五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】《量子》----第十章·哥本哈根的不确定性(1) -- 奔波儿

共:💬24 🌺205
全看树展主题 · 分页首页 上页
/ 2
下页 末页
家园 【原创】《量子》----第十章·哥本哈根的不确定性(7)

令玻尔感到苦恼的是,海森堡只专注于使用粒子和非连续性的方法。玻尔坚信,人们不能对波动力学视而不见。海森堡一直无法用自己的理论去解释波粒二相性,玻尔认为这是概念性的失误。“关于玻尔的言论,我无言以对,”海森堡后来说道,“因此,我们的讨论就这样无疾而终,而给我留下的感觉是,玻尔再一次地认为我的理论是错误的。”这让海森堡异常恼火,而这位年轻弟子的反应也让玻尔感到心烦意乱。

他们的住所紧挨在一起,而且他们的办公室都位于学院的底楼,中间只隔了一道楼梯。玻尔和海森堡刻意避免碰面,这种情况持续了好几天,然而他们还是又碰在一起,就那篇关于测不准原理的论文进行讨论。玻尔希望,经过几天时间,海森堡能够冷静下来,意识到他自己的错误,并重新撰写论文。但是,海森堡严词拒绝了。“玻尔试图解释说,这样做是不对的,我不应该发表这篇论文”,海森堡后来说,“我记得,谈话结束的时候,我的眼泪夺眶而出,因为我无法承受玻尔带给我的压力。”对他来说,事情绝不仅仅是按照要求修改论文这么简单,他有太多的东西已经押在了这场学术之争的赌桌之上。

海森堡提出矩阵力学理论的时候,年仅24岁,并因此被被大家誉为“物理学神童(Wunderkind of Physics)”。但是,薛定谔的波动力学却有了越来越多的拥趸,正日渐成为一种威胁,成为笼罩在海森堡这一惊人成就上空的一派阴霾,并在一定程度上削弱了其影响力。很久以来,海森堡就一直在抱怨,矩阵力学理论在很多问题上已经首先取得了成功,但很多论文利用波动力学又重新探讨了这些问题。其实,对于矩阵力学的这一替代理论,他自己也在用这一方便的数学工具来计算氦的谱线。为了将薛定谔的波动力学,以及这位奥地利人一直以来所坚持的连续性准则关入小黑屋,海森堡要放手一搏。现在,他提出了测不准原理,其理论基础是建立在粒子和非连续性之上的,海森堡认为他已经将大门关上,而且还上了锁。这一次,他试图拦住玻尔,不想让他将门重新打开,但失败了,这让他泪流满面。

海森堡认为,如果要想取得成功,他必须要解决一个问题,即在原子领域,占支配地位的到底是粒子还是波,是非连续性还是连续性。薛定谔说矩阵力学是漏洞百出(unanschaulich),且难以想象,因而是站不住脚的,海森堡想尽快发表论文,向薛定谔这一说法发起挑战。薛定谔非常讨厌不连续性和基于粒子的物理理论,与此同时,海森堡对充斥着连续性和波的理论也没什么好感。有了测不准原理,海森堡认为自己已经找到了量子力学的正确解释,他随即发起了进攻。在论文的一个注脚中,他特意提及了自己的这位对手:“薛定谔将量子力学视为是一种正式的理论,抽象深奥,难以琢磨,令人生畏,让人厌恶。薛定谔为量子力学理论提供了一个优美的数学体系,然而(,考虑真实的物理意义),我们不能对其估量过高。而且,在我看来,当我们面对物理解释和理论问题时,波动力学如此受欢迎,其后果是已经让我们日渐偏离正确的道路,而爱因斯坦和德布罗意的论文,以及玻尔和量子力学(即,矩阵力学)的相关论文均为我们指明了前进方向。”

1927年3月22日,海森堡的论文“关于量子的理论运动学和力学的认识(On the perceptual content of quantum theoretical kinematics and mechanics)”正式发表在《物理学学报》上,该期刊为量子理论物理学家们心中的权威刊物。两周后,在写给泡利的信中,他写道“我和玻尔进行了激烈的争吵”。“两方都极尽宣扬各自的观点,”海森堡怨气难平地说,“其中一个人可以叨叨不休大半天,却讲不出任何新意。”海森堡认为自己已经一劳永逸地击败了薛定谔及其波动力学,但是,他现在却面临着一个更为顽强的对手。

第十章·哥本哈根的不确定性(8)


本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)
家园 【原创】《量子》----第十章·哥本哈根的不确定性(8)

当海森堡还在哥本哈根为了探求测不准原理忙得昏天黑地之时,身处挪威滑雪场上的玻尔却有了一个绝妙的主意---互补原理(Complementary)。在他看来,人们一直试图描绘出量子世界的神奇本质,迄今为止,人们缺乏的并非纯粹的理论或者原理,而是没有找到最为关键的概念体系。玻尔认为,互补原理能够调和波粒二相性这一互为矛盾的特性。电子及光子同时具有的波与粒子的特性,在同一物理现象中,这一对儿既相互排斥,又互为补充。波和粒子不过是一枚硬币的两面而已。

波和粒子,形同水火,但人们不得不用它们来描述这个与经典物理学相左的世界,因而困难重重,而互补原理不落痕迹地规避了这一难关。玻尔认为,在描述量子世界时,无论是波还是粒子,均不可或缺。如果只使有其中一个,而置另一个于不顾,那么这种描述只会是部分正确。光子描绘的是一个光的画面,而波则给出的是另一幅图画。因此,玻尔将它们等而置之。但是,为了避免出现矛盾,必须得设置一些限制条件。在给定的时间点上,观测者只能看见两者中的其中一个。任何实验都无法同时展现出一个粒子和一道波。玻尔认为“在不同条件下,人们所得到的证据无法单独用一种理论去做解释,它们必须被认为是互补的,因为只有从整体上观测才有可能挖掘出被观测目标的真实信息”。

玻尔找到了支持自己理论的依据,而该依据就藏身于测不准原理的公式中,即ΔpΔq≥h/2π和ΔEΔt≥h/2π。海森堡由于对波和连续性敬而远之,因此被自己的偏见蒙住了双眼。普朗克---爱因斯坦方程E=hν和德布罗意公式p=h/λ均体现了波粒二相性。能量和动量通常被认为与粒子相关联,同时,频率、波长则又是波所具有的特性。这两个方程都含有一个与粒子有关的变量,同时还有一个与波相关的变量。粒子与波的特性同时共存于同一公式中,这到底意味着什么呢?这个问题让玻尔心烦意乱。毕竟,粒子和波是两个完全不同的物理概念。

当玻尔对海森堡所构思的显微镜实验进行修正时,他提出:对测不准原理中的关系式而言,两种概念都是正确的。在这种想法的指导下,他对测不准原理给出了自己的解释,即,粒子和波这两种物理概念既互为补充,又相互排斥,在量子世界中,如果同时运用这两种概念,那么测不准原理则反映出它们能被运用到何种程度。

另外,测不准原理的关系式还说明,对于基于能量和动量(即关系式中的E和p)守恒定理的这一(玻尔称之为)“因果律”描述,以及所有物理现象在时间和空间(q和t)上均必须服从的“时空性”描述,两者之间,人们必须要做一个选择。这两种描述方法是互斥的,但也是互补的,并能解释所有可能存在的实验结果。令海森堡惊愕不已的还在后面,玻尔接着又将测不准原理简化为一个特殊的定律,利用这一定律,他就能够解释道,当对互补的测量值,比如位置和动量,进行同时观测时,或者同时运用两种互补的描述方法时,存在着内在的限制条件。

还有另一种观点。依据测不准原理,海森堡能够探寻经典物理概念,诸如“粒子”、“波”、“位置”,“动量”以及“轨迹”等,在原子领域的适用范围,但是,玻尔提出“人们之所以能够对实验结果进行解释,正是由于依赖于经典物理概念”。海森堡主张用操作主义(opertional)的方法,即基于观测的定义方法,来确定这些概念,但玻尔却认为当人们在经典物理学中使用这些概念时,它们的涵义就已经被固定下来。“对事物变化的任一描述”,他在1923年写道,“所基于的这些理论,都是通过经典物理学引入并定义下来的。”为了对理论进行检验,人们在实验室中进行观测,为之所获得的所有实验数据,以及相关的讨论和解释,都必须用经典物理学的语言和概念来进行表述,就算是仅仅为了这个简单的道理,那么,即使依据测不准原理能够引入一些限制条件,人们也不应该去替换这些概念。

而依据海森堡的建议,既然经典物理学在原子尺度,不敢越雷池半步,那么还有什么理由继续使用这些概念呢?“在极高的观测精度下,以及由此而来的不确定性关系式的支配之下,我们无法使用这些概念,因此我们在一定程度上必须放弃它们,我们为什么就不能直接了当地宣布这一点呢?”他在1927年的春天牢骚满腹。当涉及到量子问题时,“我们必须认识到我们的语言已经不堪一用了。”如果表述上出了问题,海森堡所采用唯一的选择就是重新省视量子力学的公式。总而言之,他坚持认为“最好的方法就是提出一套崭新的数学理论,因为这一新的数学理论将告诉我们什么可以存在,而什么不能存在”。

第十章·哥本哈根的不确定性(9)


本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)
家园 原子光譜, 低温时原子=一个波包

1.

"p(或者q)不是数,也不是函数, 而是算子F(将一个函数映射为另一个函数的法则)。pq则指的是算子的复合。等式右边的ih, 乍看起来是数, 但其实也要理解为算子:ih 是 将某一个函数f(x) 乘上ih 以获得新的函数ihf(x) 的这一映射。F

另外用古人测不出地球速度来做比 是完全错误的理解"

2. why

微观粒子,波粒二性象, 得布罗意波长, etc

when 温度比较高,原子德布罗意波长很

短<原子之间平均距离,原子运动=经典粒子运动

when 温度逐渐降低 and to a certain degree=德布罗意波长逐渐增大=原

子波动性=原子行为 looks like 一个一个波包,

量子力学描述=原子 as 一个波矢

3. go to part 1

映射原子运动's 波矢运动, into Hilbert space to for math modeling


本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)
家园 氢原子定态薛定谔方程,非相对论

海森堡的测不准原理 almost like a 傅立叶变换 in Hilbert space, projecting a area of "光谱", in terms of probability distribution

薛定諤方程 , 氢原子定态薛定谔方程=time invariant, there is no 第四维---时间, non-sr,非相对论

家园 哈密顿力学表述形式长驱直入量子力学

1.

"拉格朗日方程由 个二阶的微分方程组成,哈

密顿方程由2 个一阶的微分方程组成,虽然它们是

等价的,但给出的物理图像却很不一样

拉格朗日方

程中的独立变量是广义坐标q ,而广义速度q’ 是广

义坐标的导数,不是独立变量.在哈密顿方程组内正

则动量P,和正则坐标q,的地位是平等的,从方程组

(2.8)的数学形式上看,除了差一个负号外,它们的

地位也是对称的.所以它们都可看作是独立变量.哈

密顿方程的这个特点对后来的统计物理和量子力学

的影响很大.在拉格朗日方程的表述中,人们在广义

坐标q,组成的 维位形空间里描述运动的轨迹;而

在哈密顿的表述中,正则坐标q,组成的位形空间和

正则动量P 组成的动量空间合成2 维的相空间,这

正是后来在统计物理中的做法.在量子力学中轨迹

已没有意义,共轭的正则变量q 和P,构成一对不对

易的算符,它们之间有着海森伯的不确定度关系.这

些都显示正则坐标q 和正则动量P 在理论上的平等

地位.难怪正是哈密顿的力学表述形式长驱直入到

量子力学中"

2.

"海森伯等人正是从海森伯

绘景这条路走进量子力学这座大厦的. 他们企图与

经典分析力学相对比建立微观系统的力学, 或者说

企图把分析力学改造成为微观系统的力学. 经典分

析力学正是用动力学变量的随时间变化来描写质点

的运动的,所以海森伯等人的着眼点就是含时的动

力学变量. 另外,他们认为不应该去注意那些不可测

量的位置、动量等, 而应该去研究可测量的电磁辐

射,于是海森伯把位置展开为傅里叶幅, 见(4. 1) 、

(4. 2) 两式,而这正是量子力学这座大厦的海森伯

绘景的大门. 海森伯等人从这里走进了量子力学,他

们把位置和动量写成含时的矩阵, 并确立了它们的

基本对易关系以为量子化条件, 且找到了它们的运

动方程———量子的哈密顿正则方程,这就建立了矩

阵力学. 但在他们那里没有态矢(波函数) 的概念,

许多具体问题难以处理. 薛定谔从头起就没有考虑

矩阵的表象,而是从寻找波函数所满足的运动方程

出发,作为一定边界条件下的本征值问题,量子化条

件会自动出现. 用薛定谔方程来解决许多问题是比

较方便的. 薛定谔很快就指出了波动力学和矩阵力

学的联系,人们事后发现,薛定谔的波动方程与矩阵

力学的运动方程是等价的. 薛定谔走进的波动力学

大门和海森伯走进的矩阵力学大门, 在量子力学的

大厦内是相通的. 它们分别处于量子力学这座大厦

的不同侧面."

quoted from:

创立量子力学的睿智才思

— — 纪念矩阵力学和波动力学诞生80-'---81周年

赵凯华

(北京大学物理学院,北京l00871)

PDF]

创立量子力学的睿智才思

jpkc.hbut.edu.cn/.../创立量子力学的睿智才思——纪念矩...

轉為繁體網頁

由 赵凯华 著作 - 2006 - 被引用 4 次 - 相關文章

纪念矩阵力学和波动力学诞生80-'---81周年. 赵凯华. (北京大学物理学院,北京l00871). 摘要:着重从对经典分析力学的继承和新物理思想的创意方面.

PDF]

创立量子力学的睿智才思( 续2)

wl.0575sd.com/.../创立量子力学的睿智才思_续2_纪念矩...

轉為繁體網頁

由 赵凯华 著作 - 2006 - 被引用 4 次 - 相關文章

纪念矩阵力学和波动力学诞生80~81 周年. 赵凯华. (北京大学物理学院,北京10087). 4. 8 泡利不相容原理和电子自旋. 1922 年前后玻尔- 索末菲的旧量子论在原子 ...


本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)
家园 【原创】《量子》----第十章·哥本哈根的不确定性(9)

对此,玻尔不以为然。他指出,在收集与量子世界相关的信息时,人们所做实验的结果应该能够被记录下来,形式无论,它可以是打在屏幕上的一束光,或者是盖革计数器上的那些计数,或者是电压表上晃动的指针,等等。现如今,在物理实验室中,这样的实验装置已经是司空见惯,但是,如果想在量子尺度进行观测,人们只也能依靠这些设备,而观测结果往往是来对实际发生的情况进行了放大。正是实验装置与微物理观测目标之间的这种互动,引起盖革计数器数字的变化或者电压表指针的转动。

而这种互动至少包含着一份量子能量的交换。玻尔说,其后果是“观测装置决定了被观测现象之所以能够出现的条件,因此当用它们对原子尺度的目标体进行观测之时,根本不可能准确分辨什么是目标体的真实运动状态,什么是仪器的响应”。换言之,在经典物理中,人们能够将观测者与被观测对象区分开来,也能分辨出测量设备与测量对象,但这一套到了原子尺度就不灵了。

电子或者一束光到底是粒子还是波,是物质还是辐射,这都是由特定的实验本身展示出来的,对此,玻尔坚信不疑。在同一观测现象的背后,粒子和波是互补的,同时又是互斥的,无论是在真实的实验,还是在头脑中假想的实验中,这两种特性不能同时出现。如果实验装置是用来观测光的干涉现象的,例如著名的杨氏双缝实验,那么展示出来的将是波的特点。如果该实验是用来研究光电效应的,即用一束光轰击金属表面,那么观测出来的光将是粒子。因此,关于光到底是波还是粒子的这样的问题是没有意义的。玻尔指出,在量子力学中,人们没有办法知道光“到底是”什么。唯一值得探究的问题是:光到底“表现”得像是粒子还是光?而答案是,有时候,它像粒子,而有时,它像波,这取决于人们选择什么样的实验。

玻尔认为实验的选择起了至关重要的作用。海森堡也发现观测行为起了决定作用,例如,通过观测虽然能够确定电子的精确位置,但该位置也将干扰对于电子动量的同时精确测量。玻尔赞同存在着物理干扰。“的确,我们对物理现象所做的通常的(经典物理体系的)描述,是完全基于一种观点,即人们可以在对观测现象不产生明显干扰的情况下,对其进行观测”,他在1927年9月的一次讲座上发表了这段言论。这段话说明在量子世界中,这种干扰是由观测行动本身引起的。一个月以后,他的观点更加具体,在一篇论文中,他写道“当对原子现象进行观测时,是不可能不对其产生干扰的”。然而,他坚信,引起这种无法约束的干扰的缘由,并不是观测行为本身,而是在实验中为了做出观测而对波粒二相性选边的结果。玻尔认为,不确定性,就是做出这一选择所要付出的必然代价。

1927年4月中旬,在利用互补原理搭建的概念体系中,玻尔为了对量子力学做出合理的解释,忙着做数学推演,而同时,应海森堡的请求,他将测不准原理论文的复本寄给了爱因斯坦。在附信中,他写道“对这场量子理论的有关问题的讨论,你的参与意义重大”。尽管玻尔与海森堡二人之间经常进行白热化的争论,但是玻尔还是告诉爱因斯坦“海森堡以极其聪慧的方式,展示了他的不确定性关系式不但能真正意义上推动量子理论的发展,而且能够用于对其描绘的内容进行判断”。进一步,他也解释了自己随之而来的一些观点,其可能会有助于解决“量子理论中的那些难题,这并非是指该找到什么表述方法来描述物质世界,因为这些表述往往都是基于经典物理理论的,真正的难点是与概念有关的”。不知是什么原因,爱因斯坦做的反应是沉默不语。

海森堡在慕尼黑过完复活节,回到了哥本哈根,如果此时他想从爱因斯坦那儿得到什么意见,那么他一定会失望的。玻尔提出的解释理论宛如一座大山,一直压在海森堡头上,而且日益沉重,他必须得喘口气了。5月31日,海森堡在写给泡利的信中说“为了矩阵力学,我奋起而战,直面波动力学的挑战”,同一天,他的27页论文也正式发表了。“在这场斗争中,我头脑发热,经常抨击玻尔对我的工作的反对过于直白,其实我并不没有意识到自己的言论,或者有意这样说,但结果是对他造成了人身上的伤害。现在,当我回想起这些争论,我由衷地体会到玻尔对这种方式非常不满。”在他发出忏悔后,又过了两周,他最终向泡利坦陈,玻尔是正确的。

当伽玛射线发生散射后,会进入这架假想中的显微镜的观测视角,测不准原理中,动量与位置的关系式就是基于这种散射的。“因此,关系式ΔpΔq≈h确实会自然而然出现,但却和我以前想的完全不一样。”海森堡进一步承认“某些观点”如果用薛定谔的波动力学进行解释要更容易一些,但是他坚定不移地认定在量子物理中,“只有不连续性才有意思”,但其意义并没有引起足够的重视。现在撤掉论文还不算太晚,但却没必要做出这样的举动。“毕竟,文中所有的结果都是正确的,”他告诉泡利说,“而且,我也同意玻尔的观点,对问题并没有隐瞒。”

作为一种权宜之计,海森堡加了一篇辅助说明。“在前面发表的论文中,我已经做出了结论,之后,”文中开篇说道“根据玻尔最近做的一些研究,我们有必要对这一理论中的量子力学关系式进一步做出发展和推进。”海森堡承认,玻尔促使他将注意力放在自己曾经忽略过的但却至为关键之处----波粒二相性引起了不确定性。在文章结尾,他向玻尔表达了自己的谢意。随着这篇文章的发表,几个月来的角力以及“彼此间无处不在的误解”,即使没有被彻底忘记,但也被二人坚定地弃之一旁。尽管分歧依旧存在,但是,正如海森堡后来所说的,“现在,在描绘事实时,阐述方法是否新颖无关紧要,重要的是这一方法能够被所有物理学家掌握并接受”。

第十章·哥本哈根的不确定性(10)


本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)
家园 感觉有些句子不太通顺
家园 是啊,感觉翻译得有些别扭

离“信达雅”的标准差得太远,惭愧一个。

家园 【原创】《量子》---第十章·哥本哈根的不确定性(10)

“我居然给人留下这种忘恩负义的印象,这让我羞愧难当”,海森堡在六月间写给玻尔的信中如此写道,而前不久,泡利来到了哥本哈根。两个月后,心中依旧充满愧疚的海森堡向玻尔解释说,他认真思考了自己的言行,“这些天来,我一直反省是自己如何造成这种恶果的,并对事情未能向好的方向发展而感到非常惭愧”。他之所以迫不及待发表论文,是因为他希望籍此为自己谋得一份职位。当年,当海森堡放弃莱比锡大学的教职,而投奔哥本哈根,正是因为他坚信如果自己能不断发表“好的论文”,那么,就会有更多的大学向他招手。有关测不准原理的这篇论文发表之后,一份聘书果然来了。海森堡生怕玻尔会对自己产生误解,连忙向他解释说这并非是由于自己刚和玻尔发生了争论,因此去改换门庭。当海森堡接受莱比锡大学的聘书,成为德国最年轻的正教授时,他还未满26岁。6月底,他离开了哥本哈根。从此,物理学院的生活又回到了原来的轨道上,玻尔继续顽强而缓慢地完善他有关互补原理的理论,并思索如何将其应用在对量子力学的解释上面。

自从四月以来,玻尔一直勤奋专研这一问题,当时,学院里有一位名叫奥斯卡·克莱恩(Oskar Klein:1894~1977)的瑞典人,时年32岁,玻尔向他寻求帮助。当时,关于测不准原理和互补原理的争论正如火如荼,玻尔的前助手亨德里克·克拉默斯告诫克莱恩说:“别把自己卷入到这场冲突冲,咱们俩性格都太温和,实在是不适合这种争论”。海森堡听说玻尔在克莱恩的辅助下,正在撰写论文,而其理论基础是“波和粒子均存在着”,他对此嗤之以鼻,在写给泡利的信中说“一个人如此开始行事,那么他自然可以把一却都玩弄于手中”。

论文的标题几经变更,起初为“量子理论的哲学基础(The philosophical foundations of the quantum theory)”,后来该为“量子假设以及原子理论的最新进展(The quantum postulate and the recent development of atomic theory)”。为早日完成这篇论文,玻尔废寝忘食,因为他想在一场即将举行的学术会议上正式公布它。但是,事情的结果是他再次变更了文章的题目。而在当时,他别无选择。

1927年9月11日至20日,为纪念意大利人物理学家和电池的发明人亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta:1745~1827)逝世100周年,国际物理大会(International Physics Congress)在意大利科莫(Como)召开。大会进行的过程中,玻尔还依旧忙着完善自己的文章,直至9月16日他正式宣讲这篇论文之前。人们纷纷来到噶尔度锡研究所(Istituto Carducci)想听听玻尔到底会说些什么,听众中包括玻恩、德布罗意、康普顿、海森堡、洛仑兹、普朗克和索末菲。

玻尔第一次讲解了他用互补原理搭建出来的这一理论框架,稍后又阐述了海森堡的测不准原理,以及观测在量子理论中所起的作用,玻尔侃侃而谈,但想让每一个字眼都灌进某些听众的耳朵,显然是不可能的。玻尔将各种观点融合在一起,其中包括玻恩对薛定谔的波动力学所作的概率解释,这一关于量子力学解释体系的基础理论就此新鲜出炉。物理学家后来将这套集各种观点于大乘的理论称之为“哥本哈根诠释(Copenhagen interpretation)”。

玻尔的报告被海森堡称之为一次学术高峰,“在哥本哈根,玻尔深刻研究了所有与量子理论解释的相关问题”。起初,就连这位年轻的量子魔法师都与丹麦人(即玻尔)的理论格格不入。“我依然记得,我和玻尔激烈辩论了若干小时,一直持续到深夜,结果不欢而散,”玻尔后来回忆说,“辩论结束后,我独自一人在附近的公园中溜达,一遍又一遍,我问自己同一个问题:难道事实真的是像我们在实验中所观测到的那样荒谬吗?”玻尔的回答简单直白-----是的。观测所起的关键作用决定了一点,即要想找出那些常规的模式或者任何因果联系,只能是白费力气。

海森堡,在他所发表的测不准原理一文中,第一次以文字的形式宣布与科学研究一直以来所尊奉的皋臬决裂:“但是,因果律这一权威公式到底出了什么错呢?‘如果我们精确知道了现在发生的事情,那么我们就能预测未来’并非是一种结论,而只是一种假设而已。即使是从原理上,我们也无法了解当前发生事件的所有细节”。例如,如果人们无法同时了解电子的准确初始位置和速度,那么我们只能以概率的形式计算出与其未来的位置和速度相关的“可能程度(plenitude of possibilities)”。因而,要想通过对原子运动过程的单次观测来做出精确测算,这是不可能做到的。在一堆可能的结果之中,人们只能精确给出某种结果出现的概率。

经典物理的世界是由牛顿打下的基础,它是一个被精确控制的、上足发条的宇宙。即使是在爱因斯坦用相对论重新描绘了这个世界,一个物体,无论其是一个粒子还是一颗行星,只要在任一给定的时刻,其位置和速度是已知的,那么在原理上,其在任一时间的位置和速度都完全可以计算出来。在经典力学中,确定性原则居于统治地位,任何现象都在时间和空间上有着因果联系,但是,在量子物理的世界,确定性原则是不适用的。“因为,所有的实验结果都服从量子力学的定律,也就是说要满足方程ΔpΔq≈h,”海森堡在其测不准原理的最后一节中勇敢地断言,“正是量子力学最终将因果律击得粉碎。”任何试图挽救它的努力都只是“白费力气,没有意义”,因为,隐藏在这个所谓的“真实的”世界身后的,就是海森堡所称的“一个可以感知的统计性世界”。玻尔,泡利和玻恩也赞同这一观点。

但是,让人有些意外的是,有两位物理学家缺席了科莫的这次会议。几周前,薛定谔将家搬到了柏林,继承了普朗克的职位,正忙着安家落户。爱因斯坦则拒绝踏上法西斯统治下的意大利。玻尔还得等上一个月,才能在布鲁塞尔与爱因斯坦会面。

(第十章完·第二部完)

第三部·巨人们的真理之战


本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)
全看树展主题 · 分页首页 上页
/ 2
下页 末页


有趣有益,互惠互利;开阔视野,博采众长。
虚拟的网络,真实的人。天南地北客,相逢皆朋友

Copyright © cchere 西西河