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科学史上学术论战的光辉典范_光辉典范

科学史上学术论战的光辉典范摘要:通过爱因斯坦和玻尔两位科学伟人在量子力学物理诠释问题上的学术论战，来展现老代科学家之间的友好、尊重对方同时在学术问题上绝不让步的学术风格，以期现代科学工作者从中得到有益的启示。

关键词:爱因斯坦:玻尔:量子力学:物理诠释:学术争论

中图分类号:04-09文献标识码:A文章编号:1007-6573(2000)02--0041-05

在科学史上，曾经发生过许多重大的学术论战，爱因斯坦(A.Einstein,1879~1955)和玻尔(N.Bohr,1885~1962)之间的论战可称得上是最深入、最精辟、最有代表性的，同时也是最友好、最尊重对方、最能体现科学精神的一次论战。论战的直接问题是关于量了力学的物理诠释，但其意义已远远超出了量子力学的范围，直接关系到认识论的基本问题，因，这场论战受到了广泛的重视，引起了持久的兴趣。尽管争论十分尖锐、十分激烈，但他们却终保持着深厚、真挚的友谊.这是一场真正的学术论战，是学术论战的一个光辉典范。

1.缘起

1926年，维也纳理论物理学家队文.薛定博(ErviShdines18781961)发表了关物质液的理论，证明物质在原子水平上的行为可用波雨数米描述，薛定停的理论很优美，容易理解并且完全协调一致它的方积产生现尔原子的是子化能级，但表现为振动着的物质“波”的谐函数而不是跳跃的电子。此后薛定得很快证明他的“波功力学”在数学上同“矩阵力学”等价的薛定博认为:即使在原子量级上，经典的连续过程和绝对的决定论照样成立，而量学的哥本哈根学派认为:在微观领域中，因存在肴测量程序对所论述的物理量赖以定义的条的影响，量了规律本质上是统计性的，非决定论的，波丽数的平方代表粒子在空间某点出现的概率。哥本哈根学派的代表人物就是玻尔。

在夏季末，希望讨论这个问题的海森堡(W.K.Heasenberg,1901~1976)出现在慕尼的一个薛定愕将要发言的讨论会上，海森堡试图指出薛定愕观点中的问题并发表自己的见解，他回忆说:“显然，我的观点没有对任何人发生影响，包括平时对我关怀备至的索末菲(A.J.Sommerfeld,1868~1951)在内，大家都被薛定愕数学的巨大成功征服了.”海森堡在听了薛定愕的报告后非常兴奋，当天晚上就给在哥本哈根的玻尔写信。这封信触动了玻尔，于是在9月11日玻尔写信给薛定愕邀请他到哥本哈根来演讲，薛定愕愉快地接受了邀请，开始了那次重要的哥本哈根之行，他于10月1日到达哥本哈根，10月4日为丹麦物理学会发表了题为《波动力学的基础》的演讲。在演讲报告中，薛定愕提出了一个“哥本哈根观点”相反的见解:“波函数本身代表一个实在的和物理的可观测量.”薛定愕演讲之后，玻尔和海森堡等人尽力克制自己，避免学术分歧造成感情上的不快，在讲演后的欢宴上，他们极尽地主之谊，祝贺薛定愕演讲成功。

第二天下午风暴来了，在此后的四天时间里，玻尔、海森堡便单刀直入和薛定愕较量，论集中在如何解释量子理论方面。海森堡后来回忆说:“玻尔虽然是一个非常周到和有礼貌的人，但在讨论到他认为是极端重要的认识论问题时，他能硕强地坚持已，并以可怕的不留情面的态度要求所有论点具有完全明确性，甚至在若干小时的奋战后，他也不让步，直到薛定愕承认了他的阐述是不充分的，并且不能解释普朗克的法则，薛定愕所有想绕过这个苦涩果的企图都逐个在无限吃力的讨论中慢慢被驳倒。”

薛定博忠了感冒并躺倒在床上。不幸的是他留在波尔家中或尔维续坐在床边对他说:“醉定啊，不管怎样你得承薛定愕接近发火了，他说道。假如人们必须维续讨论这些该死的量子跃迁，那么很速博我当可满了原子理论，”玻尔总是对能搞清理解的争论感到高兴，他用称赞使他的精疲力端客人安静下来:“但我们都感谢你搞了原子理论，因为你给原子物理的前进带来决定性的一步。”

2、互补原理

玻尔和海森堡于是着手研究调和原子理论的双重问题。海森堡坚持主张完全放弃模型而密依靠数学，而玻尔认为量子力学的数学表达形式，不能作为对这理论的物理意义进行解释的基础，希望制定.个公式能使物质和光可以同时作为粒子和波而存在;因而二人发生了不愉快的争论，1927年2月末，海森堡说他们俩“完全精疲力竭并相当紧张”，玻尔决定到挪威去滑雪.玻尔走后，海森堡独自留在哥本哈根，开始了他那最富有成效的思索，海森堡想到在一个关于理论在科学工作中的价值的谈话中爱因斯坦曾说过“正是理论决定我们能观察到什么”。这项记忆使海森堡不能平静，在3月初已过了午夜的一个很冷的夜晚，他走出研究所，来到法拉德公园的开阔的足球场，在这里进行最佳的思考，他回忆道:“在星空下的这次散步使我有了一个明显的想法，那就是必须假定只有在量子力学数学形式框架中能够描述时，自然才允许实验情况发生。”海森堡立即得到个惊人的结论，即在原子的极嘴做小的尺度上，对事件能知道的准确程度必然存在固有的极限，一项测量使另项测量不准确。海森堡回到屋里，开始把他的想法用数学表示出来，即位置和动量测出值不准确度的乘积不能小于普朗克常数，这就是著名的“不确定原理(uncertaintyPrinciPle”.这原理意味着物理学中严格决定论的终结。因为假如原子事件本质上是界线不清的，假如不能获得关于个别粒子的位置在时空上全面的信息，那么对它们未来行为的预测只能是统计的.海森堡似乎忘了和玻尔争吵的不快，把自己的想法简要地写在信上寄往在挪威的玻尔，在信的未尾，海森堡流露出“头头不在研究所里’帐恫心情。

玻尔收到海森堡的信后，即刻从挪威动身，并带回他自己的一个更宏大的概念，它的力量可以回溯到他最早关于二重性和不明确性，他也为海森堡的成就而兴高采烈，但是又因为些新的分歧而开始了新的争论，因为海森堡没有把不确定原理建立在粒子和波的二重性上不论海森堡怎样有才华，毕竟他才26岁，他还是让步了，他同意不确定原理只是玻尔创立的.个更普遍概念的特例，争论的结果是玻尔的“互补原理”最终形成.于是玻尔开始起草他那著名的科莫演讲。

3.科莫演讲

1927年夏末，墨索里尼的法西斯政府在科莫开他拒绝把他的声望送给法西斯主义。莫湖的西南端，很多人都去了那里，但爱因斯坦没去，遇到围攻，而玻尔则打算发言保卫它。

在愉快的九月的科莫，玻尔作了关于《量子假设与原子论的最新进展》普片迁的业遍奴岭的报告，开始了他那康找而又有深刻思行此从跪大自不能进步加想的演说.玻尔认为:“我们在科学中使用的理州化调时眼机建展刀的报告，开始了他那康拢而又有深刻思以分析:因此，只要任何两种理想化的概念表现不相容时，这只能意味着它们的有效性上增加了某种相互局限性。”玻尔继续说道:“作为粒子的光和波的光，作为粒子的物质和波的物质，它们都是互相排斥的抽象物，但又彼此补充。它们不能合并和分解，它们只能在似乎悻论和矛盾中并列。”他给这个“普遍的观点”取名为“互补性（Complemell.rlty）.”

然后破尔仟细地逐个考察了经典物理学同量了物理学的矛盾。并且解明“互补性”如何可以难清它们破尔认为“解决的办法就是承认这两种不同的井相排斥的结果同样有效把它们并列在一起建立种腺于做城的综合图景，只有整体性才能导致明确性，”玻尔进一步认识到:“在量子力学中，独立于仪器的实在的概念是没有意义的，这是因为在每一次测量中由于不可控制的作用量子的参与，测量过程中出现的每时空事件都不可能有因果关系，所以，在沙及原子尺度时应抛弃经典物理学的神圣决定论，取而代之的是统计方法.”

17和18世纪时，天体力学获得很大的成就，它使人深信预测明确的单值的可能性，皮埃尔.拉普拉斯(PerreLaplace,1749~1827)曾以科学能力的无限可能性引为骄傲:“只要你能给我所在粒子的坐标和速度，我就能预言宇宙的未来.”.”‘拉普拉斯的这一梦想在原了量级范围内被玻尔否定了，在科莫有不少老物理学家不出所料地没有被说服.爱因斯坦听到玻尔的想法后也没有转变过来，1926年他M就量了论的统计性质给马克斯●玻恩(MaxBom1882~1970)写信说:“量子力学需要严加注意，但是一个内心的声音告诉我这不是真正的上帝门徒.这个