第一章 物理史話[10]

對“量子力學”的解釋的問題，自量子力學誕生以來就一直是物理學爭論的中心問題之一，也是當前仍然存在的一個重大問題。而各派的觀點與爭論也是推動量子力學發展的動力。與研究大尺度宏觀宇宙不相容的量子力學，是研究微觀世界的一門科學。它不能解釋宏觀物質世界的物理問題。至今它本身還存在着一定的物理概念含糊不清的情況。因此還很難給予它十分明確的定義。譬如量子到底是粒子還是波尚未確定，因而對量子的解釋只能是：“波可能被發射或吸收的不可分割單位。”究竟是波還是粒子只好不得而知了。對量子力學的定義也只能概括成：“一種理論系統，其中粒子不具有準確定義的位置和速度。在許多方面類似於波動，反過來譬如光的波動又類似於粒子”。也可以定義為：“從普朗克量子原理和海森堡不確定性原理髮展而來的理論。”雖然還是模糊不清，但也難以抹殺量子力學是20世紀理論物理的最偉大的成就，是對經典物理的革命性突破。將來，能給予量子力學做出確切定義的人應該是個偉大的人物。

自1900年普朗克提出輻射的量子理論，隨後愛因斯坦提出光子理論成功解釋了光電效應。物理學開始進入對微觀世界的描述，是對經典物理革命性的突破。1924年德布羅意提出波粒二象性是物質的普遍特性。20世紀20年代，以丹麥著名物理學家尼爾斯.玻爾（1885~1962年）為首創建了哥布哈根學派；這是當時稱之為正統的量子力學研究中心。他們為量子力學的創立與發展做出了傑出貢獻。玻爾本人提出的“互補原理”是該學派的重要理論支柱，它講述了粒子波動性和粒子性的互相補充。波恩（1882~1970年）提出了量子力學對客觀世界的描述只能是統計的，通過概率將粒子與波合理地聯繫了起來。他在1926年提出了波函數的統計解釋，也為此，28年以後他已是一個72歲的古稀老人時與玻特（1891~1957年）共享1954年度諾貝爾物理學獎；而對玻特來說這已是離他辭世前不久幾乎快成了遲到的榮譽了。海森堡、泡利及狄拉克等都是這個學派的主要成員。這是當時世界上力量最雄厚的、顯赫一時的物理學派。

“量子力學”是以海森堡（1901~1976年）的“不確定性原理”為理論基礎；它是說：“測量准了微粒的位置就測不准它的速度、反之亦然，測准了粒子的速度就不可能同時測出它的準確位置。”

當時量子力學各學派之間也有着空前的大爭論，爭論也起着極大的推進作用。量子力學的創始人之一薛定諤（1887~1961年）反對量子力學的哥布哈根解釋，他認為物質實在是由波組成的。他發表有著名的薛定諤方程式，成功地與物質波那麼地吻合，但是其中有着困擾人們至今的，不能表達真實含義的波函數Ψ。儘管方程本身取得了非凡的成功，但困惑的人們至今還一直在問神秘的波函數Ψ後面到底隱藏着什麼？德布羅意則企圖用經典力學理論與量子力學聯繫起來，他將自己的理論稱之為“雙解理論”。

[10]