爱因斯坦也会错吗？

爱因斯坦也会错吗？

    前苏联的天才物理学家朗道曾经给20世纪最有名的一些物理学家打分，他的最高分的标准是：接近上帝的工作。朗道把这个荣誉只给了一个人，就是爱因斯坦。

（图1）爱因斯坦1919年在柏林的家里

    不过风云流转是常律，当爱因斯坦进入20世纪的二三十年代后，就逐渐离开了物理学界的主流，领风骚者换成了一群毛头小年轻，尽管这些年轻人仍然对爱因斯坦充满敬畏，但是在他们自己倾注热情的领域里面，开始把爱因斯坦视为僵化老人了。这是怎么回事呢？

    故事还是得从爱因斯坦开始。大家都知道爱因斯坦获得过诺贝尔物理学奖，然而诺贝尔委员会并不是因为他建立了相对论而授奖，而是因为他的另外一个也非常重要的工作，即圆满地解释了光电效应。

    所谓光电效应，就是当用光线照射一种金属的表面时，一定条件下会导致金属发射出阴极射线，即电子流。爱因斯坦在1905年的一篇论文里面，圆满地给出了理论解释。这个解释具有革命性的地方是，爱因斯坦认为光是以量子的形式跟金属发生相互作用的，形象地说，就是光象子弹一样，是一颗一颗地打在金属表面的，而经典的电磁理论里面，光是连续传播的电磁辐射场。

因此爱因斯坦可以被认为是量子理论的先驱，然而当量子力学最终建立起来之后，他却成了质疑量子力学最不遗余力的人，他的主要论战对手就是量子力学之父-玻尔。

（图2）1925年的玻尔

玻尔在20世纪的10年代建立了完整的量子论，从他的理论出发能够完美地解释氢原子的光谱现象。随后在他的感召之下，以波恩，薛定厄，海森堡，泡立等为代表的一群年轻人建立了具有颠覆性魅力的量子力学理论，他们（不包括薛定厄）把自己对于量子力学的物理认识称为“哥本哈根诠释”，奉玻尔为量子力学的精神领袖。而量子力学的这种对于物理世界的理解方式是爱因斯坦一直不能接受的。

所谓量子力学的“哥本哈根诠释”的基本出发点，是认为我们人类对于微观世界的物理过程，只能进行概率描述，如果说对于一块小石头，我们可以说出来它在某时某刻处于某个位置上，那么对于一个象电子这样的微观物体，我们就只能说它在某时某刻处于某个位置上的概率是多少。在这个意义上，我们永远无法对于一个量子对象，给出具有确切时间空间描述的轨迹。对于这样的物理理论，爱因斯坦至死都不同意，或者说，都不满意。

爱因斯坦对于量子力学的不满，其实在他的相对论里面就可以找到端倪。因为在爱因斯坦的对于物理世界的一般图像里面，这个世界是严格满足因果律的。在狭义相对论的世界里面，宇宙的一切都循着自己的世界线而前进，在世界线上面，前后的事件之间具有严格的因果关系，不存在任何的需要使用概率描述的东西；在广义相对论的世界里面，时空因为引力质量而弯曲，宇宙的一切同样遵循自己的既有轨道，同样看不到概率的影子。在爱因斯坦的世界观里面，因果律是一条不可动摇的律令，犹如康德的星空，犹如斯宾诺莎的上帝。

因此，对于无法确定电子运动轨迹的量子力学，爱因斯坦是极其不满的，认为一个电子的精确实在的运动轨迹并不是不存在，我们之所以不能精确地描述出来，那是因为量子力学还不完善，只是给出运动概率的量子力学是一种最终的完善的量子力学的暂时形式。所以他也并非是忘记了自己曾经成功地运用量子概念解释了光电效应，而是把量子这种离散图像看做是一个权宜之计。

对于玻尔来说，他所关注的不是形式上的因果律，而是人类在认识论上的地位。他认为人本身作为一个宏观物体，在认识论的意义上，是不可能获得微观世界的细节知识的，因为我们关于微观世界的物理知识，都是来自物理测量，而物理测量要能够给出为我们人类所接受的数值，一切测量结果最终都必须是一种宏观现象，这就意味着我们对于微观世界的认识，只有止步于我们所能够测量的物理量上面，而这些可测量的物理量都在本性上属于一些不可测量的物理量的概率平均值。正是沿着这个思路，海森堡迅速地建立了量子力学的理论形式，并立刻在应用当中显示了这个理论的惊人的刻画自然的能力。

因此，爱因斯坦和玻尔对于自然的理解有着尖锐的内在对立。他们只要有机会，就要为自己而辩护，对对方进行驳难，一个最有名的情节，就是连续多日，爱因斯坦施展他的善于设计理想实验的才能，不断在黑板上画出他要求玻尔“进行”的理想实验，试图导出悖论，以揭示量子力学的错误；然后玻尔苦思一番，总是能够最终让悖论无法成立，如此反复多日，爱因斯坦也没有达到目的，两人各自的信念依旧！

（图3）玻尔和爱因斯坦的经典论战1

（图4）玻尔和爱因斯坦的经典论战2

（图5）画着著名的“爱因斯坦盒子”理想实验的黑板

爱因斯坦一直到了他的晚年，还没有罢休，跟人合作提出了一个EPR实验，在当时也可以说是理想实验，可喜的是在现代条件下，EPR这种类型的实验可以实现了，然而不幸的是，迄今所有的类似实验都表明，玻尔是对的。

爱因斯坦有一句有感而发的名言，“上帝是不扔色子的。”确实，他的宏观相对论世界是没有色子的，而微观世界呢，人类迄今还没有排除掉那个色子，这种反差现在仍然反映在引力理论和量子力学的不协调上面。爱因斯坦的固执现在看来是错了，但将来呢？