《量子力学》反对者们《量子》历史之旅(四)

反对者们 《量子》历史之旅(四) 高山 思维的惰性和对权威的顺从让正统一派的盲目自信感染了几乎所有的人,于是他们 的观点不费力就登上了正统“王位”,并从此开始统治人们的思想。只有那些真正的思 想者才不会被蒙蔽,才不会为量子力学的暂时成功所迷惑,他们的精神永远是自由的 独立的。在正统世界中,他们被称为反对者,甚至异教徒,然而他们也许比任何人都更 牵挂量子的前途和命运 这些反对者们曾经是量子探险的向导和旗手,然而他们并不满意量子力学目前的形 式,以及量子力学的正统观点,他们指出了理论本身的缺陷,并试图采取新的方法来弥 补这些缺陷,甚至完全从新的方向上来完善量子力学。他们在艰辛的量子征途上继续孤 独地探索着……但是,悲剧在于,他们并未成功,他们大多在思想孤寂中度过余生,并 且不为时代所理解,甚至他们的努力也被遗忘 在这里,我们将他们尊为真正的量子英雄,在这里,我们将追忆他们与正统观点不 断抗争的曲折历程 图4-1反对者们:爱因斯坦、德布罗意、薛定谔

30--1 反对者们 《量子》历史之旅(四) 高山 思维的惰性和对权威的顺从让正统一派的盲目自信感染了几乎所有的人，于是他们 的观点不费力就登上了正统“王位”，并从此开始统治人们的思想。只有那些真正的思 想者才不会被蒙蔽，才不会为量子力学的暂时成功所迷惑，他们的精神永远是自由的、 独立的。在正统世界中，他们被称为反对者，甚至异教徒，然而他们也许比任何人都更 牵挂量子的前途和命运。 这些反对者们曾经是量子探险的向导和旗手，然而他们并不满意量子力学目前的形 式，以及量子力学的正统观点，他们指出了理论本身的缺陷，并试图采取新的方法来弥 补这些缺陷，甚至完全从新的方向上来完善量子力学。他们在艰辛的量子征途上继续孤 独地探索着……但是，悲剧在于，他们并未成功，他们大多在思想孤寂中度过余生，并 且不为时代所理解，甚至他们的努力也被遗忘。 在这里，我们将他们尊为真正的量子英雄，在这里，我们将追忆他们与正统观点不 断抗争的曲折历程。 图 4-1 反对者们：爱因斯坦、德布罗意、薛定谔

问:反对者中有谁? 答:主要有爱因斯坦、德布罗意和薛定谔,他们都是量子理论的奠基者和创建者 问:他们为什么反对量子理论? 答:可能有两个原因,一是他们不理解量子理论,但也不愿接受正统观点,二是量 子理论本身还存在问题,正统观点不是完全正确的。 不应该放弃到达目标的希望 尽管薛定谔在波动力学建立后不久就放弃了他自己提出的经典波解释,然而,薛定 谔却并不同意量子力学的正统观点。他要求一个科学理论应当提供时空中实在过程的图 像,并深信微观过程可以在时空中加以描述。 1926年9月,薛定谔从哥本哈根回到苏黎世,他在给玻尔的感谢信中重申了自己 的观点,他说:“即使一百次尝试都已失败,也不应该放弃到达目标的希望,我不是说 通过经典图景,而是说通过关于空时事件之真实本性的一些逻辑自恰的观念来达到目 标,这很有希望是可能的。” 1928年5月,薛定谔在给玻尔的信中又提出了进一步的建议,他说,“我认为特 别迫切的是要引入对它们来说这些限制(不确定关系)应该不再适用的一些新概念,因 为在原理上不可观察的东西根本不应该包括在我们的概念体系中……然而创立这个新 的概念体系无疑将是非常困难的,新的设计要求触及我们陉经验的最深层:空间、时间和 因果性。” 30年后,薛定谔仍然坚持自己的看法,他写到,“我们确实感觉到一种对时空中物 质世界的完备描述的探索渴望,并且我们认为这一目标远没有被证明为不可达到。”薛 定谔认为,正统观点的根本错误在于它违反了可理解性假设和客观性假设,而客观性假 设又是实现可理解性的必要前提。薛定谔不愿意忍受玻尔的互补意义上的矛盾,他相信, 通过引入新的概念和图像,人们终究可以获得对原子过程的时空描述,并获得对量子的 真正理解。他的训诫今天听来仍振聋发聩,“我们不能改变借助于时空的思考方式,我

30--2 问：反对者中有谁？ 答：主要有爱因斯坦、德布罗意和薛定谔，他们都是量子理论的奠基者和创建者。 问：他们为什么反对量子理论？ 答：可能有两个原因，一是他们不理解量子理论，但也不愿接受正统观点，二是量 子理论本身还存在问题，正统观点不是完全正确的。 不应该放弃到达目标的希望 尽管薛定谔在波动力学建立后不久就放弃了他自己提出的经典波解释，然而，薛定 谔却并不同意量子力学的正统观点。他要求一个科学理论应当提供时空中实在过程的图 像，并深信微观过程可以在时空中加以描述。 1926 年 9 月，薛定谔从哥本哈根回到苏黎世，他在给玻尔的感谢信中重申了自己 的观点，他说：“即使一百次尝试都已失败，也不应该放弃到达目标的希望，我不是说 通过经典图景，而是说通过关于空时事件之真实本性的一些逻辑自恰的观念来达到目 标，这很有希望是可能的。” 1928 年 5 月，薛定谔在给玻尔的信中又提出了进一步的建议，他说，“我认为特 别迫切的是要引入对它们来说这些限制（不确定关系）应该不再适用的一些新概念，因 为在原理上不可观察的东西根本不应该包括在我们的概念体系中……然而创立这个新 的概念体系无疑将是非常困难的，新的设计要求触及我们经验的最深层：空间、时间和 因果性。” 30 年后，薛定谔仍然坚持自己的看法，他写到，“我们确实感觉到一种对时空中物 质世界的完备描述的探索渴望，并且我们认为这一目标远没有被证明为不可达到。”薛 定谔认为，正统观点的根本错误在于它违反了可理解性假设和客观性假设，而客观性假 设又是实现可理解性的必要前提。薛定谔不愿意忍受玻尔的互补意义上的矛盾，他相信， 通过引入新的概念和图像，人们终究可以获得对原子过程的时空描述，并获得对量子的 真正理解。他的训诫今天听来仍振聋发聩，“我们不能改变借助于时空的思考方式，我

们不能利用它来理解的东西,我们根本就不能理解。” 由于不满意量子力学的正统观点,薛定谔与爱因斯坦一样,越来越感觉到自己在科 学界中的孤立。1959年,在给好友辛格( Synge)的一封长信中,薛定谔总结了自己 对量子力学的看法,他写到,“除了几人以外(例如爱因斯坦、劳厄),其余的理论物理 学家都是纯粹的笨人,而我是唯一活下来的健全的人。那个日夜折磨我们的伟大难题就 是波粒二象性。在过去的十年里,关于它我写了很多文章,并且几乎厌倦了这样做… 就我个人而言,结果是无价值的…因为大多数我最亲近的同行(理论物理学家)已经 形成了这样的见解,即我仍在留恋我生命中最伟大的成功(波动力学),它是在我仍具 有可自由支配的智慧的时候(1926年,那时我39岁)发现的,因此他们说,我坚持 切都是波的观点,衰老使我不能理解(玻尔的)互补性这一伟大发现…因此,一般 的物理学家不能相信,任何健全的人会拒绝接受哥本哈根神谕。”薛定谔强调,“互补性 只是一个轻率的口号,…如果我不是完全确信这个人(玻尔)是诚实的,并且真的相 信他的口号,我不是说理论,是适当的,我将认为它在学术上是不道德的。” 1927索尔维—正统与反叛 1927年10月,在布鲁塞尔举行的第五届索尔维会议上,正统观点取得了决定性 的胜利。然而,反对者们也从此开始了他们的抗争 德布罗意“迷途知返” 我认为,这个异议并不放弃下述论点:薛定谔波不仅描述了传播过程,而且也能够确定 在这个过程中粒子的位置。我认为德布罗意在这个方向上的尝试是有根据的 爱因斯坦,第五届索尔维会议 在这次会议上,德布罗意首次提出了量子力学的一种非几率解释或因果解释,他称 之为导波理论。根据这种理论,粒子仍然进行连续运动,具有通常的连续运动轨迹,波 函数则是一种真实的波,它引导粒子运动,并决定粒子在空间中的运动轨迹。这样,德

30--3 们不能利用它来理解的东西，我们根本就不能理解。” 由于不满意量子力学的正统观点，薛定谔与爱因斯坦一样，越来越感觉到自己在科 学界中的孤立。1959 年，在给好友辛格（Synge）的一封长信中，薛定谔总结了自己 对量子力学的看法，他写到，“除了几人以外（例如爱因斯坦、劳厄），其余的理论物理 学家都是纯粹的笨人，而我是唯一活下来的健全的人。那个日夜折磨我们的伟大难题就 是波粒二象性。在过去的十年里，关于它我写了很多文章，并且几乎厌倦了这样做…… 就我个人而言，结果是无价值的……因为大多数我最亲近的同行（理论物理学家）已经 形成了这样的见解，即我仍在留恋我生命中最伟大的成功（波动力学），它是在我仍具 有可自由支配的智慧的时候（1926 年，那时我 39 岁）发现的，因此他们说，我坚持 一切都是波的观点，衰老使我不能理解（玻尔的）互补性这一伟大发现……因此，一般 的物理学家不能相信，任何健全的人会拒绝接受哥本哈根神谕。”薛定谔强调，“互补性 只是一个轻率的口号，……如果我不是完全确信这个人（玻尔）是诚实的，并且真的相 信他的口号，我不是说理论，是适当的，我将认为它在学术上是不道德的。” 1927 索尔维——正统与反叛 1927 年 10 月，在布鲁塞尔举行的第五届索尔维会议上，正统观点取得了决定性 的胜利。然而，反对者们也从此开始了他们的抗争。 德布罗意“迷途知返” 我认为，这个异议并不放弃下述论点：薛定谔波不仅描述了传播过程，而且也能够确定 在这个过程中粒子的位置。我认为德布罗意在这个方向上的尝试是有根据的。 ——爱因斯坦，第五届索尔维会议 在这次会议上，德布罗意首次提出了量子力学的一种非几率解释或因果解释，他称 之为导波理论。根据这种理论，粒子仍然进行连续运动，具有通常的连续运动轨迹，波 函数则是一种真实的波，它引导粒子运动，并决定粒子在空间中的运动轨迹。这样，德

布罗意便给出了微观过程的一种实在图像,在这种图像中,构成物理实在的不是波或粒 子,而是波和粒子。尽管德布罗意的理论受到了爱因斯坦的支持,但由于泡利的尖锐反 驳,以及来自正统观点的压力,德布罗意不久就放弃了他的解释,并宣布皈依正统。 1951年,当玻姆的隐变量解释提出后,德布罗意重又回到了他的导波理论,并试 图建立一条他认为能够真正解释量子力学的新途径 薛定谔我心依旧 薛定谔的报告题目是“波动力学”,其中他提出了波函数的一种新的实在解释,这 解释不同于他最初的经典波解释。 薛定谔首先强调,波函数一般不是普通三维空间中的波,除非对于单粒子情况。然 后他问道,“由这一波函数所描述的系统在真实的三维空间中的情况是怎样的呢?”薛 定谔认为,“不存在真正的物质质点的经典系统,而是存在某种连续地充满整个空间的 东西,我们利用它可以获得一个瞬时的‘照片’……换句话说,真实的系统是一个处于 所有可能状态的经典系统的复合系统,它通过将作为权重函数而获得。”这样,薛 定谔首次给出了一种微观系统在时空中存在的客观图像,即某种象连续的云一样的东 西,它具有质量和电荷,并且这一连续的电荷云对电子的电荷具有可分配的贡献。最后, 薛定谔指出,纯粹的场理论是不充分的,它必须通过电荷云到点电荷的个体化过程来完 善 薛定谔的报告激起很大的争论,玻恩和海森伯表示强烈反对,而爱因斯坦仍然一语 未发 爱因斯坦不再沉默 在这次会议上,爱因斯坦第一次公开发表对正统观点的反对意见。尽管他只提出了 一个非常简单的反驳,但思想却是深刻的

30--4 布罗意便给出了微观过程的一种实在图像，在这种图像中，构成物理实在的不是波或粒 子，而是波和粒子。尽管德布罗意的理论受到了爱因斯坦的支持，但由于泡利的尖锐反 驳，以及来自正统观点的压力，德布罗意不久就放弃了他的解释，并宣布皈依正统。 1951 年，当玻姆的隐变量解释提出后，德布罗意重又回到了他的导波理论，并试 图建立一条他认为能够真正解释量子力学的新途径。 薛定谔我心依旧 薛定谔的报告题目是“波动力学”，其中他提出了波函数的一种新的实在解释，这 一解释不同于他最初的经典波解释。 薛定谔首先强调，波函数一般不是普通三维空间中的波，除非对于单粒子情况。然 后他问道，“由这一波函数所描述的系统在真实的三维空间中的情况是怎样的呢？”薛 定谔认为，“不存在真正的物质质点的经典系统，而是存在某种连续地充满整个空间的 东西，我们利用它可以获得一个瞬时的‘照片’……换句话说，真实的系统是一个处于 所有可能状态的经典系统的复合系统，它通过将 ΨΨ·作为权重函数而获得。”这样，薛 定谔首次给出了一种微观系统在时空中存在的客观图像，即某种象连续的云一样的东 西，它具有质量和电荷，并且这一连续的电荷云对电子的电荷具有可分配的贡献。最后， 薛定谔指出，纯粹的场理论是不充分的，它必须通过电荷云到点电荷的个体化过程来完 善。 薛定谔的报告激起很大的争论，玻恩和海森伯表示强烈反对，而爱因斯坦仍然一语 未发。 爱因斯坦不再沉默 在这次会议上，爱因斯坦第一次公开发表对正统观点的反对意见。尽管他只提出了 一个非常简单的反驳，但思想却是深刻的

爱因斯坦很谦逊地做了开场白,“我必须因为不曾彻底地研究量子力学而表示歉意, 不过我还是愿意提出一些一般的看法。”然后,他以小孔衍射实验为例,指出了正统观 点对这一实验的解释所遇到的不可避免的困难 爱因斯坦说,“认为ⅣP是表示一个粒子存在于完全确定的地方的几率,这样的 种解释(即正统解释)就必须以完全特殊的超距作用为前提,从而不允许连续分布在空 间中的波同时在胶片的两个部分表现出自己的作用。”爱因斯坦认为,如果只从薛定谔 波来考虑,哥本哈根解释将同相对性假定相矛盾。爱因斯坦的确目光敏锐,他一下子就 看出了正统观点将由于要求波函数坍缩过程的存在而与相对论相抵触,他的这一分析是 关于量子力学与相对论的不相容性的最早认识。 光点 平波 ①粒子源 图42小孔衍射实验 玻尔似乎并没有领会爱因斯坦的意思,他的反驳也似乎文不对题。玻尔说道,“我 感到自己处在一个很困难的境地了,因为我不明白爱因斯坦所要说明的到底是什么。这 无疑是怪我。”然后他只是又陈述了一下正统观点,“我不知道量子力学是什么。我想我 们是在与一些数学方法打交道,它们是适合于我们对实验的描述的……我可能没有弄 懂,但是我想,整个问题在于理论不是别的,而是用来适应我们要求的一种工具,而且 我认为它(量子力学)是适应了的

30--5 爱因斯坦很谦逊地做了开场白，“我必须因为不曾彻底地研究量子力学而表示歉意， 不过我还是愿意提出一些一般的看法。”然后，他以小孔衍射实验为例，指出了正统观 点对这一实验的解释所遇到的不可避免的困难。 爱因斯坦说，“认为 |Ψ|2 是表示一个粒子存在于完全确定的地方的几率，这样的一 种解释（即正统解释）就必须以完全特殊的超距作用为前提，从而不允许连续分布在空 间中的波同时在胶片的两个部分表现出自己的作用。”爱因斯坦认为，如果只从薛定谔 波来考虑，哥本哈根解释将同相对性假定相矛盾。爱因斯坦的确目光敏锐，他一下子就 看出了正统观点将由于要求波函数坍缩过程的存在而与相对论相抵触，他的这一分析是 关于量子力学与相对论的不相容性的最早认识。 玻尔似乎并没有领会爱因斯坦的意思，他的反驳也似乎文不对题。玻尔说道，“我 感到自己处在一个很困难的境地了，因为我不明白爱因斯坦所要说明的到底是什么。这 无疑是怪我。”然后他只是又陈述了一下正统观点，“我不知道量子力学是什么。我想我 们是在与一些数学方法打交道，它们是适合于我们对实验的描述的……我可能没有弄 懂，但是我想，整个问题在于理论不是别的，而是用来适应我们要求的一种工具，而且 我认为它（量子力学）是适应了的