《上帝掷骰子吗》

下载本书

添加书签

上帝掷骰子吗- 第27部分


按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页,按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页,按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部!
,即使爱因斯坦和薛定谔也不行。”多年后他又总结道:“刚开始(持有这种观点的)主要是玻尔,泡利和我,大概也只有我们三个,不过它
很快就扩散开去了。”
但是爱因斯坦不是那种容易被打败的人,他逆风而立,一头乱发掩不住眼中的坚决。他身后还站着两位,一个是德布罗意,一个是薛定谔。三
人吴带凌风,衣袂飘飘,在量子时代到来的曙光中,大有长铗寒瑟,易水萧萧,誓与经典理论共存亡的悲壮气慨。
时光荏苒,一弹指又是三年,各方俊杰又重聚布鲁塞尔,会面于第六届索尔维会议。三年前那一战已成往事,这第二次华山论剑,又不知谁胜
谁负?
*********
饭后闲话:海森堡和德国原子弹计划(二)
1944年,盟军在诺曼底登陆,形成两面夹攻之势。到1945年4月,纳粹德国大势已去,欧洲战场战斗的结束已经近在眼前。摆在美国人面前的任
务现在是尽可能地搜罗德国残存的科学家和设备仪器,不让他们落到别的国家手里(苏联不用说,法国也不行)。和苏联人比赛看谁先攻占柏
林是无望的了,他们转向南方,并很快俘获了德国铀计划的科学家们,缴获了大部分资料和设备。不过那时候海森堡已经提前离开逃回厄菲尔
德(Urfeld)的家中,这个地方当时还在德国人手里,但为了得到海森堡这个“第一目标”,盟军派出一支小分队,于5月3日,也就是希特勒
夫妇自杀后的第四天,到海森堡家中抓住了他。这位科学家倒是表现得颇有风度,他礼貌地介绍自己的妻子和孩子们,并问那些美国大兵,他
们觉得德国的风景如何。到了5月7日,德国便投降了。
10位德国最有名的科学家被秘密送往英国,关在剑桥附近的一幢称为“农园堂”(Farm Hall)的房子里。他们并不知道这房子里面装满了窃听
器,他们在此的谈话全部被录了音并记录下来,我们在后面会谈到这些关键性的记录。8月6日晚上,广岛原子弹爆炸的消息传来,这让每一个
人都惊得目瞪口呆。关于当时的详细情景,我们也会在以后讲到。
战争结束后,这些科学家都被释放了。但现在不管是专家还是公众,都对德国为什么没能造出原子弹大感兴趣。以德国科学家那一贯的骄傲,
承认自己技不如人是绝对无法接受的。还在监禁期间,广岛之后的第三天,海森堡等人便起草了一份备忘录,声称:1。原子裂变现象是德国人
哈恩和斯特拉斯曼在1938年发现的。2。只有到战争爆发后,德国才成立了相关的研究小组。但是从当时的德国来看并无可能造出一颗原子弹,
因为即使技术上存在着可能性,仍然有资源不足的问题,特别是需要更多的重水。
返回德国后,海森堡又起草了一份更详细的声明。大致是说,德国小组早就意识到铀235可以作为反应堆或者炸弹来使用,但是从天然铀中分离
出稀少的同位素铀235却是一件极为困难的事情。(*这里补充一下原子弹的常识:当一个中子轰击容易分裂的铀235原子核时,会使它裂成两半
,同时放出更多的中子去进一步轰击别的原子核。这样就引起一连串的连锁反应,在每次分裂时都放出大量能量,便是通常说的“链式反应”
。但只有铀235是不稳定而容易裂变的,它的同位素铀238则不是,所以必须提高铀235的浓度才能引发可持续的反应,不然中子就都被铀238吸
收了。但天然铀中铀238占了99%以上,所以要把那一点铀235分离出来,这在当时的技术来说是极困难的。)
海森堡说,分离出足够的铀235需要大量的资源和人力物力,这项工作在战争期间是难以完成的。德国科学家也意识到了另一种可能的方法,那
就是说,虽然铀238本身不能分裂,但它吸收中子后会衰变成另一种元素——钚。而这种元素和铀235一样,是可以形成链式反应的。不过无论
如何,前提是要有一个原子反应堆,制造原子的反应堆需要中子减速剂。一种很好的减速剂是重水,但对德国来说,唯一的重水来源是在挪威
的一个工厂,这个工厂被盟军的特遣队多次破坏,不堪使用。
总而言之,海森堡的潜台词是,德国科学家和盟国科学家在理论和技术上的优势是相同的。但是因为德国缺乏相应的资源,因此德国人放弃了
这一计划。他声称一直到1942年以前,双方的进展还“基本相同”,只不过由于外部因素的影响,德国认为在战争期间没有条件(而不是没有
理论能力)造出原子弹,因此转为反应堆能源的研究。
海森堡声称,德国的科学家一开始就意识到了原子弹所引发的道德问题,这样一种如此大杀伤力的武器使他们也意识到对人类所负有的责任。
但是对国家(不是纳粹)的义务又使得他们不得不投入到工作中去。不过他们心怀矛盾,消极怠工,并有意无意地夸大了制造的难度,因此在
1942年使得高层相信原子弹并没有实际意义。再加上外部环境的恶化使得实际制造成为不可能,这让德国科学家松了一口气,因为他们不必像
悲剧中的安提戈涅,亲自来作出这个道德上两难的决定了。
这样一来,德国人的科学优势得以保持,同时又捍卫了一种道德地位。两全其美。
这种说法惹火了古德施密特,他战时是曼哈顿计划的重要领导人,本来也是海森堡的好朋友。他认为说德国人和盟国一样地清楚原子弹的技术
原理和关键参数是胡说八道。1942年海森堡报告说难以短期制造出原子弹,那是因为德国人算错了参数,他们真的相信不可能造出它,而不是
什么虚与委蛇,更没有什么消极。古德施密特地位特殊,手里掌握着许多资料,包括德国自己的秘密报告,他很快写出一本书叫做ALSOS,主要
是介绍曼哈顿计划的过程,但同时也汇报德国方面的情况。海森堡怎肯苟同,两人在Nature杂志和报纸上公开辩论,断断续续地打了好多年笔
仗,最后私下讲和,不了了之。
双方各有支持者。《纽约时报》的通讯记者Kaempffert为海森堡辩护,说了一句引起轩然大波的话:“说谎者得不了诺贝尔奖!”言下之意自
然是说古德施密特说谎。这滋味对于后者肯定不好受,大家知道古德施密特是电子自旋的发现者之一,以如此伟大发现而终究未获诺贝尔奖,
很多人是鸣不平的。ALSOS的出版人舒曼(Schuman)当真写信给爱因斯坦,问“诺贝尔得奖者真的不说谎?”爱因斯坦只好回信说:“说谎是
得不了诺贝尔的,但也不能排除有些幸运者会在压力下在特定的场合可能说谎。”
爱因斯坦大概想起了勒纳德和斯塔克,两位货真价实的诺贝尔得主,为了狂热的纳粹信仰而疯狂攻击他和相对论,这情景犹然在眼前呢。

花开花落,黄叶飘零,又是秋风季节,第六届索尔维会议在布鲁塞尔召开了。玻尔来到会场时心中惴惴,看爱因斯坦表情似笑非笑,吃不准他
三年间练成了什么新招,不知到了一个什么境界。不过玻尔倒也不是太过担心,量子论的兴起已经是板上钉钉的事实,现在整个体系早就站稳
脚跟,枝繁叶茂地生长起来。爱因斯坦再厉害,凭一人之力也难以撼动它的根基。玻尔当年的弟子们,海森堡,泡利等,如今也都是独当一面
的大宗师了,哥本哈根派名震整个物理界,玻尔自信吃不了大亏。
爱因斯坦则在盘算另一件事:量子论方兴未艾,当其之强,要打败它的确太难了。可是难道因果律和经典理论就这么完了不成?不可能,量子
论一定是错的!嗯,想来想去,要破量子论,只有釜底抽薪,击溃它的基础才行。爱因斯坦凭着和玻尔交手的经验知道,在细节问题上是争不
出个什么所以然的,量子论就像神话中那个九头怪蛇海德拉(Hydra),你砍掉它一个头马上会再生一个出来。必须得瞄准最关键的那一个头才
行,这个头就是其精髓所在——不确定性原理!
爱因斯坦站起来发话了:
想象一个箱子,上面有一个小孔,并有一道可以控制其开闭的快门,箱子里面有若干个光子。好,假设快门可以控制得足够好,它每次打开的
时间是如此之短,以致于每次只允许一个光子从箱子里飞到外面。因为时间极短,△t是足够小的。那么现在箱子里少了一个光子,它轻了那么
一点点,这可以用一个理想的称测量出来。假如轻了△m吧,那么就是说飞出去的光子重m,根据相对论的质能方程Emc^2,可以精确地算出减
少的能量△E。
那么,△E和△t都很确定,海森堡的公式△E×△t 》 h/2π也就不成立。所以整个量子论是错误的!
这可以说是爱因斯坦凝聚了毕生功夫的一击,其中还包含了他的成名绝技相对论。这一招如白虹贯日,直中要害,沉稳老辣,干净漂亮。玻尔
对此毫无思想准备,他大吃一惊,一时想不出任何反击的办法。据目击者说,他变得脸如死灰,呆若木鸡(不是比喻!),张口结舌地说不出
话来。一整个晚上他都闷闷不乐,搜肠刮肚,苦思冥想。
罗森菲尔德后来描述说:
“(玻尔)极力游说每一个人,试图使他们相信爱因斯坦说的不可能是真的,不然那就是物理学的末日了。但是他想不出任何反驳来。我永远
不会忘记两个对手离开会场时的情景:爱因斯坦的身影高大庄严,带着一丝嘲讽的笑容,静悄悄地走了出去。玻尔跟在后面一路小跑,他激动
不已,词不达意地辩解说要是爱因斯坦的装置真的管用,物理学就完蛋了。”
这一招当真如此淳厚完美,无懈可击?玻尔在这关键时刻力挽沧海,方显英雄本色。他经过一夜苦思,终于想出了破解此招的方法,一个更加
妙到巅毫的巧招。
罗森菲尔德接着说:
“第二天早上,玻尔的胜利便到来了。物理学也得救了。”
玻尔指出:好,一个光子跑了,箱子轻了△m。我们怎么测量这个△m呢?用一个弹簧称,设置一个零点,然后看箱子位移了多少。假设位移为
△q吧,这样箱子就在引力场中移动了△q的距离,但根据广义相对论的红移效应,这样的话时间的快慢也要随之改变相应的△T。可以根据公式
计算出:△T》h/△mc^2。再代以质能公式△E△mc^2,则得到最终的结果,这结果是如此眼熟:△T△E 》 h,正是海森堡测不准关系!
我们可以不理会数学推导,关键是爱因斯坦忽略了广义相对论的红移效应!引力场可以使原子频率变低,也就是红移,等效于时间变慢。当我
们测量一个很准确的△m时,我们在很大程度上改变了箱子里的时钟,造成了一个很大的不确定的△T。也就是说,在爱因斯坦的装置里,假如
我们准确地测量△m,或者△E时,我们就根本没法控制光子逃出的时间T!
广义相对论本是爱因斯坦的独门绝技,玻尔这一招“以彼之道,还施彼身”不但封挡住了爱因斯坦那雷霆万钧的一击,更把这诸般招数都回加
到了他自己身上。虽说是殚精竭虑最后想出此法,但招数精奇,才气横溢,教人击节叹服,大开眼界。觉得见证两大纵世奇才出全力相拚,实
在不虚此行。
现在轮到爱因斯坦自己说不出话来了。难道量子论当真天命所归,严格的因果性当真已经迟迟老去,不再属于这个叛逆的新时代?玻尔是最坚
决的革命派,他的思想闳廓深远,穷幽极渺,却又如大江奔流,浩浩荡荡,翻腾不息。物理学的未来只有靠量子,这个古怪却又强大的精灵去
开拓。新世界不再有因果性,不再有实在性,可能让人觉得不太安全,但它却是那样胸怀博大,气派磅礴,到处都有珍贵的宝藏和激动人心的
秘密等待着人们去发掘。狄拉克后来有一次说,自海森堡取得突破以来,理论物理进入了前所未有的黄金年代,任何一个二流的学生都可能在
其中作出一流的发现。是的,人们应当毫不畏惧地走进这样一个生机勃勃的,充满了艰险、挑战和无上光荣的新时代中来,把过时的因果性做
成一个纪念物,装饰在泛黄的老照片上去回味旧日的似水年华。
革命!前进!玻尔在大会上又开始显得精神抖擞,豪气万丈。爱因斯坦的这个光箱实验非但没能击倒量子论,反而成了它最好的证明,给它的
光辉又添上了浓重的一笔。现在没什么好怀疑的了,因果性是不存在的,哥本哈根解释如野火一般在人们的思想中蔓延开来。玻尔是这场革命
的旗手,他慷慨陈词,就像当年在议会前的罗伯斯庇尔。要是可能的话,他大概真想来上这么一句:
因果性必须死,因为物理学需要生!
停止争论吧,上帝真的掷骰子!随机性是世界的基石,当电子出现在这里时,它是一个随机的过程,并不需要有谁给它加上难以忍受的条条框
框。全世界的粒子和波现在都得到了解放,从牛顿和麦克斯韦写好的剧本中挣扎出来,大口地呼吸自由空气。它们和观测者玩捉迷藏,在他们
背后融化成概率波弥散开去,神秘地互相渗透和干涉。当观测者回过头去寻找它们,它们又快乐地现出原型,呈现出一个面貌等候在那里。这
种游戏不致于过火,因为还有波动方程和不确定原理在起着规则的作用。而统计规律则把微观上的无法无天抹平成为宏观上的井井有条。
爱因斯坦失望地看着这个场面,发展到如此地步实在让他始料不及。没有因果性,一片混乱……恐怕约翰?米尔顿描绘的那个“群魔殿”
(Pandemonium)就是这个样子吧?爱因斯坦对玻尔已经两战两败,他现在知道量子论的根基比想象的要牢固得多。看起来,量子论不太可能是
错误的,或者自相矛盾的。
但爱因斯坦也决不会相信它代表了真相。好吧,量子论内部是没有矛盾的,但它并不是一幅“完整”的图像。我们看到的量子论,可能只是管
中窥豹,虽然看到了真实的一部分,但仍然有更多的“真实”未能发现。一定有一些其他的因素,它们虽然不为我们所见,但无疑对电子的行
为有着影响,从而严格地决定了它们的行为。好比我们在赌场扔骰子赌钱,虽然我们睁大眼睛看明白四
小提示:按 回车 [Enter] 键 返回书目,按 ← 键 返回上一页, 按 → 键 进入下一页。 赞一下 添加书签加入书架