科学蒙难集 1106-第17节
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矩阵力学与波动力学的相互诘难
德布洛意的物质波受到的冷遇尚未好转，又有两位年青的物理学家为推进量子 论而上不平坦的征途。这就是海森堡（W。K。Heisenber，1901－1976）和薛定谔 （R。Schrodinger，1887－1961）。
年青的海森堡在他攻下色散理论（1905年）之后不久，受到玻尔量子论的启示， 同时又洞察到玻尔量子跃迁轨道理论的弱点，于是他决心寻的突破这一弱点的尝试。 大约1921年开始到1925年期间，他遭到巨大的数学上的困难而失败了。只是后来， 由于他求实的科学精神，在爱因斯坦相对论思想启示下，沿着与观测量有密切关系 的那些量的原则，抛弃玻尔的轨道概念，吸取他的定态概念，才找到矩阵数学这一 工具，终于在1925年建立了和经典力学完全不同的量子力学体系的矩阵方程。两年 后，他又发挥了同样的科不精神，以抽象思维和可观测量统一的思想，揭示了微观 客体的“测不准关系”，建立了“测不准原理”。这个原理因其奇异性，长时期受 到人们的误解与诘难。
另一位量子力学的开创者薛定谔，在对德布洛意波的追求中，以其新颖的形式 创立了量子力学的波动方程。当他把这一方程用于原子中的电子时，发现与实验并 不符合，使他十分失望，以为自己的方法错了，因而他放弃了这项工作。后来得知 自己的方法并没有错，只是没考虑到电子自旋（当时电子自旋尚不为人所知）。可 是，此时克莱因和戈登发表了与他同样的方程，走在了他的前面。这使他非常沮丧。 经过几个月的苦恼，才从沮丧中恢复过来，对自己的工作重新作了检查，找到了非 相对论的波动方程即薛定谔方程。
矩阵力学与波动力学在数学形式上是完全不同的，起初人们也完全不了解它们 之间的关系，因而他们之间相互诘难，彼此否定。例如，海森堡在给泡利的信中说： “我越是思考薛定谔理论的物理内容，我对它就越讨厌。同样，狄拉克也表示这一 理论使他”恼火“。而薛定谔在海森堡的矩阵力学刚出现时也指责说：”这样一个 困难的超越代数的方法，简直无法想象，它如果不是使我拒绝的话，至少也使我气 馁“。
后来在1926年，经薛定谔的研究、证明矩阵力学和波动力学是完全等同的。而 对这两个数学方程包含的物理意义，则在同年由波恩提出的波函数统计解释所阐明。
几经磨难，德布洛意波的肯定实验终于出现了。在1927年，戴维逊（C。J。 Davisson，1881－1958）和革末（L。H。Germer，1895－1971）用电子束在单晶 体上反射后产生衍射的实验证明了德布洛意公式。同年，汤姆逊的儿子P。汤姆逊， 利用电子束穿过单晶薄片产生衍射的实验也独立证实了德布洛意的公式。玻恩把波 函数几率解释阐释德布洛意物质波的物理意义，于是揭示了物质波与经典波的本质 差别，即物质波既不是机械波，也不是电磁波，而是一种几率波，显示出微粒性和 波动性的统一。为了对量子力学做普遍物理解释，1927年英国物理学家狄拉克从泡 利的二行二列矩阵得到启发，用四行四列矩阵成功地建立了相对论电子理论，即众 所周知的狄拉克相对论波动方程，进一步体现了光的波粒二象性。标志着量子力学 形式体系的完成。
失去爱因斯坦的支持带来的损失
量子力学还没有来得及庆祝它取得的成功时，就在1926年12月4日，爱因斯坦 给量子力学的创建者之一玻恩的信中表示：“量子力学固然是堂皇的。呆是有一种 内在的声音告诉我，它还不是那真实的东西。这理论说得很多，但是一点也没有真 正使我更加接近‘上帝’的秘密。我无论如何深信上帝不是在挺身而出骰子”。这 无疑是蕴含着对刚刚完成的量子力学体系的挑战。不久，即在1927年9－10月，由 于玻尔在《量子假说及原子理论的新发展》论文中，第一次明确提出他的带有革命 性的思想“互补原理”（亦称“并协原理”）。并使它成为哥本哈根学派“量子力 学正统解释”的核心。而这一原理恰恰是爱因斯坦认为“妨碍量子力学能够建立一 个真正令人满意的物质理论”，因而对它怀着“敌意”，并自持为量子力学的“异 端”。这样爱因斯坦对量子力学的挑战实际上公开化了。于是，在爱因斯坦与玻尔 之间产生了一场科学史上旷日持久的论战。他们争论的虽是有关量子力学的具体物 理内容及其哲学基础（这不是本文所要探讨和评论的）。但毫无疑问，它反映了爱 因斯坦对量子力学的态度，同时它也不能不对量子力学的发展产生影响。这是需要 我们加以分析的。
应当指出，爱因斯坦对量子论早期所作的贡献是很大的，具有开拓性的。他对 量子力学某些创建者在科学思想与方法上给予的启示是意义重大的。而且，他长时 期对哥本哈根正统解释的反对和论战，无疑从客观上推进了量子力学。可是，从另 一角度来看，在后期，爱因斯坦对量子理论的支持诚如有的物理学家所说，他“一 直批判着哥本哈根的解释，然而他也从不提出任何具体的替代办法”。何况，爱因 期坦过早地离开量子力学研究的洪流，而去走他自己理论研究道路和坚持自己的研 究纲领。即统一场论研究中场连续理论纲领。这使得他的“探索始终未取得具有物 理意义的结果。但却几乎耗尽了他整个后半生和科学创造精力，并使他远离了当时 物理学最蓬勃发展的领域以量子力学为指导理论的微观物理学，这对物理学的 发展无论如何是一种损失”。这一点玻恩是有着深切感受的。当他谈到爱因斯坦对 量子力学的态度时写道：“我们当中许多人都认为，这是一出悲剧——对于他来说， 他在孤独中探索自己的道路；而对于我们来说我们失去了我们的领袖和旗手”。难 怪在纪念爱因斯坦诞生一百周年时，还有人提出：人们可以猜想，如果他对量子力 学给予直接支持，出一把力的话，那么对这门科学将会发生些什么作用？而他对这 门科学所持的否定态度又引起了什么变化？这确实是个值得人们深思的问题。一个 需要科学中最高智慧的量子力学却失去了一位具有这样智慧头脑的爱因斯坦的直接 支持，这对量子力学来说，是失去了一个难得而巨大的助力！
量子力学在苏联的遭遇
曲折发展的量子力学到本世纪40年代前后，在苏联又遭到一场意外的蒙难。它 是以对量子力学的“批判”而出现的，其罪名是硬加给量子力学的。所以，可说是 武断性的批判，在量子力学发展史上的一场难言之“灾”。
当时，在苏联以所谓划清物理学中的“两条路线”的“斗争”，坚持“哲学上 的党派”为名，开展了对量子力学的一场“批判”。既然如此，这场“批判”不能 不被卷进苏联当时为纯洁意识形态斗争的旋涡，使“批判”一开始就带有政治斗争 的色彩。
事实也正是这样，还在1940年以前，苏联哲学界和科学界一些代表人物，如尼 考尔斯基就提出要对量子力学的“唯心论”进行“批判”。到1947年和1948年，在 苏联权威性杂志《哲学问题》上把这一批判推进一大步，提出要“粉碎”量子力学 “唯心论基础”。50年代初，随着苏联著名科学家布洛欣采夫所著《量子力学原理》 一书的出版，在苏联《物理科学成就》和《哲学问题》刊物上，展开了对量子力学 全面的“批判”。在这些“批判”中，把矛头直指“测不准关系”、“互补原理” 和玻尔理论。把它们视为哲学上的“唯心论”、“不可知论”和“形而上学”的 “精致化”，并把哥本哈根学派看作是“资产阶级科学伪造家们”。这样，把哲学 的、政治斗争的词语直接扣到量子力学的头上，混淆了量子力学内容的科学解释与 哲学斗争、政治斗争以及阶级斗争的根本区别。为了推进这场“批判”，对当时苏 联发表赞同量子力学哥本哈根解释的科学书刊看作是“堆满了从外国进口的唯心主 义的垃圾”，把支持哥本哈根学派解释的苏联科学家视为采取了一种“唯心主义的 立场”，“对资产阶级意识形态表现了奴性十足的态度”，提出“应该把他们从苏 联科学研究机构领导岗位上撤换下来”。
当然，在苏联当时出现的这种对现代物理学和量子力学的“批判”是特定历史 条件下的产物，有其深刻的社会的、历史的背景。它一开始就遭到苏联一些科学家 的反对；到1953年以后才得到了纠正。但是经历了二十余年之久的这场“批判” “斗争”，对苏联量子力学的研究与发展产生了难以挽回的恶果。戾如苏联著名科 学家福克院士所说，这场对量子力学的“无知的批判”带来的后果是灾难性的。它 在某种程度上助长了苏联现代物理学理论研究上的机械论倾向，割断了它与国外先 进的研究成果的联系，阻碍了苏联对量子力学的新探索。
曲折前进的动力
量子力学的创立和发展，虽受非难而不败，虽遭批判而不倒，虽经曲折而不退。 然这一历史事实给了我们以莫大的启示。
穆尔在谈到量子理论发展的特点时写道：“这一新理论从根本上震撼了整个科 学信念和一向推崇的科学设想。量子理论是如此新奇，以致人们对它的接受极为缓 慢”。这的确道出了量子理论发展中倍受灾难的一个原因。因为它“新奇”常常为 人们所难以接受并受到来自经典物理学传统观点的诘难、抵制和反对。以至连量子 理论的创立者们有时也难以摆脱或避免这种传统观点的束缚和影响。因此量子理论 发展的曲折历程告诉我们，科学中的传统观点在新的科学观点、理论的产生和发展 中，其阻难不容轻视。然而量子力学的创建者们却又能冲破阻难，开拓前进！玻尔 指出了这一原因的关键：“只有新的观点可能克服它们”。这里所说的“新的观点” 毫无疑问既包括量子理论方面的，也包括哲学思维方面的。从本质上说，我们认为 这是指符合辩证思维的观点。事实也是如此。正当量子力学尤其是它的核心问题即 波粒二象性，急需解释之时。狄拉克就曾指出：、如果我们能找到一个满足于我们 的哲学观点的办法来描述目前量子力学中测不准关系和非决定性，那么可以说我们 就很幸运了“，而此时，为量子力学的解释提供了哲学基础的不是别人，正是”以 特有的坚持和成功探索了现代物理学的哲学基础的“玻尔。这就是玻尔提出的反映 辩证法思想的”互补原理“。
当然，量子理论创建者们的这种符合辩证法的思维，不会是在他们头脑中凭空 出现的，而是量子力学所揭示的微观客体辩证法迫使他们不得不接受的。玻恩就曾 明确表示“我曾荣获1954年的诺贝尔奖金，与其说是因为在我所发表的工作里包括 了一个新的自然现象，倒不如说是因为那里包括了一个关于自然现象的新思想方法 基础的发现”。这就进一步说明量子理论也产生了辩证法。
量子力学与哲学的这种紧密联系，当然不是说它与哲学可以等观，更不能把它 与意识形态斗争相混同。苏联在本世纪30－50年代，对量子理论的武断性批判基本 教训在于：他们把量子理论的科学问题与哲学问题、意识形态的斗争，甚至政治斗 争相混淆，而不顾量子力学的科学内容。正如苏联科学家塔姆所说：“真正的祸害， 事实上是在于我国在物理学及其邻近的学科领域工作的绝大多数马克思主义哲学代 表，完全不懂现代物理学的情况”。这样，它既有害于量子力学，也有害于辩证唯 物主义哲学；同时更有害于二者的联盟。
现代物理学还在艰难中诞生的时候，列宁就曾经指出：“现代物理学是在临产 中。它正在生产辩证唯物主义”。这说明现代物理学需要辩证唯物主义哲学，它正 在产生着辩证唯物主义哲学。作为现代物理学一个理论支柱的量子力学也正是这样 的。
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第十三章 推迟22年颁发的诺贝尔奖
——遭到权威反对的波函数“统计解释”
杰出的物理学家玻恩（M。Born， 1882－1970）于1926年提出波函数的“统计 解释”，不仅对量子力学的发展做出巨大贡献，而且对人们认识世界的思想方法产 生深刻影响。但是，由于他的新观念背离了经典物理学的旧传统，长期受到少数权 威人士的坚决反对。因此，直到1954年�
