作者：程鶚
1926年初，愛因斯坦在他的柏林公寓里接待25歲的海森堡時，他提醒剛發(fā)明矩陣力學(xué)的海森堡留意電子在云室中留下的軌跡，給他留下了深刻印象。幾年后，海森堡揭示出矩陣乘法不對易背后所深藏的量子奧秘：不確定原理。
四分之一世紀(jì)后，當(dāng)玻姆在1951年初走進愛因斯坦在高等研究院的辦公室時，他已經(jīng)34歲，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有海森堡的自信。玻姆在剛剛出版的《量子理論》中全面清晰地整合了哥本哈根詮釋，引起愛因斯坦的注意。其實，玻姆在大作告成之后卻感到莫名失落，總覺得他論述的邏輯還有所欠缺。
已經(jīng)72歲的愛因斯坦慈祥耐心，夸獎玻姆已經(jīng)成功地將玻爾的觀點表達得淋漓盡致。不過，他同時表示懷疑，難道那就是量子力學(xué)的全部嗎？
他和羅森、波多爾斯基發(fā)表的EPR論文轉(zhuǎn)眼間已經(jīng)15年，在玻姆舊話重提之前，波函數(shù)的糾纏和薛定諤的貓也已經(jīng)是塵封歷史了。面對這個新一代的玻爾信徒，愛因斯坦諄諄提醒：在那些既定教條的背后，也許還隱藏有更深層的物理。
像當(dāng)年的海森堡一樣，玻姆從走出愛因斯坦辦公室的那一刻起就反復(fù)在琢磨：量子力學(xué)會不會還存在著不同于哥本哈根正統(tǒng)的另類可能？
短短幾個月后，他找到了答案。
玻爾與愛因斯坦那場曠日持久的爭論涵蓋著量子力學(xué)中的諸多方面，包括隨機性、非局域性、因果律以及完備性等等。但至少在愛因斯坦看來，他們最本質(zhì)的分歧在于微觀世界中是否存在著客觀的物理實在。
愛因斯坦當(dāng)年在專利局時曾經(jīng)篤信實證主義。因為我們無法感知牛頓定義的絕對空間和絕對時間，它們不是客觀的物理實在。我們能認(rèn)知的世界取決于我們具體地如何測量時間、長度等物理量。他基于這樣的思考發(fā)明相對論，改變了人類的世界觀。
海森堡和玻爾繼承了這個傳統(tǒng)。在他們看來，我們只能通過各種觀測手段認(rèn)識微觀的量子世界。與相對論中的參考系選擇類似，這些測量的結(jié)果會因測量方式的選擇以及測量過程本身而改變。量子力學(xué)所能描述的便只能是這些測量結(jié)果的總體。因此，量子世界中不存在一個獨立于測量過程的客觀實在。
愛因斯坦不以為然。他曾屢次發(fā)問：你沒有抬頭看難道那月亮就不存在嗎？
海森堡在柏林驚訝地發(fā)現(xiàn)50歲的愛因斯坦已經(jīng)背離了實證主義，并把那信念當(dāng)作不能重復(fù)兩次的笑話來調(diào)侃。的確，人過中年的愛因斯坦越來越執(zhí)著于客觀的物理實在。
EPR論文發(fā)表后，羅森和波多爾斯基相繼離開高等研究院另謀高就。曾在愛丁堡師從玻恩的英菲爾德（Leopold Infeld）來到這里。院長弗萊克斯納依然對愛因斯坦怨氣沖天，拒絕出錢為他聘請助手。為了生計，英菲爾德惴惴不安地向愛因斯坦提議合寫一本通俗的物理學(xué)史，用稿費來支持他們的工作。愛因斯坦欣然同意。他們很快寫就《物理學(xué)的進化（The Evolution of Physics）》，闡述物理學(xué)從簡樸的早期概念發(fā)展到相對論、量子論的過程。依仗著愛因斯坦的大名，這本書一經(jīng)問世便洛陽紙貴。他倆平分了版權(quán)收入，收益均不菲。
毫無疑問，《物理學(xué)的進化》貫穿著愛因斯坦個人的視角和理念。書中強調(diào)人類對“客觀實在”的信念是物理學(xué)能夠存在、發(fā)展的最根本原因。只有相信人類的理性能夠認(rèn)知世界，相信客觀的自然界擁有著和諧的因果律，才可能有科學(xué)。
在波函數(shù)概念隨著新量子力學(xué)問世之前，愛因斯坦曾提出“泡泡悖論”，指出波粒二象性存在內(nèi)在矛盾。在1927年的第五屆索爾維會議上，他又以“泡泡悖論”為例說明波函數(shù)尚不能完整地描述量子的實在。在他的心目中，電子一個是客觀的實在。當(dāng)人們看到熒光屏閃亮?xí)r，在那里出現(xiàn)的電子不會只是在那一刻成為現(xiàn)實。在那之前的瞬間，它應(yīng)該就已經(jīng)處在那個點附近。它既不可能突然地?zé)o中生有，也不應(yīng)該來自以其速度不足以抵達的遠(yuǎn)方，更不可能處于連光速都不可及的遙遠(yuǎn)所在。
玻爾則堅持相反的觀點。他認(rèn)為電子在熒光屏上的出現(xiàn)只是因為那是一個測量位置的經(jīng)典儀器。在那之前的一瞬，電子并不知道它下一時刻會遭遇的是熒光屏還是另外一個測量速度的儀器，因此那時它還不會有確定的位置。在遭遇熒光屏之前，量子力學(xué)中所能有的只是一個尚未坍縮的波函數(shù)。電子的位置、動量，乃至電子本身——都只是抽象的概念，并非物理的實在。
在愛因斯坦的啟發(fā)下，深諳玻爾思想的玻姆卻在量子力學(xué)中找出了一個新方式，能夠追蹤遭遇熒光屏之前的電子所在。在他的新表述（解釋）中，粒子隨時隨刻都有著確定的位置和速度，無論它是否、或如何被測量。玻姆發(fā)現(xiàn)，只要在量子的動力學(xué)中加上一個“量子勢（quantum potential）”，就能像經(jīng)典力學(xué)一樣推算粒子的軌跡。這個量子勢本身來源于薛定諤的波函數(shù)，因而蘊含著波動信息。它像外加勢場一樣左右著粒子的運動。這樣，即使是不受外力影響的自由粒子也會因為量子勢不斷地變換自己的軌跡。
在那個讓所有人頭疼的雙縫實驗中，玻姆的粒子在經(jīng)過兩條縫隙的任何一條后不是沿直線繼續(xù)前進，而是在量子勢的作用下歪歪扭扭地到達熒光屏上某個點。自始至終，它走的路徑是確定的。在抵達熒光屏之前的一瞬，它的確已經(jīng)來到了那個亮點的附近。
在玻姆量子勢作用下的粒子在雙縫實驗中的路徑.
當(dāng)然，完全確定一顆電子的軌跡不僅需要有它在勢場中的路徑，還要準(zhǔn)確地掌握電子在初始時刻的位置和速度。根據(jù)海森堡不確定原理，這在量子力學(xué)中不再可能。所以玻姆雖然能計算出電子可能沿襲的各條路徑，但仍然無法準(zhǔn)確地認(rèn)定每顆電子會具體沿著哪一條路徑運動。只有在大樣本實驗中，每條路徑都可能有電子通過時，才能在熒光屏上看到總體的統(tǒng)計效果：干涉條紋。
那是1951年夏天。玻姆在做出這一發(fā)現(xiàn)的同時也得到了另外的好消息：法庭審理他那“蔑視國會”案后確認(rèn)他的行為受憲法保護，宣告他無罪。
然而，普林斯頓大學(xué)還是決定不再延續(xù)他的雇傭合同。那時的玻姆除了在量子力學(xué)的教學(xué)、研究之外，還在等離子體、金屬電子氣等課題上建樹不菲，是首屈一指的專家。雖然他手里握有分別出自愛因斯坦和奧本海默的強力推薦信，但幾個月下來處處碰壁，沒有一個學(xué)校愿意染指他。
玻姆明白他已經(jīng)上了黑名單，在自己的國家里不再有容身之地。他甚至懷疑聯(lián)邦調(diào)查局在日夜跟蹤監(jiān)視，讓他成天惶惶不安。當(dāng)遠(yuǎn)在天邊的巴西圣保羅大學(xué)發(fā)來聘請時，走投無路的玻姆抓住機會，逃離美國。
他期盼在他的論文發(fā)表后能引起物理學(xué)界的注意，從而改善自己的處境。當(dāng)玻姆那兩篇論文以《一個以“隱”變量詮釋量子理論的建議（A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden" Variables）》的標(biāo)題在1952年1月15日的《物理評論》上同時發(fā)表時，他已經(jīng)人在巴西。
一年前，他已經(jīng)出版了一本受歡迎的、宣講正宗哥本哈根詮釋的《量子理論》教科書。為了講解馮·諾伊曼20多年前用數(shù)學(xué)證明的：量子力學(xué)中不允許有潛在的隱變量，他以自旋概念重新表述了愛因斯坦的EPR假想試驗。只是，在與愛因斯坦那次會面后卻徹底地改變了他的看法。
1951年的玻姆事先并不知道德布羅意早在25年前就在第五屆索爾維會議上已經(jīng)提出一個隱變量理論。德布羅意描述的粒子像沖浪健將一樣，由一個“導(dǎo)航波”引導(dǎo)著運動。玻姆的量子勢與那個導(dǎo)航波大同小異。
在那場群雄匯集的女巫盛宴上，德布羅意的導(dǎo)航波遭到泡利、克萊默等哥本哈根學(xué)派的接連抨擊?？巳R默問道：一顆光子擊中玻璃反射時，玻璃會因為受到撞擊反彈，那如何在這個新理論中計算這一反彈？德布羅意啞口無言，也沒能意識到克萊默的提問其實很不公平——克萊默的問題在當(dāng)時本來就是量子力學(xué)正統(tǒng)理論也會束手無策的難題。因為克萊默的質(zhì)問，德布羅意沒有聽從愛因斯坦會后的鼓勵，灰心喪氣地放棄了導(dǎo)航波，皈依哥本哈根的正統(tǒng)。
玻爾曾一再強調(diào)微觀與宏觀是兩個不同的世界。宏觀世界是經(jīng)典的物理實在，只是在測量的過程中與微觀世界接觸而獲得信息，也同時改變微觀世界的進程。但他從來未能明確定義宏觀與微觀這兩個世界之間的分界線。后來，薛定諤以他那谷德伯格機器式的假想裝置將微觀的放射性元素和宏觀的貓糾纏在一起，形象地表明這樣的界線根本不可能存在。
25年后的玻姆不再承認(rèn)這個人為的分界。在他的理論中，電子、光子、玻璃、熒光屏等等都一視同仁地有著量子勢，遵從同樣的運動規(guī)律。這樣，他不僅能推算光子的發(fā)射，也能同時得到玻璃的反彈。只是玻璃由近乎無數(shù)的原子組成，這個實際計算過程會超越物理學(xué)家的能力和想象。
薛定諤的貓也同樣地由原子組成。它們的共同波函數(shù)既有著貓活著的狀態(tài)也有貓死去的狀態(tài)。在這樣的量子勢影響下，組成貓的原子相應(yīng)地運動著，或者造成貓的死亡或者讓它繼續(xù)存活。雖然與雙縫實驗中的單個電子一樣，因為初始條件的不確定，我們無法知道具體一只貓是死是活。但那只是我們認(rèn)知中的缺陷。作為物理實在的貓或者已經(jīng)死去或者繼續(xù)活著，不會處于既死又活的荒誕狀態(tài)。
顯然，這已經(jīng)與哥本哈根的量子力學(xué)詮釋勢如水火。
盡管遠(yuǎn)在南美的巴西像美國加州一樣富有燦爛的陽光海灘，但由于地理位置不同和科學(xué)落后，那里不是物理學(xué)家的樂園，除非是費曼。
在康奈爾大學(xué)幾年后，費曼厭倦了那里冰天雪地的冬天。他接受加州理工學(xué)院的聘請?zhí)鄣疥柟饷髅牡哪霞又?。他還爭取到一年的學(xué)術(shù)假，遠(yuǎn)涉來到巴西。在里約熱內(nèi)盧新成立的物理中心，他發(fā)現(xiàn)那里的物理課死板教條，學(xué)生只會死記硬背。于是他興致勃勃地推動起巴西的教學(xué)改革。
但更多的時候，他流連于海灘、酒吧，追逐著美麗的女郎，盡情享受異國情調(diào)的單身時光。他還用心學(xué)會了打班戈鼓、跳桑巴舞，領(lǐng)受熱情似火的拉丁藝術(shù)。在一年一度的嘉華年會中，他扮成魔鬼出現(xiàn)在狂歡大游行的行列中。那正是泡利在哥本哈根《浮士德》中的角色。
在相距不遠(yuǎn)的圣保羅，玻姆卻度日如年。為了防止他叛逃蘇聯(lián)，美國領(lǐng)館人員收繳了他的護照，換成一張只能回美國的身份證。此舉粉碎了玻姆以巴西為基地去歐洲交流的美夢。在這個科學(xué)的不毛之地，他只有偶爾能碰面的費曼可以討論物理學(xué)的前沿，然而費曼對他的隱變量理論毫無興趣。
好在他那兩篇論文的面世沒有像他所害怕的那樣石沉大海。不過，陸續(xù)而來的反應(yīng)也不是他內(nèi)心所期盼的。
不久前剛對玻姆的《量子理論》贊不絕口的泡利率先發(fā)難。他來信指出玻姆的論文不僅是一派胡言，而且還不是新鮮的胡言：那不過是已經(jīng)被自己和克萊默駁倒過的德布羅意導(dǎo)航波。玻姆沒有泄氣。在連續(xù)通信討論半年后，泡利不得不承認(rèn)玻姆的新理論比德布羅意進步，至少達到了邏輯的自洽，無懈可擊。但泡利還是堅持那只是“人為的形而上學(xué)”，沒有實際物理意義。
哥本哈根學(xué)派的大將海森堡和玻恩自然也異口同聲地附和著泡利。玻爾沒有公開發(fā)話，只在私下里表示玻姆的理論很愚蠢。他的助手羅森菲爾德卻毫不含糊，他不僅頻頻給玻姆寫信批駁甚至羞辱，還四處活動，阻止英國《自然》雜志發(fā)表玻姆和另外介紹他理論的論文。
玻姆發(fā)現(xiàn)他真真切切地成了叛徒。他不是通蘇聯(lián)背叛祖國，而是徹頭徹尾地背叛了哥本哈根的正統(tǒng)，自絕于物理學(xué)主流。他付出的代價如出一轍，遭到放逐。
處于哥本哈根邊緣的德布羅意看到玻姆寄來的文稿時沒太在意。與泡利相似，他回信告訴玻姆自己過去提出過同樣的理論，早已被否證。在玻姆耐心的解釋下，已經(jīng)年屆花甲、科研上早不再活躍的德布羅意幡然悔悟，也再度對哥本哈根詮釋產(chǎn)生了疑慮。愛因斯坦聽說后，立即寫信再次賦以激勵。（德布羅意后來曾試圖認(rèn)領(lǐng)隱變量理論的優(yōu)先權(quán)。玻姆回問：如果一個人撿到寶石卻以為是普通石頭扔掉了，另一個人再撿到認(rèn)出是寶石，這顆寶石應(yīng)該歸誰所有？）
在哥本哈根學(xué)派之外，薛定諤只是讓秘書回信告知玻姆他沒有興趣。而最讓玻姆失望的回應(yīng)卻來自曾將他一語驚醒的愛因斯坦。
在愛因斯坦看來，玻姆的理論也只是新瓶子里裝的舊酒。曾經(jīng)滄海難為水，除卻巫山不是云。25年前，愛因斯坦就深知其中要害：無論是當(dāng)年他自己的鬼場、德布羅意的導(dǎo)航波，還是玻姆現(xiàn)在的量子勢，它們都包含著波函數(shù)內(nèi)在的不可分離性。粒子之間可以通過這一機制發(fā)生瞬時的聯(lián)系，亦即有著那鬼魅般的超距作用。這樣，玻姆雖然給出了作為物理實在的粒子軌跡，卻是以破壞非局域性為代價。這并沒能解決量子力學(xué)的實質(zhì)問題。
因此，愛因斯坦認(rèn)為玻姆復(fù)活德布羅意理論的做法過于“廉價”。
在普林斯頓的高等研究院，一位來訪的物理學(xué)家自告奮勇地介紹了玻姆的新理論。他驚異地發(fā)現(xiàn)那象牙塔中的精英們反應(yīng)強烈，一致對玻姆表現(xiàn)出各種不屑，譏諷他的理論不過是一次“幼稚的反叛”。他們居然不屑于提出理性的批評。玻姆曾經(jīng)的導(dǎo)師、研究院院長奧本海默毫不留情地當(dāng)場宣布：如果我們無法駁倒玻姆，那就必須一致地忽視他。
歷史在重復(fù)。和過去出現(xiàn)過的對哥本哈根的質(zhì)疑、挑戰(zhàn)一樣，玻姆的論文很快銷聲匿跡。
在玻姆人生至暗的時刻，還是愛因斯坦伸出了援手。羅森已經(jīng)輾轉(zhuǎn)到了新成立的以色列國，在那里從無到有地建立物理專業(yè)。曾經(jīng)為猶太復(fù)國主義傾注心血的愛因斯坦利用他的影響力（當(dāng)他的老朋友、第一任總統(tǒng)魏茨曼去世時，以色列人心所向是邀請愛因斯坦接任這個榮譽性職位.）讓羅森為玻姆安排了一個職位。也是在愛因斯坦的勸導(dǎo)下，玻姆申請到巴西國籍，然后用巴西護照離開巴西，前往猶太人的新家園。
在美國，愈演愈烈的麥卡錫主義讓愛因斯坦深為憂慮。他擔(dān)心德國當(dāng)年的瘋狂會在美國重演。當(dāng)奧本海默自己也遭遇調(diào)查，被取消接觸機密的資格時，愛因斯坦少見地積極活動，逐個說服高等研究院成員聯(lián)署支持奧本海默的公開信。因為一位中學(xué)教師的求助，愛因斯坦還在媒體上公開與麥卡錫參議員對抗，維護美國的學(xué)術(shù)自由。
1954年11月，身心俱疲的愛因斯坦給一家雜志去信感嘆，如果他還年輕，他不會去當(dāng)科學(xué)家。他可能更愿意去做一個水管工，那個職業(yè)在當(dāng)前形勢下比學(xué)術(shù)界更為獨立、自由。信件發(fā)表后，全國各地的水管工紛紛來信，熱情邀請愛因斯坦加盟。
愛因斯坦早就知道他已經(jīng)時日無多。1948年，醫(yī)生在一次手術(shù)中赫然發(fā)現(xiàn)他腹部主動脈上長著一個血管瘤，隨時可能破裂致命。那年，他還不到70歲。
他最親愛的妹妹在1951年辭世，身邊只剩下秘書杜卡斯和艾爾莎的二女兒。他早已從高等研究院退休，但依然保留著一間辦公室。每天，他9點多起床，邊吃早餐邊讀報。10點半左右，他自己緩緩地步行到研究院上班，在那里與助手討論。下午1點，他或者在同事陪伴下或者獨自步行回家。午飯后他會睡上兩三個小時。下午和傍晚的時間則是在家里會客、處理信件和在自己推導(dǎo)公式中度過。
晚年的愛因斯坦下班離開高等研究院獨自回家的背影.
經(jīng)常在家里或者在電話上陪他聊天的還有一個女朋友。比他小22歲的范托娃（Johanna Fantova）早在芳齡28歲時就在柏林結(jié)識了愛因斯坦，曾經(jīng)是他那個心愛的別墅里和小帆船上的?？汀Ｋ?939年來到美國，在普林斯頓附近擔(dān)任圖書館員。1950年代，她成為愛因斯坦最后的伴侶，耐心地傾聽、記錄老人日常的病痛和抱怨，還有他的科研進展和喜歡講的笑話。
愛因斯坦與薛定諤也恢復(fù)了聯(lián)系，繼續(xù)在通信中討論統(tǒng)一場論的數(shù)學(xué)問題。薛定諤總是小心翼翼地提出意見，唯恐言語不當(dāng)再次失去珍貴的友誼。愛因斯坦達觀地表示他們以前的過節(jié)只能留給上帝去定奪。
海森堡沒有那么幸運。他在1954訪問美國時登門拜訪，卻不再能領(lǐng)受到當(dāng)年在柏林時的融洽。愛因斯坦禮貌但冷淡地接待了他。事后，他告訴范托娃來的是一個“大納粹”。
在那最后的幾年里，愛因斯坦念念不能忘懷的還是量子理論，這個他“花費了比相對論多100倍功夫”的難題。他也終于開始悲觀，不再堅信統(tǒng)一場論能提供解決的途徑。在給好朋友貝索的信中，他頗為傷感：“整整50年的思索沒能讓我接近這個問題的答案：光量子是什么？（All these fifty years of pondering have not brought me any closer to answering the question: what is light quanta?）”
還是在1905年3月，26歲的愛因斯坦在專利局發(fā)表了那個奇跡年的第一篇論文：《關(guān)于光的產(chǎn)生與變換的一個啟發(fā)性觀點》。在這篇解釋光電效應(yīng)并為他帶來諾貝爾獎的文章中，他第一次提出了光量子的概念。那也是人類歷史上量子作為物理概念出現(xiàn)的第一句話。
整整半個世紀(jì)后，76歲的愛因斯坦在1955年3月寫下了一則簡短回顧。最后一句話表達了他對量子問題永遠(yuǎn)的存疑：“看來，能否用場理論解釋物質(zhì)、輻射及量子現(xiàn)象的分立性結(jié)構(gòu)值得懷疑。大多數(shù)物理學(xué)家會信心十足地回答'不可能’，因為他們相信量子問題已經(jīng)通過其它途徑基本解決。也許果真如此，但萊辛（德國哲學(xué)家Gotthold Lessing）那令人欣慰的話語依然與我們同在：對真理的追求比對真理的擁有更為可貴。（It appears dubious whether a field theory can account for the atomistic structure of matter and radiation as well as quantum phenomena. Most physicists will reply with a convinced 'No,' since they believe that the quantum problem has been solved in principle by other means. However that may be, Lessing's comforting word stays with us: the aspiration to truth is more precious than its assured possession.）”
這是他為量子概念寫下的最后一句話。一個月后的4月18日，愛因斯坦離開了這個世界。
聯(lián)系客服
