摘要：在20世纪的科学舞台上，上演了一场关于宇宙本质的精彩论战。这场论战的主角是两位物理学界的巨擘：爱因斯坦与玻尔。他们的争论不仅关乎量子物理学的理论基础，更触及了科学哲学的核心议题，对现代物理学和科学哲学产生了深远的影响。

物理学家波尔，当年为什么要和爱因斯坦争论？

在20世纪的科学舞台上，上演了一场关于宇宙本质的精彩论战。这场论战的主角是两位物理学界的巨擘：爱因斯坦与玻尔。他们的争论不仅关乎量子物理学的理论基础，更触及了科学哲学的核心议题，对现代物理学和科学哲学产生了深远的影响。

一、争论的背景

爱因斯坦和玻尔之间的争论是20世纪物理学史上的一段传奇。爱因斯坦，这位相对论的奠基人，坚信自然界的确定性和因果律。他相信，一个完备的物理理论应该能够描述每个单独的系统，而不仅仅是统计平均。这种信念源于他对物理实在性的深刻理解，他认为物理理论应该能够提供对自然界的完整描述。

而玻尔，则是量子力学的领军人物，提出了概率性和观测对量子系统影响的观点。玻尔是哥本哈根诠释的主要倡导者，这种诠释强调测量过程对量子系统的影响，以及量子世界的概率性本质。他认为，量子力学的概率性是自然界的基本特征，而不是理论不完备的表现。

二、争论的开端：索尔维会议

爱因斯坦与玻尔争论的正式开始可以追溯到1927年的第五届索尔维会议。在这次会议上，玻尔详细阐述了量子力学的哥本哈根诠释，而爱因斯坦对这种解释提出了质疑。

在索尔维会议上，玻恩和海森伯在作关于矩阵力学的报告时指出：“我们主张量子力学是一种完备的理论，它的基本物理假说和数学假说是不能进一步被修改的。”这番话无疑是向不同意见提出了挑战。接着玻尔也再次阐述了他的“互补原理”。由于爱因斯坦一直对量子力学的统计解释感到不满，他曾在1926年12月给玻恩写信时说：“上帝不是在掷骰子。”在会议上，当玻恩问到爱因斯坦的意见时，爱因斯坦表示赞同量子力学的系综几率解释，但不赞成把量子力学看成是单个过程的完备理论的观点。爱因斯坦的发言掀起了波浪，也从此引发了他和玻尔之间就量子力学解释问题的公开争论。

三、争论的核心问题

爱因斯坦和玻尔之间的争论，核心问题在于对量子力学基础解释的不同看法。

爱因斯坦坚决反对量子力学的概率解释，他认为这种解释违背了物理学的确定性原则。他相信，自然界的每一个现象背后都存在着确定的规律，而量子力学的概率解释似乎暗示了自然界中存在随机性，这是爱因斯坦所不能接受的。

玻尔则坚持量子力学的概率解释，他认为这种解释是基于实验观测的真实反映。玻尔认为，在微观世界中，粒子的位置和速度等物理量不能同时精确测量，这是量子力学的基本特征，而不是理论上的不足。他提出了互补原理，强调在描述微观粒子时，不同的物理量之间存在互补关系，不能同时精确测量。

四、争论的具体内容

爱因斯坦和玻尔之间的争论涉及了多个具体的物理学问题和实验。

1. 爱因斯坦光盒实验1930年，在第六次索尔维会议，爱因斯坦发表了一个思想实验，称为“爱因斯坦光盒”，来挑战能量-时间不确定性原理（ΔEΔt≥ћ/2）。

实验设想一个装满了光子的盒子。在盒子的一边有一个孔径，盒子内部的时钟可以通过控制器将孔径外的快门开启短暂时间间隔Δt，发射出一颗光子，然后再将快门关闭。为了要测量发射出去的光子的能量，必须量度发射前与发射后盒子的质量，应用狭义相对论的质能方程式E=mc²，就可以计算出来失去的能量E。理论而言，快门的开启时间间隔是个常数，只要能让一个光子发射出去就行，而盒子的质量可以量度至任意准确度，因此ΔEΔt

然而，玻尔在经过认真思考后找到了这个实验的破绽。他利用位置-动量不确定性原理（ΔqΔp≈h），结合广义相对论，证明了在测量盒子质量的过程中，由于测量位置的不确定性会导致测量时间的不确定性，从而证明了能量-时间不确定性原理的正确性。

2. 双缝干涉实验在双缝干涉实验中，电子通过一个小孔或狭缝后，会在屏幕上形成干涉条纹。爱因斯坦认为，如果分别关闭两条缝中的一条，就可以判断电子是通过了哪一条缝，从而测出电子的准确路径。由于干涉条纹可以用来计算电子波的波长，从而可以精确地得出电子的动量，这样就否定了测不准关系（因为位置和动量被同时精确确定了）。

但玻尔指出，如果关闭两条狭缝中的任何一条，实验状态就完全改变了，双缝开启时出现的干涉现象就不会出现，实验将回到单缝状态。也就是说，电子的行为依赖于壁上有没有存在另外一条狭缝。玻尔认为，在量子力学中，观察者的观测方式会影响被观测系统的状态，这是量子力学的基本特征之一。

3. EPR悖论1935年，爱因斯坦与他的两位合作者波多尔斯基和罗森提出了EPR悖论（Einstein-Podolsky-Rosen paradox），旨在证明量子力学是不完备的，同时挑战了量子力学的非局域性。

EPR悖论考虑两个纠缠粒子A和B，它们的总自旋为零。根据量子力学，这个系统可以用特定的波函数描述，这个状态具有在测量之前每个粒子的自旋状态都是不确定的特性。一旦测量了其中一个粒子的自旋，另一个粒子的自旋立即被确定。这个悖论对量子力学的非局域性提出了挑战，因为它似乎表明量子力学允许信息以超过光速的速度传播，这与相对论的局域性原则相冲突。

玻尔对EPR悖论进行了回应，他认为纠缠粒子之间的关联是量子力学的基本特征，而不是理论不完备的表现。他强调，量子力学的描述是概率性的，而不是确定性的，这种概率性是基于实验观测的真实反映。

五、争论的哲学意义

爱因斯坦和玻尔之间的争论不仅是一场物理学辩论，更是一场深刻的科学哲学讨论。它触及了一系列基本的哲学问题，如自然界的确定性与概率性、物理理论的完备性、以及物理现象的实在性等。

爱因斯坦坚持决定论和实在论的观点，他认为物理理论应该能够提供对自然界的完整描述，而量子力学的概率解释似乎暗示了自然界中存在随机性，这是爱因斯坦所不能接受的。他相信，自然界的每一个现象背后都存在着确定的规律，而物理学家的任务就是发现这些规律。

玻尔则坚持概率论和观测对量子系统影响的观点。他认为，量子力学的概率性是自然界的基本特征，而不是理论不完备的表现。他强调，在微观世界中，观察者的观测方式会影响被观测系统的状态，这是量子力学的基本特征之一。

六、争论的影响

爱因斯坦和玻尔之间的争论对现代物理学和科学哲学产生了深远的影响。

1. 推动量子力学的发展尽管爱因斯坦和玻尔在量子力学的基础解释上存在分歧，但他们的争论却推动了量子力学的发展。玻尔的哥本哈根诠释逐渐成为量子力学的主流解释，而爱因斯坦的质疑和批评也激发了物理学家们对量子力学更深入的思考和研究。

2. 引发科学哲学的讨论爱因斯坦和玻尔之间的争论引发了对科学哲学的广泛讨论。他们之间的分歧不仅体现在物理学理论上，也体现在对科学本质和自然界理解的深刻探讨上。这场争论促使科学家们更加深入地思考科学理论的本质、科学方法的适用性以及科学知识的可靠性等问题。

3. 塑造科学界的研究氛围爱因斯坦和玻尔之间的争论塑造了科学界的研究氛围。他们的争论激发了物理学家们对未知世界的好奇心和探索欲，推动了物理学研究的不断进步。同时，他们的争论也展示了科学家们对真理的追求和对科学事业的热爱，为后来的科学家们树立了榜样。

物理学家玻尔当年为什么要和爱因斯坦争论？这背后涉及了对量子力学基础解释的不同看法、对自然界本质的不同理解以及对科学哲学的深刻探讨。尽管他们的争论没有得出一个明确的结论，但这场争论却推动了量子力学的发展、引发了科学哲学的讨论并塑造了科学界的研究氛围。他们的争论不仅是物理学史上的佳话，更是科学发展过程中不同世界观冲突的缩影。它提醒我们，科学理论的建立和接受是一个复杂而漫长的过程，需要不断地实验检验和理论推敲。同时，它也展示了科学家们对真理的追求和对科学事业的热爱，为后来的科学家们树立了榜样。

在今天的科学研究中，我们仍然可以感受到爱因斯坦和玻尔争论的余温。量子力学的应用已经扩展到了量子信息科学、量子计算、量子通信等领域，这些领域的研究和发展都离不开对量子力学基本问题的深入理解。而爱因斯坦和玻尔之间的争论所引发的对科学本质和自然界理解的深刻探讨，也将继续激励着后来的科学家们不断前行。

来源：九叔讲历史