薛定谔这番雄辩的演讲无疑深深感染了在场的绝大部分观众,因为人群中爆发出一阵热烈的掌声和喝彩声。但是,等等,有一个人在不断地摇头,显得不以为然的样子,薛定谔很快就认出,那是哥廷根的波恩,海森堡的老师。他不是刚刚称赞过自己的方程吗?难道海森堡这小子又用了什么办法把他拉拢过去了不成?
“嗯,薛定谔先生”,波恩清了清嗓子站起来说,“首先我还是要对您的发现表示由衷的赞叹,这无疑是稀世奇珍,不是每个人都有如此幸运做出这样伟大的成就的。”薛定谔点了点头,心情放松了一点。“但是,”波恩接着说,“我可以问您一个问题吗?虽然这是您找到的,但您本人有没有真正地打开过箱子,看看里面是什么呢?”
这令薛定谔大大地尴尬,他踟躇了好一会儿才回答:“说实话,我也没有真正看见过里面的东西,因为我没有箱子的钥匙。”众人一片惊诧。
“如果是这样的话,”波恩小心翼翼地说,“我倒以为,我不太同意您刚才的猜测呢。”
“哦?”两个人对视了一阵,薛定谔终于开口说:“那么您以为,这里面究竟是什么东西呢?”
“毫无疑问,”波恩凝视着那雕满了古典花纹的箱子和它上面那把沉重的大锁,“这里面藏着一些至关紧要的事物,它的力量足以改变整个物理学的面貌。但是,我也有一种预感,这股束缚着的力量是如此强大,它将把物理学搞得天翻地覆。当然,你也可以换个词语说,为物理学带来无边的混乱。”
“哦,是吗?”薛定谔惊奇地说,“照这么说来,难道它是潘多拉的盒子?”
“嗯。”波恩点了点头,“人们将陷入困惑和争论中,物理学会变成一个难以理解的奇幻世界。老实说,虽然我隐约猜到了里面是什么,我还是不能确定该不该把它说出来。”
薛定谔盯着波恩:“我们都相信科学的力量,在于它敢于直视一切事实,并毫不犹豫地去面对它,检验它,把握它,不管它是什么。何况,就算是潘多拉盒子,我们至少也还拥有盒底那最宝贵的东西,难道你忘了吗?”
“是的,那是希望。”波恩长出了一口气,“你说的对,不管是祸是福,我们至少还拥有希望。只有存在争论,物理学才拥有未来。”
“那么,你说这箱子里是……?”全场一片静默,人人都不敢出声。
波恩突然神秘地笑了:“我猜,这里面藏的是……”
“……骰子。”
上帝掷骰子吗——量子物理史话(6…4)
版权所有:castor_v_pollux原作提交时间:2003…11…0518:54:52
第六章 大一统
四
骰子?骰子是什么东西?它应该出现在大富翁游戏里,应该出现在澳门和拉斯维加斯的赌场中,但是,物理学?不,那不是它应该来的地方。骰子代表了投机,代表了不确定,而物理学不是一门最严格最精密,最不能容忍不确定的科学吗?
可以想象,当波恩于1926年7月将骰子带进物理学后,是引起了何等的轩然大波。围绕着这个核心解释所展开的争论激烈而尖锐,把物理学加热到了沸点。这个话题是如此具有争议性,很快就要引发20世纪物理史上最有名的一场大论战,而可怜的波恩一直要到整整28年后,才因为这一杰出的发现而获得诺贝尔奖金——比他的学生们晚上许多。
不管怎么样,我们还是先来看看波恩都说了些什么。骰子,这才是薛定谔波函数ψ的解释,它代表的是一种随机,一种概率,而决不是薛定谔本人所理解的,是电子电荷在空间中的实际分布。波恩争辩道,ψ,或者更准确一点,ψ的平方,代表了电子在某个地点出现的“概率”。电子本身不会像波那样扩展开去,但是它的出现概率则像一个波,严格地按照ψ的分布所展开。
我们来回忆一下电子或者光子的双缝干涉实验,这是电子波动性的最好证明。当电子穿过两道狭缝后,便在感应屏上组成了一个明暗相间的图案,展示了波峰和波谷的相互增强和抵消。但是,正如粒子派指出的那样,每次电子只会在屏上打出一个小点,只有当成群的电子穿过双缝后,才会逐渐组成整个图案。
现在让我们来做一个思维实验,想象我们有一台仪器,它每次只发射出一个电子。这个电子穿过双缝,打到感光屏上,激发出一个小亮点。那么,对于这一个电子,我们可以说些什么呢?很明显,我们不能预言它组成类波的干涉条纹,因为一个电子只会留下一个点而已。事实上,对于这个电子将会出现在屏幕上的什么地方,我们是一点头绪都没有的,多次重复我们的实验,它有时出现在这里,有时出现在那里,完全不是一个确定的过程。
不过,我们经过大量的观察,却可以发现,这个电子不是完全没有规律的:它在某些地方出现的可能性要大一些,在另一些地方则小一些。它出现频率高的地方,恰恰是波动所预言的干涉条纹的亮处,它出现频率低的地方则对应于暗处。现在我们可以理解为什么大量电子能组成干涉条纹了,