推遲22年頒發(fā)的諾貝爾獎——遭到權(quán)威反對的波函數(shù)“統(tǒng)計解釋” zter |
杰出的物理學(xué)家玻恩(M.Born,,1882-1970)于1926年提出波函數(shù)的“統(tǒng)計解 釋”,,不僅對量子力學(xué)的發(fā)展做出巨大貢獻,,而且對人們認識世界的思想方法產(chǎn)生深刻 影響。但是,,由于他的新觀念背離了經(jīng)典物理學(xué)的舊傳統(tǒng),,長期受到少數(shù)權(quán)威人士的堅 決反對。因此,,直到1954年他才勞獲諾貝爾獎金,,這比公認他應(yīng)該獲獎的1923年整整推 延了22年。
意外落選的杰出科學(xué)家
1932年,,瑞典皇家科學(xué)院把諾貝爾物理學(xué)獎金授予量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一海森堡 (W.Heisenberg,,1901-1976),這是誰都預(yù)料到的事,。但是,,使人吃驚的是海森堡 的老師和合作者、波函數(shù)統(tǒng)計解釋的創(chuàng)始人玻恩卻意外地落選,,沒有分享這一榮譽,。就 連一向謙虛持重的玻恩也覺得突然,這件意外的事給他感情上造成了巨大的創(chuàng)傷,。 在一件科學(xué)大事發(fā)生所引起的轟動和議論尚未平息時,,過早地報導(dǎo)和匆忙做結(jié)論是 危險的。特別是有知名的權(quán)威反對時,,這種危險就更大了,。諾貝爾獎金委員會的每一個 成員都深知這種問題的嚴重程度。因此,,為了維護諾貝爾獎金這一科學(xué)界“最高獎賞” 本身的榮譽,,往往把一項重大科學(xué)成果的授獎時間推延若干年。在沒有把握評定有爭議 的項目正確與否時,,諾貝爾獎金委員會寧愿冒保守主義之名而不敢擔(dān)敢做敢為的風(fēng)險,。 在諾貝爾獎金遴選委員會采取的一條“旨在減少授獎中的錯誤而不是減少不授獎中的錯 誤”的原則下,玻恩直到1954年才“由于量子力學(xué)的基礎(chǔ)研究工作,,特別是對波函數(shù)的 統(tǒng)計解釋”而與玻特(W.Bothe,,1891-1957)分享該年度諾貝爾物理學(xué)獎金。這是在 玻恩提出波函數(shù)統(tǒng)計解釋的28年之后,,此時他已經(jīng)是一位72歲的退休老人,。 從現(xiàn)象上看,玻恩這么晚才獲獎,,似乎是諾貝爾獎金委員會謹小慎微所造成的結(jié)果 ,,實際上,問題的原因并非如此簡單。 馬克斯.玻恩是著名的物理學(xué)家,,1882年1月11日生于德國布雷斯勞的猶太人家庭,, 先后在海德堡、蘇黎士,、哥廷根和英國劍橋等地求學(xué),。他在哥廷根大學(xué)學(xué)習(xí)時曾做過大 數(shù)學(xué)家希爾伯特(D.Hilbert,1862-1943)的“私人助理”,,1907年獲博士學(xué)位,畢 業(yè)后在柏林騎兵團服役一年,;接著去英國岡維爾和凱恩斯學(xué)院當(dāng)研究生,;1908年在哥廷 根隨大數(shù)學(xué)物理學(xué)家閔可夫斯基(H.Minkowski,1864-1909)搞相對論,;1915年任柏 林大學(xué)教授,,替普朗克(M.Planck,1858-1947)分擔(dān)講課任務(wù),;1919年與勞厄(V. Laue,,1879-1960)對調(diào),到法蘭克福大學(xué)做研究工作,;1921年接替德拜(P.Debye,, 1884-1966)任哥廷根大學(xué)物理系主任,理論物理學(xué)教授,;1933年希特勒上臺后,,玻恩 赴英國僑居,在劍橋大學(xué)和愛丁堡大學(xué)任教,,1939年加入英國國籍,;1953年退休回德國 ,1970年1月5日在哥廷根逝世,。 玻恩思想活躍,、學(xué)識淵博,在很多領(lǐng)域都有較深造詣,,是勤奮高產(chǎn)的科學(xué)家,。他一 生共發(fā)表300多篇論文和20多本書,取得的成就是多方面的,,特別是對量子力學(xué)發(fā)展的 卓越貢獻,,在整個物理學(xué)界具有極大影響,享有很高聲譽,。如今,,在所有關(guān)于量子力學(xué) 及其理論解釋的書刊中,幾乎都要提到玻恩及其貢獻。據(jù)《科學(xué)引文索引》統(tǒng)計,,玻恩 是1961-1972年間被引用最多的50位作者之一,。在一本十幾萬字的《量子史話》中,竟 幾十次提到玻恩的名字,,足見他的影響之大,。 玻恩還是優(yōu)秀的導(dǎo)師,他在哥廷根大學(xué)一直主持理論物理研究工作,,在玻恩等人的 領(lǐng)導(dǎo)下,,哥廷根大學(xué)成為世界理論物理的一個重要研究中心。許多青年學(xué)者都向往到此 深造,,他的周圍聚集了強大的理論物理學(xué)隊伍,,在量子力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展中,一直起著 主導(dǎo)作用,,是量子力學(xué)正統(tǒng)學(xué)派的一支主力,。玻恩擅長演講,對學(xué)生態(tài)度親切而不拘小 節(jié),,一些著名的物理學(xué)家曾是他的學(xué)生,、助手和合作乾,如諾貝爾獎金獲得者海森堡,、 泡利(W.Pauli,,1900-1958)、梅耶夫人(M.Mayer,,1906-1972),,斯特恩(W. Stern,1871-1938),,還有量子化學(xué)的重要創(chuàng)始人倫教(F.London,,1900-1954)和 “原子彈之父”奧本海默(J.R.Oppenhe-imer,1904-1967)等,。
提出背離經(jīng)典力學(xué)的波函數(shù)統(tǒng)計解釋 1926年1月,,幾乎在玻恩等人創(chuàng)立矩陣力學(xué)的同時,奧地利物理學(xué)家薛定諤(E. Schrodinger,,1887-1961)建立了波動力學(xué)的基本方程,,即著名的薛定諤方程。方程 中的未知量Ψ被稱為波函數(shù),。從此,,波函數(shù)Ψ做為一個重要的新概念登上量子力學(xué)舞臺 。 薛定諤的新理論提出不久,,就取得了非凡的成功,,應(yīng)用薛定諤方程,從Ψ中做出了大量 有用的運算結(jié)果。但是Ψ函數(shù)本身的物理意義卻模糊不清,,使許多物理學(xué)家感到迷惑不 解,,大傷腦筋,明顯地影響了量子力學(xué)的發(fā)展和傳播,。幾個月之后,,薛定諤把Ψ函數(shù)解 釋為電子形成的波,并且用|Ψ|2來量度電子電荷分散開的程度,。然而,,這種解釋與電 子真實行為完全不一致,很快就被否定了,。 就在薛定諤的論文(第四篇通信)投到《物理學(xué)年鑒》后的第四天,,另一家雜志 《物理學(xué)時代》收到了玻恩的一篇論文,題目是“碰撞過程的量子力學(xué)”,,發(fā)表在1926 年6月25日出版的《物理學(xué)時代》第37卷上。在這篇不足5頁的簡短論文中,,玻恩首次提 出波函數(shù)的幾率解釋,。 玻恩當(dāng)時認為,薛定諤的“波動力學(xué)是量子定律更深刻的表達形式”,,其方式是每 個物理學(xué)家都比較熟悉的,,“但是在他看來,薛定諤的波動解釋是站不住腳的”,。玻恩 回憶道:“我在弗蘭克(J.FRANCK,,1882-1964)關(guān)于原子和分子碰撞的卓越的實驗 中每天都目睹粒子概念的豐碩成果,因而確信,,粒立不能簡單地取消,。必須發(fā)現(xiàn)使粒子 和波一致起來的途徑。我在幾率概念中發(fā)現(xiàn)了銜接的環(huán)節(jié)”,。玻恩又說:“愛因斯坦 (A.Einstein,,1879-1955)的觀念又一次引導(dǎo)了我。他曾經(jīng)把光波的振幅解釋為光 子出現(xiàn)的幾率密度,,從而使粒子(光量子或光子)和波的二象性成為可以理解的,。這個 觀念馬上可以推廣到Ψ函數(shù)上:|Ψ|2必須是電子(或其它粒子)的幾率密度”。在緊 接著發(fā)表的長篇論文和以后的著述中,,玻恩詳細討論并進一步發(fā)展了他對波函數(shù)的統(tǒng)計 解釋,。 “玻恩解釋的描述方式,同光的波動理論把電磁波振幅的平方看做輻射強度相 似,,……Ψ(x)Ψ(x)dx與無窮小區(qū)間x~x+dx內(nèi)發(fā)現(xiàn)電子的幾率成正比”,。德布羅意 (L.DeBronglie,1892-1960)所說的物質(zhì)波實際是幾率波。以氫原子為例,,|φ(q)
|2表示電子在核外某點q處出現(xiàn)的幾率密度,,很明顯,電子在核外“各處出現(xiàn)的幾率密 度總和必定為1(100%),,∫|Ψ(q)|2dq=1”,。幾率是多次觀測的統(tǒng)計平均值,對 單獨一次實驗而言,,無法預(yù)言電子出現(xiàn)的準確位置,,多次觀測結(jié)果則可以找到電子在各 處出現(xiàn)的幾率。由于幾率是用統(tǒng)計的方法得出的,,因此,,幾率解釋也常常被稱為統(tǒng)計解 釋。通過粒子“統(tǒng)計分布的確定”和波函數(shù)的“三個性質(zhì)原則”,,可以看出波函數(shù)的明 確物理意義和巨大應(yīng)用價值,。 玻恩早就注意到,1921年關(guān)于原子束在不均勻磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗“是古典力學(xué)在原 子范圍里不適應(yīng)和必須代之以新的量子力學(xué)的基本證明之一”,。1927年海森堡發(fā)現(xiàn)的 “不確定原理”則進一步證明波函數(shù)統(tǒng)計解釋的正確性,。它反映了電子運動的不確定性 和遇然性,揭示了波粒二象性的本質(zhì)和微觀世界的特殊規(guī)律,,物理含義明確,,與量子力 學(xué)其它部分連貫一致,很快被絕大多數(shù)物理學(xué)家所接受,,充滿了幾乎所有涉及量子力學(xué) 的教科書和各種文獻而廣泛傳播,。 1975年8月25日,英國物理學(xué)家,、量子力學(xué)創(chuàng)始人之一狄拉克(P.A.M.Dirac) 在澳大利亞新南威爾士大學(xué)做“量子力學(xué)的發(fā)展”演講中指出:“當(dāng)然,,對原子所做的 實驗結(jié)果確與幾率有關(guān)。根據(jù)新力學(xué),,我們能夠計算出這些幾率,,……我們發(fā)現(xiàn)計算和 觀測結(jié)果互相符合。……根據(jù)公認的標準原理概念,,……以薛定諤方程中波函數(shù)為基礎(chǔ) 的幾率解釋,,是人們能夠做出的最好解釋,人們?yōu)楦倪M這種解釋做了許多努力,,力求獲 得比僅僅是一些幾率更多的信息,,但所有這些努力都以失敗告終,根據(jù)現(xiàn)在的量子力學(xué) 理論……幾率解釋是正確的”,。 波函數(shù)的統(tǒng)計解釋奠定了量子力學(xué)的理論基礎(chǔ),,成為量子邊學(xué)的核心解釋和基本要 點,。它使人們看清了量子力學(xué)各種不同數(shù)學(xué)表達形式的相同物理本質(zhì),可以認為,,量子 力學(xué)是統(tǒng)計性的數(shù)學(xué)物理理論,。這就大大地推動了量子力學(xué)的發(fā)展和在各個領(lǐng)域中的應(yīng) 用。
少數(shù)權(quán)威反對致使授獎時間推延
波函數(shù)的統(tǒng)計解釋對量子力學(xué)的發(fā)展有巨大的貢獻,,屬于物理學(xué)上“最重要的發(fā) 現(xiàn)”,。符合諾貝爾遺囑中規(guī)定的授獎條件。特別是1929年德布羅意因發(fā)現(xiàn)電子的波動性 獲得諾貝爾獎金后,,廣大物理學(xué)家的呼聲和玻恩本人的感覺,,都認為到應(yīng)該獲獎的時候 了??墒?,玻恩不僅1932年未能與海森堡分享諾貝爾獎金,而且在以后的量子力學(xué)方面 的獲獎?wù)咧?,也長期沒有玻恩的名字,。 雖然諾貝爾金各委員會的討論都是秘密進行的,對遴選過程和哪些人曾被提名為候 選人一事至今緘口不言,,但是玻恩長期未能獲獎的原因“顯然”“是由于科學(xué)界中關(guān)鍵 人士的極力反對……,,而不是由于各委員會的因循耽擱”。對此,,玻恩曾有過一段感觸 很深的評論,他說:“我對Ψ函數(shù)的統(tǒng)計解釋……雖然占壓倒多數(shù)的物理學(xué)家都接受了 這種哲學(xué),,但是始終有一些物理學(xué)家不接受這種哲學(xué),,在他們中間有像普朗克、愛因斯 坦,、德布羅意和薛定諤這樣偉大的人物,,他們在量子理論的第一個時期都是領(lǐng)袖人物, 這可以說明為什么要在28年以后我才因我的工作而被授予諾貝爾獎金(1954年)”,。 1948年,,玻恩在英國牛津大學(xué)瑪格達欏學(xué)院一次講座中,提到波函數(shù)的統(tǒng)計解釋和量子 力學(xué)的統(tǒng)計性遭到反對時說:“盡管它已為我們這一代的物理學(xué)家所普遍接受,,但是一 直遭到兩個人的堅決反對,,這兩個人恰恰對量子物理的創(chuàng)立比任何其他人都貢獻得多, 這就是普朗克和愛因斯坦”,。海森堡在《20世紀物理學(xué)中概念的發(fā)展》一文中說:“也 像在相對論的場合一樣,,這里也出現(xiàn)了對新的觀念方案的強烈反對意見,而且甚至包括 了愛因斯坦,、勞厄和薛定諤這樣一些最有權(quán)威的物理學(xué)家”,。 愛因斯坦是“極力反對”波函數(shù)統(tǒng)計解釋的“關(guān)鍵人士”,,“他終生始終不滿意通 常賦予量子力學(xué)解釋的幾率性質(zhì)。他對這種解釋作了最尖銳的批評”,。起初,這種反對 只限于他同玻恩和其他少數(shù)幾位朋友的私下接觸中,,例如,,他在1926年12月16日給玻恩 的信中說:“最子力學(xué)當(dāng)然是儀表堂堂的,但是,,有一種內(nèi)在的聲音告訴我,,它還不是 真正的實貨,這個理論講一套碰運氣的拈鬮術(shù),,而不是真正把我們帶到任何更接近于了 解上帝秘密的境地,。無論如何,我相信上帝是不投骰子的”,。到1927年,,面對大多數(shù)人 接受波函數(shù)和量子力學(xué)統(tǒng)計解釋的局面,愛因斯坦感到有必要讓廣大物理學(xué)家知道自己 的觀點,,于是在當(dāng)年10月舉行的第五次索爾維(E.Solvay,,1839-1922)會議上,發(fā) 表了題為“電子和光子”的演講,,提出公開反對意見。但是,,愛因斯坦的觀點并沒有得 到多少人的支持,,結(jié)果失敗了,。 此后,波函數(shù)的統(tǒng)計解釋被越來越多的事實所驗證,,為越來越多的物理學(xué)家所接受 在越來越多的領(lǐng)域取得成功。但是,,這絲毫沒有動搖愛因斯坦所持的反對態(tài)度,不同的 只是把矛頭所指從“不正確”轉(zhuǎn)向“不完備”,。1935年5月初,,愛因斯坦與兩位年輕的 同事玻道爾斯基(B.Podolsky)和羅森(N.Rosen)在《物理學(xué)評論》第2輯第47卷上 發(fā)表了“能認為量子力學(xué)對物理實在的描述是完備的嗎?”即著名的“E.P.R.悖 論”,,指出“波函數(shù)所提供的關(guān)于物理實在的量子力學(xué)描述是不完備的”,。當(dāng)時(5月4 日)的《紐約時報》稱這篇論文是“愛因斯坦攻擊量子理論”,。同年9月11日,愛因斯 坦在給一個朋友的信中說,,量子力學(xué)“像現(xiàn)在所用的這種原則上是統(tǒng)計性的描述的[方 法],只能是一種暫時的過渡狀態(tài)”,。1947年和1948年,,愛因斯坦在給玻恩的信中說: “我完全相信,終于會有人提出一種理論,,在這個理論中用定律聯(lián)系起來的對象,,并不 是幾率”,“最后要使理論基礎(chǔ)擺脫統(tǒng)計概念”,。 隨著科學(xué)的發(fā)展和人們認識水平的提高,,愛因斯坦的觀點受到越來越多的批評,陷 于十分孤立的境地,。1949年,,他在“對批評的回答”一文中承認,量子力學(xué)是“迄今為 止唯一能把物質(zhì)的粒子和波動的兩重特征以邏輯上令人滿意的方式統(tǒng)一起來的理論”,。 但是他對量子力學(xué)仍然“反感”,,認為波函數(shù)做為“休系整體的一個統(tǒng)計性的描述” “是不完備的”,“是使人迷惑”的“暫時成功”,,而不是“原則性的考慮”,。1953年 , 愛因斯坦寫了《關(guān)于量子力學(xué)基礎(chǔ)的解釋的基本意見——贈給馬克斯.玻恩的科學(xué)論文 集,,為紀念他從愛丁堡大學(xué)臺特自然哲學(xué)講座退休》一文,,繼續(xù)同玻恩進行激烈的爭論 。 直到1954年愛因斯坦逝世前幾個月,,他在同海森堡談到量子力學(xué)的解釋時,仍然互相不 能“說服”,,愛因斯坦堅持認為統(tǒng)計性的量子力學(xué)“這樣的方案不可能是自然的最終描 述”,。 薛定諤因創(chuàng)立波動力學(xué)而蜚聲物理學(xué)界,他始終反對波函數(shù)的統(tǒng)計解釋,。1928年,, 他在一次演講中說:“關(guān)于Ψ函數(shù)的明顯的統(tǒng)計解釋,……這種觀點有點不能令人滿 意”,。1952年,,他為慶祝德布羅意60壽辰而寫的“波動力學(xué)的意義”中,稱波函數(shù)的幾 率解釋為“超經(jīng)驗的,,幾乎是心理上的解釋,。這種解釋立即受到絕大多數(shù)第一流的理論 家的歡呼,,把它當(dāng)作唯一符合于實驗的解釋,而且這種解釋現(xiàn)在已經(jīng)成為人人都接受的 (只有少數(shù)值得注意的人除外)正統(tǒng)教義了”,。這使“德布羅意和我一樣都感到震驚和 失望”,。 至于普朗克,他直到逝世的時候都屬于懷疑派,,支持薛定諤而反對玻恩關(guān)于波函數(shù) 的統(tǒng)計解釋,。 像愛因斯坦這樣的科學(xué)權(quán)威,哪怕只有他一個反對,,也足以使諾貝爾獎金委員會畏 縮不前,,甚至把一致同意的候選人從實際獲獎?wù)叩拿麊沃星那牡毓吹簟:螞r還有薛定諤 和德布羅意等幾個“偉大人物”同他站在一起呢,?正是由于愛因斯坦等少數(shù)權(quán)威的一貫 堅決反對,,才使玻恩的獲獎時間整整推延了22年。1954年11月3日,,玻恩獲獎后坦率地 講出他“驚喜交集”的矛盾心理和感傷情緒:“1932年我沒有海森堡一起得到諾爾獎金 ,, 盡管海森堡給我寫了一封友好的信,這件事當(dāng)時還是在我的感情上造成了巨大的創(chuàng)傷,。 ” 新思想與舊習(xí)慣的激烈斗爭 “科學(xué)中的進展不能老是通過用已知的自然律來解釋新現(xiàn)象的辦法來實現(xiàn),,在某些 情況下,被觀測到的新現(xiàn)象只能用新概念來理解”,。 本世紀20年代初,,物理學(xué)正處于蓬勃發(fā)展又激烈動蕩的時期,相對論取得成功,,量 子論方興未艾,。玻爾(N.Bohr,1885-1962)用舊量子論解釋原子現(xiàn)象,,實際是把新 的量子化概念放到舊的經(jīng)典力學(xué)軌道中,,像用舊瓶裝新酒、穿新鞋走老路一樣,,對于一 些新問題顯得無能為力,。為了擺脫這種困境,許多物理學(xué)家紛紛提出各種新的概念,、學(xué) 說和理論,,出現(xiàn)百花爭艷的局面。物理學(xué)處于又一次重大革命的前夜,,量子力學(xué)到了它 的臨產(chǎn)時期,。 一些具有新思想的物理學(xué)家,看清了這種形勢,,積極探索恰當(dāng)描述和完滿解釋微觀 世界和原子事件的新理論,,玻恩則是一個杰出的代表,。玻恩一向主張創(chuàng)新,反對倒退,。 當(dāng)相對論剛剛問世受到各種攻擊時,,他積極支持并勇敢捍衛(wèi)了這個偉大的新理論;1924 年他預(yù)見到新理論即將出現(xiàn),,而把他寫的一部完整原子理論著作為第一卷,;1925年他發(fā) 現(xiàn)海森堡“運動學(xué)及力學(xué)諸關(guān)系的量子解釋”論文中的新方法很價值,立刻寄出發(fā)表,, 并且以此為突破口,,與他的助手一起建立了矩陣力學(xué)。玻恩以實驗事實為基礎(chǔ),,創(chuàng)建背 離經(jīng)典物理框架的量了力學(xué),,體現(xiàn)了他敢于突破、大膽創(chuàng)新的先進科學(xué)思想,。在薛定諤 建立波動力學(xué)后,,玻恩提出波函數(shù)的統(tǒng)計解釋,是歷史的必然,。 “任何一項新的科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)都意味著對人們習(xí)以為常的傳統(tǒng)觀念的背離和決 裂”,。波函數(shù)的統(tǒng)計解釋第一次把幾率概念正式引進“精確的”物理學(xué),從此物理學(xué)特 別是微觀物理學(xué)必須考慮一個幾率的理論,,“粒子的運動遵循幾率定律,,而幾率本身則 按因果律分布”,這種解釋表明量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的本質(zhì)區(qū)別,。“量子力學(xué)有它獨特 之處,,一般它只預(yù)言一個事件的幾率,而不對這個事件會不會發(fā)生作任何決定論的論 斷”,。量子力學(xué)以統(tǒng)計的方式揭示了微觀體系運動所具有的確定性與不確定,、必然性與 偶然性、波動性與粒子性之間的辯證前系,,從而擯棄了經(jīng)典力學(xué)中單值決定論,、單純必 然性和簡單因果性等傳統(tǒng)觀念。這不僅是物理學(xué)的一次重大革命,,而且也是人類認識史 上的一次新飛躍。正如玻恩本人在獲獎后所說的那樣:“與其說昌因為在我所發(fā)表的工 作里包括了一個新自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),,倒不如說是因為那里面包括了一個關(guān)于自然現(xiàn)象的 新思想方法基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)”,。對此,日本物理學(xué)家,、諾貝爾獎金獲得者湯川秀樹評論說,, 量子力學(xué)“提出了比相對論更富于哲學(xué)性的問題,,尤其是,一個原因并不一定產(chǎn)生一個 結(jié)果,,這種不確定性肯定對我們的思想方法產(chǎn)生深刻的影響”,。 但是,幾千年來的文明發(fā)展史,,從古希臘的德謨克利特(Democritus,,約公元前 460-前370)到近代的斯賓諾莎(Spinoza,1632-1677),,人類認識的基本指導(dǎo)思想 一直是單純必然性和簡單因果性觀念,,反映在近代自然科學(xué)上則是牛頓(I.Newton, 1642-1727),、拉普拉斯(P.Laplace,,1749-1827)等人經(jīng)典物理學(xué)中的單值決定論 定律,現(xiàn)代物理學(xué)中愛因斯坦的相對論也基本如此,。在經(jīng)物理學(xué)中,,任何物體的運動都 被作用其上的諸力嚴格決定,例如,,月亮愛地球引力作用以一定速度沿固定轉(zhuǎn)道繞地球 運轉(zhuǎn),,可以按照牛頓運動定律準確算出它在某一時刻必然出現(xiàn)在哪一點,嚴格遵循簡單 因果和單值決定論定律,,從來不存在幾率問題,。這就是19世紀整個精確和科學(xué)的基本哲 學(xué)原則,也是愛因斯坦和玻恩所屬的這一代物理學(xué)家所得到的最基本教導(dǎo),。正是由于這 種傳統(tǒng)觀念的驅(qū)使,,愛因斯坦等一些物事學(xué)家,對舊量子論暴露出來的問題,,不是積極 向前探求全新理論,,反而采取了墨守陳規(guī),甚至拉向倒退的態(tài)度,。 1954年,,玻恩榮獲諾貝爾獎金后,在法國所作題為“量子力學(xué)的統(tǒng)計詮釋”的演講 中指出:“愛因斯坦,、德布羅意和薛定諤不停地在強調(diào)量子力學(xué)具有不能令人滿意的特 征,,他們要求回到經(jīng)典的牛頓物理學(xué)概念。”薛定諤還認為他的波動論有可能回到?jīng)Q定 論的經(jīng)典物理去,;普朗克稱贊薛定諤用波動方程“重新建立了決定論”,;德布羅意則認 真嘗試尋找“隱參數(shù)”以“拯救決定論”。愛因斯坦比別人更不愿意放棄決定論,他 “嘲弄”統(tǒng)計解釋的擁護者是“相信上帝的權(quán)力要依靠擲骰戲”,。愛因斯坦深信,,我們 這個世界根本不存在偶然性和非決定論,因為“是帝是不投骰子的”,。1963年,,狄拉克 在“量子力學(xué)與自然現(xiàn)象的發(fā)展”一文中反復(fù)指出,愛因斯坦等人“堅決反對放棄決定 論”,??梢哉J為,堅持回到經(jīng)典力學(xué)的決定論是反對量子力學(xué)統(tǒng)計解釋的思想基礎(chǔ)和認 識根源,。 玻恩,、玻爾、海森堡,、泡利和狄拉克等一大批物理學(xué)家則認為,,量子力學(xué)的發(fā)展及 其解釋“回到牛頓的決定論是不可能的”,夢想“后退”“到牛頓一麥克斯韋(J. Maxwell,,1831-1879)的經(jīng)典格式”,,那“是無望的”,它“違反時代精神”,。玻恩 指出:“經(jīng)典物理的決定論已表明是一種假象,,是由于過分重視數(shù)理邏輯的概念結(jié)構(gòu)而 產(chǎn)生的。它在探索自然中是一種偶象,,而非理想,,因此不能用它來反對關(guān)于量子力學(xué)的 基本上為非決定論的統(tǒng)計解釋”。“只要我們?nèi)菰S速度數(shù)據(jù)哪怕有最小的不準確性,,決 定論就要變成非決定論”,。1972年9月狄拉克在意大利國際理論物理中心所作題目為 “物理學(xué)家的自然概念”的演講中說,量子力學(xué)“計算的是幾率,,……解釋是統(tǒng)計性 的,。……沒有經(jīng)典力學(xué)中的決定論,這是物理學(xué)家不得不去習(xí)慣的又一概念,,他們必須 放棄偏愛決定論的成見,,而放棄這個成見是非常困難的”。不僅愛因斯坦一直反對量子 力學(xué),,連普朗克,、德布羅意等開辟量子力學(xué)基礎(chǔ)的人們也對最后建立起來的量子力學(xué)或 多或少都有些抵觸,……可以說,,對建立新物理學(xué)作出貢獻的人們有時也不能從舊想法 中完全解脫出來,。 沖破傳統(tǒng)觀念的束縛 對波函數(shù)統(tǒng)計解釋的不同態(tài)度,,反映了新思想與舊習(xí)慣之間的深刻矛盾,要想解決 這個矛盾,,必須犧牲某些傳統(tǒng)觀念。 “科學(xué)總是革命的和非正統(tǒng)的,,這是它本性”,,其實質(zhì)就在于不斷探索新領(lǐng)域,發(fā) 現(xiàn)新規(guī)律,,創(chuàng)立新理論,,并用新眼光評價或更新舊觀點。但是,,傳統(tǒng)觀念總是把已有理 論當(dāng)成包醫(yī)百病的萬應(yīng)靈藥,,希望它能解釋所有現(xiàn)象;對舊理論暴露出來的弊病,,總是 習(xí)慣于修修補補,,維持原狀;而對新的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造總是極力反對,,或想方設(shè)法將其納入 舊框架中,。傳統(tǒng)觀念是科學(xué)發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和創(chuàng)造的巨大障礙,,它束縛人們的頭腦和手腳,, 該想的不敢想,該干的不敢干,。特別是科學(xué)界某些權(quán)威受傳統(tǒng)觀念影響嚴重時,,造成的 危害可能就更大了。由于過分迷信權(quán)威,,如果科學(xué)發(fā)現(xiàn)有權(quán)威反對,,結(jié)果就會造成該承 認的不敢承認,該支持的不敢支持,,使得創(chuàng)造精神受到扼殺,,科學(xué)發(fā)展受到阻礙。因此 ,, 發(fā)展科學(xué)必須擺脫傳統(tǒng)觀念的束縛,,破除對權(quán)威的過分迷信,徹底解放思想,,在科學(xué)的 征途上,,做新發(fā)現(xiàn)的勇敢支持者,新領(lǐng)域的大膽探索者,。
---- 雖然波恩在諾貝爾獎事情里精神上受到了打擊,,但是相對愛因斯坦來說,卻是幸運的。 由于拒絕量子力學(xué),,愛因斯坦后半生的研究實際上成了一團廢紙,,這是脫離物理實驗 的天才失敗的最好例子。這就是波恩在這里遠比愛因斯坦幸運的地方,。 |
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