正传:21.第二次交锋
1930年,新一次索尔维又要开了。一大帮子物理学家又在深秋聚到了布鲁塞尔。好吃好喝好招待。大家热烈讨论物理学问题。这一次大会主席是朗志万,洛伦兹老爷子去世了,以前一直是他,这一回不得不换人了。上次爱因斯坦比较矜持。大家发言他不说话。一直到最后才发言。这回他不太一样啊。爱因斯坦憋了三年了。就等着这一天来找玻尔的麻烦。果然,开会时间不长。爱因斯坦就蹦起来了。他走到黑板前面,画了一个实验装置的图。
诸位请上眼,瞧一瞧看一看啦!这个实验装置将证明测不准原理是不靠谱儿的。完全可以测得准啊。爱因斯坦画的是啥呢?他画了一个方盒子。在一边有个小闸门,由一个机械钟控制。只要设定好时间就能自动打开闸门。盒子里面有辐射物质。会放出光子。爱因斯坦向大家解释这个思想实验的原理啊。海森堡玻尔他们提出的不确定性原理讲到,时间Δt和能量ΔE是不能同时测量准确的。你测准了能量就测不准时间,你测准了时间就测不准能量。他们想同时测准这两个值的确不方便。那好吧,我就分开测啊。比如,现在闸门是个很精确的机械钟控制。到时间就开,放出一个光子。那么Δt肯定是知道的。啥时候开闸门那是提前设定好的。光子飞出来一个,那箱子质量就变轻了。可不是吗,光子也有动质量的嘛。这个箱子轻了多少,我们当然有办法测量出来。那么也就是说ΔE就可以通过E=MC2的公式算出来。那么ΔE和Δt就都测准了。那么也就是说,测不准原理是错的。我明明有办法测准的嘛。
大家一听有道理啊。然后大家都会过头去看玻尔。心说该你了。大家一看,玻尔脸色很难看,坐在那里捏呆呆发愣。玻尔傻了,他万没想到爱因斯坦憋了三年给他来了这么一手啊。这是他完全没想到的。大伙一看一看,这事儿要麻烦。爱因斯坦不愧是物理学泰斗啊。一出手就是难题。当然这次的大会主题主要是磁场。大家都谈别的了,但是玻尔一天都没精神,跟掉了魂似的。
爱因斯坦一天都挺开心的,反正难题出给玻尔了。就看他怎么对付。自己没啥担心的。这三年就琢磨怎么破解这个测不准原理来着。他自己在房间里还拉开了小提琴了。要说科学家会玩儿乐器的,那是不在少数啊。比如普朗克吧,钢琴、大提琴、管风琴不在话下。唱歌也不错。还为轻歌剧作曲。人家上大学还在犹豫是学音乐呢还是学物理呢。最后还是学物理了,这是老一辈的。再讲年轻一辈儿的,海森堡钢琴弹得特别棒。他1929年不是和狄拉克一起去东方嘛,在船上他就给狄拉克弹钢琴,还问狄拉克喜欢听哪一首。狄拉克回答喜欢听他双手交叉弹的那一首。说白了狄拉克对海森堡谈啥曲子根本没进耳朵,人家一直在盯着海森堡的手看。狄拉克倒是没啥兴趣爱好,大家都觉得他是木头人。不过后来大家发现其实他也喜欢看电影,比如看米老鼠的动画片儿。这是年轻一辈儿的。中间一辈儿的就是爱因斯坦,他喜欢拉小提琴。有人传说他拉琴像据木头,那倒是没那么夸张。水平比较业余倒是真的。反正他这天高兴,拉就拉了。不管他拉的好坏,玻尔肯定听见能烦死。他俩旅馆住楼上下,脚步声都听得见。爱因斯坦心说,你肯定睡不着了吧。他能听见玻尔的脚步声。在屋子里来回的溜。
玻尔和爱因斯坦
第二天,爱因斯坦一看见玻尔。完全出乎意料啊。看玻尔精神抖擞,心说不好啊,这家伙是不是想出啥主意了?果然,今天轮到玻尔了。玻尔也上台画了个图,跟昨天爱因斯坦画的图差不多。也是一个方盒子,边上开个闸门,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边。爱因斯坦你不是说可以测量盒子质量的变化来计算飞出去的那个光子的质量吗。那你不能空口白话啊,你总要有测量工具吧。我给你画个弹簧秤,这总是合理的吧。这其实蛮符合玻尔的思路的。测量方式你不能不考虑啊。在微观世界里,测量方式那是至关重要的。
好了,我们来看,钟控制了闸门的开合。闸门一开,光子飞出来了。箱子就瞬间变轻了。盒子挂在弹簧秤上,钟也挂在盒子上,大家是一体的。整个盒子带钟重量一变轻,被弹簧秤的弹簧就收缩了,拉着盒子就往上一飘。别小看这移动啊,在此过程中,根据爱因斯坦相对论,箱子在地球引力场里面移动,会产生红移。时间会变,你看箱子上的那个表的读数就会变。这个大家可能不太理解,不过我们现在有非常精确的原子钟。完全可以观测到这个现象。在地上放两个钟,彼此校准。这两个钟是完全对得上茬的。然后把一个钟搬到100米的高塔上。一个钟还是放在地上。大家惊奇的发现,两个钟走的不一样了。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。高塔上离地心更远。引力场比地面上稍微弱了一点点。其实我们站在地面上,头顶受到的引力就比脚底要小一点儿。大约是三滴水的差异。
反正七吃喀嚓的计算到最后。发现刚好符合测不准原理。一个光子飞出箱子的一瞬,箱子一轻,然后就被弹簧秤的弹簧往上一拽,在拽的过程中时间变了。那么把这个变化考虑进去,测不准原理就是正确的。
这回轮到爱因斯坦魂不守舍了。这实在是太出乎意料了。爱因斯坦憋了三年憋出来的大招,就让玻尔一个晚上给破解了。而且还漂亮的玩了一招以其人之道还治其人之身。相对论,引力红移之类的那是爱因斯坦最得意的理论。自己万万没想到,在这方面出了纰漏。他不得不承认,玻尔在逻辑上是自洽的,完全说得通。但是玻尔其实心里打鼓。他可不保证这个说法就一定不存在漏洞。他只是憋了一个晚上。反正爱因斯坦是认输了。这次打嘴仗他又没能打败玻尔,自己还吃了个闷亏。爱因斯坦一直觉得目前看来测不准这事儿是有的。但是这只是表象。背后一定有个啥我们还不知道的东西在操纵这一切。这东西到底是啥呢?到底怎么才能证明呢?他拍屁股走人憋大招去了。
1930年的索尔维会议,玻尔又胜了。而且这一回玻尔胜的比较惊险,爱因斯坦憋了三年放大招。他凭着自己的物理直觉短时间内化解了。就好比足球场上的点球大战。爱因斯坦操刀罚球,他有时间去慢慢选择往哪儿踢。但是玻尔没时间。他只有等爱因斯坦踢出球的一瞬间才开始反应。他完成了,他成功的扑出了点球。玻尔别看反应有点迟钝,反应没有那帮子物理学男孩儿快。但是他一生辩论都没输过。
爱因斯坦在年底受邀去了美国讲学。他还接受了纽约市长的金钥匙。他已经是世界名人了,到处都受欢迎。他也是年过半百的人了。岁月不饶人啊。他也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不够透彻。人随着年龄啊、社会地位啊、个人选择啊。在历史进程中扮演的角色是不一样的。爱因斯坦早年,那是一个锐意进取的物理学创新开拓者。但是岁数大了,他显然不能够在胜任这样的角色。上个世纪初,普遍是年轻人在打天下的时代。爱因斯坦提出相对论的时候,他才25岁。是个毛头小伙子。泡利海森堡狄拉克这一帮子包括费米朗道等等这帮人都是年轻人。长江后浪推前浪,前浪拍在沙滩上。人到中年,需要逐渐开始转换角色了。玻尔的角色是当一个好老师,好所长。玻尔的研究所前后培养了600多人。爱因斯坦倒是没这个本事带一大帮子学生。但是他开始不自觉的扮演一个磨刀石的角色。你的理论要是一块好钢,你当然跟磨刀石不是敌对关系。磨刀石并不是刀的敌人。他只会帮你变得更加锋利。到了1935年,他跟波多尔斯基和罗森一起提出了EPR佯谬。算是反将了玻尔一军。薛定谔见到这篇论文之后,一个词脱口而出,“量子纠缠”。这个词到现在都是热门话题。这是后话暂时不表……