的对象，并不是几率”，“最后要使理论基础摆脱统　计概念”。
　　随着科学的发展和人们认识水平的提高，爱因斯坦的观点受到越来越多的批评，　陷于十分孤立的境地。　1949年，　他在“对批评的回答”一文中承认，量子力学是　“迄今为止唯一能把物质的粒子和波动的两重特征以逻辑上令人满意的方式统一起　来的理论”。但是他对量子力学仍然“反感”，认为波函数做为“休系整体的一个　统计性的描述”“是不完备的”，“是使人迷惑”的“暂时成功”，而不是“原则　性的考虑”。1953年，爱因斯坦写了《关于量子力学基础的解释的基本意见——赠　给马克斯。玻恩的科学论文集，为纪念他从爱丁堡大学台特自然哲学讲座退休》一　文，继续同玻恩进行激烈的争论。直到1954年爱因斯坦逝世前几个月，他在同海森　堡谈到量子力学的解释时，仍然互相不能“说服”，爱因斯坦坚持认为统计性的量　子力学“这样的方案不可能是自然的最终描述”。
　　薛定谔因创立波动力学而蜚声物理学界，他始终反对波函数的统计解释。1928　年，他在一次演讲中说：“关于Ψ函数的明显的统计解释，……这种观点有点不能　令人满意”。1952年，他为庆祝德布罗意60寿辰而写的“波动力学的意义”中，称　波函数的几率解释为“超经验的，几乎是心理上的解释。这种解释立即受到绝大多　数第一流的理论家的欢呼，把它当作唯一符合于实验的解释，而且这种解释现在已　经成为人人都接受的（只有少数值得注意的人除外）正统教义了”。这使“德布罗　意和我一样都感到震惊和失望”。
　　至于普朗克，他直到逝世的时候都属于怀疑派，支持薛定谔而反对玻恩关于波　函数的统计解释。
　　像爱因斯坦这样的科学权威，哪怕只有他一个反对，也足以使诺贝尔奖金委员　会畏缩不前，甚至把一致同意的候选人从实际获奖者的名单中悄悄地勾掉。何况还　有薛定谔和德布罗意等几个“伟大人物”同他站在一起呢？正是由于爱因斯坦等少　数权威的一贯坚决反对，　才使玻恩的获奖时间整整推延了22年。1954年11月3日，　玻恩获奖后坦率地讲出他“惊喜交集”的矛盾心理和感伤情绪：“1932年我没有海　森堡一起得到诺尔奖金，尽管海森堡给我写了一封友好的信，这件事当时还是在我　的感情上造成了巨大的创伤。
　　新思想与旧习惯的激烈斗争
　　“科学中的进展不能老是通过用已知的自然律来解释新现象的办法来实现，在　某些情况下，被观测到的新现象只能用新概念来理解”。
　　本世纪20年代初，物理学正处于蓬勃发展又激烈动荡的时期，相对论取得成功，　量子论方兴未艾。　玻尔（N。Bohr，1885－1962）用旧量子论解释原子现象，实际　是把新的量子化概念放到旧的经典力学轨道中，像用旧瓶装新酒、穿新鞋走老路一　样，对于一些新问题显得无能为力。为了摆脱这种困境，许多物理学家纷纷提出各　种新的概念、学说和理论，出现百花争艳的局面。物理学处于又一次重大革命的前　夜，量子力学到了它的临产时期。
　　一些具有新思想的物理学家，看清了这种形势，积极探索恰当描述和完满解释　微观世界和原子事件的新理论，玻恩则是一个杰出的代表。玻恩一向主张创新，反　对倒退。当相对论刚刚问世受到各种攻击时，他积极支持并勇敢捍卫了这个伟大的　新理论；1924年他预见到新理论即将出现，而把他写的一部完整原子理论著作为第　一卷；1925年他发现海森堡“运动学及力学诸关系的量子解释”论文中的新方法很　价值，立刻寄出发表，并且以此为突破口，与他的助手一起建立了矩阵力学。玻恩　以实验事实为基础，创建背离经典物理框架的量了力学，体现了他敢于突破、大胆　创新的先进科学思想。在薛定谔建立波动力学后，玻恩提出波函数的统计解释，是　历史的必然。
　　“任何一项新的科学原理的发现都意味着对人们习以为常的传统观念的背离和　决裂”。波函数的统计解释第一次把几率概念正式引进“精确的”物理学，从此物　理学特别是微观物理学必须考虑一个几率的理论，“粒子的运动遵循几率定律，而　几率本身则按因果律分布”，这种解释表明量子力学与经典力学的本质区别。“量　子力学有它独特之处，一般它只预言一个事件的几率，而不对这个事件会不会发生　作任何决定论的论断”。量子力学以统计的方式揭示了微观体系运动所具有的确定　性与不确定、必然性与偶然性、波动性与粒子性之间的辩证前系，从而摈弃了经典　力学中单值决定论、单纯必然性和简单因果性等传统观念。这不仅是物理学的一次　重大革命，而且也是人类认识史上的一次新飞跃。正如玻恩本人在获奖后所说的那　样：“与其说昌因为在我所发表的工作里包括了一个新自然现象的发现，倒不如说　是因为那里面包括了一个关于自然现象的新思想方法基础的发现”。对此，日本物　理学家、诺贝尔奖金获得者汤川秀树评论说，量子力学“提出了比相对论更富于哲　学性的问题，尤其是，一个原因并不一定产生一个结果，这种不确定性肯定对我们　的思想方法产生深刻的影响”。
　　但是，几千年来的文明发展史，从古希腊的德谟克利特（Democritus，约公元　前460－前370）　到近代的斯宾诺莎（Spinoza，1632－1677），人类认识的基本指　导思想一直是单纯必然性和简单因果性观念，　反映在近代自然科学上则是牛顿（I　。Newton，1642－1727）、拉普拉斯（P。Laplace，1749－1827）等人经典物理学　中的单值决定论定律，现代物理学中爱因斯坦的相对论也基本如此。在经物理学中，　任何物体的运动都被作用其上的诸力严格决定，例如，月亮爱地球引力作用以一定　速度沿固定转道绕地球运转，可以按照牛顿运动定律准确算出它在某一时刻必然出　现在哪一点，严格遵循简单因果和单值决定论定律，从来不存在几率问题。这就是　19世纪整个精确和科学的基本哲学原则，也是爱因斯坦和玻恩所属的这一代物理学　家所得到的最基本教导。正是由于这种传统观念的驱使，爱因斯坦等一些物事学家，　对旧量子论暴露出来的问题，不是积极向前探求全新理论，反而采取了墨守陈规，　甚至拉向倒退的态度。
　　1954年，玻恩荣获诺贝尔奖金后，在法国所作题为“量子力学的统计诠释”的　演讲中指出：“爱因斯坦、德布罗意和薛定谔不停地在强调量子力学具有不能令人　满意的特征，他们要求回到经典的牛顿物理学概念”。？薛定谔还认为他的波动论　有可能回到决定论的经典物理去“、普朗克称赞薛定谔用波动方程”重新建立了决　定论“；德布罗意则认真尝试寻找”隐参数“以”拯救决定论“。爱因斯坦比别人　更不愿意放弃决定论，他”嘲弄“统计解释的拥护者是”相信上帝的权力要依靠掷　骰戏“。爱因斯坦深信，我们这个世界根本不存在偶然性和非决定论，因为”是帝　是不投骰子的“。1963年，狄拉克在”量子力学与自然现象的发展“一文中反复指　出，爱因斯坦等人”坚决反对放弃决定论“。可以认为，坚持回到经典力学的决定　论是反对量子力学统计解释的思想基础和认识根源。
　　玻恩、玻尔、海森堡、泡利和狄拉克等一大批物理学家则认为，量子力学的发　展及其解释“回到牛顿的决定论是不可能的”，梦想“后退”“到牛顿一麦克斯韦　（J。Maxwell，1831－1879）的经典格式”，那“是无望的”，它“违反时代精神”。　玻恩指出：“经典物理的决定论已表明是一种假象，是由于过分重视数理逻辑的概　念结构而产生的。它在探索自然中是一种偶象，而非理想，因此不能用它来反对关　于量子力学的基本上为非决定论的统计解释”。“只要我们容许速度数据哪怕有最　小的不准确性，　决定论就要变成非决定论”。1972年9月狄拉克在意大利国际理论　物理中心所作题目为“物理学家的自然概念”的演讲中说，量子力学“计算的是几　率，……解释是统计性的。……没有经典力学中的决定论，这是物理学家不得不去　习惯的又一概念，他们必须放弃偏爱决定论的成见，而放弃这个成见是非常困难的”。　“不仅爱因斯坦一直反对量子力学，连普朗克、德布罗意等开