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史上最牛的物理學論戰,玻爾靠什麼贏了愛因斯坦3次?

由 小雨全看娛樂 發表于 遊戲2021-10-02
簡介第五屆索爾維會議,20世紀智商最高的合照這場智商的巔峰碰撞猶如物理學家之間的點球大戰:愛因斯坦化身前鋒,針對量子物理學提出各種疑問,而玻爾則盡顯守門員本色,將各種質疑一一化解,防守得滴水不漏

量子力學三巨頭是誰

人類首張黑洞照片的公佈,把100多年前愛因斯坦的神預言送上了熱搜。在網友們紛紛送上“愛神”稱號,發出“你大爺還是你大爺”的感嘆時,很多人都不知道,在國內媒體隻言片語的報道下,還隱藏著一個曾3次在量子力學論戰中碾壓愛因斯坦的奇人。

他就是丹麥國寶級物理學家、1922年諾貝爾物理學獎得主、量子物理三巨頭之一、名震世界的哥本哈根學派掌門人——尼爾斯·玻爾。

外表不苟言笑,辯論起來卻口才了得的尼爾斯·玻爾

成績不好賴踢球?始祖級守門員表示不服

最新訊息:“著名足球運動員尼爾斯·玻爾,剛剛被授予了諾貝爾物理學獎。”第一次聽到這事的人肯定以為這是段子,然而,這確實是1922年發生在丹麥的真實新聞。

這位守門員實在太另類了,他通常沉默寡言,據說語言表達能力也堪憂。比賽時,作為丹麥最優秀與最具天賦的的球員之一,還經常神遊八方,口唸咒手掐訣,永遠一副若有所思的樣子。當時很多人都在好奇這個年輕運動員是不是在修仙?其實還真差不多,他修物理學。

苦於鑽研的學術思維能與勇往直前的體育精神合二為一,這一切,都與玻爾的成長環境有關。

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小玻爾(最右)與家人

1885年,玻爾出生在丹麥首都哥本哈根一個知識分子家庭。父親克里斯丁·玻爾既是哥本哈根大學的生理學教授,也是丹麥足球的引進者之一。在小玻爾出生的年代,現代足球對於丹麥來說還是個新鮮事物,而克里斯丁不僅將其引入哥本哈根,還在塔根斯維修了一塊球場,經常帶著小玻爾去玩。

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在足球俱樂部中,玻爾(右)和其弟弟被稱為絕代雙驕

經過童年的積累,玻爾的足球天賦在學生時代就被挖掘了出來,並被招入當時丹麥的豪門球隊「阿卡德米斯克足球俱樂部」當守門員,並多次隨隊出戰。在足球尚未形成世界潮流的時期,這支俱樂部幾乎橫掃丹麥,曾分別在1913年、1919年和1921年奪得丹麥冠軍,直到1967年他們共有9次奪冠。作為早期主力門將的玻爾,其實力可見一斑。

球技這麼牛掰的運動員,學習成績應該很一般吧?事實恰好相反,玻爾在體育上衝勁十足,也同樣有著近乎死心眼的較真。

小時候的他就極其追求完美,堅定地將“大膽而嚴謹”(愛因斯坦原話)進行到底。在一堂圖畫課上,老師要求大家畫出自己家的房子。玻爾畫著、畫著便向老師打報告說要回家,原因竟是“我實在記不清家裡圍牆有多少根柱子了。”

不僅如此,才剛上小學不久,他就敢公開向老師叫板,指出教材中的錯誤,經常弄得場面十分尷尬。老師表示:“這孩子教不了,教不了……”

秉承著這種一根筋的精神,玻爾在物理領域簡直如魚得水。

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玻爾在物理學領域堪稱天才

18歲就考入了哥本哈根大學,22歲拿到了丹麥皇家科學與文學院的金質獎章,26歲獲得哲學博士學位。1913年,他轉戰原子結構,寫出了《論原子構造和分子構造》,成功解釋了氫原子和類氫原子的結構和性質,提出了玻爾模型。1920年,他又建立哥本哈根理論物理研究所,靠著個人魅力吸引來了一大批物理學大佬,如諾貝爾獎得主海森堡、泡利、狄拉克等人,形成了哥本哈根學派。

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哥本哈根學派的量子力學大咖們

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一張圖讓你感受下哥本哈根學派的實力

由於良好的學術討論氛圍,這個學派逐漸成了上世紀二三十年代全球物理學研究的中心,到現在,都依然是物理學家們的“朝拜聖地”。

量子力學的巔峰對決,愛因斯坦竟從未贏過

要說玻爾一根筋的性格沒有一點壞處,那是絕對不可能的。他在“電子之父”J。J。湯姆森面前的莽撞,就曾差點斷送了自己的前程。

那時,正是經典物理大廈搖搖欲墜的年代,玻爾當時也明顯感受到經典力學在描述原子現象時的困難。於是博士畢業後,他便帶著各種疑問前往英國劍橋,想跟自己的偶像J。J。湯姆森進行更深入的學習。

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“葡萄乾布丁式”的原子模型

然而,他經過研究發現,湯姆森提出的“葡萄乾布丁式”原子模型有很多不合理的地方,於是第一次見面他就拿出偶像的論文,用生澀的英文指出了裡面的幾處錯誤。

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“電子之父”——J。J。湯姆森

湯姆森四年前才剛獲得諾獎,德高望重,完全看不懂玻爾這是什麼操作,場面幾度陷入尷尬。耿直的玻爾卻完全沒有察覺,臨走時還不忘請湯姆森看下自己的論文,希望能幫助發表在英國皇家學會的刊物上。

當然,後來他的這篇論文被不置可否地束之高閣了……

但這並未改變玻爾的質疑精神,他後來參加的辯論無數,常常一個理論就能跟別人辯上好幾年,甚至是一生。連他的學生海森堡都說:“玻爾在爭論的對手面前不肯退後一步,而且有絲毫的含糊不清,他都不能容忍。”

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玻爾vs愛因斯坦:物理大佬的頂級對決

這種情況下,他註定要和物理界的巔峰強者愛因斯坦相遇,並組成一對相愛相殺的天才CP。實際上,這兩人從1920年第一次見面起,就在認識上發生了嚴重分歧,之後便開始了終身的論戰,幾乎一見面就有掐架發生。

“玻爾,上帝不擲骰子!”

“愛因斯坦,別去指揮上帝應該怎麼做!”

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玻爾和愛因斯坦:大佬們掐個架的姿勢都這麼與眾不同

這句經典的對話,便是這場論戰的開端與往後爭論的核心。

Round1:

當時,在量子力學誕生後,以玻爾、海森堡和泡利為主的哥本哈根學派認為,量子力學本身已經是完備的理論,而愛因斯坦則一直批評它並不完備。在1927年第五屆索爾維會議上,兩人的火藥味就濃得嗆到了當場的幾十位世紀最強大腦。

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第五屆索爾維會議,20世紀智商最高的合照

這場智商的巔峰碰撞猶如物理學家之間的點球大戰:愛因斯坦化身前鋒,針對量子物理學提出各種疑問,而玻爾則盡顯守門員本色,將各種質疑一一化解,防守得滴水不漏。

Round2:

吃癟的愛因斯坦吸取教訓,沉澱了3年後,在第六屆索爾維會議上,他不再隨意射門,而是有備而來。他提出了著名的思想實驗——光子盒,準備以此擊敗玻爾。

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光子箱構思圖

起初玻爾的確是被打得措手不及,然而他帶領小弟們抓了一晚上頭皮,最後竟然在次日天才地反用愛因斯坦的相對論,證明這個思想實驗是有缺陷的,再次防守成功。

Round3:

看著愛因斯坦屢屢受挫,作為獨行俠的薛定諤也看不下去了,他把自家那隻最有名的貓牽出來折騰哥本哈根學派。但玻爾最擅長防守,他回答道:是啊,你家那隻貓半死不活的,嗆得薛定諤差點一口氣沒上得來。

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薛定諤與他的貓

看到支持者被欺負,1935年,愛因斯坦拉上波道爾斯基和羅森聯名發表了EPR 文章,把攻擊的矛頭從量子理論內部邏輯自洽性,轉到了量子理論完備性上來。試圖用實驗證明,量子力學的正統實驗是變態、侮辱人智商的。

這個實驗提出了一個問題:如果兩個粒子相隔億萬之遙,你對著一個粒子吹口氣,另外那個粒子也會馬上做出反應,可能嗎?

可能,這就是玻爾的回答。量子糾纏後的兩個粒子就是有著鬼魅般的超光速聯絡,然後事實證明玻爾仍然是對的……

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愛因斯坦與玻爾

很多人都覺得學術上的針鋒相對,很容易導致私下交惡,但他們兩人明顯不屬於這種型別。愛因斯坦曾這樣評價玻爾:“他將大膽和謹慎兩種品質難得地融合,無疑是我們科學領域最偉大的發現者之一!”

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“曼哈頓”計劃參與者合影

玻爾也的確不負愛因斯坦的讚賞,二戰後期納粹預謀製造原子彈,他義務反顧地參加了美國的“曼哈頓計劃”,但他的主要目的不只是協助研製原子彈,而是看得更遠——我們在製造“人間死神”,那麼製造完成後,到底該如何處理它?他是一位科學家,政治不是他的專業,他只懷有和平主義的理念。

更出乎意料的是,不善言辭的他,幾乎用了一生的時間去懷念愛因斯坦這位對手。1962年,玻爾因心臟病突發在家中逝世,去世前一天,他工作室的黑板上,仍然畫著當年愛因斯坦光子箱的草圖……

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