為什麼愛因斯坦很難接受量子力學?

2021-02-15 天文在線

在回顧物理學史之前,我們先來看一張照片:

                       

這張照片拍攝於1911年, 這是一次非常特殊的會議,這一年,比利時工業家歐內斯特·索爾維創立了後來在物理學史上極富盛名的索爾維繫列會議,照片上就是參加第一屆索爾維會議的當時科學界最著名的「巨佬」們的合影,這些人的大腦都是當年世界上最聰明的大腦,科學界精英中的精英,你一定很想知道這第一屆索爾維會議的議題吧。

                       

為什麼這麼說呢?因為這一屆的議題就是「輻射和量子論」——從此量子理論被推到了歷史最前沿!看見那個帥氣的年輕小夥兒了吧(右起第二個)——留著黑色的八字小鬍子(在那個年代,鬍子可是最受歡迎的時代潮流),那便是我們今天的主角愛因斯坦!猜猜他在那裡幹嘛?別著急,聽我慢慢道來~

                       

愛因斯坦,因他對引力的研究和創立了相對論而被人們所熟知,但是,為多數人所不知道的是,他同時也是量子理論的創立者之一。他於1905年發表了關於「光電效應」的論文,他通過對電磁場進行量子化的假設,顛覆了麥克斯韋的經典電磁理論,拋棄了經典物理學中「電磁場是連續的」這一基本觀念,完美地解釋了光電效應——這是一場徹頭徹尾的物理學革命。但是,他的觀點直到十幾年後仍然有人持懷疑態度,其中不乏他的很多好友,他們認為愛因斯坦錯了。然而,正是這個」錯誤「讓愛因斯坦收穫了一枚(也是畢生唯一的一枚)諾貝爾物理學獎章。

                       

以上這些應該能夠清楚地表明,愛因斯坦對量子力學的一些觀念接受起來應該絲毫沒有難度,他應該是量子力學的積極支持者。

然而事實並非如此。

實際上令愛因斯坦難以接受的不是「量子」的觀點,而是」量子力學「(這兩者是不同的),或者更確切地說,他不接受的是哥本哈根學派關於量子力學的」概率「解釋(也稱哥本哈根解釋),這是這次論題的焦點所在。 他認為,量子力學雖然在實踐中運作良好,但必須是一個「有效理論」,它應該是一個更深入、更優雅的理論的近似結果,物理學的理論應當是確定的理論,不應該出現「含糊」的概率解釋。他的理念引導他走向了對經典物理學的大統一理論的探索。與此同時,物理學走向了兩個不同的方向。

                       

後來量子場論得到了長足的發展並獲得了極大成功,這使得愛因斯坦後半輩子對大統一理論的研究顯得古樸而沒有必要。沒有獲得結果的研究和探索消耗了愛因斯坦的後半生。也許,如果愛因斯坦的壽命更長一些,看到了後來的發展的群論方法、非阿貝爾量子場論以及最終的粒子物理學標準模型,他的觀點將會變得不再那麼尖銳,憑他的超高智商,他也許有可能找到另外一種非哥本哈根(概率)的量子解釋。然而歷史沒有如果,他偉大的一生最終定格在了1955年,使這一切都變得不再可能,在那個時候,上面提到的那些新理論(群論方法、非阿貝爾量子場論以及最終的粒子物理學標準模型)都還處於幼年期。

翻譯:Saturn

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