第五届索尔维会议
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第五届索尔维会议
还记得拉普拉斯在拿破仑⾯前的豪⾔壮语吗?“陛下,只要给够了宇宙的初始条件和边界条件,我⼀定能够计算出宇宙任何⼀点任何⼀个时刻发⽣着什么事情。
” 这是多么完美
的⼀个⽬标呀。
古今多少物理学上的勇⼠跋艰涉险,⽬标就是获得对这个世界的确定性的
完美诠释,尽管路途险狭,但是光明的前景始终召唤着⼈们。
然⽽玻尔将这美好梦想⼀举
砸灭。
难道我们始终还是在逆天⾏事,上帝的秘密终究不可破解?这对绝⼤多数物理学家来说
,如同是玷污了他们的神祗不可饶恕。
玻尔他们费劲⼼⼒也没能说服薛定谔,但是总算将他"撵"出哥本哈根,因为他也实在提
不出什么有⼒的反证。
不过玻尔也不算彻底地成功,他们虽然赶⾛了⼀只⼩豹,但迎来了另⼀只雄师,那就是
爱因斯坦。
爱因斯坦对哥本哈根那帮⼈⾃始⾄终都是持反对意见的,甚⾄是深恶痛绝的。
从来没有⼀种理论象量⼦⼒学⼀般出世如此艰难,⽽且躺在婴⼉床上就⾯临着被扼杀的
命运。
不管怎么说,⼀切关于量⼦⼒学的问题都将在1927年的深秋举⾏的第五次索尔维会议上作个了断。
出席这次会议的共有32位,他们中很多都是诺贝尔奖⾦的获得者,包括洛伦兹,
普朗克,爱因斯坦,玻尔,玻恩,德布罗意,薛定谔,索末菲,德拜,海森堡,泡利,狄
拉克等等。
从⼆⼗岁到七⼗岁的都有。
还是在第⼀次索尔维会议上,洛仑兹就吹响了向微
观世界进军的号⾓。
⼗六年过去了,洛仑兹在有⽣之年看到新⼒学诞⽣的愿望达到了,但
是⽼⼈出⼈意料地⾮常不满意: "在我看来,电⼦仅仅是个粒⼦,它在确定的时间,⼀定
处在⼀个确定的位置,如果有⼈企图⽤可笑的⼏率观点来解释它,那是绝对错误的。
" 出
席会议的学者中和⽼洛仑兹持同⼀观点的⼈实是⼤有⼈在。
他们不停地⿎掌。
⽼⼈越说越
激动, "我再也不会相信,现在所谓的科学还会与客观事实相符合。
我也不知道我为什么
还活着,我只遗憾⾃⼰没在五年之前死去,那时这些讨厌的东西⾄少还没在我眼前出现。
" ⽼⼈在为经典物理作最后⼏乎悲壮的辩护。
玻尔沉默不语,他只瞥了⼀眼坐在左边的爱因斯坦。
这时的爱因斯坦早已威名赫赫,但他也是⼀⾔不发,只是不停地摆弄着⼿中的⼤烟⽃。
⼀直令玻尔惴惴不安的便是此君。
在此
以前他曾经⼏次征询过爱因斯坦对量⼦⼒学的看法。
即便驽钝如玻尔很快也明⽩爱因斯坦
是这种新兴⼒学最⼤的敌⼈,他曾⼏次在公开场合幽默地宣称:上帝是不掷骰⼦的。
爱因
斯坦是笃信上帝⼀定会给出确定性的解,⽽不会含糊其词的。
更令玻尔不安的是海森堡和
泡利两员⼤将都还没到。
他们出发已经⾜⼀个礼拜了呀。
正迟疑间,忽见⼀⾼⼀胖的两个
⼈影从侧门悄悄晃了过来。
不⽤说就是他们两个了。
但是⼀见⾯玻尔还是吓了⼀跳,两⼈
俱皆蓬头垢⾯,胡⼦也象很久没有刮过了。
原来这⼆⼈在转车住旅馆时争论地忘了形,被
⼩偷光顾,结果连⼿上的⾏李到随⾝的车票和剃须⼑都没保住。
两⼈狼狈之极,偏偏在附
近⼜没有认识的朋友,在⽕车站辗转流浪了⼏天总算赶到了这⾥。
他们刚坐定,正式的⼤
辩论就开始了。
所有的⼈都想站起来发⾔,现场的情形⽤混乱不堪来形容是远远不够的。
在遥远的菲律宾群岛上,有80种不同的语⾔,有时你跨过⽥埂就仿佛置⾝异地,有的语⾔
⼀共也就⼗⼏个⼈会讲,1927年的量⼦⼒学就是这个情形。
这场辩论从会场⼀直持续到咖啡馆⾥。
不管是店主还是服务员都惊讶地看着这群⼈或者⾼声争辩,或者⽤⼿蘸着咖啡在桌⼦上画着些奇怪的符号。
更有⼀位教授顺⼿掏出钢笔就在
桌布上演算起来,昏暗的灯光下居然将偌⼤的桌布写得密密⿇⿇,但尽管如此仍未说服他
的对⼿。
最后他只得徒然地直起腰,转眼瞥见店主望着桌布痛惜的神情,⾛过去拍拍肩膀
安慰道,⽼兄,留着这块桌布吧,这可是有很⼤的纪念意义呢!
当地的新闻记者们也都不明⽩这些⼈聚在这⾥为什么,公园球场⾥的冠军杯⾜球赛,各⼤剧院上演的最新歌剧,更多地吸引了他们的⽬光。
可是在报告厅⾥的每⼀个⼈,都抑制不
住⼼头的狂喜,⼀个全新的量⼦时代就要到来了。
第⼆天的情势仍然没有好转,⼤家都企
图让对⽅接受⾃⼰的语⾔,玻尔的⼝拙⾆笨是出不上⼒的,但是泡利的铁嘴钢⽛倒是派上
了⽤场。
洛仑兹⽤⼒拍着桌⼦,竭⼒使会场的⽓氛冷静下来,但是没有效果,后来艾伦费
斯特--他是玻尔和爱因斯坦的好友,⼲脆跑到讲台上,写下⼏个⼤字:上帝真的使⼈们的
语⾔混乱了!台下的⼈先是⼀阵惊愕,然后都会意地笑了起来,这是圣经上的⼀段典故:
从前所有的⼈都是说⼀种语⾔的,后来这群⼈迁徙到东⽅的⼀⽚草原上来,决定修建⾼耸
⼊云的巴⽐伦塔。
上帝看到这个情形⼤为恐慌,看来如果⼈只要齐⼼协⼒,世界上没什么
事情难得倒他们了。
于是上帝把⼈分散到各个⾓落,并说种种不同的语⾔。
不过上帝的阴
谋这次并未得逞,经艾伦费斯特这⼀闹,⼤家的秩序反倒好多了,你推我让地轮流上台讲。
轮到玻尔时,他⼩⼼翼翼地开了头:"在最近⼏年⾥,我们都在⼀个全新的领域⾥进⾏
探索,只有依靠⾃⼰精细的判断,才能避免落⼊遍布四周的陷阱⾥,⾸先,在这⾥我们应
该感谢那些为我们奠定基础和提供⼯具的前⼈们。
"
然后他竭⼒⽤优美的语⾔表述了⾃⼰对量⼦⼒学基本原理的⼀些看法。
玻尔⼀边说着,⼀边细⼼观察底下⼈们的表情。
⼤部分⼈对这种崭新的处理⽅法很感兴趣,连爱因斯坦也不
时地点点头。
但当玻尔讲到关键的⼏率解释时,观众的表情开始变的不以为然,爱因斯坦
也是眉头紧锁,⼿⾥的烟⽃也放在了⼀边。
到散会时,玻尔紧⾛⼏步跟上爱因斯坦,⼩声地问道他对量⼦⼒学的⼏率解释的看法。
爱因斯坦稳稳地站定,摘下⼝中的烟⽃,正⾊道:"对不起,玻尔先⽣,请恕我难以苟同。
"
玻尔的脸⾊⽴时难看了起来,急忙补充道:"爱因斯坦先⽣,希望您再好好考虑⼀下。
"
"我会的。
"爱因斯坦点头⽰了下意,然后扭⾝就⾛了。
爱因斯坦果然认真考虑了这个问题,就在随后的讨论会上他就开始向玻尔发难。
他⾸先准备攻击的是测不准原理,采⽤的⽅法是以其⼈之道还治其⼈之⾝,还是⽤思想实验展开对攻。
爱因斯坦是思想实验的⼤⾏家,技巧之娴熟古今⽆双。
爱因斯坦⾛到⿊板前
,画了⼀条线,中间留有⼀个⼩⼝,表⽰狭缝,旁边另外画条线表⽰底⽚。
他承认当电⼦
射过狭缝时,并不能准确预⾔电⼦会打在底⽚的哪⼀部分。
但是它如果落在A点,就⼀定不
可能落在B点,所以我们如果精确控制电⼦的能量和速度,就⼀定知道电⼦会落在何处。
玻尔的头脑此刻变得出奇的灵光起来,他马上也⾛上讲台,在缝隙的周围添了⼏根线,表
⽰⼀个可开可闭的⼩窗,指出这扇⼩窗当然能减少光⼦碰撞对电⼦能量的影响,但是结果
是电⼦变得模糊不请了,显然它的位置和速度是不能够同时确定的。
爱因斯坦眯起眼想了
⼀会,⼜在⿊板上加画了⼀条狭缝,和原来的狭缝平⾏,电⼦总不可能分⾝为⼆吧,这样
在打到底⽚上之前我们就可以断定究竟是经过哪条狭缝了,如此说来不就可以精确控制电
⼦的落点了么?
然⽽玻尔微笑着打断了他,"然⽽且慢,爱因斯坦先⽣,我提请您注意加上第⼆条缝时产⽣的衍射现象。
"爱因斯坦登时哑⼝⽆⾔。
整个讨论会已经演化成两个巨⼈的拳击赛。
爱因斯坦的⼏记重拳都让玻尔灵巧地闪避了过去。
直到太阳落⼭两位巨⼈的交锋仍然未果,爱因斯坦的⼏种设想都被否决了,可是两⼈
之间的分歧相⽐来时并不见得⼩。
最后爱因斯坦长长叹了⼝⽓,将粉笔重重掷在地上,深
邃的⽬光直直地盯向窗外,然⽽⽚刻之后,他⼜显得神情焕发,短促地说道:"那就等到明
天吧!就明天。
" 可怜的玻尔为了这句话通宵未眠。
他的房顶上就是爱因斯坦的卧室,直
到很晚还可以听到上⾯传来踢蹋的⽪鞋声。
他可以想象爱因斯坦嘴⾥含着烟⽃,右⼿⾷指
卷着头发⾛来⾛去的情形。
玻尔慢慢觉得⾃⼰的⼼跳都快和这⽪鞋单调的节奏合拍了,就
在此时,楼上突然静寂了。
玻尔的⼼中当时就是⼀寒。
尽管玻尔作了最充分的准备,但是当爱因斯坦在⿊板上草草⼏笔画出了装置图后,玻尔⽴时脸⾊惨⽩,向后退了⼏步,⾝后离他最近的海森堡听到他的轻声呻吟:"我的上帝呀!"
这是在玻尔⾝上可真是罕见。
这位绅⼠从来都是⼀副胸有成⽵,智珠在握的神情,不管他在哥本哈根的讨论会上被⼀群⼈年青⼈围攻,还是⾯对那出奇倔强的薛定谔教授,都没有
出现今天这个样⼦。
爱因斯坦有条不紊地向观众们解说他的理想装置,⼀个盒⼦,侧⾯开
有⼀个⼩洞,洞内放有⼀块挡板,再往内是⼀个可以⾃由控制挡板的机械钟,⼩盒的重量
是可以测出来的。
这个盒⼦内放有放射性物质,某⼀时刻在钟的控制下将放出⼀个粒⼦,这样粒⼦跑出来的时间就可以精确地测量出来。
另外即使跑掉⼀个粒⼦,⼩盒的重量依旧可以测量出来,根
据爱因斯坦那⼤名⿍⿍的质能公式,就可以计算出减少的能量。
如此⼀来时间和能量都
可以⽏庸质疑地同时准确测定,测不准原理就象⽓球⼀般轻轻地戳破了。
爱因斯坦不到⼀
分钟就说完了他的想法,然后退在⼀旁,笑吟吟地望着玻尔,⾯有得⾊。
全场的⽬光都集
中在玻尔⾝上,⽽玻尔已经呆住了,他只嗫喏地说了⼏句"但是,但是……"就没有下⽂了。
最后⼈们在迷惑的神情中散了会,玻尔象孩⼦⼀般紧跟着爱因斯坦,急切地反复说道:"这样可不⾏,绝对不⾏,如此⼀来世界可真要乱套了!" 爱因斯坦微微⼀笑,也不说话,只是伸出右⼿,宽慰地拍了拍玻尔的肩膀。
今天晚上失眠的倒也不光是玻尔,爱因斯坦也打开窗户紧张地向楼下看去。
楼下的⼈们似乎根本没有睡觉的意思,灯⽕通明,⽽且泡利那尖锐⾼亢的讥笑声和玻尔沉着的辩驳声远远传了出去。
等爱因斯坦⼀觉醒来,楼下的争辩
似乎还在继续。
看来他们是没有办法扳回了,他安⼼地刷完⽛,⽤完早点,最后⼀个⾛⼊
会场,却奇怪地发现玻尔在⿊板前垂⼿⽽⽴,看来他已经很等了⼀会了。
⽽且玻尔的神⾊
镇定,似乎找到了解决办法。
怎么可能呢?爱因斯坦惊疑不定地坐到⾃⼰的座位上。
玻尔转⾝在⿊板上画出更详细的装置图,他在盒⼦上⽅加了⼀根弹簧,侧⾯⼜多了根指针
,这样通过指针的转动就可以读出⼩盒的重量来了。
玻尔抬头看了⼀眼爱因斯坦,见他点
头默许之后,突然⼤声说道,⼤家⼀定知道⼗⼏年前爱因斯坦先⽣发表的⼴义相对论吧!
⼈们都议论纷纷,相对论怎么也和这扯上关系了呢?玻尔莫⾮昏了头,在爱因斯坦这种⼤
⾏家⾯前谈论相对论。
爱因斯坦似⽊雕⼀般坐了良久,突然胡⼦稍稍⼀动,跟着脸上流露出遗憾万分的表情。
他⾃⼰也终于知道问题在哪了,玻尔察⾔观⾊,⼼下⼀阵窃喜。
他清了清喉咙,继续他的讲演,那么我们应该很清楚,当粒⼦跑出之后,⼩盒重量减少。
可是我要提请⼤家注意,
在弹簧的拉动之下⼩盒会上升,从⽽引⼒势能减少,根据爱因斯坦先⽣的⼴义相对论,时
钟也会变慢,这样⼜出现了时间和能量的不能同时测准的问题。
坐在后排的爱因斯坦⽐任
何⼈都深刻体会到了什么叫做搬起⽯头砸⾃⼰的脚。
这样⼀来,这个思想实验反倒成了量
⼦⼒学成⽴的⼀个绝妙的证明了。
爱因斯坦苦笑了⼀下,表⽰接受对⽅那绝妙地说词。
但
他仍然认定,玻尔他们的学说始终不过是对问题的回避,这些理论都不过是暂时的,终究
⼀个更深刻的决定性思想会取代它。
"这⼀天总会到来的,也许你我都看不到这⼀天,也许
这⼜是五⼗年,⼀百年甚⾄两百年之后的事情。
" 不管对爱因斯坦还是玻尔都意识到,他
们的论战在这⾥仅仅开了个头。
在以后漫长的⽇⼦⾥,爱因斯坦不断地寻找种种有⼒的反
证,但是事实总是让这位智者失望。
倒是打上玻尔印记的量⼦⼒学在反复严峻的考验下,
艰难地成长了起来。
爱因斯坦始终没有屈服,尽管他发现和他站在⼀起的⼈越来越少;⾄于玻尔,在他1962年11⽉6⽇逝世的前夜,专⼼研究的最后⼀篇⼿稿上画的仍是那个击败爱因斯坦的⼩盒⼦。
不过在后来的争论中,纯粹物理学上的东西已经很少,⼏乎都是哲学层次的探讨。
性急的物理学家们哪能耐⼼地听他们讨论完,量⼦⼒学被迅速运⽤到各个微观领域中,并获得极
⼤的成功。
若⼲年后⼈们回想起那个风⾬交加的年代,都是把1927年第五届索尔维会议作
为最后⼀幕的。