愛因斯坦等人認為,既然不可能有超過光速的信號傳播,那麼說粒子A和B在觀測前是“不確定的幽靈”顯然是難以自圓其說的。唯一的可能是兩個粒子從分離的一刹那開始,其狀態已經確定了,後來人們的觀測隻不過是得到了這種狀態的信息而已,就像經典世界中所描繪的那樣。粒子在觀測時才變成真實的說法顯然違背了相對論的原理,它其中涉及到瞬間傳播的信號。這個詰難以三位發起者的首字母命名,稱為“EPR佯謬”。
玻爾在得到這個消息後大吃一驚,他馬上放下手頭的其他工作,來全神貫注地對付愛因斯坦的這次挑戰。這套潛心演練的新陣法看起來氣勢洶洶,宏大堂皇,頗能奪人心魄,但玻爾也算是愛因斯坦的老對手了。他睡了一覺後,馬上發現了其中的破綻所在,原來這看上去讓人眼花繚亂的一次攻擊卻是個完完全全的虛招,並無實質力量。玻爾不禁得意地唱起一支小調,調侃了波多爾斯基一下。
原來愛因斯坦和玻爾根本沒有個共同的基礎。在愛因斯坦的潛意識裏,一直有個經典的“實在”影像。他不言而喻地假定,EPR實驗中的兩個粒子在觀察之前,分別都有個“客觀”的自旋狀態存在,就算是概率混合吧,但粒子客觀地存在於那裏。但玻爾的意思是,在觀測之前,沒有一個什麼粒子的“自旋”!那時候自旋的粒子是不存在的,不是客觀實在的一部分,這不能用經典語言來表達,隻有波函數可以描述。因此在觀察之前,兩個粒子——無論相隔多遠都好——仍然是一個互相關聯的整體!它們仍然必須被看作母粒子分裂時的一個全部,直到觀察以前,這兩個獨立的粒子都是不存在的,更談不上客觀的自旋狀態!
這是愛因斯坦和玻爾思想基礎的尖銳衝突,玻爾認為,當沒有觀測的時候,不存在一個客觀獨立的世界。所謂“實在”隻有和觀測手段連起來講才有意義,在觀測之前,並沒有“兩個粒子”,而隻有“一個粒子”。A和B“本來”沒有什麼自旋,直到我們采用某種方式觀測了它們之後,所謂的“自旋”才具有物理意義,兩個粒子才變成真實,變成客觀獨立的存在。但在那以前,它們仍然是互相聯係的一個虛無整體。並不存在什麼超光速的信號,兩個遙遠的,具有相反自旋的粒子隻有到觀測的時候才同時出現在宇宙中,它們本是協調的一體,之間無需傳遞什麼信號。其實是這個係統沒有實在性,而不是沒有定域性。
EPR佯謬其實根本不是什麼佯謬,它最多表明了,在“經典實在觀”看來,量子論是不完備的,這簡直是廢話。但是在玻爾那種“量子實在觀”看來,它是非常完備和邏輯自洽的。
既生愛,何生玻。兩人的世紀爭論進入了尾聲。在哲學基礎上的不同使得兩人間的意見分歧直到最後也沒能調和。這兩位20世紀最偉大的科學巨人,他們的世界觀是如此地截然對立,以致每一次見麵都仍然要為此而爭執。派斯後來回憶說,玻爾有一次到普林斯頓訪問,結果又和愛因斯坦徒勞地爭論了半天。愛因斯坦的絕不妥協使得玻爾失望透頂,他衝進派斯的辦公室,不停地喃喃自語:“我對自己煩透了!”
可惜的是,一直到愛因斯坦去世,玻爾也未能說服他,讓他認為量子論的解釋是正確而完備的,這一定是玻爾人生中最為遺憾和念念不忘的一件事。玻爾本人也一直在同愛因斯坦的思想作鬥爭,每當他有了一個新想法,他首先就會問自己:如果愛因斯坦尚在,他會對此發表什麼意見?1962年,就在玻爾去世的前一天,他還在黑板上畫了當年愛因斯坦光箱實驗的草圖,解釋給前來的采訪者聽。這副圖成了玻爾留下的最後手跡。
兩位科學巨人都為各自的信念而奮鬥了畢生,但別的科學家已經甚少關心這種爭執。在量子論的引導下,科學顯得如此朝氣蓬勃,它的各個分支以火箭般的速度發展,給人類社會帶來了偉大的技術革命。從半導體到核能,從激光到電子顯微鏡,從集成電路到分子生物學,量子論把它的光輝播撒到人類社會的每一個角落,成為有史以來在實用中最成功的物理理論。許多人覺得,爭論量子論到底對不對簡直太可笑了,隻要轉過頭,看看身邊發生的一切,看看社會的日新月異,目光所及,無不是量子論的最好證明。
如果說EPR最大的價值所在,那就是它和別的奇想空談不同。隻要稍微改裝一下,EPR是可以為實踐所檢驗的!我們的史話在以後會談到,人們是如何在實驗室裏用實踐裁決了愛因斯坦和玻爾的爭論,經典實在的概念無可奈何花落去,隻留下一個蒼涼的背影和深沉的歎息。
但量子論仍然困擾著我們。它的內在意義是如此撲朔迷離,使得對它的詮釋依舊眾說紛紜。量子論取得的成就是無可懷疑的,但人們一直無法確認它的真實麵目所在,這爭論一直持續到今天。它將把一些讓物理學家們毛骨悚然的概念帶入物理中,令人一想來就不禁倒吸一口涼氣。而反對派那裏還有一個薛定諤,他要放出一隻可怕的怪獸,撕咬人們的理智和神經,這就是叫許多人聞之色變的“薛定諤的貓”。
飯後閑話:海森堡和德國原子彈計劃(四)
海森堡本人於1976年去世了。在他死後兩年,英國人Jones出版了《高度機密戰爭:英國科學情報部門》(Most Secret War:British Stifitelligentce)一書,詳細地分析了海森堡當年在計算時犯下的令人咋舌的錯誤。但他的分析卻沒有被Mark Walker所采信,在資料詳細的《德國國家社會主義及核力量的尋求》(German National Socialism and the Quest for Nubclear Power,1989年出版)中,Walker還是認為海森堡在1942年頭腦清楚,知道正確的事實。