3.3 量子诠释成主流,哥本哈根掌门人
玻尔于1921年创立的哥本哈根大学理论物理研究所(后来叫玻尔研究所)(图3-4),在当年形成了著名的哥本哈根学派,在创立量子力学的过程中起了重要的作用。几十年来,该研究所走出的科学家中,荣获诺贝尔奖的就有10人以上。
图3-4 玻尔研究所
无论将来量子物理如何发展,如何被诠释,以玻尔为领袖的哥本哈根学派在物理史上的地位不会被抹杀。借用前言中灯塔的比喻,当我们回望历史时,看见指点我们量子航道的一座座灯塔,大多数灯塔上只有一盏灯,普朗克是第一盏,爱因斯坦是第二盏……唯有以玻尔为主灯的那个灯塔上,聚集了好多盏灯!其中包括海森堡、狄拉克、泡利等诺贝尔奖得主,甚至还有朗道这样的巨擘级的物理学家,也曾经在那儿发过光!
哥本哈根学派对量子力学的哥本哈根诠释,在很长一段时间内(基本上是整个20世纪)在物理学界都占据主流地位。即使是现在,各种诠释争相而起之时,哥本哈根诠释也仍然具有一定的竞争力。
玻尔研究所以其开放自由的学术气氛为特征,被人誉为“哥本哈根精神”(图3-5、图3-6),这种良好学术环境的形成,当然与玻尔这个“掌门人”的人格魅力有关。玻尔有一句名言,充分说明了他的为人。据说当别人问玻尔如何能将这么多年轻人团结到一起时,玻尔说:“因为我不怕在年轻人面前承认自己知识的不足,不怕承认自己是傻瓜。”
图3-5 开放自由的玻尔研究所
图3-6 约尔当、泡利、海森堡、玻尔等人(从左往右)在研究所全神贯注地听报告(约1930年)
苏联科学家朗道,对玻尔十分崇敬,这也多少说明一些问题。朗道何许人也!他在物理界素来以骄傲自负著称,他经常在辩论时口无遮拦、言辞犀利,但他却敬爱玻尔,公开场合时常提到自己是玻尔的学生,虽然他在玻尔研究所工作的总时间并不长。
何谓哥本哈根精神也?除了物理含义之外,它还代表了自由、平等、轻松随便、不拘一格、热烈而又和谐的讨论气氛。
某物理学家(弗里西)尝忆20世纪30年代在玻尔研究所工作之见闻曰:
我花了一段时间才习惯了哥本哈根理论物理研究所的这些不拘礼节的行为。例如,一次讨论会上,玻尔与朗道热烈辩论。我走进会场,看见朗道平躺于桌上,而玻尔好像完全不在乎朗道之姿势,只是根据他清晰而直接的思考能力做出对问题的判断。
他们讨论和实验的问题也未见得都是物理问题,例如,玻尔喜欢美国西部电影,经常与同行一起观看。玻尔提出了一个问题,为何在罪犯发起的枪战中英雄总是获胜?玻尔也有一说来解释:根据自由意志做出的决定总是会比无意识地做出的决定更费时,所以,罪犯的计划行动不如自发反击的英雄行动敏捷。玻尔买了两支玩具枪,试图以科学方式检验该理论。最后,乔治·伽莫夫(George Gamow)扮演罪犯,玻尔扮演英雄,据说,“实验”的结果充分验证了玻尔的理论。
笔者的老师惠勒,以前曾在玻尔研究所做研究,他在一次访谈中说道:
……例如,早期的玻尔研究所,楼房大小不及一家私人住宅,人员通常只有5个,但它却不愧是当时物理学界的先驱,叱咤量子论坛一代风云!在那儿,各种思想的新颖活跃,在古今研究中罕见。尤其是每天早晨讨论会,真知灼见发人深思,狂想谬误贻笑大方;有严谨的学术报告,亦有热烈的自由争论。然而,所谓地位显赫、名人威权、家长说教、门户偏见,在那斗室之中,却是没有任何立足之处的。