我的量子世界

“Physics is like sex: sure, it may give some practical results, but that’s not why we do it.”

                                                                                                                                     -Richard Feynman

     可能最著名的一次索尔维会议是1927年10月召开的第五次索尔维会议。此次会议主题为“电子和光子”，世界上最注意的物理学家聚在一起讨论重新阐明的量子理论。会议上最出众的角色是爱因斯坦和波尔。参加这次会议的二十九人中有十七人获得或后来获得诺贝尔奖。这次会议可说群贤毕至，对支持量子力学的学者来说更是一次成功的大会，在闭幕式之前的讨论中，量子力学派取得了压倒性的胜利，爱因斯坦一直在旁静坐，没有发言。 但是在闭幕式玻尔结束关于“互补原理”的演讲后，提出相对论的天才突然开口了：“很抱歉，我没有深入研究过量子力学，不过我还是愿意谈一些一般性的看法。”然后，爱因斯坦用自己研究过的一个关于α射线粒子的例子表示了对之前玻尔等学者发言的质疑，不过他的发言相当温和，甚至没有提及后来双方论战的重点———海森堡的测不准关系和玻尔的互补原理。在爱因斯坦的发言之后，正式会议结束。但在之后几天的时间里，讨论在继续。根据与会人海森堡的回忆，常常是在早餐的时候，爱因斯坦设想出一个巧妙的思想实验，以为可以难倒玻尔，但到了晚餐桌上，玻尔就想出了招数，一次次化解爱因斯坦的攻势。到最后，谁也没有说服谁。
   1930年秋，第六届索尔维会议在布鲁塞尔召开，早有准备的爱因斯坦在会上向玻尔提出了一个著名的思想实验———“光子盒”。这个实验的装置是一个一侧有一个小洞的盒子，洞口有一块挡板，里面放了一只能控制挡板开关的机械钟。小盒里装有一定数量的辐射物质。这只钟能在某一时刻将小洞打开，放出一个光子来。这样，它跑出的时间就可精确地测量出来了。同时，小盒悬挂在弹簧秤上，小盒所减少的质量，也即光子的质量便可测得，然后利用质能关系E＝mc2便可得到能量的损失。这样，时间和能量都同时测准了，由此可以说明测不准关系是不成立的，玻尔一派的观点是不对的。
   有记载显示玻尔第一时间的反应，也许是震愕当场，哑口无言。但是这个同样天才的大脑一样不肯轻易认输，经过了一个夜晚，很可能是一个不眠之夜，玻尔找到了一条路来指点这一似乎天衣无缝的实验的缺陷，而这条路竟然真的是爱因斯坦的相对论！
   光子跑出，挂在弹簧秤上的小盒质量变轻即会上移，而“以彼之道还施彼身”，根据广义相对论，如果时钟沿重力方向发生位移，它的快慢会发生变化，这样的话，那个小盒上机械钟读出的时间就会因为这个光子的跑出而有所改变。换言之，用这种装置来测定光子能量，就不能够控制光子逸出的时刻———回到了测不准关系！
   玻尔就这样戏剧性地回答了爱因斯坦。爱因斯坦终于承认了玻尔对量子力学的解释不存在逻辑上的缺陷，他的主攻方向从找出量子力学的不自洽性，转到证明量子力学的不完备性上了。

有一次, 爱因斯坦演讲, 当主持人请听众对演讲者提问时, 一位年轻人从座位上站起来说道: “爱因斯坦教授告诉我们的东西并不是那么愚蠢, 但是第二个方程不能从第一个方程严格推出。它需要一个未经证明的假设, 而且它也不是按照应有的方式为不变的”。与会者都惊讶地回过头来注视这位似乎不知天高地厚的年轻人。爱因斯坦用心地听着, 对着黑板思索片刻后对大家说: “后面那位年轻人说得完全正确, 诸位可以把我今天讲的完全忘掉。”这位敢于提出爱因斯坦错误的年轻人, 就是被人们誉为“科学怪杰”的前苏联物理学家朗道。