第十二章 波粒共和
一
荷兰物理学家卡斯米尔(Hendrik Casimir)还是一个年轻学生的时候，有次随导师埃伦费斯特去丹麦的波尔研究所开会。火车快到哥本哈根的时候，埃老师郑重其事地对他说：“现在你就要认识尼尔斯·波尔了，这是一个青年物理学家一生中发生的最重要的事情。”太夸张了吧？这完全就是一种朝圣的感觉呐。见过波尔后才发现这话一点不夸张，本来计划呆几个星期，结果呆了几个月——波尔对年轻人确定是无法摆脱的强磁场。卡斯米尔还处在父母会担心他交友不慎的年纪，父母是业外人士，不知儿子跟的这个“波尔”是什么人。直到有次写信，信封上仅仅写上：“丹麦，尼尔斯·波尔转卡斯米尔收”，儿子居然也能毫无耽搁地收到，他们才放心了——一个坏人如果有名到这个程度，那他呆的地方就应该是监狱而不是大学。波尔已经是声名赫赫，但还是一点架子也没有，在学生眼里，他既是老师，又是父亲、兄弟、朋友。甚至可以拉他去看拍得很烂的电影，波尔还会在看完后一本正经地发表评论。波尔有一“软肋”——需要有人听他讲话，哪怕是工作时，他都希望身边有人能让他随时把自己的想法讲出来。当然他也喜欢听别人说话，包括批评、批判、甚至是挖苦，比如泡利。波尔对泡利的喜欢是由衷的，决不是会做人或者虚伪。波尔如此伟人名人，被泡利像训学生一样训，换了谁涵养再好都受不了。波尔也不是受虐狂，只是从泡利的揶揄挖苦中，他能嚼出思想营养。因此每次泡利来信对波尔来说都是重大事件，他会把信揣在兜里，有空就拿出来看，也会让别人一起分享。然后再花上几天时间写回信，而且脑子里还必须想着泡利那一脸坏笑的的形像，好像他就在身边，信才能写下去。有次收到泡利的信，一时没想好怎么回，就委托夫人玛格丽特去信先打个招呼。玛格丽特在信中说：“尼尔斯会在星期一给你写信”。可等了好几个星期没收到回信泡利着了急，就搞“夫人外交”直接给玛格丽特去信，风格依然幽默戏谑。他首先表扬玛格丽特“很聪明”，没有说是哪一个星期一，接着说：“务请不必非在星期一写，随便哪天写的信，对我都是同样珍贵。”原来泡利也很需要波尔的唠叨。
喜欢讲又不怕听，跟谁发生学术争论就是很正常的事。有人认为其实波尔的批判能力比泡利还强，只不过他没有那么犀利，会比较策略、婉转，加上波尔的为人，说学术争论会伤感情简直就是天方夜谭。波—薛的“哥本哈根会战”，薛定谔被战到病倒在床，就算这样，多少年后薛定谔回忆起这次会面心里仍充满着融融的暖意。可奇怪的是，这次跟海森堡的争论双方都动了感情，甚至到了哭天抹泪互不搭理的程度，尽管之后矛盾消弥，但有无留下阴影还很难说。海森堡是1926年5月到哥本哈根赴任波尔的助手的，住在研究所三楼的客房，波尔住在研究所隔壁的新居。波尔待海森堡如儿子或兄弟，让他在家里吃饭弹钢琴。海森堡也在家书中提到：“我已经把波尔家看成半个家了。”热情周到殷勤好客的家庭主妇玛格丽特，给波尔所有的同事和朋友都留下了美好的印象。但晚年她有次跟人说过：“从来都不喜欢海森堡”。
也许由于家教不同吧。海森堡家族似乎世袭着追求成功的渴望。父亲一辈，海森堡的叔叔有次偷了姐姐（海森堡的姑姑）一笔钱，事发后海森堡的爷爷因势利导，再多给了他一笔钱，让他去美洲冒险，以后这个叔叔成了家族最富的成员。海森堡还有个哥哥，兄弟俩自小就被灌输竞争观念，为了在父母亲那争宠，兄弟俩明争暗斗，每每老拳相向，以至自小互不交往，并且终身不和。家中尚如此，社会上更是特点鲜明。海森堡中学的报告单里经常有这样的评语：“该生自信心特强，并且永远希望出人头地”。
1926年秋，随着矩阵力学和波动力学数学形式等价性的证明，海森堡的矩阵力学由于缺乏直观数学艰涩而风头尽失。这对海森堡是一个沉重的打击。弃莱比锡选哥本哈根，事前遇到父亲的强烈反对，事后也时有怨言。本来矩阵力学是一个补偿，如果这也成为界内的鸡肋，海森堡的哥本哈根之选就失去了最后一点合理性。他决不能容忍让他出人头地的矩阵力学被人们弃之如蔽履，他汲汲于寻求战机，在这场波矩之争中反败为胜。
价值观上波—海师徒就有了裂隙。自BKS理论被实验证伪了以后，波尔就转变了观念，他越来越确信在量子力学的体系中必须实行波粒平权，而海森堡对老师对波动的宽厚强烈不满。为此师生于1927年二月间开始了旷日持久的辩论，谁也说不服谁。结果不胜其烦的波老师悻悻地自个儿到挪威滑雪去了，而不像往常那样带海同学一起去。
不料波尔于1927年3月底从挪威滑雪回来，海森堡已经把自己偏狭的观点夹带在不确定性原理中写成了论文《论量子理论的运动学和力学的直观内容》，连招呼都不打一个就寄出去准备发表。作为助手，这种作法是不合规矩的。波尔觉得这是一个严肃的原则问题，希望海森堡能收回论文，考虑成熟后再做发表的决定。海森堡又怎么会同意呢？他抢在波尔回来前寄出论文，多少就是为了防止波尔这一手。于是一场波—海之争不可避免地爆发了。这又是一场“哥本哈根会战”，不过这次是自己人干起来了。
在波尔看来，海森堡关于伽马射线的理想实验只偏执了粒子一端，而应当补充一个波动的诠释，而缺少这后一种诠释，不确定性原理将是一个跛足巨人，难以达到成功的远方。此外这个理想实验的分析还缺乏实验仪器的元素，具体说显微镜分辨率也是不确定性的根源。位置和动量这对共扼量，不仅与射线的波长相关，且跟显微镜的孔径即分辨率相关，位置的不确定量与显微镜的分辨率成正比，动量则成反比，也就是，显微镜的孔径越大，分辨率越高，位置就越测得准，但同时动量就越测不准。这实际上就是波尔“互补原理”的思想，细节我后面再说。
又是显微镜的分辨率！海森堡的历史伤口再一次被揭开。当年在慕尼黑那个跟我有“仇”的维恩就拿这个为难我，波尔我拿你当良师慈父，怎么也用上这个损招啦？激烈的争论持续了两天，波尔又想起了“物理学的良心”——泡利，写信表示愿出路费请他来当裁判。可能泡利不愿趟这个混水，来信云因故不能前往，十分抱歉。这时恰好瑞典的年轻物理学家克莱恩来到哥本哈根，参加了波尔阵营。卡西弟的《海森堡传》是这样记述的：
按照海森堡的报道，克莱恩出于和波尔的友谊以及出于对沃尔纳（海森堡的名）的反对而支持了波尔，因为沃尔纳显然因过分批评克莱恩的著作而得罪了他。争论很快降低到“重大的个人误会”。在争论的热潮中，海森堡有一次流下了眼泪，他也用尖刻的语言伤害了波尔。
波—海之争是量子力学史上的一个大事件，我一直为这事犯嘀咕——犯得着吗？学术之争，况且不是什么势不两立的观点，而且还是波尔这样的好脾气，海森堡也挺会做人。由此我联想到，波尔把泡利誉为“物理学的良心”，是否还有潜台词？有些人就不那么纯粹，掺杂进学术活动太多的杂质？联想到海森堡独得1932年的诺贝尔奖其实对玻恩和约尔当是很不公平的，这当然怪不得海森堡。但也不见得不能有所作为，如海森堡在领奖的讲话中对玻恩和约尔当的作用做淡化处理，对玻恩的名字更是只字不提，而他应该做的恰好相反，因为只有海森堡最清楚这二位合作对矩阵力学创立的基础性的作用。波尔说海森堡的观点是“一般规则的一个过于特别的事例”，把不确定性原理当作包含在互补原理中的一个定理，是否触动了海森堡的敏感神经？因为这会涉及到业界内的理论地位和个人地位。这一切都说不清道不明。总之，我总觉得学术争论到了这种伤肝动火的程度，似乎就有些学术之外的东西。
唉，文章道德，道德文章！
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