玻爾舌戰薛丁格 「疲勞戰術」有效果

2020-11-29 蝌蚪五線譜

一旦原子物理的大門打開,各路英雄你追我趕地闖進了神秘的原子法則王國。德國的波恩,瑞士的薛丁格,英國的狄拉克,都相繼發表了許多重要論文。哥本哈根的師兄弟們也快速反應地行動起來,泡利經過艱苦不懈的努力,一舉從海森堡的方程推導出了巴耳末公式。這就證明了海森堡矩陣方程的正確性。

正當哥本哈根為海森堡的量子力學歡欣鼓舞的時候,從瑞士傳來一個驚人的消息:蘇黎世大學的薛丁格教授提出了量子力學的波動方程。

薛丁格(網絡圖)

薛丁格是奧地利人,比尼爾斯·玻爾小兩歲,物理學界有名的風流才子。此君精通數學,喜歡文藝和談情說愛,豔詩寫得比物理學論文還好。據說1925年聖誕節,薛丁格到阿爾卑斯山度假時,邂逅了一位神秘女郎,兩人墜入愛河,薛丁格潛藏的靈感在這次羅曼蒂克中受到極大的激發。回蘇黎世後他一直處於創造力的顛鋒狀態,潛心計算,一發而不可收,先後完成了六篇有關量子力學的論文。在論文中,薛丁格提出了一個微分方程式,成功地描述了電子繞原子核的運動是一種波。

薛丁格的波動方程簡明、形象,似乎更容易理解。它不像矩陣那樣稀奇古怪,尤其是與經典理論的面貌頗掛相,因此一出臺就得到了學術界的認可。普朗克稱讚薛丁格的波動方程是「劃時代的工作」。

海森堡寫信給泡利說:「我越是思考薛丁格理論的物理意義,就越感到厭惡&……我覺得它是廢物……請原諒我的這种放肆的說法。」

薛丁格也不示弱,他在論文中宣稱:「我的理論是從德布羅意和愛因斯坦那裡獲得靈感的。我不知道它和海森堡有任何血緣關係……;我當然知道海森堡的理論,但卻被它那種艱深難懂的超級代數法嚇住了。我即使不完全排斥這種理論,至少也對此感到沮喪。」

顯然,海森堡的矩陣力學是玻爾理論和學派的後繼和發展,薛丁格的波動力學卻是從德布羅意和愛因斯坦獲得啟發的。兩者血緣不同,涇渭分明,因此勢不兩立。

玻爾(網絡圖)

為了弄清薛丁格的觀點,玻爾於1926年9月特地邀請薛丁格來哥本哈根訪問。薛丁格的此次哥本哈根之行,成了量子力學史上有名的論戰之旅。

薛丁格到的那天,玻爾特地到哥本哈根火車站接他。從在月臺上握手那一刻起,兩人就開始了爭論。爭論的焦點集中在:玻爾不同意薛丁格用經典物理概念來詮釋量子力學的任何企圖;而薛丁格既不承認量子躍遷,也不承認海森堡的矩陣力學。

玻爾待人一向是親切體貼的,但這一次因為涉及到重大的量子理論原則,他卻一反常態,表現出一種不達目的絕不罷休的犟勁,在討論中他毫不讓步,非要與薛丁格辯個水落石出不可。

辯論雙方,一客一主。薛丁格面孔清瘦,戴圓框眼鏡,一副書生模樣;玻爾則是一張輪廓分明的長臉,咄咄逼人的大鼻頭。玻爾安排薛丁格住在家裡,當然是為了更好地款待客人。兩人的爭論因此從早到晚不間斷地進行著,但是兩位物理學家誰也說服不了誰。面對玻爾排山倒海的攻勢,到後來,薛丁格漸漸只有招架之功了。

玻爾舌戰薛丁格(網絡圖)

鏖戰兩天之後,薛丁格病倒了。過度的緊張疲勞,再加上水土不服,使這位物理學怪才渾身發熱,只能躺在床上靜養。由玻爾夫人瑪格麗特照料他,給他端茶送飯。而玻爾則坐在床邊,繼續輕言細語地對他說:

「你得承認,你的物理解釋是不充分的……」

「你必須領會,量子力學應該是……」

玻爾的「疲勞戰術」終於逼得薛丁格就範,薛丁格的觀點發生了一定的變化,他開始批判性的接受哥本哈根學派的觀點。

薛丁格最後無奈地說:「如果這個該死的量子躍遷必須保留的話,我真後悔竟然和量子理論攪在了一起。」

玻爾笑眯眯地答覆他:「但是,我們都很感謝你和它攪在了一起,你的波動力學把量子理論推進了關鍵性的一步。」

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簡介:尼 爾斯·玻爾(Niels Henrik David Bohr,1885年10月7日~1962年11月18日) ),丹麥物理學家,哥本哈根學派的創始人。哥本哈根大學科學碩士和哲學博士(PhD),丹麥皇家科學院院士,曾獲丹麥皇家科學文學院金質獎章,英國曼徹斯 特大學和劍橋大學名譽博士學位,諾貝爾物理學獎。

名言:我不怕在年青人面前承認自己的愚蠢和無知。

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  • ...被誤解的寵物|薛丁格的貓|量子力學|薛丁格|尼爾斯·玻爾|薛定
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    費曼是上個世紀愛因斯坦之後最傑出的幾位物理學家之一,他在量子力學方面的貢獻就是開創了量子力學的路徑積分方法,這是和海森堡的矩陣力學以及薛丁格的波動力學等價的量子力學的第三種形式。不過需要認識到,費曼、玻爾、潘建偉等物理學家說的不懂量子力學,並不是不知道氯化鈉是什麼那樣的不懂,也並不是指他們不會寫薛丁格方程、不會解薛丁格方程。而是因為他們能夠站在科學前沿的角度去審視量子力學,正可謂是知道的越多就越覺得自己不懂,還有很多東西需要知道。量子力學也是如此,儘管她能夠精確的描述微觀世界裡的運動,但還有很多問題依然困惑著物理學家。
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