華山第二次論劍：波爾與愛因斯坦之爭

花開花落，黃葉飄零，又是深秋季節，第六屆索爾維會議在布魯塞爾召開了。玻爾來到會場時心中惴惴，看愛因斯坦表情似笑非笑，吃不准他三年間練成了什麼新招，不知到了一個什麼境界。不過玻爾倒也不是太過擔心，量子論的興起已經是板上釘釘的事實，現在整個體系早就站穩腳跟，枝繁葉茂地生長起來。愛因斯坦再厲害，憑一人之力也難以撼動它的根基。玻爾當年的弟子們，海森堡，泡利等，如今也都是獨當一面的大宗師了，哥本哈根派名震整個物理界，玻爾自信吃不了大虧。

愛因斯坦則在盤算另一件事：量子論方興未艾，當其之強，要打敗它的確太難了。可是難道因果律和經典理論就這麼完了不成？不可能，量子論一定是錯的！嗯，想來想去，要破量子論，只有釜底抽薪，擊潰它的基礎才行。愛因斯坦憑著和玻爾交手的經驗知道，在細節問題上是爭不出個什麼所以然的，量子論就像神話中那個九頭怪蛇海德拉（Hydra），你砍掉它一個頭馬上會再生一個出來，必須得瞄準最關鍵的那一個頭才行。這個頭就是其精髓所在——不確定性原理！

愛因斯坦站起來發話了：

想象一個箱子，上面有一個小孔，並有一道可以控制其開閉的快門，箱子裡面有若干個光子。好，假設快門可以控制得足夠好，它每次開啟的時間是如此之短，

有若干個光子。好，假設快門可以控制得足夠好，它每次開啟的時間是如此之短，以致於每次只允許一個光子從箱子裡飛到外面。因為時間極短，△t是足夠小的。那麼現在箱子裡少了一個光子，它輕了那麼一點點，這可以用一個理想的彈簧稱測量出來。假如輕了△m吧，那麼就是說飛出去的光子重m，根據相對論的質能方程E=mc2，可以精確地算出箱子內部減少的能量△E。

那麼，△E和△t都很確定，海森堡的公式△E×△t > h也就不成立。所以整個量子論是錯誤的！

這可以說是愛因斯坦凝聚了畢生功夫的一擊，其中還包含了他的成名絕技相對論。這一招如白虹貫日，直中要害，沉穩老辣，乾淨漂亮。玻爾對此毫無思想準備，他大吃一驚，一時想不出任何反擊的辦法。據目擊者說，他變得臉如死灰，呆若木雞（不是比喻！），張口結舌地說不出話來。一整個晚上他都悶悶不樂，搜腸刮肚，苦思冥想。

（玻爾）極力遊說每一個人，試圖使他們相信愛因斯坦說的不可能是真的，不然那就是物理學的末日了。但是他想不出任何反駁來。我永遠不會忘記兩個對手離開會場時的情景：愛因斯坦的身影高大莊嚴，帶著一絲嘲諷的笑容，靜悄悄地走了出去。玻爾跟在後面一路小跑，他激動不已，詞不達意地辯解說要是愛因斯坦的裝置真的管用，物理學就完蛋了。”

這一招當真如此淳厚完美，無懈可擊？玻爾在這關鍵時刻力挽滄海，方顯英雄本色。他經過一夜苦思，終於想出了破解此招的方法，一個更加妙到巔毫的巧招。

“第二天早上，玻爾的勝利便到來了。物理學也得救了。”

玻爾指出：好，一個光子跑了，箱子輕了△m。我們怎麼測量這個△m呢？用一個彈簧稱，設定一個零點，然後看箱子位移了多少。假設位移為△q吧，這樣箱子就在引力場中移動了△q的距離，但根據廣義相對論的紅移效應，這樣的話時間的快慢也要隨之改變相應的△T。可以根據公式計算出：△T>h/△mc2。再代以質能公式△E=△mc2，則得到最終的結果，這結果是如此眼熟：△T△E > h，正是海森堡測不準關係！

我們可以不理會數學推導，關鍵是愛因斯坦忽略了廣義相對論的紅移效應！引力場可以使原子頻率變低，也就是紅移，等效於時間變慢。當我們測量一個很準確的△m時，我們在很大程度上改變了箱子裡的時鐘，造成了一個很大的不確定的△T。也就是說，在愛因斯坦的裝置裡，假如我們準確地測量△m，或者△E時，我們就根本沒法控制光子逃出的時間T！

廣義相對論本是愛因斯坦的獨門絕技，玻爾這一招“以彼之道，還施彼身”不但封擋住了愛因斯坦那雷霆萬鈞的一擊，更把這諸般招數都回加到了他自己身上。雖說是殫精竭慮最後想出此法，但招數精奇，才氣橫溢，教人擊節歎服，大開眼界。覺得見證兩大縱世奇才出全力相拚，實在不虛此行。

愛因斯坦光箱實驗

現在輪到愛因斯坦自己說不出話來了。難道量子論當真天命所歸，嚴格的因果性當真已經遲遲老去，不再屬於這個叛逆的新時代？玻爾是最堅決的革命派，他的思想閎廓深遠，窮幽極渺，卻又如大江奔流，浩浩蕩蕩，翻騰不息。物理學的未來只有靠量子，這個古怪卻又強大的精靈去開拓。新世界不再有因果性，不再有實在性，可能讓人覺得不太安全，但它卻是那樣胸懷博大，氣派磅礴，到處都有珍貴的寶藏和激動人心的秘密等待著人們去發掘。狄拉克後來有一次說，自海森堡取得突破以來，理論物理進入了前所未有的黃金年代，任何一個二流的學生都可能在其中作出一流的發現。是的，人們應當毫不畏懼地走進這樣一個生機勃勃的，充滿了艱險、挑戰和無上光榮的新時代中來，把過時的因果性做成一個紀念物，裝飾在泛黃的老照片上去回味舊日的似水年華。

革命！前進！玻爾在大會上又開始顯得精神抖擻，豪氣萬丈。愛因斯坦的這個

光箱實驗非但沒能擊倒量子論，反而成了它最好的證明，給它的光輝又添上了濃重的一筆。現在沒什麼好懷疑的了，絕對的因果性是不存在的，哥本哈根解釋如野火一般在人們的思想中蔓延開來。玻爾是這場革命的旗手，他慷慨陳詞，就像當年在議會前的羅伯斯庇爾。要是可能的話，他大概真想來上這麼一句：

因果性必須死，因為物理學需要生！

停止爭論吧，上帝真的擲骰子！隨機性是世界的基石，當電子出現在這裡時，它是一個隨機的過程，並不需要有誰給它加上難以忍受的條條框框。全世界的粒子和波現在都得到了解放，從牛頓和麥克斯韋寫好的劇本中掙扎出來，大口地呼吸自由空氣。它們和觀測者玩捉迷藏，在他們背後融化成機率波彌散開去，神秘地互相滲透和干涉。當觀測者回過頭去尋找它們，它們又快樂地現出原型，呈現出一個面貌等候在那裡。這種遊戲不致於過火，因為還有波動方程和不確定原理在起著規則的作用。而統計規律則把微觀上的無法無天抹平成為宏觀上的井井有條。

愛因斯坦失望地看著這個場面，發展到如此地步實在讓他始料不及。失去了嚴格的因果性，一片混亂……恐怕約翰·彌爾頓描繪的那個“群魔殿”（Pandemonium）就是這個樣子吧？愛因斯坦對玻爾已經兩戰兩敗，他現在知道量子論的根基比想象的要牢固得多。看起來，量子論不太可能是錯誤的，或者自相矛盾的。

但愛因斯坦也決不會相信它代表了真相。好吧，量子論內部是沒有矛盾的，但它並不是一幅“完整”的影象。我們看到的量子論，可能只是管中窺豹，雖然看到了真實的一部分，但仍然有更多的“真實”未能發現。一定有一些其他的因素，它們雖然不為我們所見，但無疑對電子的行為有著影響，從而嚴格地決定了它們的行為。好比我們在賭場扔骰子賭錢，雖然我們睜大眼睛看明白四周一切，確定沒人作弊，但的確可能還有一個暗中的武林高手，憑藉一些獨門手法比如說吹氣來影響骰子的結果。雖然我們水平不行，發現不了這個武林高手的存在，覺得骰子是完全隨機的，但事實上不是！它是完全人為的，如果把這個隱藏的高手也考慮進去，它是有嚴格因果關係的！儘管單單從我們看到的來講，也沒有什麼互相矛盾，但一幅“完整”的影象應該包含那個隱藏著的人，這個人是一個“隱變數”！

不管怎麼說，因果關係不能拋棄！愛因斯坦的信念到此時幾乎變成一種信仰了，他已決定終生為經典理論而戰。這不知算是科學的悲劇還是收穫，一方面，那個大無畏的領路人，那個激情無限的開拓者永遠地從歷史上消失了。亞伯拉罕·帕斯（Abraham Pais）在《愛因斯坦曾住在這裡》一書中說，就算1925年後，愛因斯坦改行釣魚以度過餘生，這對科學來說也沒什麼損失。但另一方面，愛因斯坦對量子論的批評和詰問也確實使它時時三省吾身，冷靜地審視和思考自己存在的意義，並不斷地在鬥爭中完善自己。大概可算一種反面的激勵吧？

反正他不久又要提出一個新的實驗，作為對量子論的進一步考驗。可憐的玻爾得第三次接招了。

摘自《上帝擲骰子嗎》喜歡的朋友可以去看這本書