愛因斯坦與玻爾，你支持誰？一起來看孤膽英雄與社團大哥的相愛相殺

圍剿愛因斯坦

從1927年開始，量子力學的物理詮釋及其引發的哲學命題，引起了史無前例的科學論戰，這場科學界的「世界大戰」持續80 年波及數代，至今仍無平息跡象。而20世紀兩位科學巨人——愛因斯坦和玻爾之間的相愛相殺，更是人類科學史上最痛苦又美妙的傳奇。

愛因斯坦天生是一個孤膽英雄，遙想1905年，作為一個躲在檔案館偷偷推導數學難題的小管理員，一年之內5次出劍，每一劍都刺得天暈地暗，以一己之力創立相對論，顛覆牛頓統治了200多年的經典物理學，讓整個物理學界重歸黑暗。而玻爾的套路不一樣，他以個人學識、人格魅力成為年輕一代物理學家心儀的「社團大哥」，他創建的哥本哈根學派成為青年天才們嚮往的聖地，雖然單打獨鬥可能不是愛氏對手，但他帶領社團小兄弟們三次成功圍剿愛因斯坦，讓量子理論和相對論一樣成為20世紀最偉大的學科，在實用性層面猶有過之。從愛因斯坦和玻爾多張親密合影來看，兩人關係非同尋常，在情人節里，講一講這位孤膽英雄與社團大哥的相愛相殺故事。

01

量子理論的誕生，相殺前夜

1900年德國的老紳士普朗克研究黑體輻射時發現，他弄出來的方程怎麼都跟實驗對不上，但如果假設輻射出的能量是非連續的，那麼方程和實驗符合。作為一個謹守傳統的體面神士，普朗克從來就沒有想過要顛覆傳統，可另一方面弄出來的方程又那麼完美，老紳士躊躇良久，最終還是放縱了自己一把，向全世界公布了能量子概念，這個理念給物理學界帶來思想飛躍，雖然普朗克本人一直對「量子」這逆子不待見，世界如果不連續，那物理還怎麼搞，基於一個紳士的良心，他最終選擇了大義滅親，站在量子理論的對立面愛因斯坦一邊，直到面見上帝……

過了5年，也就是1905年，年輕氣盛的屌絲愛因斯坦根本就不在乎體面這回事，把普朗克「能量子」概念向前推進了一步，他認為輻射能量本來就是一份一份的，非獨振子所致，每一份都有一個物質承擔者——光量子，從而成功地解釋了光電效應，愛因斯坦也因為這個拿到了諾貝爾獎（因為「相對論」諾獎委員會看不懂，怕給錯了獎）。到了1913年，年僅29歲的丹麥人玻爾，量子理論的帶頭大哥，根據普朗克量子論、愛因斯坦光子學說以及盧瑟福原子行星式結構模型，輕鬆搞定氫原子光譜線位置所滿足的公式，從而掀起了研究量子論的熱潮，玻爾這位社團大哥，從一開始涉足量子理論，就與愛因斯坦結下不解之緣，也是從這個時候開始，量子理論雛形初定，而玻爾和愛因斯坦的相愛相殺，也逐漸拉開序幕。

02

組建社團，哥本哈根學派成立

玻爾看上去沉默駑鈍，可是重劍無鋒，大巧不工，在他一生中幾乎沒有輸過哪一場戰鬥。他是丹麥足球國家隊的守門員，明白團隊建設的重要性，第一次世界大戰剛打完，玻爾就從他的老同學那裡（好像是搞房地產的）忽悠到一大筆科研經費，利用自己在學術界的地位，成立了後人稱之為「哥本哈根學派」的社團組織。這一招顯示出這位社團大哥的遠見卓識，相對論為了讓人明白不知道耗費了愛因斯坦多少精力，比相對論還玄乎的量子力學如果沒有團隊推廣，沒有好的根據地，只怕很快就會被消滅在萌芽之中，最可怕的是還有愛因斯坦這樣強大的「反對派」。

因為玻爾這位帶頭大哥的魅力，社團很快就吸引了不少天才少年，到哥本哈根去，向玻爾教授學習，整個歐洲物理學界的年經人湧向哥本哈根，有點進步青年「到延安去，到延安去」的架勢，社團基地「哥本哈根大學理論物理研究所」迅速聚集大批青年精英，包括海森堡，泡利，狄拉克等，這幫二十來歲的年輕人可都是時代的頂兒尖兒人物，任何一個人上去打，都能與愛因斯坦交戰幾個回合。除此之外，玻恩、約爾丹、羅森菲耳德以及前蘇聯福克和朗道等人，這些諾獎獲得者都出自玻爾門下，還有一大批「哥本哈根學派」的潛在社員，包括德拜、考斯特等人，也沒有一個好惹的。

社團的力量真不是蓋的，海森堡和玻恩很快就搞出了矩陣力學，讓很多人為之驚嘆，但另一個天才高手薛定諤（非社團成員，他養的那隻貓特別有名，有名的情場高手）也搞出個波函數，一時之間吵得不可開交，同樣來自社團的大牛狄拉克拉架說，其實你們兩種理論數學上是等效的，他拿出了一個狄拉克方程（後來成為量子力學基本方程），兩派相視一笑握手言和，但認為被拉偏架的薛定諤後來就一直跟著愛因斯坦混混，也不再去找情人，處處找機會與量子學派作對。

其實玻爾也拉過愛因斯坦入社團，並希望他成為社團帶頭大哥，但愛因斯坦的態度暖昧，以至於社團二當家波恩感嘆：當年那個最反叛，最革命，最蔑視權威的愛因斯坦，如今竟然站在新生量子論的對立面！我們失去了我們的領袖。社團與愛因斯坦這位獨行俠的對決，最終還是免不了的。

03

第一次相愛相殺，布魯塞爾的巔峰決戰

1927年10月在美麗的比利時首都布魯塞爾，雖然這兩大高手盡量避免發生正面衝撞，但愛因斯坦與玻爾的對決，仍然是不可更改的宿命。第五屆索爾維會議，史上智商最高的一次「華山論劍」出現了，包括愛因斯坦、玻爾、薛定諤、玻恩、德布羅意、海森堡、洛倫茲、普朗克、朗之萬，狄拉克、康普頓等在內世界最著名的科學家出席了此次會議。科學家分為三大陣營。以玻爾為中心的哥本哈根學派，被稱為反叛的一群，包括玻恩、海森堡、泡利等在內。另一派是由愛因斯坦為首的在野黨，包括薛定諤、德布羅意、普朗克等。還有一個中立實驗派，他們只關心實驗的結果，包括布喇格和康普頓。

當社團大哥玻爾剛剛談完互補原理對量子力學的詮釋後，社團的二當家玻恩點名要愛因斯坦發表看法，一直裝深沉的愛因斯坦也不再客氣，直指量子理論並不完備，以愛因斯坦的聲望地位，他的發言立即掀起了層層波浪，德高望重的洛倫茲拍桌子都無濟於事。玻爾與愛因斯坦兩人交鋒火藥味十足，在最開始時，玻爾極力想依靠個人情感把愛因斯坦爭取過來，並發布了一連串愛情排比句：難道不正是你第一個自覺突破了經典物理學框架，提出了相對論和光量子理論？難道不正是你在1905 年第一次提出了光波粒二象性？難道不正是你把幾率概念引進了對輻射問題的解釋之中？難道不正是你在現代物理學中奠定了這樣基礎的人不應當在這種基礎上接受更新的量子力學觀點，把理論更向前推進一步嗎？

但愛因斯坦這個科學信徒根本不聽這一套聲情並茂的愛情表白，他對測不準關係和量子力學的幾率解釋極為不滿，並設計了電子的單雙縫衍射兩個實驗來刁難玻爾，結果以愛因斯坦的失敗告終。在第一次正面的相愛相殺中，玻爾成功地守住了自己的陣地，但愛因斯坦並沒有服輸，他在1928年5月31日致薛定諤的信中說：「玻爾、海森堡的綏靖哲學——或綏靖宗教——是如此精心策劃的，使它得以向那些信徒暫時提供了一個舒適的軟枕。那種人不是那麼容易從這個軟枕上驚醒的，那就讓他們躺著吧。」

04

第二次相愛相殺，用廣義相對論阻擊狹義相對論

雖然第一次表白被愛因斯坦當面拒絕，但玻爾並不死心，1929 年，他在《自然科學》上發表題為「作用量子和自然的描述」文章，從三個不同方面，把他的方法與愛因斯坦的相對論作了比較，認為自己與愛因斯坦三觀相近，意思就是兩人應該在一起，在微觀現象中，如同在高速情況下必須考慮觀察的相對性一樣，不能忽略測量結果的互補性。有人在這篇文章發表後去訪問愛國斯坦，並向他指出，海森堡和玻爾所用的方法就是愛因斯坦1905年發明的。愛因斯坦不無刻薄的回答：一個好的笑話是不宜重複太多的。但是玻爾文章啟發了愛因斯坦，使他想到，為什麼不拿出自己的看家本領，用相對論來阻擊量子論呢？

1930 年秋天，第六屆索爾威會議開幕，愛因斯坦經過三年深思熟慮，顯得胸有成竹，一開始便先發制人。他提出了著名的「愛因斯坦光盒」思想實驗（從愛因斯坦光盒放出一個光子，打開時間Δt確定，於是箱子輕了Δm，可以用理想的秤測出。將Δm代入E=mc^2，ΔE也確定，ΔE和Δt都確定，測不準原理ΔEΔt > h/2π不成立），用相對論的方法，來實現對單個電子同時進行時間和能量的準確測量。玻爾剛一聽到這個實驗時，面色蒼白，呆若木雞，當天夜裡召集所有社區兄弟，一夜沒合眼，奮戰一個通宵才找出反駁愛因斯坦的辦法，玻爾指出：一個光子跑了，箱子輕了Δm，用彈簧秤稱，設置零點,設位移Δq，根據廣義相對論的紅移效應,箱子在引力場移動Δq，Δt也相應改變ΔT，可以計算：ΔT>h/Δmc^2，代入E=mc^2得ΔEΔT > h/2πΔq，玻爾依靠社團兄弟用一個晚上的時間瓦解了愛因斯坦厲兵秣馬三年的物理實驗，的確厲害，這次愛因斯坦非常坦白承認玻爾的論證和計算無可指責，在口頭上承認了哥本哈根觀點的自洽性。

在這次和愛因斯坦的相殺之中，玻爾以其人之道反治其人之身，巧妙地利用愛因斯坦設計的思想實驗和他創立的相對論，用廣義相對論阻殺了狹義相對論，不愧是一擊必殺的社團大哥。

05

第三次相愛相殺，EPR引發的永恆糾纏

愛因斯坦並不因為自己的連續失敗改變看法。而且失敗後的心態極好，他開玩笑地對玻爾等人說：難道你們真的相信上帝會擲骰子？玻爾也客氣地回敬道：當你用常識言語來描述神的旨意，難道不認為應當小心一點嗎？

不過說實話，量子理論哥本哈根解釋實在是彆扭，從沒見過哪個偉大理論這麼擰巴，任何一個處女座的科學家都看不下去，看著愛因斯坦屢屢受挫，同樣作為獨行俠的薛定諤也看不下去了，把自家那隻最有名的貓牽出來折騰哥本哈根學派，然而當過守門員的玻爾最擅長防守，他的回答很乾脆，是啊，就是這樣?你家的那隻貓半死不活，嗆得薛定諤差點一口氣沒上來就此故去。

愛因斯坦看到唯一的小兄弟被欺負，心裡實在窩火，1935年，他拉上波道爾斯基和羅森聯名發表了EPR 文章，把攻擊的矛頭從量子理論內部邏輯自洽性，轉到了量子理論完備性上來。試圖用這實驗證明，不僅量子力學的正統實驗大逆不道，而且是變態侮辱人智商的。這個實驗基本思想是：考慮一個由兩個粒子A和B(稱為EPR對)組成的複合系統，初始時它們的總自旋為零，隨後兩個粒子沿相反方向傳輸，在空間上分開。若單獨測量A(或B)的自旋，則自旋向上(或向下)的可能概率為1/2，但若已測得粒子A自旋向上(或向下)，那麼粒子B不管測量與否，必然會處在自旋向下(或向上)的本徵態上。愛因斯坦等人認為：如果兩個粒子分開足夠遠，對第一個粒子的測量就不會影響第二個粒子。

EPR佯謬正是基於這種定域論的觀點提出的。這個實驗的背後有因果性，決定論，信號傳播超光速，定域非定域等方面的爭論。這就是愛因斯坦針對玻爾的第三次相愛相殺，如果兩個粒子相隔億萬之遙，你對一個粒子吹口仙氣，另外那個粒子也會馬上做出反應？可能嗎？

可能，這就是玻爾的回答，量子糾纏後的兩個粒子就是有鬼魅般的超光速聯繫，然後事實證明玻爾仍然是對的。

巨匠的相愛相殺，成就的是量子理論

愛因斯坦天生有個人英雄主義的色彩，他曾經自述，廣義相對論他如果不搞，50年內都不會有別的物理學家能搞出來。但愛因斯坦仍然具有非凡理性，他並不認為自己代表真相，他只是想要玻爾給出一個完備解釋，因果關係不能拋棄！信念變成一種信仰，他終生為經典理論而戰，這不知算是現代科學的悲劇還是量子理論的幸運。因為愛因斯坦一次次的偉大質疑，量子理論才能一次次的攀向更高峰，而且一次又一次為量子理論提供養料。愛因斯坦和玻爾在哲學基礎上的不同，使得兩人間的意見分歧直到最後也沒能調和。一直到死，玻爾也未能使愛因斯坦信服，量子論的解釋是完備的。而玻爾本人也一直在同愛因斯坦思想作鬥爭，在他1962年去世後的第二天，人們在他的黑板上仍然發現畫有愛因斯坦光箱實驗圖，可見他多麼在意愛因斯坦的意見，兩位科學巨人都為量子理論糾纏半生。

但現在的科學家已經不管這些了，在量子理論指導下，科學顯得如此朝氣蓬勃，它的各個分支以火箭般速度發展，給人類社會帶來了偉大技術革命。從半導體到核能，從激光到電子顯微鏡，從集成電路到分子生物學，量子論把它的光輝播撒到社會的每一個角落，成為有史以來在實用中最成功的物理理論。

來源：量子學派，如有侵權請聯繫刪除

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