第一推动丛书·物理系列:爱因斯坦的骰子和薛定谔的猫
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偶像和竞争者

这是两位辉煌的物理学家的故事,1947年的媒体战争曾破坏过他们几十年的友谊,以及科学合作和发现的脆弱本性。

二人产生龃龉时,各自都已是诺贝尔奖获得者,且已人到中年,已经过了研究的高峰期。然而国际新闻界对两个人的故事讲得都不相同。这是一个大家都熟悉的情节:一位久经沙场仍然强大的老兵,面对一个正在崛起的渴望夺取奖杯的竞争者。阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)声誉卓著——他的每一个声明都会有媒体报道;相比之下,很少有读者熟悉奥地利物理学家埃尔温·薛定谔的研究成果。

关注爱因斯坦职业生涯的人都知道,他在统一场论上已经进行了数十年的研究。他希望延续19世纪英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的工作,通过一个简单的方程组把自然界的力结合在一起。麦克斯韦提出了对于电力和磁力的统一解释,称为电磁场,并将电磁波和光波等同视之。爱因斯坦自己提出的广义相对论将引力描述为时空的几何结构。该理论得到了验证,他声名大振。不过,他不想停止不前。他的梦想是将麦克斯韦的结果纳入广义相对论的扩展形式,从而使电磁与引力统一起来。

每隔几年,爱因斯坦都会宣布一个统一论,引来众人关注,但是却又会静悄悄地失败,并被另一个理论所替代。从20世纪20年代末开始,他的主要目标之一是针对尼尔斯·玻尔、维尔纳·海森伯、马克斯·玻恩等人建立的概率量子理论,提出一种确定性的替代理论。虽然他意识到量子理论在实验上是成功的,但他认为量子理论是不完整的。在他的心里,他觉得“上帝不掷骰子”,这是对这个问题的一种理想的机械主义创世论的表述。他所说的“上帝”,是指17世纪荷兰哲学家巴鲁赫·斯宾诺莎(Baruch Spinoza)所描述的神:可能存在的最好的自然秩序的象征。斯宾诺莎认为,上帝与自然同义,他是不变的,永恒的,不给机会留任何余地。爱因斯坦赞同斯宾诺莎的看法,试图寻求控制自然机制的不变规则。他坚定不移地要证明,世界是绝对确定的。

20世纪40年代,在纳粹吞并奥地利之后,薛定谔流亡爱尔兰,他也赞同爱因斯坦对量子力学的正统解释的鄙视,把他看作是一个自然的合作者。类似地,爱因斯坦也觉得薛定谔的观点跟自己的很相符。在二人相互交换了对力的统一的想法之后,薛定谔突然宣布取得了成功,这引起了世人的关注,也让他和爱因斯坦的友谊出现了裂痕。

大家可能听说过“薛定谔的猫”——这是他提出的著名的涉及猫科动物的思维实验。但是,在二人产生龃龉的那段时间,物理界以外,还很少有人听说过他所说的这个有关猫的寓言。新闻界把他描绘成一个居住在都柏林的雄心勃勃的科学家,而且他可能已经击败了伟大的爱因斯坦。

最早宣布这一消息的是《爱尔兰新闻》,从该报纸的报道中,国际社会得知了薛定谔所发出的挑战。薛定谔给媒体发去了一个长篇新闻稿,描述了他新提出的“万物理论”,而且毫不谦虚地将自己的成果与希腊圣人德谟克利特(发明“原子”这个词的人)、罗马诗人卢克来修、法国哲学家笛卡尔、斯宾诺莎和爱因斯坦的成果等量齐观。

薛定谔说:“科学家宣传自己的发现并不是一件很恰当的事。但是既然新闻界希望了解,我就把新闻稿给他们了。”[1]

《纽约时报》将这一宣布描述为特立独行者的神秘方法与缺乏进步的现有权威之间的战斗。“薛定谔如何取得了进展,我们不得而知。”报道中说。[2]

在很短的一个时期内,在探究解释宇宙中的一切的理论这件事上,一个原来名不见经传的维也纳物理学家,似乎击败了伟大的爱因斯坦。也许是时候来更好地了解一下薛定谔。