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上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) 8 The Duel 决战
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Part. 1
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意大利北部的科莫市(Como)是一个美丽的小城,北临风景胜地科莫湖,与米兰相距不远。市中心那几座著名的教堂洋溢着哥特式风格以及文艺复兴时代的气息,折射出这个古城自罗马时代以来那悠远的历史和丰富的文化沉淀。自中世纪以来,这里曾走出过许许多多伟大的建筑师,统称为“科莫地方大师”(Maestri Comacini),而新时代的天才特拉尼(Giuseppe Terragni)也即将在这个地方留下他那些名垂青史的建筑作品。除了艺术家之外,在科莫的地方志中我们还可以轻易地找到许多政治家、哲学家和历史学家的名字,甚至还包括一位教皇(英诺森十一世),可谓是人杰地灵了。
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不过,科莫市最著名的人物,当然还是1745年出生于此的大科学家亚里山德罗·伏打(Alessandro Volta)。他在电学方面的成就如此伟大,以至人们用他的名字来作为电压的单位:伏特(volt)。伏打于1827年9月去世,被他的家乡视为永远的光荣和骄傲。他出世的地方被命名为伏打广场,他的雕像自1839年起耸立于此。他的名字被用来命名教堂和科莫湖畔的灯塔,在每个夜晚照耀这个城镇,全世界都感受到他的万丈光辉。
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斗转星移,眨眼间已是1927年,科学巨人已离开我们整整100周年。一向安静宁谧的科莫忽然又热闹起来,新时代的科学大师们又聚集于此,在纪念先人的同时探讨物理学的最新进展。科莫会议邀请了当时几乎所有的杰出的物理学家,洵为盛会。赴会者包括玻尔、海森堡、普朗克、泡利、波恩、洛伦兹、德布罗意、费米、克莱默、劳厄(Max von Laue)、康普顿、维格纳、索末菲、德拜、冯·诺依曼(当然严格说来此人是数学家)……遗憾的是,爱因斯坦和薛定谔都别有要务,未能出席。这两位哥本哈根派主要敌手的缺席使得论战的火花向后推迟了几个月。
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伏打Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta 1745—1827
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同样没能赶到科莫的还有狄拉克和玻色。其中玻色的故事颇为离奇:大会本来是邀请了他的,但是邀请信发给了“加尔各答大学物理系的玻色教授”。显然这封信是寄给著名的S.N.玻色,也就是创立了玻色—爱因斯坦统计的那个玻色。不过在1927年,玻色早就离开了加尔各答大学去了达卡大学,但无巧不成书,加尔各答大学还有一个D.M.玻色。那时通信还不像现在这样发达,欧洲和印度之间交流极为不便,因此阴错阳差,这个名不见经传的“玻色”就稀里糊涂、莫名其妙地参加了众星云集的科莫会议,也算是饭后的一大谈资吧。
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在准备科莫会议讲稿的过程中,互补原理的思想进一步在玻尔脑中成形。他决定在这个会议上把这一大胆的思想披露出来。在准备讲稿的同时,他还给Nature 杂志写短文来介绍这个发现,事情太多而时间仓促,最后搞得他手忙脚乱。在即将出发时,他竟然找不到他的护照―这耽误了几个小时的火车。
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但是,不管怎么样,玻尔最后还是完成那长达8页的讲稿,并在大会上成功地作了发言。这个演讲名为《量子公设和原子论的最近发展》,在其中玻尔第一次描述了波—粒的二象性,用互补原理详尽地阐明我们对待原子尺度世界的态度。他强调了观测的重要性,声称完全独立和绝对的测量是不存在的。当然互补原理本身在这个时候还没有完全定型,一直要到后来的索尔维会议它才算最终完成,不过这一思想当时已经引起了人们的注意。
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波恩赞扬了玻尔“中肯”的观点,同时又强调了量子论的不确定性。他特别举了波函数“坍缩”的例子来说明这一点。这种“坍缩”显然引起了冯·诺伊曼的兴趣,他以后会证明关于它的一些有趣的性质。海森堡、费米和克喇默斯等人也都作了评论。
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当然我们也要指出的是,许多不属于哥本哈根派的人物,对玻尔等人的想法和工作一点都不熟悉,这种互补原理对他们来说令人迷惑不解。许多人都以为这不过是一种文字游戏,是对大家都了解的情况“换一种说法”罢了。正如罗森菲尔德(Léon Rosenfeld)后来在访谈节目中评论的:“这个互补原理只是对各人所清楚的情况的一种说明……科莫会议并没有明确论据,关于概念的定义要到后来才做出。”维格纳(Eugene Wigner)总结道:“……(大家都觉得,玻尔的演讲)没能改变任何人关于量子论的理解方式。”
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但科莫会议的历史作用仍然不容低估,互补原理第一次公开亮相,标志着哥本哈根解释迈出了关键的一步。不久出版了玻尔的讲稿,内容已经有所改进,距离这个解释的最终成熟只差最后一步了。在玻尔的魔力号召下,量子的终极幽灵应运而生,徘徊在科莫湖畔的卡尔杜齐学院(玻尔演讲的地方)上空,不断地吟唱着诗人笔下那激越的诗句:
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一个美丽可怕的妖魔
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挣脱枷锁
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