关於量子力学的诠释

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1、關於量子力學的詮釋1927年，在義大利科莫(Como)舉行了紀念伏打(A.Volta,1745~1827)逝世100週年的國際物理學討論會，這次會議幾乎成了量子力學正式創立的儀式，那個時代許多重要的物理學家出席了這次會議(圖25)。遺憾的是，愛因斯坦因不願涉足墨索里尼(B.Mussolini)的領土而未到會。幾週以後，愛因斯坦與所有量子力學方面的權威人士一起出席再布魯塞爾舉行的第五屆索爾維會議(SolvayConference，亦用SolvayCongress,SolvayCouncil)【圖26】。大會邀請愛因斯坦提

2、交一篇量子統計方面的論文，但是他拒絕了。在討論中它只做了簡單的評論，把它圍繞著兩子力學的詮釋所思考的問題保留到了第二天進早餐的時候。在1926年和1927年這兩年中，量子力學(尤其是波動力學)以驚人的速度發展著。最初愛因斯坦的態度是積極的，可是自從玻恩和他的哥廷根學派開始發展對新物理學的奇怪的詮釋之後，他就變得不那麼積極了。愛因斯坦的反應常常有些難以預料。普朗克評論道：「粗略地講，我們可以區別科學哲學中兩種衝突的概念：形而上學的概念和實證論的概念。每一種都認為愛因斯坦是它的主要倡導者和最卓越的證明者。」愛因斯坦曾對海森

3、柏談道：「是理論決定了我們所能觀察到的東西。」這並不是他的有代表性的見解。毫無疑問，愛因斯坦曾深深地被實證論者馬赫所影響，可是它很早就拋棄了實證論而形成了一種實現的自然觀。在這一點上，有薛丁格和德布羅意與他為伍，他倆也為新物理學所奔往的方向而擔憂。愛因斯坦非常贊成薛丁格的工作，而且接受波動是真實的波的觀點。而在玻恩以及後來的波耳來看，波是「機率波」。愛因斯坦極力反對機率論者的論調。愛因斯坦說，他反對玻恩的論文和隨後的信中的每一句話。玻恩、海森伯和波耳繼續推進機率詮釋，而且將薛丁格1926年初發表的波動力學作為支持機率詮

4、釋的論據。薛丁格對他們這一未經尋求而得到的支持極為痛苦，對他來說，波是真實的波。事實上，海森伯的方程與薛丁格的在數學上是等價的，引起爭論的關鍵在於詮釋。施特恩回憶了1927年10月在第五屆索爾維會議上進早餐時的情景：「愛因斯坦坐下來吃早餐，同時表示他對新量子論的憂慮，每次他都設計一些優美的實驗，讓人們從中看到這一理論的無能為力……同時在場的泡利和海森伯並不太在意，總是漫不經心地應答著：『噢，是嗎？一切都會好的，一切都會好的。』而一旁的波耳卻會仔細的思考，等到晚餐時，我們又都聚在一起，波耳便會詳細地給出解答而消除這些疑慮

5、。」在這次會議上及其後幾年中，愛因斯坦和以波耳為首的哥本哈根學派就量子利學上地詮釋問題進行了長時間的論戰。愛因斯坦設計了許多「思想實驗」（Gedankenexperiment），試圖找出量子力學體系中邏輯的矛盾。最精巧也最困難的一個實驗是愛因斯坦1930年在第六屆索爾維會議上提出來的，這就是「光子箱實驗」（圖27）。它的基本思想是：懸掛在彈簧秤上的一個箱子裏充滿了輻射。這個箱子由一個閘門封閉著，這個閘門能由箱子內的一個鐘來打開和關上，因而可以在某個可控制的時間打開。在閘門打開的前後分別用彈簧秤稱量箱子，那麼輻射出去的質

6、量就可以確定。而在稱量質量的過程中頓準確度沒有限制。因此，不確定原理不再成立。波耳大吃一驚，還到會上說，如果愛因斯坦是正確的，那麼這將是物理學的末日。可是熬了一夜後他找到了答案，原來愛因斯坦忘記了在引力場鐘要受到引力紅移，當考慮到引力紅移時，不確定原理就仍然成立。當時在場的大多數人都接受了波耳的解釋，而且現在大多數物理學家也都接受了這一解釋。在愛因斯坦和波耳之間的論戰可分成兩個階段。第一個階段，大約是從1925年到1930年。1930年的光子箱實驗是重要的，因為它標誌著愛因斯坦對量子力學的態度的一個轉變。在此之前，他力

7、圖證明不去定原理是錯誤的。而在此之後，他承認量子力學沒有邏輯上的矛盾，只不過仍堅持認為它是不完備的。在他以後的生活中，他始終堅持這一信念。1935年，愛因斯坦與波多爾斯基(B.Podolsky,1896~1966)、羅森（N.Rosen,1909~？）聯合寫了一篇論文，對量子力學的完備性問題提出了質疑。這就是著名的EPR悖論(EPRparabox)。EPR悖論成了半個多世紀以來物理學中一個長期爭論的焦點，但並沒有能得到一個公認的結論。以愛因斯坦為代表EPR一派和以波耳為代表的哥本哈根學派的爭論，促使量子力學完備性的問題

8、得到了系統的研究。1948年愛因斯坦對這個問題又一次發表意見，進一步論證量子力學表述的不完備性。1949年，波耳發表了長篇論文，題為『就原子物理學的認識論問題和愛因斯坦商榷』，文中對長期論戰進行了總結，系統闡明了自己的觀點。而愛因斯坦也在這一年寫了『對批評者的回答』，批評了哥本哈根學派的實證主義傾向。雙方各不相讓，論戰持續進行，直