上帝掷骰子吗--量子物理史话 作者:castor_v_pollux-第27章

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　　双方各有支持者。《纽约时报》的通讯记者Kaempffert为海森堡辩护，说了一句引起

轩然大波的话：“说谎者得不了诺贝尔奖！”言下之意自然是说古德施密特说谎。这滋味

对于后者肯定不好受，大家知道古德施密特是电子自旋的发现者之一，以如此伟大发现而

终究未获诺贝尔奖，很多人是鸣不平的。ALSOS的出版人舒曼（Schuman）当真写信给爱因斯

坦，问“诺贝尔得奖者真的不说谎？”爱因斯坦只好回信说：“说谎是得不了诺贝尔的，

但也不能排除有些幸运者会在压力下在特定的场合可能说谎。”

　　爱因斯坦大概想起了勒纳德和斯塔克，两位货真价实的诺贝尔得主，为了狂热的纳粹

信仰而疯狂攻击他和相对论，这情景犹然在眼前呢。　


第八章　论战三　
castor_v_pollux　　


　　花开花落，黄叶飘零，又是秋风季节，第六届索尔维会议在布鲁塞尔召开了。玻尔来

到会场时心中惴惴，看爱因斯坦表情似笑非笑，吃不准他三年间练成了什么新招，不知到

了一个什么境界。不过玻尔倒也不是太过担心，量子论的兴起已经是板上钉钉的事实，现

在整个体系早就站稳脚跟，枝繁叶茂地生长起来。爱因斯坦再厉害，凭一人之力也难以撼

动它的根基。玻尔当年的弟子们，海森堡，泡利等，如今也都是独当一面的大宗师了，哥

本哈根派名震整个物理界，玻尔自信吃不了大亏。


　　爱因斯坦则在盘算另一件事：量子论方兴未艾，当其之强，要打败它的确太难了。可

是难道因果律和经典理论就这么完了不成？不可能，量子论一定是错的！嗯，想来想去，

要破量子论，只有釜底抽薪，击溃它的基础才行。爱因斯坦凭着和玻尔交手的经验知道，

在细节问题上是争不出个什么所以然的，量子论就像神话中那个九头怪蛇海德拉（Hydra）

，你砍掉它一个头马上会再生一个出来。必须得瞄准最关键的那一个头才行，这个头就是

其精髓所在不确定性原理！

　　爱因斯坦站起来发话了：

　　想象一个箱子，上面有一个小孔，并有一道可以控制其开闭的快门，箱子里面有若干

个光子。好，假设快门可以控制得足够好，它每次打开的时间是如此之短，以致于每次只

允许一个光子从箱子里飞到外面。因为时间极短，△t是足够小的。那么现在箱子里少了

一个光子，它轻了那么一点点，这可以用一个理想的称测量出来。假如轻了△m吧，那么

就是说飞出去的光子重m，根据相对论的质能方程E=mc^2，可以精确地算出减少的能量△E

。

　　那么，△E和△t都很确定，海森堡的公式△E×△t　》　h/2π也就不成立。所以整个量

子论是错误的！

　　这可以说是爱因斯坦凝聚了毕生功夫的一击，其中还包含了他的成名绝技相对论。这

一招如白虹贯日，直中要害，沉稳老辣，干净漂亮。玻尔对此毫无思想准备，他大吃一惊

，一时想不出任何反击的办法。据目击者说，他变得脸如死灰，呆若木鸡（不是比喻！），

张口结舌地说不出话来。一整个晚上他都闷闷不乐，搜肠刮肚，苦思冥想。

　　罗森菲尔德后来描述说：

　　“（玻尔）极力游说每一个人，试图使他们相信爱因斯坦说的不可能是真的，不然那就

是物理学的末日了。但是他想不出任何反驳来。我永远不会忘记两个对手离开会场时的情

景：爱因斯坦的身影高大庄严，带着一丝嘲讽的笑容，静悄悄地走了出去。玻尔跟在后面

一路小跑，他激动不已，词不达意地辩解说要是爱因斯坦的装置真的管用，物理学就完蛋

了。”

　　这一招当真如此淳厚完美，无懈可击？玻尔在这关键时刻力挽沧海，方显英雄本色。

他经过一夜苦思，终于想出了破解此招的方法，一个更加妙到巅毫的巧招。

　　罗森菲尔德接着说：

　　“第二天早上，玻尔的胜利便到来了。物理学也得救了。”

　　玻尔指出：好，一个光子跑了，箱子轻了△m。我们怎么测量这个△m呢？用一个弹簧

称，设置一个零点，然后看箱子位移了多少。假设位移为△q吧，这样箱子就在引力场中

移动了△q的距离，但根据广义相对论的红移效应，这样的话时间的快慢也要随之改变相

应的△T。可以根据公式计算出：△T》h/△mc^2。再代以质能公式△E=△mc^2，则得到最

终的结果，这结果是如此眼熟：△T△E　》　h，正是海森堡测不准关系！

　　我们可以不理会数学推导，关键是爱因斯坦忽略了广义相对论的红移效应！引力场可

以使原子频率变低，也就是红移，等效于时间变慢。当我们测量一个很准确的△m时，我

们在很大程度上改变了箱子里的时钟，造成了一个很大的不确定的△T。也就是说，在爱

因斯坦的装置里，假如我们准确地测量△m，或者△E时，我们就根本没法控制光子逃出的

时间T！

　　广义相对论本是爱因斯坦的独门绝技，玻尔这一招“以彼之道，还施彼身”不但封挡

住了爱因斯坦那雷霆万钧的一击，更把这诸般招数都回加到了他自己身上。虽说是殚精竭

虑最后想出此法，但招数精奇，才气横溢，教人击节叹服，大开眼界。觉得见证两大纵世

奇才出全力相拚，实在不虚此行。

　　现在轮到爱因斯坦自己说不出话来了。难道量子论当真天命所归，严格的因果性当真

已经迟迟老去，不再属于这个叛逆的新时代？玻尔是最坚决的革命派，他的思想闳廓深远

，穷幽极渺，却又如大江奔流，浩浩荡荡，翻腾不息。物理学的未来只有靠量子，这个古

怪却又强大的精灵去开拓。新世界不再有因果性，不再有实在性，可能让人觉得不太安全

，但它却是那样胸怀博大，气派磅礴，到处都有珍贵的宝藏和激动人心的秘密等待着人们

去发掘。狄拉克后来有一次说，自海森堡取得突破以来，理论物理进入了前所未有的黄金

年代，任何一个二流的学生都可能在其中作出一流的发现。是的，人们应当毫不畏惧地走

进这样一个生机勃勃的，充满了艰险、挑战和无上光荣的新时代中来，把过时的因果性做

成一个纪念物，装饰在泛黄的老照片上去回味旧日的似水年华。

　　革命！前进！玻尔在大会上又开始显得精神抖擞，豪气万丈。爱因斯坦的这个光箱实

验非但没能击倒量子论，反而成了它最好的证明，给它的光辉又添上了浓重的一笔。现在

没什么好怀疑的了，因果性是不存在的，哥本哈根解释如野火一般在人们的思想中蔓延开

来。玻尔是这场革命的旗手，他慷慨陈词，就像当年在议会前的罗伯斯庇尔。要是可能的

话，他大概真想来上这么一句：

　　因果性必须死，因为物理学需要生！

　　停止争论吧，上帝真的掷骰子！随机性是世界的基石，当电子出现在这里时，它是一

个随机的过程，并不需要有谁给它加上难以忍受的条条框框。全世界的粒子和波现在都得

到了解放，从牛顿和麦克斯韦写好的剧本中挣扎出来，大口地呼吸自由空气。它们和观测

者玩捉迷藏，在他们背后融化成概率波弥散开去，神秘地互相渗透和干涉。当观测者回过

头去寻找它们，它们又快乐地现出原型，呈现出一个面貌等候在那里。这种游戏不致于过

火，因为还有波动方程和不确定原理在起着规则的作用。而统计规律则把微观上的无法无

天抹平成为宏观上的井井有条。

　　爱因斯坦失望地看着这个场面，发展到如此地步实在让他始料不及。没有因果性，一

片混乱……恐怕约翰？米尔顿描绘的那个“群魔殿”（Pandemonium）就是这个样子吧？爱因

斯坦对玻尔已经两战两败，他现在知道量子论的根基比想象的要牢固得多。看起来，量子

论不太可能是错误的，或者自相矛盾的。

　　但爱因斯坦也决不会相信它代表了真相。好吧，量子论内部是没有矛盾的，但它并不

是一幅“完整”的图像。我们看到的量子论，可能只是管中窥豹，虽然看到了真实的一部

分，但仍然有更多的“真实”未能发现。一定有一些其他的因素，它们虽然不为我们所见

，但无疑对电子的行为有着影响，从而严格地决定了它们的行为。好比我们在赌场扔骰子

赌钱，虽然我们睁大眼睛看明白四周一切，确定没人作弊，但的确可能还有一个暗中的武

林高手，凭借一些独门手法比如说吹气来影响骰子的结果。虽然我们水平不行，发现不了

这个武林高手的存在，觉得骰子是完全随机的，但事实上不是！它是完全人为的，如果把

这个隐藏的高手也考虑进去，它是有严格因果关系的！尽管单单从我们看到的来讲，也没

有什么互相矛盾，但一幅“完整”的图像应该包含那个隐藏着的人，这个人是一个“隐变

量”！

　　不管怎么说，因果关系不能抛弃！爱因斯坦的信念到此时几乎变成一种信仰了，他已

决定终生为经典理论而战，这不知算是科学的悲剧还是收获。一方面，那个大无畏的领路

人，那个激情无限的开拓者永远地从历史上消失了。亚伯拉罕？帕斯（Abraham　Pais）在《

爱因斯坦曾住在这里》一书中说，就算1925年后，爱因斯坦改行钓鱼以度过余生，这对科

学来说也没什么损失。但另一方面，爱因斯坦对量子论的批评和诘问也确实使它时时三省

吾身，冷静地审视和思考自己存在的意义，并不断地在斗争中完善自己。大概可算一种反

面的激励吧？

　　反正他不久又要提出一个新的实验，作为对量子论的进一步考验。可怜的玻尔得第三

次接招了。

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　　饭后闲话：海森堡和德国原子弹计划（三）

　　玩味一下海森堡的声明是很有意思的：讨厌纳粹和希特勒，但忠实地执行对祖国的义

务，作为国家机器的一部分来履行爱国的职责。这听起来的确像一幅典型的德国式场景。

服从，这是德国文化的一部分，在英语世界的人们看来，对付一个邪恶的政权，符合道德

的方式是不与之合作甚至摧毁它，但对海森堡等人来说，符合道德的方式是服从它正如

他以后所说的那样，虽然纳粹占领全欧洲不是什么好事，但对一个德国人来说，也许要好

过被别人占领，一战后那种惨痛的景象已经不堪回首。

　　原子弹，对于海森堡来说，是“本质上”邪恶的，不管它是为希特勒服务，还是为别

的什么人服务。战后在西方科学家中有一种对海森堡的普遍憎恶情绪。当海森堡后来访问

洛斯阿拉莫斯时，那里的科学家拒绝同其握手，因为他是“为希特勒制造原子弹的人”。

这在海森堡看来是天大的委屈，他不敢相信，那些“实际制造了原子弹的人”竟然拒绝与

他握手！也许在他心中，盟军的科学家比自己更加应该在道德上加以谴责。但显然在后者

看来，只有为希特勒制造原子弹才是邪恶，如果以消灭希特勒和法西斯为目的而研究这种

武器，那是非常正义和道德的。

　　这种道德观的差异普遍存在于双方阵营之中。魏扎克曾经激动地说：“历史将见证，

是美国人和英国人造出了一颗炸弹，而同时德国人在希特勒政权下的德国人只发展了

铀引擎动力的和平研究。”这在一个美国人看来，恐怕要喷饭。

　　何况在许多人看来，这种声明纯粹是马后炮。要是德国人真的造得出来原子弹，恐怕

伦敦已经从地球上消失了，也不会罗里罗嗦地讲这一大通风凉话。不错，海森堡肯定在

1940年就意识到铀炸弹是可能的，但这不表明他确切地知道到底怎么去制造啊！海森堡在

1942年意识到以德国的环境来说分离铀235十分困难，但这不表明他确切地知道到底要分

离“多少”铀235啊！事实上，许多证据表明，海森堡非常错误地估计了工程量，为了维

持链式反应，必须至少要有一个最小量的铀235才行，这个质量叫做“临界质量”

（critical　mass），海森堡不管他是真的算错还是假装不知在1942年认为至少需要几

吨的铀235才能造出原子弹！事实上，只要几十千克就可以了。

　　诚然，即使只分离这么一点点铀235也是非常困难的。美国动用了15000人，投资超过

20亿美元才完成整个曼哈顿计划。而德国整个只有100多人在搞这事，总资金不过百万马

克左右，这简直是笑话。但这都不是关键，关键是，海森堡到底知不知道准确的数字？如

果他的确有一个准确数字的概念，那么虽然这德国来说仍然是困难的，但至少不是那样的

遥不可及，难以克服。英国也同样困难，但他们知道准确的临界质量数字，于是仍然上马

了原子弹计划。

　　海森堡争辩说，他对此非常清楚，他引用了许多证据说明在与斯佩尔会面前他的确知

道准确的数字。可惜他的证据全都模糊不清，无法确定。德国的报告上的确说一个炸弹可

能需要10…100千克，海森堡也描绘过一个“菠萝”大小的炸弹，这被许多人看作证明。然

而这些全都是指钚炸弹，而不是铀235炸弹。这些数字不是证明出来的，而是猜测的，德

国根本没有反应堆来大量生产钚。德国科学家们在许多时候都流露出这样的印象，铀炸弹

至少需要几吨的铀235。

　　不过当然你也可以从反方面去理解，海森堡故意隐瞒了数字，只有天知地知他一个人

知。他一手造成夸大了的假相。

　　至于反应堆，其实石墨也可以做很好的减速剂，美国人就是用的石墨。可是当时海森

堡委派波特去做实验，他的结果错了好几倍，显示石墨不适合用在反应堆中，于是德国人

只好在重水这一棵树上吊死。这又是一个悬案，海森堡把责任推到波特身上，说他用的石

墨不纯，因此导致了整个计划失败。波特是非常有名的实验物理学家，后来也得了诺贝尔

奖，这个黑锅如何肯背。他给海森堡写信，暗示说石墨是纯的，而且和理论相符合！如果

说实验错了，那还不如说理论错了，理论可是海森堡负责的。在最初的声明中海森堡被迫

撤回了对波特的指责，但在以后的岁月中，他，魏扎克，沃兹等人仍然不断地把波特拉进

来顶罪。目前看来，德国人当年无论是理论还是实验上都错了。

　　对这一公案的争论逐渐激烈起来，最有影响的几本著作有：Robert　Jungk的《比一千

个太阳更明亮》（Brighter　Than　a　Thousand　Sunds，1956），此书赞扬了德国科学家那高

尚的道义，在战时不忘人类公德，虽然洞察原子弹的奥秘，却不打开这潘多拉盒子。1967

年David　Irving出版了《德国原子弹计划》（The　German　Atomic　Bomb），此时德国当年的

秘密武器报告已经得见天日，给作品带来了丰富的资料。Irving虽然不认为德国科学家有

吹嘘的那样高尚的品德，但他仍然相信当年德国人是清楚原子弹技术的。然后是Margaret　

Gowing那本关于英国核计划的历史，里面考证说德国人当年在一些基本问题上错得离谱，

这让