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1927年物理学家们在布鲁塞尔就召开了第五届索尔维会议，波尔和爱因斯坦有场大辩论，不过辩论到最后爱因斯坦就扛不住了，显然大家都赞成波尔的观点，哥本哈根学派的思想也就被世界上多数的物理学家接受了。但是以爱因斯坦、薛定谔、得布罗意为首的这几个人就不承认，还有同样身为量子力学创始人的狄拉克也在犹豫，他始终没说话，心里是倾向于爱因斯坦的，因为从最终哲学上有个认定，这个世界一定是靠谱的，是可以测量的，是测的准的。但是测不准原理又放这了，又不能否认它，狄拉克心里也没谱，所以他不表态。 这事显然还没完，1927年-1930年之间这段时间里，狄拉克就开始整合量子力学与狭义相对论，开创了一门新的学问叫量子场论，他推导出了著名的狄拉克方程。狄拉克预言存在反粒子，说白了就是存在质量和电子差不多但是电荷和电子完全相反的东西，叫正电子，它带正电。当然了这个预言是提前做出来的，当时还没有办法去观测和证实，等要观测和证实那是后话了。大致在这段时间里可以看出来一个脉络，最开始是海森堡冒出来的，1925年提出矩阵力学，到25年年底过圣诞的时候薛定谔冒出来了，基本上1926年就属于薛定谔了，他搞出波动方程这个影响很大。接下来1927年开索尔维会议，大家讨论测不准原理，波尔跟爱因斯坦就开始辩论。后面1928年显然就属于狄拉克，他搞出来狄拉克方程。两次索尔维会议之间大概就是这个状态。 狄拉克方程 1928年还有一件事，在当时是不起眼，一个小男孩就出生在了北爱尔兰的首府叫贝尔法斯特，这个男孩会在日后向哥本哈根学派的不确定性原理发起挑战，而且他的不等式也成了检验爱因斯坦和波尔谁对谁错最好的一个裁判员，这是后话了，因为1928年这个小孩最重要的事就是好好吃奶好好长大。 1930年，新的一次索尔维会议又要开了，这次是第六届了。一大帮物理学家在深秋聚到了布鲁塞尔，大家热烈讨论物理学问题。因为洛伦兹老爷子去世了，这次大会主席是郎之万。上次爱因斯坦比较矜持，大家发言他不说话，一直到最后他才发言，这次他不太一样，爱因斯坦憋了三年，他就在等这一天，等着在索尔维会议上找波尔麻烦。果然开会时间不长，爱因斯坦就站起来了，走到黑板面前画了一个实验装置的图，他说这个实验装置将证明测不准原理是不靠谱的。爱因斯坦画了一个方盒子，一边有个小闸门，有个机械钟控制，只要设定好时间就能自动打开闸门，盒子里有辐射物质会放出光子，爱因斯坦就向大家解释这个思想实验的原理，说海森堡、波尔他们提出不确定性原理，说的是时间δ(t)和能量δ(E)是不能同时测量准的，测准了能量就测不准时间，测准了时间就测不准能量，他们想同时测这两个值的确不方便，那好吧，我给他们想个办法，我就分开测，比如说现在闸门是个很精确的机械钟在控制，是个理想的钟，要多精确有多精确，到时间就开，就放出一个光子，那δ(t)就知道了，光子飞出来一个，那箱子里的质量就变轻了，因为光子也有动质量啊，它停下来的时候静质量是0但它永远不会停永远在动。光子一飞出来，箱子里就少了个光子，箱子轻了多少我们当然有办法把它测出来，也就是说δ(E)就可以通过E=mc^2给算出来，那么δ(t)和δ(E)就都测准了，也就是说测不准原理是错的。 爱因斯坦这次的思维实验 大家一听，有道理啊，好像理论上是说得通的，然后大家都回过头去看波尔，心说爱因斯坦出牌了，该你了。大家一看波尔脸色很难看，坐在那发愣。波尔傻了，他万没想到爱因斯坦憋3年给他来了这么一手，这是他完全没想到的，大伙一看这事麻烦了。爱因斯坦不愧是物理学的泰山北斗一般，一出手就是个大难题。当然这次大会主题是磁场，大家都谈磁场，但是波尔这一天都没精神，就弄的跟丢了魂一样，而爱因斯坦一天都挺开心的，反正这难题出给波尔了，球在他那边，就看他怎么对付，自己没啥好担心的，这三年就琢磨着怎么破解测不准原理了，现在球踢给波尔他自己挺开心的，在自己房间里还拉小提琴了。要说科学家会玩乐器的实在不占少数，比如说普朗克钢琴、大提琴、管风琴不在话下，唱歌还唱的不错，年轻的时候还给轻歌剧作曲，上大学还在犹豫是学音乐当音乐家还是学物理当物理学家。普朗克这是老一辈了，往年轻一辈讲，海森堡钢琴弹的特别棒，前面讲过1929年他和狄拉克一起去了日本讲学，在船上他就给狄拉克弹钢琴，还问狄拉克喜欢听哪首，结果狄拉克回答就喜欢听他双手交叉弹的那首，说白了狄拉克对海森堡弹啥曲子根本没进耳朵，他的注意力一直在海森堡的手上，不过话说回来狄拉克平时就是个木头人，也没啥兴趣爱好，后来有人考证出来他好像也有点兴趣爱好，比较喜欢看电影，看电影也不是看一般的故事片，那时候好莱坞正流行，到1929年第一次发奥斯卡奖，但是狄拉克喜欢看米老鼠这种动画片，这是狄拉克这年轻一辈的。中间一辈的就是爱因斯坦，他特喜欢拉小提琴，但有人说他拉琴像锯木头特难听，那没那么夸张，水平比较业余是真的，拉出来也还凑合能听，反正这天他高兴，在旅馆里就开始拉。不管他拉的好拉的坏，波尔肯定能听见，而且听见肯定能烦死，他俩旅馆就住楼上楼下，脚步声都能听见。爱因斯坦心说你肯定睡不着了吧，因为他能听到波尔的脚步声，在屋子里来回的踱步，一晚上就没歇着。 第二天爱因斯坦一看波尔完全出乎意料，波尔精神抖擞，心说不好，这家伙不知道想出啥主意来了。果然今天就轮到波尔了，波尔也在台上画了一个图，和昨天爱因斯坦画的图差不多，也是一个方盒子，边上开一闸门，由一个机械钟控制，但是跟爱因斯坦的图片不一样的是盒子是摆在一个弹簧秤上面的。爱因斯坦不是说可以测量质量变化，来计算飞出来的光子的质量，但是不能空口白话，总要有测量工具吧。那画个弹簧秤是很合理的吧，这其实也蛮符合波尔的思路，测量方式不能不考虑，测量这个行为会干扰最后的结果，一定要把测量行为具体下来才能讨论这个问题，在微观世界里测量方式那是至关重要。钟控制闸门的开合，闸门一开光子就飞出来了，箱子瞬间就变轻了，但是别忘了盒子是挂在弹簧秤上的，钟也是挂在盒子上的，大家都是一个整体，整个盒子带着钟的重量，少了一个光子变轻了，那弹簧秤的弹簧就要收缩了，拉着盒子往上飘，别看这小小的移动，在这个过程中，根据爱因斯坦的广义相对论，箱子在地球引力场里移动会产生红移，看箱子上表的读数就会发生偏差。这个可能不好理解，现在我们有非常精确的原子钟，完全可以观测到这个现象，在地上放两个原子钟，都是高精度及其精准，而且彼此互相校准，钟走的完全一样。然后把一个钟搬到100米的高塔上，一个钟放地上，大家都很惊奇的发现这俩钟高度不一样走的也不一样，一个快一个慢，根据爱因斯坦的广义相对论，引力场会对时间造成影响，高塔上离地心远，引力场比地面稍微弱了一丁点。其实我们站在地面上头顶收到的引力要比脚底受到的引力小一点，差大概三滴水的重量，非常非常小，但这点微小的差异对钟表其实都是有影响的，特别是那种超级精密的原子钟。反正按照波尔这个说法，因为弹簧稍微一挪动，产生了红移，所以时间就变了，时间一变，即使把参数带进去一算，发现刚好符合测不准原理。 这回就轮到爱因斯坦魂不守舍了，因为这实在太出乎意料了，爱因斯坦憋三年憋出来一大招，让波尔一个晚上就给破了，而且还漂亮玩了一招以其人之道还治其人之身，什么相对论啊什么引力红移啊那是爱因斯坦最得意的理论，广义相对论就是爱因斯坦提出来的，但爱因斯坦自己万万没想到就在这方面出了纰漏，他不得不承认波尔说的逻辑上完全是自洽的，完全说的通。其实波尔自己心里也打鼓，他可不保证这个说法一定不存在漏洞，他只憋了一个晚上。反正爱因斯坦没办法只能认输，这次打嘴仗没打过波尔自己还吃了个闷亏。爱因斯坦一直觉得测不准这个事说有是有的，但是这只是表象，背后一定有个啥东西我们还不知道，是这个东西在操纵着这一切稀奇古怪的事，这个东西到底是啥呢？怎么才能证明它存在呢？他一时半会想不出来，就拍拍屁股走人，一边憋大招去了。 1930年的索尔维会议波尔又胜了，而且这次波尔胜的比较惊险。爱因斯坦憋大招憋的三年，波尔就凭借着自己物理学的直觉短时间就给化解掉了，这就好比足球场上点球大战，爱因斯坦是罚球的，他有时间慢慢选往哪踢啊什么时候起脚啊用什么角度啊，但是作为守门员的波尔他没时间，他只能等着爱因斯坦那一脚球踢出来他才能有个反应，但是波尔在这次表现的非常出色，他完成了，像扑点球一样把这个问题解决了。别看波尔平时反应有点迟钝，没有那帮物理学男孩反应快，但是他一生辩论都没输过。爱因斯坦年底就去美国讲学了，还接受了纽约市长的金钥匙，他已经是世界名人了，到处受欢迎，而且他也是年过半百的人了，因为这一年他51岁了，他也就过了学术的巅峰期了。有人说假如1925年之后爱因斯坦去钓鱼，物理学界也没啥损失。其实这么说是对事物理解的不够透彻，人随着年龄、社会地位、个人选择的变化在历史进程中每个人扮演的角色是不一样的，爱因斯坦早年是个锐意进取的物理学创新开拓者，那时候他还是毛头小伙子，但是岁数大了，他显然就不能胜任这样的角色，这种事他再也干不了了。上个世纪初，普遍年轻人在打天下，比如爱因斯坦提出相对论的时候他才25岁，泡利、海森堡、狄拉克这帮子包括后来的费米、郎道这些人都是年轻人，长江后浪推前浪，前浪死在沙滩上。人到中年就不得不开始转换自己角色，波尔他的角色转换就是他是一个好老师，好研究所所长，波尔的研究所前后培养了600多人，爱因斯坦没这个本事带学生，但是他也有个转型，这个转型是他自己没注意到的，他从一个开拓者变成了一个磨刀石。波尔的理论要是块好钢，当然跟磨刀石不是敌对关系，磨刀石并不是刀的敌人，但是它会帮你变的更加锋利，爱因斯坦最后承担的就是这个角色。到了1935年，他跟波多尔斯基和罗森一起提出了EPR佯谬，算是反将了波尔一军，薛定谔当时见到这篇论文发表出来之后一看，一个词就脱口而出，叫量子纠缠，这个词到现在都是热门话题，这是后话先不说。 20年代末到30年到初，量子物理界主要就是在折腾这个不确定性原理，这东西太过离经叛道，大家对它的意义也需要慢慢品味才能领悟的到，这是理论物理这边。同时实验物理那边也没闲着，索尔维会议一吵架他们都不是主角，但其实他们也都没闲着。他们大家对原子核内部的结构就非常感兴趣，原子核内部的研究起点也差不多，也是在1930年前后。说到实验方面就有一个家族不能不提，那就是居里家族，居里家族第一代就是比埃尔·居里和玛丽·居里夫妇俩，他们在放射性领域做出了非常杰出的贡献，居里夫人还是少有获得两次诺贝尔奖的人。但是他们家有个毛病，就是只顾低头拉车不顾抬头看路，他们闷头做实验闷头干活非常努力，但经常错过对很多实验意义的思考，要不然他们家诺贝尔奖还不止这几个。老妈就拿了两次了，女儿这还要拿，这要从老妈的女儿伊琳说起。 伊琳·约里奥·居里 要说这个伊琳那是深受父母熏陶，她6岁的时候就得到一个大玩具，是一个英国皇家学会的金质奖章，她老妈给她当玩具了。你想这孩子当时就抱着这么一个大奖章当玩具，那能对她没影响吗？她后来长大也励志像她母亲看齐，也搞科研，就在母亲的研究所里，伊琳就遇到了她一生的伴侣，他是居里夫人放射性协会里的一个助手，他叫约里奥。1926年他们就结婚了，为了让居里这个伟大的姓氏能传递下去，他们把两个人的姓氏放到一块了，成了约里奥·居里。老婆叫伊琳·约里奥·居里，老公叫让·弗雷德里克·约里奥·居里，他们也都是研究放射性的。那个时候德国有个实验物理学家叫瓦尔特·博特做了个实验，那就是用α粒子去轰击金属铍，发现有一种中性的不带电的射线发出来了，博特认为这东西不新鲜，这不就γ射线么。我们知道原子核发出辐射有三种，一种是带正电的α射线，一种是带负电的β射线，一种是不带电的γ射线。带正电的是氦的原子核，带负电的就是电子，不带电的其实就是高能光子，它频率非常高，波长非常短，博特认为不带电的就是γ射线。约里奥夫妇也就重复了博特的实验，他们也观测到了这股中性的射线，但是他俩想进一步研究一下，他们让这股中性射线去照射石蜡，看看射线能否被石蜡吸收掉。结果他们很惊奇的发现辐射根本没有被吸收，反而变的更强了。这到底是怎么回事呢，请看下回分解。 |
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