薛定諤這番雄辯的演講無疑深深感染了在場的絕大部分觀眾,因為人群中爆發出一陣熱烈的掌聲和喝彩聲。但是,等等,有一個人在不斷地搖頭,顯得不以為然的樣子,薛定諤很快就認出,那是哥廷根的波恩,海森堡的老師。他不是剛剛稱讚過自己的方程嗎?難道海森堡這小子又用了什麼辦法把他拉攏過去了不成?
“嗯,薛定諤先生”,波恩清了清嗓子站起來說,“首先我還是要對您的發現表示由衷的讚歎,這無疑是稀世奇珍,不是每個人都有如此幸運做出這樣偉大的成就的。”薛定諤點了點頭,心情放鬆了一點。“但是,”波恩接著說,“我可以問您一個問題嗎?雖然這是您找到的,但您本人有沒有真正地打開過箱子,看看裏麵是什麼呢?”
這令薛定諤大大地尷尬,他踟躇了好一會兒才回答:“說實話,我也沒有真正看見過裏麵的東西,因為我沒有箱子的鑰匙。”眾人一片驚詫。
“如果是這樣的話,”波恩小心翼翼地說,“我倒以為,我不太同意您剛才的猜測呢。”
“哦?”兩個人對視了一陣,薛定諤終於開口說:“那麼您以為,這裏麵究竟是什麼東西呢?”
“毫無疑問,”波恩凝視著那雕滿了古典花紋的箱子和它上麵那把沉重的大鎖,“這裏麵藏著一些至關緊要的事物,它的力量足以改變整個物理學的麵貌。但是,我也有一種預感,這股束縛著的力量是如此強大,它將把物理學搞得天翻地覆。當然,你也可以換個詞語說,為物理學帶來無邊的混亂。”
“哦,是嗎?”薛定諤驚奇地說,“照這麼說來,難道它是潘多拉的盒子?”
“嗯。”波恩點了點頭,“人們將陷入困惑和爭論中,物理學會變成一個難以理解的奇幻世界。老實說,雖然我隱約猜到了裏麵是什麼,我還是不能確定該不該把它說出來。”
薛定諤盯著波恩:“我們都相信科學的力量,在於它敢於直視一切事實,並毫不猶豫地去麵對它,檢驗它,把握它,不管它是什麼。何況,就算是潘多拉盒子,我們至少也還擁有盒底那最寶貴的東西,難道你忘了嗎?”
“是的,那是希望。”波恩長出了一口氣,“你說的對,不管是禍是福,我們至少還擁有希望。隻有存在爭論,物理學才擁有未來。”
“那麼,你說這箱子裏是……?”全場一片靜默,人人都不敢出聲。
波恩突然神秘地笑了:“我猜,這裏麵藏的是……”
“……骰子。”
骰子?骰子是什麼東西?它應該出現在大富翁遊戲裏,應該出現在澳門和拉斯維加斯的賭場中,但是,物理學?不,那不是它應該來的地方。骰子代表了投機,代表了不確定,而物理學不是一門最嚴格最精密,最不能容忍不確定的科學嗎?
可以想象,當波恩於1926年7月將骰子帶進物理學後,是引起了何等的軒然大波。圍繞著這個核心解釋所展開的爭論激烈而尖銳,把物理學加熱到了沸點。這個話題是如此具有爭議性,很快就要引發20世紀物理史上最有名的一場大論戰,而可憐的波恩一直要到整整28年後,才因為這一傑出的發現而獲得諾貝爾獎金——比他的學生們晚上許多。
不管怎麼樣,我們還是先來看看波恩都說了些什麼。骰子,這才是薛定諤波函數ψ的解釋,它代表的是一種隨機,一種概率,而決不是薛定諤本人所理解的,是電子電荷在空間中的實際分布。波恩爭辯道,ψ,或者更準確一點,ψ的平方,代表了電子在某個地點出現的“概率”。電子本身不會像波那樣擴展開去,但是它的出現概率則像一個波,嚴格地按照ψ的分布所展開。
我們來回憶一下電子或者光子的雙縫幹涉實驗,這是電子波動性的最好證明。當電子穿過兩道狹縫後,便在感應屏上組成了一個明暗相間的圖案,展示了波峰和波穀的相互增強和抵消。但是,正如粒子派指出的那樣,每次電子隻會在屏上打出一個小點,隻有當成群的電子穿過雙縫後,才會逐漸組成整個圖案。
現在讓我們來做一個思維實驗,想象我們有一台儀器,它每次隻發射出一個電子。這個電子穿過雙縫,打到感光屏上,激發出一個小亮點。那麼,對於這一個電子,我們可以說些什麼呢?很明顯,我們不能預言它組成類波的幹涉條紋,因為一個電子隻會留下一個點而已。事實上,對於這個電子將會出現在屏幕上的什麼地方,我們是一點頭緒都沒有的,多次重複我們的實驗,它有時出現在這裏,有時出現在那裏,完全不是一個確定的過程。
不過,我們經過大量的觀察,卻可以發現,這個電子不是完全沒有規律的:它在某些地方出現的可能性要大一些,在另一些地方則小一些。它出現頻率高的地方,恰恰是波動所預言的幹涉條紋的亮處,它出現頻率低的地方則對應於暗處。現在我們可以理解為什麼大量電子能組成幹涉條紋了,因為雖然每一個電子的行為都是隨機的,但這個隨機分布的總的模式卻是確定的,它就是一個幹涉條紋的圖案。這就像我們擲骰子,雖然每一個骰子擲下去,它的結果都是完全隨機的,從1到6都有可能,但如果你投擲大量的骰子到地下,然後數一數每個點的數量,你會發現1到6的結果差不多是平均的。
關鍵是,單個電子總是以一個點的麵貌出現,它從來不會像薛定諤所說的那樣,在屏幕上打出一灘圖案來。隻有大量電子接二連三地跟進,總的幹涉圖案才會逐漸出現。其中亮的地方也就是比較多的電子打中的地方,換句話說,就是單個電子比較容易出現的地方,暗的地帶則正好相反。如果我們發現,有9成的粒子聚集在亮帶,隻有1成的粒子在暗帶,那麼我們就可以預言,對於單個粒子來說,它有90%的可能出現在亮帶的區域,10%的可能出現在暗帶。但是,究竟出現在哪裏,我們是無法確定的,我們隻能預言概率而已。
嗯,我們隻能預言概率而已。