Monday, December 26, 2011

宇宙的精灵 #13.3



193010月,又一个秋风萧瑟季节,第六届索尔维物理会议如期在布鲁塞尔举行。自上届索尔维会议的三年以来,哥本哈根诠释狂飙突进,稳稳地占据了统治地位。这些观点被编成教科书,哺育又一代物理学家。狄拉克在上一次会议几乎没有参战,这不是他的特长,但由于会议期间与波尔的一次中断的谈话而开始琢磨“狄拉克方程”,把哥派的哲学思想形式化为严密的数学方程,不仅统摄了历史的成果,而且开始提出新颖的预测。这些工作无疑为哥本哈根诠释增添了真理性和权威性。

在明显一边倒的形势下,似乎只有爱因斯坦顽固地坚持他反对哥本哈根诠释的“反动立场”(泡利戏语)。“道之所在,虽千万人吾往矣”,这点应赢得我们的尊重。爱因斯坦坚持认为,统计方法只是权宜之计,微观个体原则上一定是严格决定的,因此,哥本哈根诠释一定会有不可克服的内在矛盾,它一定会露出破绽。那么这三年里爱因斯坦又练出了什么真经,能破除歌本哈根魔咒呢?

上次与波尔交手,爱因斯坦对这个对手算是领教了,瞒天过海的幻影大法,经不住轫性的波尔见招拆招死缠烂打,所以要改变了战术,由全面进攻转为重点突破,伤其十指不如断其一指,集中打击不确定性原理。因此练得一招掏心降龙法,以期一招致命。还甭说,这一招还真把波尔逼到了狼牙山的悬崖绝壁上,就差高呼口号往下跳了。

一个早餐会上,老爱突然抛出了一个思想实验——“光盒佯谬”:(13.2)

图13.2  爱因斯坦光盒

你们不是说时间t和能量E是一对不可能同时测准的共扼量吗?设想一个不透明的盒子,里面有若干个光子,一个精准的弹簧称测出整个光盒的总重量也就是总质量M0。盒子有一小孔,由一个灵敏的开关控制,用盒子里一个精准的时钟来记录它开关的时间。

好,实验开始。打开开关放出一个光子,时钟精确地记录下打开时间t。精确度只与开关的灵敏度和时钟的精确度有关,只有技术上的限制而无原则上的限制。我们只要把开关做得无限灵敏时钟无限精确,t就可以无限的精确,不准量Δt0;光子的精确的时间原则上可能。

精确的能量就更不是问题了。放出一个光子后弹簧称会称出一个轻了一点的光盒质量M1,则这个光子的质量为m=M0M1由质能关系式可求出这个光子的能量为E=mc2;不准量ΔE0;光子精确的能量同样是原则上可能的。

因此,在不确定关系式“Δt·ΔEh”打上一个大红叉,正确的关系式是——

Δt·ΔE0

瞧一瞧,看一看——时间和能量,同时测准!

无隙可击啊!有目击者记下了波尔当时的表情——“脸色惨白,呆若木鸡,张口结舌”。完啦,完啦!新建成的哥本哈根诠释大厦竟然是一个豆腐渣工程,基础水泥标号不够钢筋不足,不,压根儿就没有钢筋水泥,是用竹条和粘土做的!实际的Δt·ΔE是多少我们不知道,哪怕它是大于h,那也是技术问题而不是原则问题,人类无限发展的认识能力和实践能力总可能克服它,原则是可以趋于0最后等于0。如果这个不确定量与量子精灵h无关,所谓不确定关系原理就是坑蒙拐骗的江湖数术。而没有了这个不确定关系,概率解释又从何谈起?互补原理又有何科学依据?老爱今儿真高兴,微观领域的探索尽管任重道远,量子世界尽管变幻莫测扑朔迷离,但至少给我们留下对经典决定论的念想。

波尔一时想不出反驳,就使用了很低级的“悲情法”——“他极力说服每一个人,试图使他们相信爱因斯坦不可能是真的,不然就是物理学的末日了”(波尔助手罗森菲尔德语)。散会后照例爱因斯坦和波尔同行,前者高视阔步,周身弥散着洋洋得意的波函数,把一地落叶踏得“喳喳”作响;而后者是一脸沮丧,小碎步地亦步亦趋,口中还念念有词:“如果这个装置管用,物理学就完蛋了,物理学就完蛋啦!”(图13.3)海森堡和泡利照例是“会好的,会好的”,波尔照例是“忧心忡忡,暗自抓狂”,但这一次似乎不是那么好过关了——爱因斯坦这三年的功也不是白练的。小于连的一泡尿真的就能把一个好端端的新理论给浇灭了?这一夜波尔是辗转反侧,搜肠刮肚地寻求应敌之策。


图13.3 索尔维会议期间的爱因斯坦与波尔

当太阳再次照亮布鲁塞尔,爱因斯见到了一个与昨天判若两人的波尔,他就知道大势不妙——后者已经一扫昨日的晦气,精神抖擞地站到了讲台上:

老爱呀,您的狭义相对论发表已经二十五年,广义相对论发表也十五年了,看来我们都得复习功课啦。咱们都忘记了一个细节,当光盒放出一个光子,箱子轻了Δm时,弹簧称会让盒子略为升高一点,也就是说发生一个位移Δq。根据您老广义相对论的红移效应,箱子在引力场移动Δq,就会有相对论的时钟效应,精确的时间t必然会相应改变Δt ——不好意思,时间的不准量Δt又鬼使神差地冒出来啦!瞧一瞧,看一看——时间和能量,还是不能同时测准!

这个波尔呀,学术论战时就是这么不厚道。老爱还能说什么呢?总不能说他自己的相对论是错的吧?总不能把牛顿的绝对时间重新请回来吧?波尔对中国哲学很感兴趣,看来把 “以子之矛攻子之盾”的矛盾法也学去了。

现在轮到爱因斯坦“脸色惨白,呆若木鸡,张口结舌”啦。两届索尔维物理学会议给爱因斯坦留下了噩梦般的回忆,他后来曾这样描述:“群魔在布鲁塞尔聚首”。      

波尔胜利了,“物理学又得救啦!”罗森菲尔德语)如果说第五届是一次严峻考验,这一届就是严峻考验的平方,所幸的是,我们扛过来了!


         昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路。




No comments:

Post a Comment