《命运骰子——量子力学简史》（第十章）

发信人: yauzhang (penrsoe), 信区: Physics
标 题: 《命运骰子——量子力学简史》（第十章）
发信站: 两全其美网 (Wed Jul 2 14:49:53 2008), 本站(lqqm.net)


第十章 爱因斯坦：一人分饰两角

（1）
上帝在云端，笑眯眯地,眨了一眨眼。

上帝掷骰子吗？

这是量子力学历史上最重要的一个问题。 实际上， 在量子力学中，这个世界其实是一个属于人的现象，因此上面那个“上帝掷骰子吗”的问题应该是这样问：“ 骰子被上帝从天上扔下来，地上那些看客们能不能预测出骰子落地的点数？”


如果一只猫被上帝从云端投向地面，无论猫最初被抛出的初始姿态是什么，可以预测，猫必然是四脚先落地的。


被上帝抛出的猫遵循的是经典力学的复杂规律，这些规律由角动量守恒等理论组成。 在这本书里，我们却遇见另外一个版本的故事，在这个版本的故事里，骰子的运动规律并不遵循经典力学，而是大家梦寐以求的“量子力学”。


1924年，柏林大街上很多人依然在谈论爱因斯坦。

爱因斯坦45岁，一个成熟男人，浓眉大眼，笑起来很神秘，如果他留个马克思那样的大胡子，再把头发弄利落一点，穿好了西装，带上红色的领带，嘴里挑一根牙签，你可以直接把他想象成上帝在人间的代言人。
他那忧郁的眼神，稀疏的小胡渣子，神乎其神的刀法，很多人看到以后，都湿了。

（2）

这一年德布罗意写出他关于有质量的电子的波粒二象性方程以后经历了暴风骤雨的洗礼。文章还没有正式发出去，江湖上的人已经有所耳闻，大家看德布罗意总是用一种象是怕他又象是想害他的眼神。

如果德布罗意是对的，那么几乎所有有质量的粒子都在波动，这看上去是非常不合常理的，难道所有的房子都在波动吗？ 凯旋门也在波动吗？

江 湖上有流言表明，波动这个概念似乎已经被德布罗意滥用了。德布罗意也觉得别人似乎在他背后窃窃私语，好象他做了丢人的事情。没有人会指责你滥用一些物理概 念，如果你不是一个物理学的博士。可是，作为大名鼎鼎的朗之万的学生，法国内阁高官的儿子，德布罗意的所做所为，注定要引起很多争议——这就是“学术绯 闻”，有时候比桃色新闻还吓人——桃色新闻只涉及到下半身，学术绯闻却会引起大家对其智力水平的揣测。

如果说有质量的物体都在波动，那么理论上任何物体都在波动，街上跑的汽车在波动，路边的树在波动，红绿灯在波动，站在岗亭里的交警也在波动……


问题是，如果真是波动，那究竟是什么样的波动呢？ 泛泛地讲，“一切皆波动”，总可能是对的， 但物理学家不是哲学家，需要用数学来描述波动。德布罗意也觉得自己这个博士有点不靠谱，他变得有点害羞，似乎自己真的不懂物理学了，抑或是自己的博士学位里将掺有水分。

但朗之万还是很倾向于支持自己的学生的。他也犹豫了好几天了，最后他觉得，给德布罗意一个博士学位，无论怎么样，总是最大收益的买卖——他父亲可是高官，再说他的博士论文从数学上看，还是站得住脚的，只不过物理解释，还需要好好地想想。


（3）

这真是一个郁闷的夏天，蝉在树上聒噪，街上的人在吃着冰棍，走路东摇西摆，好象在哈哈镜里一样，这个世界似乎太荒诞了，一切都在波动，看上去那么的不真实……

从窗户里看进去，一个年轻人站在一张藤椅边上，手里拿着一叠黑忽忽的计算手稿。另外一个年长者躺在藤椅上，烟斗上飘起白色的烟雾，缭绕着朝窗子外散去。

年长者对年轻人说：“哥们，把你的舌头摊平了，咬字一定要清楚——你说的这个波究竟在哪里波动？”
年轻人怯懦地说：“它……是一个波动。”

年长者听了有些生气，语气变得尖利起来：“在哪里波动？”
年轻人楞了一下，红着脸说：“我想，如果我们用晶体当作光栅，当电子打在晶体上，看看有没有干涉花纹，也许就可以了。”
年长者好象被麦芒刺进屁股，突然从椅子上站起来，他也被搞糊涂了，说：“好，既然如此，可以，你可以参加答辩了，不过我要把论文寄给爱因斯坦，让他老人家看看，看看他到底是什么评价。”


（4）

爱因斯坦收到了德布罗意的博士论文，朗之万在信笺里说，他是法国高官的儿子，如果你还想来法国……

爱因斯坦这时候已经声名鹊起。他在1916年一夫作难而七庙隳，建立了广义相对论，把牛顿万有引力和狭义相对论统一了起来，奠定了在江湖上不可争议的大佬地位。他是一个名角，走到那里都已经是偶像。


收到德布罗意的博士论文以后，爱因斯坦倒吸一口凉气，百感交集。 这个文章明显是受到自己早年对光辐射的波粒二象性的文章的影响……

回忆总是美好的，爱因斯坦想起了自己在1905年怒发冲冠，拔剑四顾的黄金时代。


那 真是一个黄金时代，当时的自己，刚结婚，生活刚稳定下来，一切都是新的。 天空是那么蓝，那么清澈，万里无云，只要自己想写文章，天天都可以出手。 那一年，写了很多文章，写的字多得赶上了《伯尔尼都市报》的记者了。 遥想当年，写下那么多字，连自己也没有想到，20年后，自己的文章到处被人模仿，现在自己走那里都要被认出来，看来下次还得配一墨镜……


想着想着，爱因斯坦的脸上露出了微笑，当年连普朗克都认为光在传播过程中是一个波动状态……泊松亮斑，干涉花纹，这一切都是波动引起的，可是呢，到最后光还有粒子性的一面呀。

看了一下办公室了正在玩耍的儿子，爱因斯坦自言自语地说：“年轻人，总是要多给他们一些鼓励，至少我当初，也是受到了普朗克的支持才有今天大好的局面。”


现在，再次打开手上这个年轻人的博士论文封面，扉页上面写着一行字“请尊敬的爱因斯坦教授指正！”。爱因斯坦不由自主地轻蔑地冷笑了一下，心想，可以说，这个文章几乎全部物理思想，都来自自己。只不过他把这个波粒二象性推广到有质量粒子了。



“这样的文章，我年轻的时候一年大概能写出50篇！”爱因斯坦心想，“搞一些小小的推广，写成这样一篇博士论文，哎，现在的年轻人呀，似乎真是一代不如一代了！”


不过，这个博士论文，最后的地方还是他说可以用晶体做光栅来检测电子的波动性。对于这一点，爱因斯坦是蛮喜欢的，看来，这个德布罗意不完全是一个找不到北的人嘛。 行，给他点鼓励吧，我支持他的文章，让他答辩去吧。

“年轻人总是需要鼓励的， 我支持他博士答辩！”爱因斯坦用德文在一张纸上做了批示。

（5）
有了爱因斯坦的支持，德布罗意的博士论文引起了更大的轰动，整个欧洲物理圈里开始广泛传阅这个文章，舆论也来了180度的大转变，江湖上到处有人在说“德布罗意的文章，那是真好，……真的很好。”


舆论的改观显然是因为爱因斯坦正面支持了德布罗意，在整个物理学江湖看来，爱因斯坦已经是亦人亦神，他充当了两个角色——相对论的上帝和量子论的教父。因此爱因斯坦的意见举足轻重，没有人会对此充耳不闻。


“今天你读了德布罗意的博士论文了吗？”戴维孙问革末。

“啊！对不起，我还没有读， 我要赶紧去读。”革末说。