장9 제8장 논쟁

하나 이탈리아 북부 코모(Como)라는 도시는 밀라노에서 멀지 않은 북쪽의 아름다운 코모 호수를 마주하고 있는 아름다운 작은 도시입니다.도심의 유명한 교회는 고딕 양식과 르네상스 분위기로 가득 차 있으며 국가의 오랜 역사와 문화 유산을 반영합니다.이 작은 마을에는 지난 시즌(2002~2003) 1부리그에 진출했지만 지금은 강등된 축구팀 코모도 있다.한때 팬들에게 낯설지 않은 중국 선수 우청잉에 관심을 가졌다고 보도된 바 있다. 그러나 코모에서 가장 유명한 사람은 물론 1745년 이곳에서 태어난 위대한 과학자 알레산드로입니다.볼타(알레산드로 볼타).전기 분야에서의 그의 업적은 사람들이 그의 이름을 전압의 단위인 볼트(volt)로 사용할 정도로 대단하다.볼타는 1827년 9월에 세상을 떠났고 그의 고향에서는 영원한 영광과 자부심으로 여겨졌습니다.그가 태어난 곳의 이름은 볼타 광장(Volta Square)이었고 그의 동상은 1839년부터 이곳에 서 있었습니다.그의 이름은 코모 호수의 교회와 등대에 사용되었고 그의 빛은 마을을 비추며 세계적인 명성을 얻었습니다.

눈 깜짝할 사이에 벌써 1927년, 과학의 거인이 우리 곁을 떠난 지 100년이 흘렀다.늘 고요하고 고요하던 코모가 갑자기 다시 활기를 띠었고, 새 시대 과학의 거장들이 이곳에 다시 모여 선조들을 기리며 물리학의 최신 발전에 대해 토론했다.Como 회의는 당시 가장 뛰어난 물리학자를 거의 모두 초청했으며 성대한 행사였습니다.참석자에는 Bohr, Heisenberg, Planck, Pauli, Bonn, Lorenz, de Broglie, Fermi, Kramer, Laue, Compton, Wegener, Sommerfeld, Debye, von Neumann(물론 엄밀히 말하면 이 사람은 수학자입니다), 불행히도 Einstein 그리고 슈뢰딩거는 다른 책임이 있어서 참석할 수 없었습니다.코펜하겐 파벌의 두 주요 라이벌의 부재로 인해 논쟁의 불꽃이 몇 달 지연되었습니다.Dirac과 Bose도 Como에 도달하지 못했습니다.그중 Bose의 경우는 상당히 기이합니다. 그는 원래 회의에 초대되었지만 초대 편지는 Calcutta 대학 물리학과의 Bose 교수에게 보냈습니다.분명히 이 편지는 유명한 SN Bose, 즉 Bose-Einstein 통계를 발견한 Bose에게 보냈고, 그와 Einstein도 유명한 Bose-Einstein 응축 현상을 예측했습니다.2001년 미국과 독일의 과학자 3명이 이 현상을 실험적으로 확인한 공로로 노벨 물리학상을 수상했습니다.

그러나 1927년 보스는 캘커타를 떠나 다카 대학교로 진학한 지 오래되었습니다.하지만 우연히도 캘커타에도 DM Bose가 있습니다.이 무명 보스는 식사 후 큰 화제라고 할 수 있는 스타들이 총집합한 꼬모 모임에 우연히 참여하게 됐다. 코모 회의를 위한 연설을 준비하는 과정에서 보완성의 원칙에 대한 아이디어가 보어의 마음에 더욱 형성되었습니다.그는 이 대담한 생각을 이번 회의에서 밝히기로 했다.연설을 준비하면서 네이처에 이 발견을 소개하는 짧은 글을 쓰기도 했는데, 너무 많은 일이 있었고 시간이 촉박해서 급하게 서둘렀다.출발 직전에 여권을 찾지 못해 몇 시간 동안 기차가 지연되었습니다.

그러나 어찌됐든 보어는 마침내 8쪽 분량의 연설을 완성하고 성공적으로 학회에서 연설을 했다.강의 제목은 "원자 이론의 양자 가정과 최근 발전"으로 보어는 처음으로 원자 규모의 세계에 대한 우리의 태도를 정교화하기 위해 상보성의 원리를 사용하여 파동-입자 이중성을 설명했습니다.그는 완전히 독립적이고 절대적인 측정은 존재하지 않는다고 주장하며 관찰의 중요성을 강조했다.물론 상보성의 원칙 자체가 이때까지 완전히 확정된 것은 아니며, 이후의 솔베이 회의까지 최종적으로 완성되지는 않았지만, 이 아이디어는 이제 사람들의 관심을 끌게 되었다.

Born은 양자 이론의 불확실성을 강조하면서 Bohr의 적절한 관점을 칭찬했습니다.그는 이 점을 설명하기 위해 파동 함수 붕괴의 예를 구체적으로 인용했습니다.이 붕괴는 폰 노이만의 흥미를 끌었고 나중에 이에 대한 몇 가지 흥미로운 특성을 보여주었습니다.Heisenberg와 Kramer 등도 논평했습니다. 물론 우리는 또한 코펜하겐 학파에 속하지 않은 많은 사람들이 보어와 다른 사람들의 아이디어와 작업에 전혀 익숙하지 않으며 이러한 보완성의 원칙이 그들에게 당혹스럽다는 점을 지적해야 합니다.많은 사람들은 이것이 말장난일 뿐이며 모든 사람이 알고 있는 것을 말하는 또 다른 방법일 뿐이라고 생각합니다.나중에 Rosenfeld가 인터뷰 프로그램에서 논평했듯이: 이 보완성의 원칙은 모두가 분명히 알고 있는 것에 대한 설명일 뿐입니다.유진.Eugene Wigner는 다음과 같이 결론을 내렸습니다. (보어의 강의, 모든 면에서) 양자 이론을 이해하는 방식을 바꾸지 않았습니다.

그러나 Cuomo 회의의 역사적 역할을 과소평가해서는 안 됩니다.상보성의 원칙이 처음 공개된 것은 코펜하겐 해석에서 중요한 단계였습니다.보어의 강의는 그 직후에 출판되었고, 내용이 개선되었으며, 이 설명의 최종 완성도는 마지막 단계일 뿐입니다. 코펜하겐주의자들이 힘을 모으는 동안 그들의 야당은 최종 결전을 준비하기 시작했습니다.아인슈타인에게 엄격한 인과 법칙이 없는 물리적 세계는 생각할 수 없었습니다.물리 법칙이 지배해야 하며 물리학은 단순하고 명확해야 합니다.모든 사건에는 내용과 결과, 원인과 결과가 있으며 임의성에 의존하지 않습니다.객관적인 현실을 포기하는 것은 더욱 상상할 수 없습니다.이러한 아이디어는 Bohr의 전자적 전환에 대한 그의 견해에서 이미 나타났습니다.1924년에 그는 Bonn에게 보낸 편지에서 다음과 같이 주장했습니다. 나는 절대 엄격한 인과관계를 포기하도록 강요받지 않을 것이며 그것을 강력하게 옹호할 것입니다.방사선에 노출된 전자가 자신의 자유 의지에 따라 전이의 순간뿐만 아니라 전이의 방향도 선택한다고 생각하는 것은 전적으로 참을 수 없는 일입니다.

오래된 양자 이론은 이미 아인슈타인이 동의할 수 없게 만들었으므로 더 미친 새로운 양자 이론은 그를 더욱 참을 수 없게 만들었습니다.아인슈타인 자신도 한때 빛 양자 가설을 제시하고 양자 이론의 발전에 지울 수 없는 공헌을 했지만 이제 그는 이 초기 이론의 반대 방향으로 완전히 전환했습니다.아인슈타인은 양자 이론의 기초가 매우 결함이 있으며 그 기초에서 몇 가지 가시가 뽑혀 사람들이 엄격한 인과 이론으로 돌아가도록 강요할 것이라고 굳게 믿었습니다.Bohr는 나중에 이렇게 회상했습니다. 아인슈타인은 겉보기에 모순되는 경험에 이름을 붙이기 위해 연속성과 인과 관계를 포기하지 않는 데 최고였으며 다른 사람들보다 이러한 개념을 포기하는 데 더 주저했습니다.

두 거물은 Cuomo 회의에서 만나지 못했지만 내려다보고 서로를 보지 못했습니다 운명은 이미 그러한 회의를 주선했습니다.약 한 달 후 벨기에 브뤼셀에서 제5차 솔베이 회의가 열리면서 또 다른 역사적인 순간이 찾아왔습니다.이번에는 각계 각층의 적들이 마침내 모여 양자 이론 문제에 대한 결정적인 전투를 벌였습니다.황금시대에서 온 노인, 혁명의 물결 속에서 자란 반항적인 청년, 고전 체제의 엄숙한 수호자, 새로운 시대의 모험가 모두가 이번에는 최후의 결단을 내려야 한다.세기의 대논쟁의 서막이 활활 타오르는 불길처럼 타오르며 시작되려 하고 양자 이론도 이 불 속에서 가장 혹독한 세례를 받아 더 밝은 빛을 만들어낼 것입니다.

브뤼셀에서 뵙겠습니다. 저녁식사 후 잡담: 하이젠베르크와 독일의 원자폭탄 프로그램(1) 보어-아인슈타인 논쟁이 20세기 과학사에서 가장 유명한 논쟁이라면, 제2차 세계 대전에서 하이젠베르크의 역할은 아마도 20세기 과학사에서 가장 큰 미스터리일 것입니다.나는 얼마나 많은 역사가들이 이것에 대해 입을 다물고 있는지 모릅니다. 그리고 그것은 수많은 국경을 넘는 논쟁을 수반했습니다.지금도 여전히 이의를 제기하는 사람들이 있습니다.이 장의 저녁 식사 후 가십에서 이 주제에 대해 이야기할 계획입니다. 이것은 긴 이야기이고 전체 장을 차지할 수 있습니다. 헛소리는 그만두고 시작하겠습니다.

나치 독일은 왜 원자폭탄을 만들지 않았을까?거의 모든 사람들이 전쟁 후에 그 질문을 했습니다.정책상의 이유인가?이론적인 이유?기술적인 이유?리소스 이유?아니면 도덕적 이유?예, 미국은 원자 폭탄을 만들었습니다. 그들은 Oppenheimer, Fermi, Lawrence, Bate, Seaberg, Wegener, Chadwick, Perls, Frisch, Segre, 그리고 나중에 Bohr와 함께 Feynman과 같은 후배는 눈에 띄지 않으며 Los Alamos도 알려져 있습니다. 노벨상 수상자 강제 수용소로.그러나 독일은 전혀 나쁘지 않습니다.예, 히틀러의 유대인 정책은 국가 엘리트의 거의 절반을 몰아냈습니다. 나치가 집권한 첫해에 약 2,600명의 학자가 독일을 떠났고 물리학자의 4분의 1이 독일 대학에서 사임했습니다. 전쟁 직전까지 일자리.네, 아인슈타인, 슈뢰딩거, 페르미, 보른, 파울리, 드바이와 같은 가장 뛰어난 인물을 포함하여 전체 추축국은 무려 27명의 노벨상 수상자를 잃었습니다. 이 숫자는 보어 등과 같은 간접 손실을 포함하지 않습니다. .그러나 독일은 여전히 ​​놀라운 힘으로 전 세계와 싸울 수 있는 능력을 보유하고 있습니다.

전쟁이 발발하자마자 독일은 원자폭탄 연구 프로그램을 시작했습니다.당시는 1939년으로 세계에서 독일만이 이런 원자력의 군사적 응용사업을 수행하고 있었다.독일은 세계 최대의 우라늄 광산(체코슬로바키아)을 점유하고, 독일은 세계에서 가장 강력한 화학 산업을 보유하고 있으며, 여전히 세계 최고의 과학자를 보유하고 있으며, 원자분열 현상은 두 독일인 Otto입니다.Hahn (Otto Hahn)과 프리즈.Fritz Strassmann(Fritz Strassmann)은 이전 해에 둘 다 여전히 독일에 있다는 사실을 발견했으며 Hahn은 나중에 그의 발견으로 노벨 화학상을 수상했습니다.물론 이 두 사람뿐만 아니라 독일에도 Laue(1914년 노벨 물리학자), Porter(Bothe, 1954년 노벨 물리학자), Geiger(가이거 계수기의 발명자, 알파 산란 실험을 수행함), Karl von Weizsacker가 있습니다. , Erich Bagge, Kurt Diebner, Walther Gerlach, Karl Wirtz, 그리고 물론 20세기의 가장 위대한 물리학자 중 한 명인 Heisenberg.이 과학자들은 모두 히틀러의 원자 폭탄 프로그램에 참여했고 하이젠베르크가 담당했던 우라늄 클럽의 회원이 되었습니다. 그러나 독일은 원자폭탄을 만드는 데 실패했고, 원자폭탄에 접근할 수도 없었습니다.1942년 이후 독일은 원자폭탄 프로그램 전체를 포기하고 대신 에너지를 공급할 수 있는 원자로 건설을 연구한 것으로 보인다.주된 이유는 1942년 6월 하이젠베르크가 군수장관 알베르트 스피어에게 우라늄 프로그램이 기술적인 이유로 단기간에 실질적인 성과를 낼 수 없다고 보고했기 때문이다.그러나 그는 또한 독일 연구가 여전히 앞서 있다고 Speer를 설득했습니다.슈페어는 이 상황을 히틀러에게 보고했는데, 당시 전 전장 상황의 긴박함으로 인해 독일의 연구 계획은 빠른 성공 전략, 정확히 말하면 6주가 일시적으로 보류되었습니다.Hitler와 Speer는 합의에 도달했습니다. 원자 폭탄에 너무 많은 노력을 기울일 필요는 없지만 이 분야에서 여전히 앞서 있기 때문에 연구 자금을 계속 할당하는 것이 좋습니다.당시 하이젠베르크는 단지 350,000 라이히스마르크의 추가 예산을 신청했고, 그것이 있든 없든 거의 영향을 미치지 않았을 것입니다. 최고위에서 거의 2년 동안의 자유방임주의 이후, 마침내 1944년에 이 계획이 힘러의 관심을 끌었습니다.그는 원자폭탄 프로그램을 추진하기 위해 막대한 자금을 주문했고 몇 개의 새로운 우라늄 공장을 건설했습니다.계획은 진전을 이루었지만 그때까지 독일의 모든 산업은 연합군의 폭격으로 산산조각이 났고 더 이상 유지하기 어려웠습니다.그리고 독일이 곧 항복했기 때문에 너무 늦었습니다. 1942년 보고서는 어떻습니까?Heisenberg는 어떤 역할을 했습니까?대답은 복잡하고 혼란스럽고 역사가들은 자신의 의견을 주장하는데 새로운 증거가 하나씩 공개되지 않았다면 사람들이 여전히 안개 속에있는 것이 두렵습니다.이것은 과학사에서 유명한 하이젠베르크의 수수께끼입니다. 둘 Solvay 회의는 벨기에 기업가인 Ernest Solvay에 의해 설립되었고 그 이름을 따서 명명되었습니다.제1차 솔베이 회의는 1911년 브뤼셀에서 열렸습니다. 제1차 세계대전으로 중단되었으나 1921년 재개되어 3년마다 정기적으로 열렸습니다.1927년까지 이것은 이미 다섯 번째 Solvay 회의였으며 아마도 가장 유명한 Solvay 회의가 되었을 것입니다. 이 회의는 Cuomo의 후회를 만회했으며 Einstein, Schrödinger 및 다른 사람들은 모두 예정대로 왔습니다.물리학 올스타 드림팀의 가장 널리 퍼진 사진은 이 모임의 단체 사진이다.물론 이 세상에 완벽한 것은 없고 굳이 단점을 꼽자면 Sommerfeld와 Jordan은 그 중 하나가 아닙니다. 삶. 회의는 10월 24일부터 29일까지 6일간 진행되었습니다.주제는 전자와 광자(photon-photon은 1926년 미국 루이스가 제안한 새로운 용어라는 것을 여전히 기억하고 있습니다.) 회의 의제는 다음과 같습니다. 첫째, 로렌스.Bragg는 X선에 대한 실험 보고서를 발표했고 Compton은 Compton의 실험과 고전 전자기 이론과의 불일치에 대해 보고했습니다.다음으로 드브로이는 입자의 드브로이 파동을 중심으로 새로운 양자역학에 대한 강의를 했다.이후 보른과 하이젠베르크는 양자역학의 행렬이론을, 슈뢰딩거는 파동역학을 소개했다.마지막으로 코모의 연설을 바탕으로 보어는 양자 공준과 새로운 원자 이론에 대한 또 다른 보고서를 작성하여 상보성의 원리를 더욱 요약하고 양자 이론의 전체 철학적 토대를 마련했습니다.의제 자체는 양자 이론의 축소판 역사에 불과하며, 여기에서 세 개의 뚜렷한 분파, 즉 실험 결과에만 관심이 있는 실험 분파: 프라하와 콤프턴, 코펜하겐 분파: 보어, 본, 하이젠베르크, 그리고 코펜하겐 분파로 구분할 수 있습니다. Pi의 맹렬한 적: De Broglie, Schrödinger 및 Einstein이 청중에 있습니다. 회의 분위기는 처음부터 복싱 챔피언십 경기처럼 뜨거웠습니다. 메인 이벤트가 시작되기 전에 일련의 예선 경기가 열렸습니다. 모두 Compton의 실험에 대해 먼저 논의한 다음 모두가 서로 다른 진영으로 나뉘어 서로 포격되었습니다.드 브로이가 연설에 앞장서서 파동의 이미지에 입자를 통합하려 했고, 피봇 파동 이론을 제안했다. .파울리는 일어서서 이 이론을 맹렬히 비판했는데, 우선 그는 역사의 수레바퀴가 돌아가 전통적 이미지로 회귀하는 것을 용납하지 못하고 일련의 실험 결과를 인용해 드 브로이를 반박했다.우리 모두가 알고 있듯이 Pauli는 세계 최고의 저격수이며 그를 목표로 삼는 사람은 누구나 심하게 끝날 것입니다.De Broglie는 결국 자신의 관점을 공개적으로 포기해야했습니다.다행히도 슈뢰딩거가 도와주러 왔지만 그는 여전히 매우 전통적인 설명을 고집했고 연합군 드 브로이도 만족하지 못했고 파울리는 오랫동안 슈뢰딩거를 순진하다고 조롱했습니다.Bonn과 Heisenberg는 코펜하겐의 벙커 뒤에 숨어서 총격을 가했습니다.그들은 보고서 끝에서 이렇게 말했습니다.우리는 양자역학이 완전한 이론이며 기본 물리적 및 수학적 가정은 더 이상 수정할 수 없다고 주장합니다.그들은 또한 슈뢰딩거의 전자구름에 불을 집중시켰는데, 이것은 전자가 실제로 우주에서 파도처럼 퍼졌다는 것을 암시했습니다.하이젠베르크는 다음과 같이 논평했습니다. 나는 슈뢰딩거의 계산에서 사실이 그가 바라는 바임을 증명하는 어떤 것도 보지 못합니다.슈뢰딩거는 자신의 계산이 실제로 만족스럽지 않다는 것을 인정했지만 전자의 궤도에 대해 말하는 것은 말도 안 된다고 주장했고(Bourbon 고유 상태의 중첩이어야 함) Born은 다음과 같이 대답했습니다. 아니요, 전혀 말도 되지 않습니다.연기가 난 와중에 모임의 주최자인 베테랑 로렌츠도 일부 보수적 견해를 표명하는 등 처음에 아인슈타인은 으스스한 침묵을 지키며 뒤로 물러났지만, 보른이 자신의 이름을 언급하자 마침내 공격하지 않을 수 없었다.그는 모델을 제안했습니다. 전자가 작은 구멍을 통과하여 회절 이미지를 얻습니다.아인슈타인은 현재 두 가지 관점이 있다고 지적했는데, 첫 번째는 전자가 없고 전자 구름만이 존재한다는 점인데, 이는 드브로이-슈뢰딩거 파동으로 묘사되는 우주의 현실이다.두 번째는 실제로 전자가 존재하고, ψ는 그 확률분포이며, 전자 자체는 공기 중으로 확산되는 것이 아니라 그 확률파동이다.아인슈타인은 관점 II가 관점 I 전체를 포함하기 때문에 관점 I보다 더 완전하다고 인정했습니다.그래도 아인슈타인은 View II에 반대해야 한다고 말했습니다.이러한 임의성은 동일한 프로세스가 많은 다른 결과를 생성할 수 있고 감지 화면의 많은 영역이 전자의 관찰에 동시에 반응함을 시사하기 때문에 이는 먼 거리에서의 동작을 의미하는 것으로 보이며 따라서 상대성 이론을 위반하는 것으로 보입니다. 상황이 바뀌고 용과 호랑이가 서로 싸우고 있으며 이제 두 진영의 주인이 마침내 운명을 결정하는 결투를 시작하기 위해 무대에 올랐습니다.보어 등의 원래 토론 기록에 대한 공식적인 기록이 없고, 당시 장면의 재구성은 주로 관련된 여러 당사자의 기억에 의존한다는 점은 안타까운 일이다.그 중에는 1949년 아인슈타인의 70세 생일을 축하하기 위해 보어 자신이 초청받아 쓴 "원자물리학의 인식론적 문제에 관한 아인슈타인과의 토론"이라는 긴 글과 하이젠베르크, 뎁의 기억, 로이와 에렌페스트의 편지 등이 있다.당시 치열한 전투가 벌어졌는데, 논의된 문제 중에는 이미 설명한 이중 슬릿 앞의 전자의 딜레마, 즉 전자의 경로를 선택하는 방법과 슬릿을 빠르게 닫고 여는 효과가 있었습니다. 전자.다른 많은 사고 실험이 있습니다.Ehrenfest는 Leiden에 머물렀던 제자들(Uhlenbert 및 Gudschmidt 등)에게 보낸 편지에서 다음과 같이 설명했습니다. 상대방의 모든 주장을 뭉개버리는 철학. 하이젠베르크는 1967년에 이렇게 회상했다. 토론은 곧 아인슈타인과 보어의 결투로 바뀌었습니다. 당시의 원자 이론이 수십 년 동안 논의된 어려움에 대한 최종 해답으로 어느 정도까지 볼 수 있었습니까?우리는 보통 호텔에서 아침 식사를 하며 만났기 때문에 아인슈타인은 코펜하겐 해석의 내부 모순을 분명히 볼 수 있다고 생각한 사고 실험을 설명했습니다.그리고 아인슈타인, 보어, 그리고 나는 함께 행사장으로 걸어갔고, 나는 매우 다른 철학적 태도를 가진 이 두 사람의 토론을 들을 수 있었고, 나는 종종 수학적 표현의 구조에 관해 몇 단어를 삽입했다.회의 중간, 특히 쉬는 시간에 우리 젊은이들, 주로 나와 Pauli는 아인슈타인의 실험을 분석하려고 노력했고, 점심 시간에는 Bohr와 코펜하겐에서 온 다른 사람들 사이에 토론이 있었습니다.일반적으로 보어는 저녁에 이러한 이상적인 실험에 대한 완전한 아이디어를 가지고 있었고 저녁 식사 때 아인슈타인에게 분석했습니다.아인슈타인은 이러한 분석을 반박할 수 없었지만 속으로는 확신하지 못했습니다. 물론 아인슈타인은 확신하지 못했습니다.그는 인과 관계의 법칙을 너무나 독실하게 믿었기 때문에 코펜하겐의 냉소적인 확률 설명을 결코 믿을 수 없었습니다.보어는 아인슈타인이 한때 그에게 조롱하듯이 물었다고 회상했습니다. 그는 정말 신의 능력이 주사위 던지기에 달려 있다고 믿었습니까? 신은 주사위 놀이를 하지 않는다!아인슈타인이 이런 말을 한 것은 이번이 처음이 아니다.일찍이 1926년에 Born에게 보낸 편지에서 그는 이렇게 말했습니다.이 이론은 많은 좋은 결과를 낳지만 노인의 수수께끼에 더 가까이 다가가지는 못합니다.나는 노인이 주사위 놀이를 하지 않는다는 것을 주저 없이 믿는다. 돈은 아인슈타인이 신에게 붙인 별명이다. 그러나 1927년 화샨 논쟁에서 아인슈타인은 결국 한 발 물러섰다.검술이 서툴러서가 아니라, 내면의 힘이 부족한 것이다.거대한 역사의 조류에 직면하여 완고하게 상류로 올라 갔지만 씻겨 나가 굳건히 설 수 없었고 버티기 위해 고군분투했습니다.1927년, 양자혁명의 폭발은 3년차에 접어들었고 마지막 단계에 이르렀다.과거에 뿌린 씨앗이 이제 열매를 맺고 있으며 혁명적 사고의 경향이 물리학계 전체를 휩쓸며 미래의 방향을 거침없이 지적하고 있습니다.점점 더 많은 사람들이 마침내 코펜하겐 설명의 핵심 난해한 의미를 깨닫고 진심으로 개종하여 양자의 문 아래로 자신을 던졌습니다.아인슈타인은 보어를 설득하기는커녕 말문이 막히는 반박을 자주 받았고, 그의 반동적인 태도는 많은 사람들을 한숨짓게 만들었다.1905년, 아인슈타인은 난데없이 태어나 1년 동안 6개의 사진을 찍었고, 그 사진 하나하나는 경이롭고 세상을 놀라게 했으며, 스스로 왕성한 경력을 쌓았습니다.그 당시 청년은 활기차고 영웅을 내려다보고 말을 채찍질하고 자랑스럽게 미소를 지었고이 전설적인 그림은 많은 사람들의 마음에 영원한 매력을 남겼습니다!그러나 그 당시 가장 반항적이고 혁명적이며 비공식적이며 권위를 경멸했던 아인슈타인은 이제 새로운 양자 이론의 반대편에 서 있습니다! Bonn은 한탄했습니다. 우리는 지도자를 잃었습니다. Ehrenfest는 아인슈타인에게 화를 내며 말했습니다. 아인슈타인, 나는 당신을 위해 얼굴이 붉어집니다!당신은 상대성 이론을 전복시키려는 헛된 시도와 같은 위치에 있습니다. 아인슈타인은 이 싸움에서 부끄럽게 졌고 보어는 조용하고 무미건조해 보였지만 그의 에페는 우위도 없었고 운도 없었다.코펜하겐 학파와 양자 이론에 대한 해석은 큰 승리를 거두었습니다. 하이젠베르크는 가족에게 보낸 편지에서 이렇게 말했습니다: 결과에 매우 만족합니다. 보어와 제 견해가 널리 받아들여졌습니다. 반박, 아인슈타인과 슈뢰딩거도 할 수 없습니다. 그것.몇 년 후 그는 다음과 같이 결론을 내렸습니다. 처음에는 주로 보어, 파울리, 나, 아마도 우리 셋뿐이었지만 빠르게 퍼졌습니다. 그러나 아인슈타인은 쉽게 패배할 사람이 아니었고, 바람에 맞서 헝클어진 머리칼도 눈빛에 결의를 감추지 못했다.그의 뒤에는 두 사람이 서 있는데, 한 사람은 데 브로이이고 다른 한 사람은 슈뢰딩거입니다.영봉과 펄럭이는 옷을 입은 3인의 우는 장기간의 추위와 쉬운 물의 비극적 정신을 가지고 있으며 양자 시대의 새벽에 고전 이론과 함께 살고 죽겠다고 맹세합니다. 시간은 순식간에 또 3년이 흘러 제6차 솔베이 회의에서 만나기 위해 브뤼셀에서 모든 면에서 영웅들이 모였습니다.3년 전의 전투는 과거의 일이 되었고, 이 두 번째 화산검 논쟁, 누가 이기고 누가 질 것인가? 저녁식사 후 잡담: 하이젠베르크와 독일의 원자폭탄 프로그램(2) 1944년 연합군은 노르망디에 상륙하여 양측 공격을 시작했습니다.1945년 4월까지 나치 독일은 끝났고 유럽에서의 전투는 임박했습니다.미국인 앞에 놓인 임무는 이제 남아 있는 독일 과학자와 장비를 가능한 한 많이 수집하고 다른 국가(소련도 프랑스도 아님)의 손에 넘어가지 않도록 하는 것입니다.누가 베를린을 먼저 점령할 것인지 보기 위한 소련과의 절망적인 경쟁에서 그들은 남쪽으로 향했고 곧 독일 우라늄 프로그램의 과학자들을 체포하여 대부분의 재료와 장비를 압수했습니다.그러나 당시 하이젠베르크는 이미 일찍 떠나 당시 독일군의 손아귀에 있던 우르펠트에 있는 자신의 집으로 도망쳤지만, 첫 번째 목표인 하이젠베르크를 잡기 위해 연합군은 소규모 분견대를 파견했다. 3일째, 즉 히틀러 부부가 자살한 지 4일째 되는 날, 그들은 하이젠베르크의 집에 찾아가 그를 붙잡았다.그 과학자는 매우 우아하게 행동했고 아내와 아이들을 정중하게 소개하고 미군들에게 독일의 풍경에 대해 어떻게 생각하는지 물었습니다.5월 7일 독일이 항복했다. 독일에서 가장 유명한 과학자 10명이 비밀리에 영국으로 보내져 케임브리지 근처의 Farm Hall이라는 집에 갇혔습니다.그들은 집이 도청되고 그들의 대화가 녹음되고 녹음되었다는 것을 몰랐습니다.이 핵심 기록에 대해서는 나중에 이야기하겠습니다.8월 6일 밤, 히로시마에 원자폭탄이 투하되었다는 소식이 전해져 모두를 어리둥절하게 만들었습니다.그 때의 자세한 이야기는 나중에 하도록 하겠습니다. 전쟁 후, 이 과학자들은 모두 풀려났습니다.그러나 이제 전문가와 대중 모두 독일이 원자폭탄 제조에 실패한 이유에 관심을 갖고 있습니다.독일 과학자들의 일반적인 자부심으로 그들이 다른 사람들보다 열등하다는 것을 인정하는 것은 절대 용납할 수 없습니다.여전히 감옥에 있는 동안, 히로시마 사건 이후 사흘째 되는 날, 하이젠베르크와 다른 사람들은 다음과 같은 메모를 작성했습니다. 1. 원자분열 현상은 1938년 독일인 한과 슈트라스만에 의해 발견되었습니다.2. 독일은 전쟁이 발발한 후에야 관련 연구 그룹을 세웠다.그러나 당시 독일의 입장에서 보면 원자폭탄을 만드는 것은 불가능했다. 기술적으로 가능하더라도 자원이 부족한 문제, 특히 더 많은 중수가 필요했기 때문이다. 독일로 돌아온 후 하이젠베르크는 더 자세한 성명서의 초안을 작성했습니다.일반적으로 말해서, 독일 팀은 우라늄 235가 원자로나 폭탄으로 사용될 수 있다는 것을 오래 전에 깨달았지만 희귀 동위 원소 우라늄 235를 천연 우라늄에서 분리하는 것은 극히 어렵습니다. (*여기서 원자폭탄의 상식에 대한 보충설명: 쉽게 쪼개지는 우라늄 235 핵에 중성자가 부딪히면 반으로 쪼개지고 더 많은 중성자가 방출되어 다른 핵에 더 폭격을 가하게 된다. 이 반응은 쪼개질 때마다 많은 양의 에너지를 방출하는 것을 흔히 연쇄반응이라고 하는데 우라늄 235만이 불안정하고 쉽게 핵분열되며 동위원소인 우라늄 238은 그렇지 않기 때문에 우라늄 농도가 지속 가능한 반응을 촉발하려면 235를 증가시켜야 합니다. 그렇지 않으면 모든 중성자가 우라늄 238에 흡수될 것입니다. 그러나 우라늄 238은 천연 우라늄의 99% 이상을 차지하므로 당시 기술에서 그 작은 우라늄 235를 분리하는 것은 극히 어려웠습니다. 의.) 하이젠베르크는 우라늄-235를 충분히 분리하려면 많은 자원과 인력, 물적 자원이 필요했고 이 작업은 전쟁 중에 완성하기 어려웠다고 말했다.독일 과학자들은 또한 우라늄-238 자체는 분해할 수 없지만 중성자를 흡수하여 다른 원소로 붕괴하는 또 다른 가능한 방법을 알게 되었습니다.그리고 이 원소는 우라늄 235와 같이 연쇄 반응을 일으킬 수 있습니다.그러나 어쨌든 전제는 원자로가 있어야 하고, 원자를 만드는 원자로는 중성자 감속재가 필요하다는 것이다.좋은 감속재는 중수였지만 독일의 유일한 중수 공급원은 연합군 파병에 의해 반복적으로 손상되어 사용할 수 없게 된 노르웨이의 공장이었습니다. 대체로 Heisenberg의 숨은 뜻은 독일 과학자들이 연합국 과학자들과 동일한 이론적 및 기술적 이점을 가지고 있다는 것입니다.그러나 독일은 해당 자원이 부족하여 이 계획을 포기했습니다.그는 1942년까지 양측의 진행 상황은 기본적으로 같았지만, 외부 요인의 영향으로 독일은 전쟁 중 원자폭탄을 만들 조건이 (이론적 능력이 없는 것이 아니라) 없다고 믿었기 때문에 그것은 원자로 에너지로 전환되었습니다.연구. 하이젠베르크는 독일 과학자들이 원자폭탄이 제기하는 도덕적 문제의 시초부터 알고 있었으며 그러한 파괴적인 무기가 인류에 대한 책임을 깨닫게 했다고 주장했습니다.그러나 (나치가 아닌) 국가에 대한 의무 때문에 그들은 일을 해야만 했다.그러나 그들은 양가적이고 소극적이며 사보타주적이었고 의도적이든 의도적이지 않든 제조의 어려움을 과장했기 때문에 1942년에 그들은 원자폭탄이 실질적인 의미가 없다고 최고 경영진을 설득했습니다.외부 환경의 악화로 실제 제조가 불가능해진 사실과 함께 독일 과학자들은 비극의 안티고네처럼 이러한 도덕적 딜레마를 직접 만들 필요가 없었기 때문에 안도했습니다. 이런 식으로 독일인의 과학적 우월성이 유지되는 동시에 도덕적 지위가 방어되었습니다.두 세계의 최고. 이 발언은 전쟁 중 맨해튼 프로젝트의 핵심 리더이자 원래 하이젠베르크의 좋은 친구였던 골드슈미트를 화나게 했다.그는 독일군이 연합군만큼 원자폭탄의 기술적 원리와 핵심 매개변수를 알고 있다고 말하는 것은 넌센스라고 생각했습니다.1942년 하이젠베르크는 단시간에 원자폭탄을 제조하는 것이 어렵다고 보고했는데, 그것은 독일인들이 매개변수를 잘못 계산했기 때문입니다.골드슈미트는 특별한 직위를 갖고 있어 독일 자체의 비밀 보고서를 포함해 많은 정보를 손에 쥐고 있다.하이젠베르크는 어떻게 그들에게 동의할 수 있었습니까?두 사람은 네이처 잡지와 신문에서 공개적으로 토론하고 수년 동안 계속 싸웠으며 마침내 개인적으로 평화를 이루었습니다. 양측에는 지지자가 있습니다. New York Times의 특파원 Kaempffert는 소란을 일으킨 성명으로 Heisenberg를 변호했습니다. 거짓말 쟁이는 노벨상을받지 못합니다!당연히 Gudschmidt가 거짓말을 하고 있다는 의미입니다.這滋味對於後者肯定不好受，大家知道古德施密特是電子自旋的發現者之一，以如此偉大發現而終究未獲諾貝爾獎，很多人是鳴不平的。 ALSOS的出版人舒曼（Schuman）當真寫信給愛因斯坦，問諾貝爾得獎者真的不說謊？愛因斯坦只好回信說：說謊是得不了諾貝爾的，但也不能排除有些幸運者會在壓力下在特定的場合可能說謊。 愛因斯坦大概想起了勒納德和斯塔克，兩位貨真價實的諾貝爾得主，為了狂熱的納粹信仰而瘋狂攻擊他和相對論，這情景猶然在眼前呢。 삼 花開花落，黃葉飄零，又是秋風季節，第六屆索爾維會議在布魯塞爾召開了。玻爾來到會場時心中惴惴，看愛因斯坦表情似笑非笑，吃不準他三年間練成了什麼新招，不知到了一個什麼境界。不過玻爾倒也不是太過擔心，量子論的興起已經是板上釘釘的事實，現在整個體系早就站穩腳跟，枝繁葉茂地生長起來。愛因斯坦再厲害，憑一人之力也難以撼動它的根基。玻爾當年的弟子們，海森堡，泡利等，如今也都是獨當一面的大宗師了，哥本哈根派名震整個物理界，玻爾自信吃不了大虧。 愛因斯坦則在盤算另一件事：量子論方興未艾，當其之強，要打敗它的確太難了。可是難道因果律和經典理論就這麼完了不成？不可能，量子論一定是錯的！嗯，想來想去，要破量子論，只有釜底抽薪，擊潰它的基礎才行。愛因斯坦憑著和玻爾交手的經驗知道，在細節問題上是爭不出個什麼所以然的，量子論就像神話中那個九頭怪蛇海德拉（Hydra），你砍掉它一個頭馬上會再生一個出來。必須得瞄準最關鍵的那一個頭才行，這個頭就是其精髓所在不確定性原理！ 愛因斯坦站起來發話了： 想像一個箱子，上面有一個小孔，並有一道可以控制其開閉的快門，箱子裡面有若干個光子。好，假設快門可以控制得足夠好，它每次打開的時間是如此之短，以致於每次只允許一個光子從箱子裡飛到外面。因為時間極短，△t是足夠小的。那麼現在箱子裡少了一個光子，它輕了那麼一點點，這可以用一個理想的稱測量出來。假如輕了△m吧，那麼就是說飛出去的光子重m，根據相對論的質能方程E＝mc^2，可以精確地算出減少的能量△E。 那麼，△E和△t都很確定，海森堡的公式△E×△t >h／2π也就不成立。所以整個量子論是錯誤的！ 這可以說是愛因斯坦凝聚了畢生功夫的一擊，其中還包含了他的成名絕技相對論。這一招如白虹貫日，直中要害，沉穩老辣，乾淨漂亮。玻爾對此毫無思想準備，他大吃一驚，一時想不出任何反擊的辦法。據目擊者說，他變得臉如死灰，呆若木雞（不是比喻！），張口結舌地說不出話來。一整個晚上他都悶悶不樂，搜腸刮肚，苦思冥想。 羅森菲爾德後來描述說： （玻爾）極力遊說每一個人，試圖使他們相信愛因斯坦說的不可能是真的，不然那就是物理學的末日了。但是他想不出任何反駁來。我永遠不會忘記兩個對手離開會場時的情景：愛因斯坦的身影高大莊嚴，帶著一絲嘲諷的笑容，靜悄悄地走了出去。玻爾跟在後面一路小跑，他激動不已，詞不達意地辯解說要是愛因斯坦的裝置真的管用，物理學就完蛋了。 這一招當真如此淳厚完美，無懈可擊？玻爾在這關鍵時刻力挽滄海，方顯英雄本色。他經過一夜苦思，終於想出了破解此招的方法，一個更加妙到巔毫的巧招。 羅森菲爾德接著說： 第二天早上，玻爾的勝利便到來了。物理學也得救了。 玻爾指出：好，一個光子跑了，箱子輕了△m。我們怎麼測量這個△m呢？用一個彈簧秤，設置一個零點，然後看箱子位移了多少。假設位移為△q吧，這樣箱子就在引力場中移動了△q的距離，但根據廣義相對論的紅移效應，這樣的話時間的快慢也要隨之改變相應的△T。可以根據公式計算出：△T>h／△mc^2。再代以質能公式△E＝△mc^2，則得到最終的結果，這結果是如此眼熟：△T△E >h，正是海森堡測不準關係！ 我們可以不理會數學推導，關鍵是愛因斯坦忽略了廣義相對論的紅移效應！引力場可以使原子頻率變低，也就是紅移，等效於時間變慢。當我們測量一個很準確的△m時，我們在很大程度上改變了箱子裡的時鐘，造成了一個很大的不確定的△T。也就是說，在愛因斯坦的裝置裡，假如我們準確地測量△m，或者△E時，我們就根本沒法控制光子逃出的時間T！ 廣義相對論本是愛因斯坦的獨門絕技，玻爾這一招以彼之道，還施彼身不但封擋住了愛因斯坦那雷霆萬鈞的一擊，更把這諸般招數都回加到了他自己身上。雖說是殫精竭慮最後想出此法，但招數精奇，才氣橫溢，教人擊節嘆服，大開眼界。覺得見證兩大縱世奇才出全力相拚，實在不虛此行。 現在輪到愛因斯坦自己說不出話來了。難道量子論當真天命所歸，嚴格的因果性當真已經遲遲老去，不再屬於這個叛逆的新時代？玻爾是最堅決的革命派，他的思想閎廓深遠，窮幽極渺，卻又如大江奔流，浩浩蕩蕩，翻騰不息。物理學的未來只有靠量子，這個古怪卻又強大的精靈去開拓。新世界不再有因果性，不再有實在性，可能讓人覺得不太安全，但它卻是那樣胸懷博大，氣派磅礴，到處都有珍貴的寶藏和激動人心的秘密等待著人們去發掘。狄拉克後來有一次說，自海森堡取得突破以來，理論物理進入了前所未有的黃金年代，任何一個二流的學生都可能在其中作出一流的發現。是的，人們應當毫不畏懼地走進這樣一個生機勃勃的，充滿了艱險、挑戰和無上光榮的新時代中來，把過時的因果性做成一個紀念物，裝飾在泛黃的老照片上去回味舊日的似水年華。 革命！前進！玻爾在大會上又開始顯得精神抖擻，豪氣萬丈。愛因斯坦的這個光箱實驗非但沒能擊倒量子論，反而成了它最好的證明，給它的光輝又添上了濃重的一筆。現在沒什麼好懷疑的了，因果性是不存在的，哥本哈根解釋如野火一般在人們的思想中蔓延開來。玻爾是這場革命的旗手，他慷慨陳詞，就像當年在議會前的羅伯斯庇爾。要是可能的話，他大概真想來上這麼一句： 因果性必須死，因為物理學需要生！ 停止爭論吧，上帝真的擲骰子！隨機性是世界的基石，當電子出現在這裡時，它是一個隨機的過程，並不需要有誰給它加上難以忍受的條條框框。全世界的粒子和波現在都得到了解放，從牛頓和麥克斯韋寫好的劇本中掙扎出來，大口地呼吸自由空氣。它們和觀測者玩捉迷藏，在他們背後融化成概率波彌散開去，神秘地互相滲透和干涉。當觀測者回過頭去尋找它們，它們又快樂地現出原型，呈現出一個面貌等候在那裡。這種遊戲不致於過火，因為還有波動方程和不確定原理在起著規則的作用。而統計規律則把微觀上的無法無天抹平成為宏觀上的井井有條。 愛因斯坦失望地看著這個場面，發展到如此地步實在讓他始料不及。沒有因果性，一片混亂恐怕約翰．密爾頓描繪的那個群魔殿（Pandemonium）就是這個樣子吧？愛因斯坦對玻爾已經兩戰兩敗，他現在知道量子論的根基比想像的要牢固得多。看起來，量子論不太可能是錯誤的，或者自相矛盾的。 但愛因斯坦也決不會相信它代表了真相。好吧，量子論內部是沒有矛盾的，但它並不是一幅完整的圖像。我們看到的量子論，可能只是管中窺豹，雖然看到了真實的一部分，但仍然有更多的真實未能發現。一定有一些其他的因素，它們雖然不為我們所見，但無疑對電子的行為有著影響，從而嚴格地決定了它們的行為。好比我們在賭場扔骰子賭錢，雖然我們睜大眼睛看明白四周一切，確定沒人作弊，但的確可能還有一個暗中的武林高手，憑藉一些獨門手法比如說吹氣來影響骰子的結果。雖然我們水準不行，發現不了這個武林高手的存在，覺得骰子是完全隨機的，但事實上不是！它是完全人為的，如果把這個隱藏的高手也考慮進去，它是有嚴格因果關係的！儘管單單從我們看到的來講，也沒有什麼互相矛盾，但一幅完整的圖像應該包含那個隱藏著的人，這個人是一個隱變數！ 不管怎麼說，因果關係不能拋棄！愛因斯坦的信念到此時幾乎變成一種信仰了，他已決定終生為經典理論而戰，這不知算是科學的悲劇還是收穫。一方面，那個大無畏的領路人，那個激情無限的開拓者永遠地從歷史上消失了。亞伯拉罕．帕斯（Abraham Pais）在《愛因斯坦曾住在這裡》一書中說，就算一九二五年後，愛因斯坦改行釣魚以度過餘生，這對科學來說也沒什麼損失。但另一方面，愛因斯坦對量子論的批評和詰問也確實使它時時三省吾身，冷靜地審視和思考自己存在的意義，並不斷地在鬥爭中完善自己。大概可算一種反面的激勵吧？ 反正他不久又要提出一個新的實驗，作為對量子論的進一步考驗。可憐的玻爾得第三次接招了。 飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫（三） 玩味一下海森堡的聲明是很有意思的：討厭納粹和希特勒，但忠實地執行對祖國的義務，作為國家機器的一部分來履行愛國的職責。這聽起來的確像一幅典型的德國式場景。服從，這是德國文化的一部分，在英語世界的人們看來，對付一個邪惡的政權，符合道德的方式是不與之合作甚至摧毀它，但對海森堡等人來說，符合道德的方式是服從它正如他以後所說的那樣，雖然納粹佔領全歐洲不是什麼好事，但對一個德國人來說，也許要好過被別人佔領，一戰後那種慘痛的景象已經不堪回首。 原子彈，對於海森堡來說，是本質上邪惡的，不管它是為希特勒服務，還是為別的什麼人服務。戰後在西方科學家中有一種對海森堡的普遍憎惡情緒。當海森堡後來訪問洛斯阿拉莫斯時，那裡的科學家拒絕同其握手，因為他是為希特勒製造原子彈的人。這在海森堡看來是天大的委屈，他不敢相信，那些實際製造了原子彈的人竟然拒絕與他握手！也許在他心中，盟軍的科學家比自己更加應該在道德上加以譴責。但顯然在後者看來，只有為希特勒製造原子彈才是邪惡，如果以消滅希特勒和法西斯為目的而研究這種武器，那是非常正義和道德的。 這種道德觀的差異普遍存在於雙方陣營之中。魏紮克曾經激動地說：歷史將見證，是美國人和英國人造出了一顆炸彈，而同時德國人在希特勒政權下的德國人只發展了鈾引擎動力的和平研究。這在一個美國人看來，恐怕要噴飯。 何況在許多人看來，這種聲明純粹是馬後炮。要是德國人真的造得出來原子彈，恐怕倫敦已經從地球上消失了，也不會囉哩囉嗦地講這一大通風涼話。不錯，海森堡肯定在一九四○年就意識到鈾炸彈是可能的，但這不表明他確切地知道到底怎麼去製造啊！海森堡在一九四二年意識到以德國的環境來說分離鈾235十分困難，但這不表明他確切地知道到底要分離多少鈾235啊！事實上，許多證據表明，海森堡非常錯誤地估計了工程量，為了維持鏈式反應，必須至少要有一個最小量的鈾235才行，這個品質叫做臨界品質（critical mass），海森堡不管他是真的算錯還是假裝不知在一九四二年認為至少需要幾噸的鈾235才能造出原子彈！事實上，只要幾十千克就可以了。 誠然，即使只分離這麼一點點鈾235也是非常困難的。美國動用了一萬五千人，投資超過二十億美元才完成整個曼哈頓計畫。而德國整個只有一百多人在搞這事，總資金不過百萬馬克左右，這簡直是笑話。但這都不是關鍵，關鍵是，海森堡到底知不知道準確的數字？如果他的確有一個準確數字的概念，那麼雖然這德國來說仍然是困難的，但至少不是那樣的遙不可及，難以克服。英國也同樣困難，但他們知道準確的臨界質量數字，於是仍然上馬了原子彈計畫。 海森堡爭辯說，他對此非常清楚，他引用了許多證據說明在與斯佩爾會面前他的確知道準確的數字。可惜他的證據全都模糊不清，無法確定。德國的報告上的確說一個炸彈可能需要十-一百千克，海森堡也描繪過一個鳳梨大小的炸彈，這被許多人看作證明。然而這些全都是指鈾炸彈，而不是鈾235炸彈。這些數字不是證明出來的，而是猜測的，德國根本沒有反應堆來大量生產。德國科學家們在許多時候都流露出這樣的印象，鈾炸彈至少需要幾噸的鈾235。 不過當然你也可以從反方面去理解，海森堡故意隱瞞了數位，只有天知地知他一個人知。他一手造成誇大了的假相。 至於反應堆，其實石墨也可以做很好的減速劑，美國人就是用的石墨。可是當時海森堡委派波特去做實驗，他的結果錯了好幾倍，顯示石墨不適合用在反應堆中，於是德國人只好在重水這一棵樹上吊死。這又是一個懸案，海森堡把責任推到波特身上，說他用的石墨不純，因此導致了整個計畫失敗。波特是非常有名的實驗物理學家，後來也得了諾貝爾獎，這個黑鍋如何肯背。他給海森堡寫信，暗示說石墨是純的，而且和理論相符合！如果說實驗錯了，那還不如說理論錯了，理論可是海森堡負責的。在最初的聲明中海森堡被迫撤回了對波特的指責，但在以後的歲月中，他，魏紮克，沃茲等人仍然不斷地把波特拉進來頂罪。目前看來，德國人當年無論是理論還是實驗上都錯了。 對這一公案的爭論逐漸激烈起來，最有影響的幾本著作有：Robert Jungk的《比一千個太陽更明亮》（Brighter Than a Thousand Suns，一九五六），此書讚揚了德國科學家那高尚的道義，在戰時不忘人類公德，雖然洞察原子彈的奧秘，卻不打開這潘朵拉盒子。一九六七年David Irving出版了《德國原子彈計畫》（The German Atomic Bomb），此時德國當年的秘密武器報告已經得見天日，給作品帶來了豐富的資料。Irving雖然不認為德國科學家有吹噓的那樣高尚的品德，但他仍然相信當年德國人是清楚原子彈技術的。然後是Margaret Gowing那本關於英國核計畫的歷史，裡面考證說德國人當年在一些基本問題上錯得離譜，這讓海森堡本人非常惱火。他說：（這本書）大錯特錯，每一句都是錯的，完全是胡說八道。他隨後出版了著名的自傳《物理和物理之外》（Physics and Beyond），自然再次地強調了德國人的道德和科學水準。凡是當年和此事有點關係的人都紛紛發表評論意見，眾說紛紜，有如聚訟，誰也沒法說服對方。 一九八九年，楊振寧在上海交大演講的時候還說：很好的海森堡傳記至今還沒寫出，而已有的傳記對這件事是語焉不詳的這是一段非常複雜的歷史，我相信將來有人會寫出重要的有關海森堡的傳記。 幸運的是，從那時起到今天，事情總算是如其所願，有了根本性的變化。 四 愛因斯坦沒有出席一九三三年第七屆索爾維會議，他被納粹德國逼得離開家鄉，流落異國，憂鬱地思索著歐洲那悲慘的未來。另一方面，這屆索爾維會議的議題也早就不是量子論本身，而換成了另一個激動人心的話題：爆炸般發展的原子物理。不過這個領域裡的成就當然也是在量子論的基礎上取得的，而量子力學的基本形式已經確定下來，成為物理學的基礎。似乎是塵埃落定，沒什麼人再懷疑它的力量和正確性了。 在人們的一片樂觀情緒中，愛因斯坦和薛定諤等寥寥幾人愈加顯得孤獨起來。薛定諤和德布羅意參加了一九三三年索爾維會議，卻都沒有發言，也許是他們對這一領域不太熟悉的緣故吧。新新人類們在激動地探討物質的產生和湮滅、正電子、重水、中子那樣多的新發現讓人眼花繚亂，根本忙不過來。而愛因斯坦他們現在還能做什麼呢？難道他們的思想真的已經如此過時，以致跟不上新時代那飛一般的步伐了嗎？ 一九三三年九月二十五日，埃侖費斯特在荷蘭萊登槍殺了他那患有智力障礙的兒子，然後自殺了。他在留給愛因斯坦，玻爾等好友的信中說：這幾年我越來越難以理解物理學的飛速發展，我努力嘗試，卻更為絕望和撕心裂肺，我終於決定放棄一切。我的生活令人極度厭倦我僅僅是為了孩子們的經濟來源而活著，這使我感到罪惡。我試過別的方法但是收效甚微，因此我越來越多地去考慮自殺的種種細節，除此之外我沒有第二條路走了原諒我吧。 在愛因斯坦看來，埃侖費斯特的悲劇無疑是一個時代的悲劇。兩代物理學家的思想猛烈衝突和撞擊，在一個天翻地覆的飄搖亂世，帶給整個物理學以強烈的陣痛。埃侖費斯特雖然從理智上支持玻爾，但當一個文化衰落之時，曾經為此文化所感之人必感到強烈的痛苦。昔日黃金時代的黯淡老去，代以雨後春筍般興起的新思潮，從量子到量子場論，原子中各種新粒子層出不窮，稀奇古怪的概念統治整個世界。愛因斯坦的心中何曾沒有埃侖費斯特那樣難以名狀的巨大憂傷？愛因斯坦遠遠地，孤獨地站在鴻溝的另一邊，看著年輕人們義無反顧地高唱著向遠方進軍，每一個人都對他說他站錯了地方。這種感覺是那樣奇怪，似乎世界都顯得朦朧而不真實。難怪曾經有人嘆息說，寧願早死幾年，也不願看到現代物理這樣一幅令人難以接受的畫面。不過，愛因斯坦卻仍然沒有倒下，雖然他身在異鄉，他的第二個妻子又重病纏身，不久將與他生離死別，可這一切都不能使愛因斯坦放棄內心那個堅強的信仰，那個對於堅固的因果關係，對於一個宇宙和諧秩序的癡癡信仰。愛因斯坦仍然選擇戰鬥，他的身影在斜陽下拉得那樣長，似乎是勇敢的老戰士為一個消逝的王國做最後的悲壯抗爭。 這一次他爭取到了兩個同盟軍，他們分別是他的兩個同事波多爾斯基（Boris Podolsky）和羅森（Nathan Rosen）。一九三五年三月，三人共同在《物理評論》（Physics Review）雜誌上發表了一篇論文，名字叫《量子力學對物理實在的描述可能是完備的嗎？》，再一次對量子論的基礎發起攻擊。當然他們改變策略，不再說量子論是自相矛盾，或者錯誤的，而改說它是不完備的。具體來說，三人爭辯量子論的那種對於觀察和波函數的解釋是不對的。 我們用一個稍稍簡化了的實驗來描述他們的主要論據。我們已經知道，量子論認為在我們沒有觀察之前，一個粒子的狀態是不確定的，它的波函數彌散開來，代表它的概率。但當我們探測以後，波函數坍縮，粒子隨機地取一個確定值出現在我們面前。 現在讓我們想像一個大粒子，它是不穩定的，很快就會衰變成兩個小粒子，向相反的兩個方向飛開去。我們假設這種粒子有兩種可能的自旋，分別叫左和右，那麼如果粒子A的自旋為左，粒子B的自旋便一定是右，以保持總體守恆，反之亦然。 好，現在大粒子分裂了，兩個小粒子相對飛了出去。但是要記住，在我們沒有觀察其中任何一個之前，它們的狀態都是不確定的，只有一個波函數可以描繪它們。只要我們不去探測，每個粒子的自旋便都處在一種左／右可能性疊加的混合狀態，為了方便我們假定兩種概率對半分，各五十％。 現在我們觀察粒子A，於是它的波函數一瞬間坍縮了，隨機地選擇了一種狀態，比如說是左旋。但是因為我們知道兩個粒子總體要守恆，那麼現在粒子B肯定就是右旋了。問題是，在這之前，粒子A和粒子B之間可能已經相隔非常遙遠的距離，比如說幾萬光年好了。它們怎麼能夠做到及時地互相通信，使得在粒子A坍縮成左的一剎那，粒子B毅然坍縮成右呢？ 量子論的概率解釋告訴我們，粒子A選擇左，那是一個完全隨機的決定，兩個粒子並沒有事先商量好，說粒子A一定會選擇左。事實上，這種選擇是它被觀測的那一剎那才做出的，並沒有先兆。關鍵在於，當A隨機地作出一個選擇時，遠在天邊的B便一定要根據它的決定而作出相應的坍縮，變成與A不同的狀態以保持總體守恆。那麼，B是如何得知這一遙遠的資訊的呢？難道有超過光速的信號來回於它們之間？ 假設有兩個觀察者在宇宙的兩端守株待兔，在某個時刻t，他們同時進行了觀測。一個觀測A，另一個同時觀測B，那麼，這兩個粒子會不會因為距離過於遙遠，一時無法對上口徑而在倉促間做出手忙腳亂的選擇，比如兩個同時變成了左，或者右？顯然是不太可能的，不然就違反了守恆定律，那麼是什麼讓它們之間保持著心有靈犀的默契，當你是左的時候，我一定是右？ 愛因斯坦等人認為，既然不可能有超過光速的信號傳播，那麼說粒子A和B在觀測前是不確定的幽靈顯然是難以自圓其說的。唯一的可能是兩個粒子從分離的一剎那開始，其狀態已經確定了，後來人們的觀測只不過是得到了這種狀態的資訊而已，就像經典世界中所描繪的那樣。粒子在觀測時才變成真實的說法顯然違背了相對論的原理，它其中涉及到瞬間傳播的信號。這個詰難以三位發起者的首字母命名，稱為EPR佯謬。 玻爾在得到這個消息後大吃一驚，他馬上放下手頭的其他工作，來全神貫注地對付愛因斯坦的這次挑戰。這套潛心演練的新陣法看起來氣勢洶洶，宏大堂皇，頗能奪人心魄，但玻爾也算是愛因斯坦的老對手了。他睡了一覺後，馬上發現了其中的破綻所在，原來這看上去讓人眼花繚亂的一次攻擊卻是個完完全全的虛招，並無實質力量。玻爾不禁得意地唱起一支小調，調侃了波多爾斯基一下。 原來愛因斯坦和玻爾根本沒有個共同的基礎。在愛因斯坦的潛意識裡，一直有個經典的實在影像。他不言而喻地假定，EPR實驗中的兩個粒子在觀察之前，分別都有個客觀的自旋狀態存在，就算是概率混合吧，但粒子客觀地存在於那裡。但玻爾的意思是，在觀測之前，沒有一個什麼粒子的自旋！那時候自旋的粒子是不存在的，不是客觀實在的一部分，這不能用經典語言來表達，只有波函數可以描述。因此在觀察之前，兩個粒子無論相隔多遠都好仍然是一個互相關聯的整體！它們仍然必須被看作母粒子分裂時的一個全部，直到觀察以前，這兩個獨立的粒子都是不存在的，更談不上客觀的自旋狀態！ 這是愛因斯坦和玻爾思想基礎的尖銳衝突，玻爾認為，當沒有觀測的時候，不存在一個客觀獨立的世界。所謂實在只有和觀測手段連起來講才有意義。在觀測之前，並沒有兩個粒子，而只有一個粒子，直到我們觀測了A或者B，兩個粒子才變成真實，變成客觀獨立的存在。但在那以前，它們仍然是互相聯繫的一個虛無整體。並不存在什麼超光速的信號，兩個遙遠的粒子只有到觀測的時候才同時出現在宇宙中，它們本是協調的一體，之間無需傳遞什麼信號。其實是這個系統沒有實在性，而不是沒有定域性。 EPR佯謬其實根本不是什麼佯謬，它最多表明了，在經典實在觀看來，量子論是不完備的，這簡直是廢話。但是在玻爾那種量子實在觀看來，它是非常完備和邏輯自洽的。 既生愛，何生玻。兩人的世紀爭論進入了尾聲。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，認為量子論的解釋是完備的。而玻爾本人也一直在同愛因斯坦的思想作鬥爭，在他一九六二年去世後的第二天，人們在他的黑板上仍然發現畫有當年愛因斯坦光箱實驗的草圖。兩位科學巨人都為各自的信念而奮鬥了畢生，但別的科學家已經甚少關心這種爭執。在量子論的引導下，科學顯得如此朝氣蓬勃，它的各個分支以火箭般的速度發展，給人類社會帶來了偉大的技術革命。從半導體到核能，從鐳射到電子顯微鏡，從積體電路到分子生物學，量子論把它的光輝播撒到人類社會的每一個角落，成為有史以來在實用中最成功的物理理論。許多人覺得，爭論量子論到底對不對簡直太可笑了，只要轉過頭，看看身邊發生的一切，看看社會的日新月異，目光所及，無不是量子論的最好證明。 如果說EPR最大的價值所在，那就是它和別的奇想空談不同。只要稍微改裝一下，EPR是可以為實踐所檢驗的！我們的史話在以後會談到，人們是如何在實驗室裡用實踐裁決了愛因斯坦和玻爾的爭論，經典實在的概念無可奈何花落去，只留下一個蒼涼的背影和深沉的嘆息。 但量子論仍然困擾著我們。它的內在意義是如此撲朔迷離，使得對它的詮釋依舊眾說紛紜。量子論取得的成就是無可懷疑的，但人們一直無法確認它的真實面目所在，這爭論一直持續到今天。它將把一些讓物理學家們毛骨悚然的概念帶入物理中，令人一想來就不禁倒吸一口涼氣。而反對派那裡還有一個薛定諤，他要放出一隻可怕的怪獸，撕咬人們的理智和神經，這就是叫許多人聞之色變的薛定諤的貓。 飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫（四） 海森堡本人於一九七六年去世了。在他死後兩年，英國人Jones出版了《高度機密戰爭：英國科學情報部門》（Most Secret War: British Scientific Intelligentce）一書，詳細地分析了海森堡當年在計算時犯下的令人咋舌的錯誤。但他的分析卻沒有被Mark Walker所採信，在資料詳細的《德國國家社會主義及核力量的尋求》（German National Socialism and the Quest for Nubclear Power，一九八九年出版）中，Walker還是認為海森堡在一九四二年頭腦清楚，知道正確的事實。 到了一九九二年，Hofstra大學的大衛．凱西迪（David Cassidy）出版了著名的海森堡傳記《不確定性：海森堡傳》，這至今仍被認為是海森堡的標準傳記。他分析了整件事情，並最後站在了古德施密特等人的立場上，認為海森堡並沒有什麼主觀的願望去摧毀一個原子彈計畫，他當年確實算錯了。 但是很快到了一九九三年，戲劇性的情況又發生了。Thomas Powers寫出了巨著《海森堡的戰爭》（Heisenberg's War）。Powers本是記者出身，非常瞭解如何使得作品具有可讀性。因此雖然這本厚書足有六百零七頁，但文字奇巧，讀來引人入勝，很快成了暢銷作品。Powers言之鑿鑿地說，海森堡當年不僅僅是消極地對待原子彈計畫，他更是積極地破壞了這個計畫的成功實施。他繪聲繪色地向人們描繪了一幕幕陰謀、間諜、計畫，後來有人揶揄說，這本書的前半部分簡直就是一部間諜小說。不管怎麼樣說，這本書在公眾中的反響是很大的，海森堡作為一個高尚的，富有機智和正義感的科學家形象也深入人心，更直接影響了後來的戲劇《哥本哈根》。從以上的描述可以見到，對這件事的看法在短短幾年中產生了多少極端不同的看法，這在科學史上幾乎獨一無二。 一九九二年披露了一件非常重要的史料，那就是海森堡他們當初被囚在Farm Hall的竊聽錄音抄本。這個東東長期來是保密的，只能在幾個消息靈通者的著作中見到一星半點。一九九二年這份被稱為Farm Hall Transcript的檔解密，由加州大學伯克利出版，引起轟動。Powers就借助了這份新資料，寫出了他的著作。 《海森堡的戰爭》一書被英國記者兼劇作家Michael Frayn讀到，後者為其所深深吸引，不