量子传
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今天我们来讲一本比较有深度的书,这本书叫作《量子传》。大家以后如果晚上睡不着觉,可以听这本书助眠。但是还是要坚持听一下,因为这本书牵扯到一个非常重要的命题,就是这个世界究竟什么才是现实。这个世界到底是连续的,还是离散的?这个世界到底是实存的,还是虚幻的?这个世界到底是由波组成的,还是由粒子组成的?我们不期望读完《量子传》就能够理解量子力学,因为真正能够理解量子力学的人少之又少。甚至费曼说,对于量子力学,他认为稳妥的说法,是没有人理解量子力学。但读完这本书,我们至少可以明白量子力学的发展历程,了解这里边一个个充满着科学精神的伟大人物,这是非常令人心潮澎湃的一件事。
【原子核是怎么被发现的?】
欧内斯特·卢瑟福在曼彻斯特大学当教授。卢瑟福是一个了不起的人,他本人最大的贡献是发现了原子核。他让他的学生用α粒子去轰击金箔,等于是朝着金原子打α粒子,然后他问他的学生:有没有反射回来的α粒子呢?他们发现竟然真的有反射回来的α粒子。当时卢瑟福就讲了一句话:这就好像你朝着一张卫生纸,发射了一颗炮弹,然后这个炮弹被弹回来了。卢瑟福由此发现了原子核。原子的重量大部分都在它中间的原子核上,这个(体积的)比例相当于什么?他的比喻是“就像一座教堂里的一只苍蝇一样”,原子核周围是巨大的空间。这是卢瑟福的原子结构和模型。
【爱因斯坦与玻尔的“巨人之战”】
接下来我们就要讲巨人之战的过程了。这是量子之王与物理学教皇之间的对抗,量子之王指的是玻尔,物理学教皇指的是爱因斯坦。1927年,第五次索尔维会议在布鲁塞尔召开。在玻尔讲了他的新发现和理论之后,爱因斯坦用思想实验对他进行质疑。“他必须向大家证明哥本哈根诠释并不自洽,从而击碎玻尔及其支持者‘量子力学是一个封闭、完备理论’的论断。”爱因斯坦并不认为这个理论没有价值,他只是不能够接受对方说这个理论是封闭的、完备的,这就意味着它已经完全自洽了。爱因斯坦一次一次地提出挑战,但玻尔也一次一次地回应了他。
“海森堡后来回忆说,几天后,‘玻尔、泡利和我明白了,现在我们可以确信自己的立场没有错,而爱因斯坦也明白了,哥本哈根方面对量子力学的新诠释不是那么容易反驳的’。”但是爱因斯坦始终说一句话:上帝不会掷骰子。玻尔在某种场合回复说:“不过,即便如此,也不可能是由我们告诉上帝如何掌管这个世界。”爱因斯坦有一位好友叫埃伦费斯特,他用开玩笑的语气说:“爱因斯坦,我真为你感到羞愧,你现在反对量子理论这个新理论的样子,就和你的对手反对相对论一样。”
所以,爱因斯坦后来讲过一句话:“为了惩罚我对权威的蔑视,命运把我自己变成了一个权威。”爱因斯坦曾是量子力学的旗手,他是打开了量子力学大门的人,但是现在他拼了老命地质疑量子力学,因为他不能接受这个世界是概率性的、非连续的,他不能接受这个世界竟然是不确定的、没有因果律的,他要捍卫因果律。这就是第五次索尔维会议。