在20世纪的时候 ,爱因斯坦和波尔争论,结果他们谁是正确的 ?

B站影视 2025-01-31 21:02 2

摘要:在20世纪物理学的辉煌篇章中,爱因斯坦与玻尔之间的辩论无疑是最引人注目的篇章之一。这场辩论不仅关乎量子力学的解释,更触及了科学哲学的核心议题。它始于1927年的索尔维会议,贯穿了两位科学巨人的余生,对现代物理学和科学哲学产生了深远的影响。

在20世纪的时候 ,爱因斯坦和波尔争论,结果他们谁是正确的 ?

爱因斯坦和玻尔争论,结果他们谁是正确的?

在20世纪物理学的辉煌篇章中,爱因斯坦与玻尔之间的辩论无疑是最引人注目的篇章之一。这场辩论不仅关乎量子力学的解释,更触及了科学哲学的核心议题。它始于1927年的索尔维会议,贯穿了两位科学巨人的余生,对现代物理学和科学哲学产生了深远的影响。

一、争论的背景和核心问题

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,它不仅涉及量子力学的基本解释,还触及了科学哲学的核心问题,如决定论与概率论、实在论与反实在论、局域性与非局域性等。这场争论从1927年开始,一直持续到两人去世,对现代物理学和科学哲学产生了深远影响。

爱因斯坦,相对论的奠基人,坚信自然界的确定性和因果律。他认为物理理论应该能够提供对自然界的完整描述,每一个事件都有来龙去脉和原因结果,而不依赖于什么“随机性”。这种信念源于他对物理实在性的深刻理解。在他看来,物理学需要一场革命来解决量子的不连续,但这场革命必须建立在严格的因果律之上。

而玻尔,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。玻尔主导确立了量子力学的“哥本哈根解释”,主张量子力学只能计算实验的各种可能结果的概率。他认为,物理理论只能描述我们能够观测到的现象,而量子世界的概率性本质则是自然界的基本特征。

爱因斯坦的实在论观点与玻尔的概率论观点形成了鲜明的对比,这种对比不仅体现在他们的科学理论中,也体现在他们对科学哲学的理解上。爱因斯坦认为,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。这种观点与玻尔的观点形成了鲜明的对比,因为玻尔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。

第五届索尔维会议开始,爱因斯坦指出了波函数坍缩过程与相对论的不相容,这也是他第一次公开对量子力学发表意见。爱因斯坦的这一分析是关于量子力学与相对论的不相容的最早认识。然而,与会的物理学家对波函数的坍缩过程的认识还很模糊,他们普遍认为,这一过程只是一种瞬时的选择过程,不需要进一步的描述和说明。

爱因斯坦以“上帝不会掷骰子”的观点反对海森堡的不确定性原理,而玻尔反驳道:“爱因斯坦,不要告诉上帝怎么做。”爱因斯坦是第一个意识到普朗克关于量子的发现将要改写整个物理学的物理学家。为了证明他的观点,在1905年,他提出光的行为有时像粒子,他称这些粒子为“光量子”,现在这个词被称为光子。但是当时的观点认为光是一种电磁波。这个假说导致了光同时具有粒子和波的特性。玻尔一直是光量子假说的最坚定的反对者之一,直到1925年他才接受这个观点。

爱因斯坦与玻尔的争论,也因为他们对于物理学的重要性而被载入史册。这次会议可以说是量子论的一部微缩史,从中可以明显地分成三派:只关心实验结果的实验派,布拉格和康普顿;哥本哈根派,玻尔、玻恩和海森堡;还有哥本哈根派的死敌,德布罗意、薛定谔,以及坐在台下的爱因斯坦。爱因斯坦一开始按兵不动,保持着沉默,后来终于出击。埃仑费斯特回忆说,爱因斯坦就像一个弹簧玩偶,每天早上都带着新的主意从盒子里弹出来,而玻尔则从云雾缭绕的哲学中找到工具,把对方所有的论据都一一碾碎。

爱因斯坦的质疑引发了一场关于量子力学基础的激烈讨论,这场讨论不仅在会议上进行,也在随后的几十年里持续进行。

三、EPR悖论:争论的高潮

爱因斯坦与玻尔争论的高潮出现在1935年,爱因斯坦与他的两位合作者提出了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悖论的核心思想是考虑两个纠缠粒子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。

爱因斯坦等人认为,既然不可能有超过光速的信号传播,那么说粒子A和B在观测前是“不确定的幽灵”显然是难以自圆其说的。EPR悖论的提出,不仅加深了爱因斯坦和玻尔之间的争论,也引发了物理学界对量子力学非局域性的广泛讨论。这个悖论至今仍然是量子力学中最深奥的问题之一,它不仅关系到量子力学的完备性,也关系到我们对自然界的基本理解。

四、争论的延续与发展

爱因斯坦与玻尔争论并没有随着EPR悖论的提出而结束,相反,它在随后的几十年里不断演化和发展。

尽管爱因斯坦坚持自己的物质主义观点和对量子力学几率特征的反对,但他逐渐承认量子力学在解决实际问题中的重要作用。爱因斯坦在晚年并没有完全放弃量子力学,而是试图寻找新的方法来解释光子的存在如何导致经典光散射理论的偏差,但没有成功。

而玻尔一方,哥本哈根学派认为,用经典物理的概念和语言描述微观现象以及宏观测量对微观系统的影响都是我们知识的局限,海森伯不确定性原理、波-粒二象性等等量子力学现象就是这种局限的表现。重要的是,这种局限使得量子力学不像经典力学那样具有确定性,而且是无可避免的,寻找所谓“隐参数”的努力企图突破这种局限,是注定徒劳的。

这场争论不仅影响了量子力学的理论发展,还推动了实验技术的进步,如隐变量理论的提出和贝尔不等式的提出。隐变量理论试图通过引入尚未发现的变量来解释量子力学的概率性,而贝尔不等式则提供了一种实验上检验量子力学非局域性的方法。

1983年,在加州大学圣迭戈分校(UCSD)物理系博士资格考试中,考题之一就是阅读包括EPR论文(1935年)、贝尔的论文(1964年)以及刚发表不久的阿斯佩实验结果(1982年)在内的若干文章,在此基础上写一篇综述性文章。这说明当时出考题的教授们都已经认识到,物理学历史上一个长期争论的悬案,经过1970年代开始的围绕贝尔不等式的一系列实验,已经由阿斯佩的实验结果作出了裁决。

在物理学界,“爱因斯坦错了”这个结论在1980年代就有了共识。2005年,美国物理学界当时的领军人物、1979年物理学诺贝尔奖得主温伯格(Steven Weinberg)撰文评论爱因斯坦的主张:“他在与尼尔斯·玻尔关于量子力学的著名辩论中站在了错误的一边,这场辩论从1927年的索尔维大会开始,一直持续到1930年代。简而言之,玻尔主导确立了量子力学的‘哥本哈根解释’,主张量子力学只能计算实验的各种可能结果的概率。爱因斯坦则拒绝了物理定律可以处理概率的观点,人们熟知他的名言是‘上帝不掷骰子’。但历史作出了否定爱因斯坦的判决——量子力学不断从成功走向新的成功,而爱因斯坦则被边缘化。”

五、争论的哲学意义和当代影响

爱因斯坦与玻尔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。这些问题不仅关系到物理学的理论发展,也关系到我们对科学本质和自然界的理解。

尽管爱因斯坦和玻尔都已离世多年,但他们的争论仍然在当代物理学和科学哲学中产生深远影响。这场争论不仅塑造了我们对量子世界的理解,还持续影响着物理学的发展方向和科学哲学的思考。

爱因斯坦一方始终对量子力学的不确定性不满意,认为那是人们对微观的量子系统缺乏完整知识的结果,如果把那些缺失的知识——他们称之为“隐参数”——采集完整,量子力学就能摆脱其概率性的特征而成为一种确定性理论。然而,哥本哈根学派认为,这种寻找“隐参数”的努力是徒劳的,量子力学的不确定性和概率性是其本质特征,这种特征源于我们对微观世界的观测和测量。

在当代,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。因此,爱因斯坦和玻尔的争论不仅是历史上的一段佳话,也是当代科学研究的重要基石。

爱因斯坦与玻尔的争论让我们看到了科学发展的复杂性和多样性,也让我们更加珍惜科学探索的精神和价值。在当今的科学研究中,我们仍然需要保持开放和包容的心态,勇于接受和探讨不同的观点和理论。只有这样,我们才能推动科学的进步和发展,为人类的未来做出更大的贡献。

来源:九叔讲历史

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