他拓展了他的方程,把它变成了一种完整的力学,仅用六个月就写成了五篇相关的论文,且一篇比一篇精彩。马克思·普朗克是第一个提出量子存在的人,他写信给薛定谔说,他读到那些论文时,是怀着一种“无比喜悦的心情,就像一个孩子,被一道谜题难住了好多年,终于听说了它的答案。”保罗·狄拉克就更过分了:这个古怪的、拥有传奇数学能力的英国天才说,奥地利人的方程几乎涵盖了当时已知的所有物理学,以及化学——至少可以说基本是这样。薛定谔已经触到了天堂。
没有人敢否认全新的波动力学的重要性,虽说也有些人开始思考起了薛定谔在赫维希山庄里就曾思考过的问题。“这是真正美妙的一个理论,是人类发现的最完美、最精确、最美丽的理论之一。可它有个很奇怪的地方,就好像在警告我们说:‘别太把我当真啊。我展现给你们的世界不是你们在用我的时候所以为的那个世界。’”这是罗伯特·奥本海默说的,他是最先对“波函数描述了怎样的现实”提出质疑的人之一。与此同时,薛定谔在欧洲各地宣讲着他的观点,收获着掌声,直到他碰上了沃纳·海森堡。
慕尼黑的那个大礼堂里,还没等奥地利人讲完,他年轻的对手就冲上台来,擦起了黑板上的算式,继而用他可怕的矩阵取代了它们。在海森堡看来,薛定谔那套东西是倒退,是不可原谅的。人不能用经典物理学的手段来解释量子世界。原子不是简单的弹珠!电子不是水滴!薛定谔的方程可能是美,是有用,但他在根本上就错了,他没有认识到物质在这种尺度上的极端的怪异。让海森堡愤怒的还不是波函数(谁他妈知道这是什么东西),而是一个原则问题:尽管所有人都被奥地利人送来的这个工具迷倒了,可他知道,这是条死胡同,是没有出路的,只会让他们远离真正的理解。因为他们谁都没敢像他在赫尔戈兰受难时那样,用量子的方法思考,而不仅仅是用它计算。海森堡越喊越响,试图压过众人的嘘声,未果。而薛定谔则无比平静,他这辈子第一次感觉完全控制了心智。他坚信他的研究有着不容置疑的价值,所以就让这个德国青年吵吵去吧,连给他挠痒痒都算不上。而在活动主办方应在场所有人的要求把海森堡推出去之前,薛定谔对他说道,这世界上无疑是有一些东西不能用常识性的类比来思考,但原子的内部结构不在此列。
海森堡挫败地回了家,但他没有认输。接下来的两年里,他在各种研讨会和期刊上攻击薛定谔的观点,可他的对手似乎更得命运的眷顾。作为两人缠斗中的致命一击,薛定谔发表了篇文章,证明了他的研究和海森堡的研究在数学上实际是等同的。如果应用在同一个问题上,得到的结果完全一样。他们只是用了两种不同的方法去面对同一个客体,而他那种方法有个巨大的优势:可以直观地理解。要看到亚原子微粒,并不用像年轻的海森堡很喜欢说的那样:把眼睛挖出来。闭上它们就行了,让想象驰骋。“所以谈起亚原子理论,”文章末尾,薛定谔写道,仿佛在当着海森堡的面嘲笑他,“我们完全可以用单数。”
海森堡的矩阵力学是注定要被遗忘的,他在赫尔戈兰的顿悟都挤不进科学史的后记。感觉每天都有人发表新的论文,介绍的都是用他的矩阵求来的解,可惜都被翻译成了薛定谔优雅的波语言。当海森堡用自己的矩阵推不出氢原子的光谱,被迫求助于对手的理论时,他的仇恨到达了顶点:计算时,他把牙齿咬得吱嘎响,像是要把它们一个个地都咬碎了。
尽管他还十分年轻,他父母还是常给他施压,叫他别浪费才华了,就在德国谋个教职吧。海森堡去丹麦待过一阵,给尼尔斯·玻尔当助手,就住在哥本哈根理论物理学玻尔研究所顶上的一个窄小的阁楼里。它的天花板是斜的,他走路得弯腰。日常提醒他,在那位丹麦物理学家面前,他永远是个“代孕的”——他父亲的话。
玻尔和海森堡有很多共同点:和这位学徒一样,丹麦人的名声也是源自他论证时近乎蓄意的隐晦。尽管他得到了所有人的尊重,但也有许多人说,他的观点有个倾向,它们更像哲学而不是物理学。玻尔是第一批接受海森堡新假说的人,可他同时也是他助手的挫败感的恒久不变的源泉,因为,他提出了一个新原理,他称之为互补原理,把薛定谔的波和海森堡的矩阵拼到了一起。
玻尔不仅没有尝试解决两种力学间的矛盾,还同时拥抱了它们。他认为,基本粒子的属性产生于一种关系,只有在特定背景下才有效,所以无法缩减到单一的观点。用一种实验去测量,它们可能会展现出波的性质,而换用另一种,就可能表现为粒子。这两种观点是排斥和对立的,但同时也是互补的:其中的任何一种都不是世界完美的反映,都只是它的一个模型。而把两者相加,我们会得到一个更完整的自然的图景。海森堡讨厌互补性。他确信,应该发展出一个单一的概念体系,而不是两个相互矛盾的。为了做到这点,他怎样都可以;如果理解量子力学的代价是拆毁现实的概念,他愿意。
工作时,他会把自己锁在房间里,低着头,佝偻着肩,从这头踱到那头,而不工作时,他会跟玻尔争论到天亮。两人间的论战持续了好几个月,而且越变越激烈。当发现海森堡吼他吼得都失声了,玻尔决定把他的寒假提前,好躲着这位愤怒的学生,后者的固执只有他自己才能匹敌,而他也开始讨厌起了这种性格。没有了玻尔的反对,海森堡只能独自面对他的恶魔了,而他很快就成了自己最大的敌人。他会陷入长时间的独白,把自己一分为二,先是阐述自己的立场,而后是玻尔的,而且讲的时候是同样地慷慨激昂,很快他就能完美模仿他老师令人难以忍受的卖弄了,像是患上了多重人格障碍。他会背弃他自己的直觉,把他的数列和矩阵扔到一边,尝试把电子想象成一束波。薛定谔的方程如果应用在绕核旋转的电子上,究竟在描述些什么呢?不是一个实际的波,这点毫无疑问,要多出好几个维度了。或许它表示的是这个电子可能处在的所有的状态?它的能级、速度和坐标?而且还是同一时刻的,就像许许多多张照片,全都叠加在了一块儿。有几张聚焦得更好些,就是这个电子最可能的状态。那难道说,这是一个由概率组成的波吗?一个统计分布?先前法国人是把波方程翻译成了densitédeprésence[1]。这就是用薛定谔的力学所能看到的一切了:模糊的图像,浑浊而不确定的幽灵般的存在,某种不属于这个世界的事物的痕迹。然而,把薛定谔的观点和他自己的观点放到一起思考,又会发生些什么呢?答案似乎很荒谬,又因此而变得十分有趣:一个电子同时是被限定在某一点上的粒子和一束在时间空间上延展的波。这么多的悖论把他搞晕了,没法打败薛定谔的理论,又很气,他决定出门,到大学周围的公园去走走。
他没有意识到已经午夜了,直到寒风逼他躲进了那个点儿唯一开着的地方。这家酒馆里聚集着哥本哈根最糟糕的波希米亚人,有艺术家,有诗人,也有罪犯和妓女;每当要买可卡因和大麻时,他们都会过来这里。这些年来,海森堡已经养成了一种近乎清教徒的节制,所以,虽然他每天都会路过这家酒吧,且他的好几个同事都是常客,他从没有进去过。一开门,烟味就像耳光一样朝他抽了过来。要不是因为冷,他肯定立马回去了。他走到最里头,在全酒吧唯一的一张空桌边坐了下来。他举手招呼了一个穿黑衣服的男人,想该是服务员吧,可那人不仅没给他点单,还坐到了他对过,睁大眼睛看着他。“今晚来点儿什么呢,教授?”那人说着,就从外衣里掏出了个小瓶。他还特地往后瞧了瞧,挪了挪屁股,叫老板看不见海森堡怯生生的示意。“您别管他,教授,这儿谁都欢迎,连您这样的也是。”他挤了挤眼,把小瓶放到了桌上。海森堡立刻对这陌生人产生了种抗拒,干嘛您呀您的,这人至少大他十岁。他还在设法引起酒保的注意,可那陌生人趴到了桌上,肩膀像头喝醉了的巨熊似的,几乎占据了他的整个儿视野。“说了您也不信,刚坐在您这个位子上的是个七岁小孩儿,哭哭啼啼不带停的。大概是全世界最伤心的小孩儿了,我跟您保证,我这会儿还能听见他抽搭呢。这样谁还能写东西呀是不是?您试过大麻吗?没有吧,当然没有。这年头啊,没人有时间享受永恒。也就只有小孩儿,小孩儿和醉汉,您这样的正经人肯定不行,你们就要改变世界了,是不是啊,教授?”海森堡没有回答。他已经决定不参与了。他正要起身,却见那人手上有什么金属的东西在闪着光。“不急嘛教授,我们有一整晚呢。您放松,容我请您喝一杯的,不过给您嘛,是不是该来点儿更给劲儿的?”他把瓶子里的东西倒进了他自己那杯啤酒,又把杯子推给了海森堡。“我看您挺累的,教授。您该对自己好一点儿。您知道有心理障碍的人,正经出现的第一个征兆是什么吗?就是他对付不了未来。您想想这个,是不是能够意识到?我们竟然可以控制生命里的一个小时?这是多么不可思议的一件事啊!要控制我们的思想多难啊!就比如您吧,我看您就是被附身了。您被您的智力控制啦,就跟那些下三滥的人被女人给控制了一样。您是中邪了呀,教授,被您自己的头脑给吸干了。来吧,喝了它吧!别让我求您第二次啊!”物理学家朝后躲了,可那陌生人抓着他的肩膀,把杯子顶在了他的嘴上。他四顾想要求救,却见整个酒吧的人都在看着他,眼里没有一丝惊慌,仿佛在观赏着一个所有人都得经历的仪式。于是他张开嘴,把那绿色的液体一口气给吞了下去。男人笑了,往后靠到了椅子上,两手抱到脑后:“现在我们可以像两个文明人一样交谈了,教授,您相信我,这些事情我都懂。得让空间和时间交织成一股,得永远保持运动。谁能忍受一辈子待在同一个地方呢?石头可以,可教授您这样的不行。您最近听没听广播?我做了个节目,您说不定会感兴趣。是给小孩儿做的,不过是那些既好奇又勇敢的小孩儿,像您这样的。我会给他们讲到这个时代所有的那些大灾难,所有悲剧,所有屠杀,所有的恐怖。您知道就上个月,密西西比发大水,死了五百个人吗?那水流的力量之大哟,冲垮了堤坝,人还在睡觉呢就被淹死了。那有人觉得,小孩儿不该知道这些,可我不担心这个。真正恐怖的不是那些浮在水面上的腐烂的尸体,那些肿起来的,从骨头上脱落的皮肉。不是的。真正残忍的是说,我几乎在同一时间就听到了这些事。我住在地球的另一边,就听说,我尊敬的威利舅舅和可爱的克拉拉舅妈,这对老狗屎,他们没被水冲走,因为他们爬到了一家糖果店的屋顶上。糖果店!要这不是黑魔法,那您告诉我是什么。但话又说回来了,多少人死了,多少人活了下来,又有什么重要呢?我说教授啊,今天我们全都是受害者。您是太聪明了,所以才毫无意识。我还记得我第一次接电话的时候,我在我外公家,我妈从酒店打电话给我,她老去那儿度假,她觉得带我太累了。那我一听到铃声响,就抓起了听筒,把小脑袋凑到了喇叭上,什么都没法缓解那种暴力,我彻底败给了那里面的声音。我很痛苦,又感到很无助,眼睁睁看着我的时间观念、我坚定的决心、我的责任感和分寸感都被一并摧毁!这美妙的地狱,除了你们,还能归功于谁呢?请您告诉我教授,所有这些疯狂是从何时开始的?我们从什么时候起就不再理解这个世界了?”男人按着脸,使劲往两边抻着,五官都变形了,紧接着就扑倒在了桌上,仿佛突然支撑不住他身体巨大的重量。海森堡一见有机会,赶紧溜了出去。
他跑着,也看不见前方是什么,伸出双手在迷雾中拍打着空气,像瞎子一样。跑了会儿腿抽筋了,他就瘫倒在了一棵高大的橡树的树根上,感觉心脏要炸了。他已经来到了公园深处,再也看不见路灯的光了。那混蛋给他下的是什么药啊?他冷得直打哆嗦,口干舌燥,视野模糊,肾上腺素窜过他全身,他控制不住想哭。他唯一的念头就是回去他的阁楼,可他恶心得都站不起来。他一尝试起身,就天旋地转,且转速极快,他只得闭上眼睛,抱住了树干。
他再次把它们睁开的时候,只见有星星点点的小火舌在飘着,闪闪发光,像萤火虫的游行。他已经不觉得冷了,腿也不抖了。他很清醒,同时又很茫然,像在一个梦中醒来。树林已经面目全非了,树根像静脉一样搏动着,树枝无风摇摆,大地似乎在他脚下呼吸,而他丝毫没有紧张。一种巨大的祥和感将他笼罩,可海森堡觉得这太不寻常——考虑到他的现状——只怕这份平静随时都会变身为恐慌。为避免这种情况,他定睛观看起了那光的游戏:它们覆盖了整个空间,或从树冠上落下,或从地面的叶毯上萌发。其中的大多数都立刻消失了,但也有一些停滞在那里,留下了小小的残迹。海森堡的瞳孔都张大了,继而发现那些痕迹并不是连续的线条,而是一系列独立的光点。就好像它们是瞬间从一个地方跳跃到另一个地方的,并没有经过什么中间的空间。他被自己的幻觉催眠了,只觉思绪与他看见的东西融为了一体:那残迹中的每一个点都是无端生发出来的,而完整的痕迹只存在于他的脑子里,把那些点都编织在了一起。他把视线聚焦在了其中一点上,可他越是细看,那个点就变得愈发地模糊。他趴到地上,想捞起一个光点来,笑得像个扑蝶的孩子;可他刚要抓到,却发现,他被黑影军团包围了。
无数长着细长眼睛的男人和女人都在伸手想摸他,他们的身体都是用烟尘和灰烬雕成的。他们挤在他周围,也没法前进,正不住地发出嗡嗡声,像蜂群,被困在了一张无形的网中。海森堡见一个婴儿钻出重围,爬到了他的面前,便想牵住他的小手;可是突然一声炸响,那些人就全都碎成了粉末,也叫海森堡跪了下来。海森堡在叶子堆里翻找着,想找到些什么残余物,那些幽灵都留下了些什么。他只找到了一个极其微小的光点,唯一残存的那个。他无比小心地把它捡了起来,抱在怀里,开始往家走,大风吹乱了他的头发,鞭打着他外衣的褶皱。可他坚信,无论发生什么,他都不会让它灭掉的。他找到了公园的大门,直冲大学的宿舍楼走去,见到自己房间的窗户时,他感觉有个庞然大物在跟着他。他朝后看,只见有个黑色的人影,把一切都遮盖了。他慌忙跑了起来,脚下一绊,才发现那是他自己的影子,正是他手里的光往后投射出来的。他转回身去面对他的幽灵,伸出胳膊,摊开了手掌。光与影同时熄灭了。
玻尔度假归来时,海森堡告诉他,我们对世界的了解是有一个绝对极限的。
这位领导刚走进大学校门,就被海森堡拽着胳膊拖进了公园里,都没来得及把行李放下,或是抖抖大衣上的雪。海森堡把他自己的想法和薛定谔的一结合——他边说边走进了树丛里,一手拖着玻尔的旅行箱,对他导师的抱怨只当没听见——就明白了,是说,那些量子客体都是没有一个确定的身份的,而是居住在一个可能性的空间里。比如一个电子,海森堡解释说,它并不是存在于单独一个地方,而是许多个地方,它的速度也不止一个,而是很多很多个。那波函数展示的就是所有这些可能性叠加在一起的图景。海森堡已经彻底忘记了波与粒子间的该死的论战,他又一次地把注意力集中到了数字上,想找到一条路。通过分析薛定谔的数学和他自己的,他就发现,一个量子客体的某些性质——比如速度和动量——是成对存在的,且遵循着一种极其怪异的关系。其中一个性质对应的数值越是精确,另一个就越是不确定。还是拿电子来说吧,假如一个电子只处在唯一的位置,绝对确定地被固定在它的轨道上了,就像被大头针钉住的一个虫子,那么在这种情况下,他的速度就会变得完全不确定了:它可以是静止的,也可以光速移动,我们没法知道,而且反过来也是一样!那假如这个电子的动量是准确的呢,它的位置又会变得不固定了,可以在你手心里,也可以在宇宙的另一边。这两个变量在数学上是互补的:确定一个,另一个就消解了。
海森堡停下来歇了口气。他不停讲了这么久,还得在雪地里拖着那个旅行箱,他浑身都是汗。他一心沉浸在自己的思路当中,都没发觉玻尔已经被他落在了后面,在几米开外看着地,极度集中地思考着。海森堡几乎可以听到他导师的大脑机制在吱吱嘎嘎地运转着,一遍遍地研磨着那些想法,最终提取出了它们的精髓。他朝玻尔走了过去,玻尔就问他,这种成双成对的关系只影响这两个变量吗?海森堡边喘边说不是,量子世界有许多方面都受这种关系的制约,比如一个电子处在一个状态的时间和它在这个状态下的能量。随后玻尔又问,这种关系会在所有尺度上发生吗,还是仅在亚原子的尺度?海森堡很确定地告诉他,这种关系无论是对一个电子还是对他们两个都同样适用,只是说,它在宏观客体上产生的效果微乎其微,而对于一个粒子,就会显得十分巨大。
海森堡把写着他新思想的数学推导的那几张纸掏了出来,玻尔坐到雪上就开始读了。他一声不吭地检验着那些计算,对海森堡来说,那一刻好像永久。而当他验算完了,他叫海森堡扶他一把,两人又走了起来:太冷了。一边走,玻尔又问道,这是不是一种实验上的限制呢,后人有了更先进的技术,是不是就能战胜它了?海森堡说不是,这是构成物质的要素之一,是事物构建的方式所遵循的一种原则,它似乎在禁止可观测现象同时拥有某些完全确定的属性。他最初的直觉是对的:一个量子实体是不可能被“看到”的,原因很简单,它没有一个单一的身份。照亮它的一个性质就意味着叫另一个陷入黑暗。一个量子系统的最佳描述不是图像或比喻,恰恰就只是一组数字。
他们走出公园,来到大街上,还在探讨着海森堡的发现会带来什么样的后果。玻尔已经觉得,这将是一种真正全新的物理学的基石。在哲学意义上,他挽着海森堡的胳膊,说道,这是决定论的终结。所有相信牛顿物理学所承诺的发条宇宙的人,海森堡的不确定性击碎了他们的希望。决定论者认为,只要发现了支配物质的规律,就能认识最古老的过去,预言最遥远的未来。如果所有发生的事情都是前一状态直接的后果,那只要看看现在,再跑跑方程,就能获得神一样的知识了。而有了海森堡的发现,所有这一切都成了幻想。我们无法掌握的不是未来,也不是过去,而是现在。我们甚至都没有办法完全了解一个渺小的粒子的状态。无论我们如何审视事物的根基,总还是会有模糊的、不确定的东西,就好像现实永远只允许我们用一只眼睛看见清晰的世界,用两只眼睛就不行。
海森堡陶醉在了自己的热情之中,同时就注意到,他们俩的公园之行几乎恰好是反向重走了他顿悟之夜的路线。他跟玻尔讲了,丹麦人立刻就把这个和他们讨论的东西联系了起来:如果我们连最基本的,一个电子在哪里、是怎么移动的,都没法同时知道,那我们就更不可能预测它从一点到另一点的确切的路径了,而是只能知道它许许多多可能的轨迹。这就是薛定谔方程的天才之处:从某种意义上说,它用一个单一的框架——波函数——就把一个粒子的无数种命运、所有状态和轨迹,叠加在一起,给表示了出来。一个粒子有许多种穿越空间的方法,可它只能选择一种。如何选择的?完全随机。所以对海森堡来说,已经再没有办法绝对准确地谈论任何亚原子现象了。以前是每个果都对应着一个因,而现如今,只剩下一堆概率。在物质最深层的基础之中,物理学找到的不是薛定谔和爱因斯坦心心念念的、被一位理性之神像提线木偶一样支配着的一个坚固不破的真实,而是一个神奇而瑰异的王国,一位用无数只手操弄着偶然的女神的肆意妄为的孩子。
路过海森堡那天落跑的酒吧时,玻尔说,都这样了,是不是值得喝一杯?老板刚开门,店里几乎没有人,可是听到这个建议,海森堡仍然有点反胃。他说还是找个咖啡馆吧,说不定有点什么热的可以吃。可丹麦人说,喝咖啡算什么庆祝,就一把把他推了进去。
他们又坐到了那晚的那张桌上,玻尔点了两扎啤酒,两人慢慢喝掉了,又点了两扎,都一口干了。到了第三扎,海森堡把那晚发生的事都告诉给了这位导师。他讲起了给他下药的那个陌生人,他的恐惧,放到桌上的那个瓶子,那男的像熊掌一样的手,刀刃还闪着寒光;又讲到了那种绿色液体的苦味,那男的都跟他说了些什么,情绪是如何抑制不住地爆发的,后来他就吓跑了;接着,他谈起了外面的冷,他绝美的幻觉,搏动的树根,萤火虫之舞,他护在手心里的小小光点,和追到大学里的那个巨大的黑影;又讲起了他后来几周的生活,他感觉有什么东西扑面而来,在他头脑中掀起了一场脑力风暴,而正是从那天晚上开始,他就被一股不可遏制的热情支配了。然而,出于某种奇怪的原因——他自己没法解释,想必也没法解释给玻尔听,因为他要到几十年后才会明白——他没告诉玻尔死在他脚下的婴儿的事,还有在森林里围着他的那成千上万的人影,他们在那道致盲的闪光中被瞬间碳化了,仿佛是想警告他什么。
五、上帝与骰子
布鲁塞尔灰色的天空下,一九二七年十月二十四日那个周一的早晨,二十五位物理学家一同穿过了利奥波德公园结霜的草坪,躲进了生理学研究所的一个会议厅,全未想到,五天后,他们将撼动科学的根基。
这个研究所是工业家欧内斯特·索尔维建造的,其目的很明确,就是想尽可能地证明“生命的现象可以,也应当由统治宇宙的物理法则来解释,而我们可以通过客观地观察和研究这个世界上的各种事实来认识这些法则。”为了参加这第五届的索尔维会议、当时最负盛名的科学大会,老一辈的大师与革命青年们都从欧洲各地赶来了。这么多伟大的天才齐聚在同一屋檐下,这是空前绝后的;他们中的十七人已经获得或即将获得诺贝尔奖,其中就包括了保罗·狄拉克、沃尔夫冈·泡利、马克斯·普朗克和玛丽·居里——她已经两获诺奖,将与亨德里克·洛伦兹和阿尔伯特·爱因斯坦一起主持会议委员会的工作。
尽管会议的主题是“电子和光子”,但所有人都知道,它真正的目的是分析量子力学,后者已经向物理学坐落其上的理论大厦的稳固性发起了挑战。
大会的第一天,所有人都发言了,除了爱因斯坦。
第二天早上,路易·德布罗意介绍了他的“导引波”新理论,把电子的运动比作是一个骑在波峰上的冲浪者。他被薛定谔和哥本哈根学派的物理学家们无情抨击了。德布罗意无法捍卫自己的观点,他看向了爱因斯坦,德国人一言不发。会议剩下的时间里,这位害羞的王子再没有开口。
第三天,量子力学的两个版本展开了对决。
薛定谔满怀信心地为他的波辩护起来。他解释说,它可以完美地描述电子的行为,可他也不得不承认,为了表示其中的两个,他需要至少六个维度。薛定谔甚至相信,他的波可能是种真实存在的东西——而不仅仅是概率的分布——可他没能说服其他人。等他一讲完,海森堡就饶有兴致地给了他致命的一击:“薛定谔先生认为,只要我们的知识更进一步,就能在三个维度内解释和理解他多维理论给出的结果。可是呢,从他的计算里,我一点都没看到这种希望。”
当天下午,海森堡和玻尔介绍了他们那个版本的量子力学,它将被后人命名为“哥本哈根解释”。
现实,他们对所有与会者说道,是不能脱离观测行为存在的。量子客体不具备固有的性质。电子不被测量,就不会处在任何固定的位置;它只有在那一刻才会出现。在测量前,它没有任何的属性;不经过观测,我们甚至都没法想象它。它只有在被特定的工具检测到时才会以特定方式存在。而在两次检测之间,问它是如何移动的,它是什么,在哪里,都毫无意义。就像佛教中的月亮,粒子也是不存在的,是测量行为让它转变成了一个真实的物体。
他们的突破太决绝了,照他们的讲法,物理学要关心的已经不该是现实了,而是关于现实我们可以说些什么。原子和基本粒子与我们日常经验中的物体不属于同一种存在。它们活在可能性的世界里,海森堡解说道:它们不是实体,而是概率。而从“可能”去往“真实”的转化仅仅发生在观察或测量中。因此,任何一个量子现实都是无法独立存在的,它在被当作波测量时就会以波形式出现,而在被当作粒子的时候,就会显现为粒子。
随后,他们又往前迈了一步。
这些局限都不是理论性的:不是模型的缺陷、实验的限制或技术问题。简单来说,并不存在一个科学可以研究的“真实的世界”。“在谈到我们这个时代的科学的时候,”海森堡解释道,“我们讲的是我们跟自然的关系,我们并不是客观而独立的观察者,而是人与世界的游戏中的当事人。科学已经再也不能用和之前相同的方式来面对现实了。分析、解释和分类世界的方法已经意识到了自身的局限性:它们的干预改变了研究对象本身。科学照亮世界的光不仅改变了我们对现实的看法,也改变了那些基本单位的行为。”科学方法与它们的对象已经密不可分。
“哥本哈根解释”的缔造者们用一个绝对主义的论断结束了他们的发言:“我们认为,量子力学是一个封闭的理论,其物理和数学假设已经没有修改的可能了。”
这是爱因斯坦所不能忍受的。
作为反传统物理学家的代名词,连他都无法接受如此激进的变化。“物理学谈论的不再是客观世界”这种说法已经不再只是观点的改变了,它是对科学之魂的背叛。在爱因斯坦看来,物理学应当谈论因果,而不只是概率。他拒绝相信世界的事实竟是遵循着一个如此违背常识的逻辑。人不能吹捧偶然,摒弃自然法则的概念。一定有什么更深层的东西。他们还不知道的东西。一个隐藏的变量,可以驱散哥本哈根的迷雾,把隐藏在亚原子世界的随机行为下的秩序给揭示出来。他确信这点,于是,在未来三天里,他提出了一系列假想的情况,它们似乎违反了海森堡的不确定性原则,而后者正是哥本哈根学派的物理学家们推理的基础。
每天早餐时(与正式讨论并行),爱因斯坦都会给出他的谜题,而每天晚上,玻尔都会带来他的解答。两人之间的较量主导了会议,也把物理学家们分成了两个不可调和的阵营。但最后一天,爱因斯坦不得不屈服:他在玻尔的推理中找不到一处不扎实的地方。他不情愿地接受了失败,并把他对量子力学的所有仇恨都浓缩到了那句话里,这句话将在之后的时光里被不断重提,而临走时,他几乎是把它唾在了丹麦人的脸上。
“上帝不跟宇宙玩骰子!”
尾声
爱因斯坦与德布罗意一起从布鲁塞尔回到了巴黎。下车时,他拥抱了他,叫他别泄气,要继续发展他的想法,他无疑走在正道上。然而,德布罗意已经在那五天里失去了些什么。尽管他凭借他的博士论文——写的是物质波——获得了一九二九年的诺贝尔奖,可他向海森堡和玻尔的观点投降了,且在剩下的职业生涯里,他一直当着他的小教授,用一张帘幕将所有人隔开,那种羞耻感最终成了他与这个世界的屏障,连他亲爱的姐姐都没有能够解除。
爱因斯坦则变身为了量子力学最大的敌人。他无数次尝试找到一条通往客观世界的归路,找到一种潜藏的秩序,从而把他的相对论和量子力学统一起来。这是所有科学中最精确的一支,必须驱逐混入其中的随机性。“这量子力学的理论有点让我想起了偏执狂的那种成系统的胡话,还得是过分聪明的那类患者。就真像是一杯混杂了各种思想的鸡尾酒,可思想与思想间都没有关系的。”他在给朋友的一封信中写道。他竭力找到一个大统一理论,然而至死都没有成功,虽仍为世人所景仰,却与新一代格格不入。人们似乎已经最大程度地接受了玻尔在索尔维会议上对爱因斯坦说的话。几十年前,在听到后者关于上帝和骰子的那句苦涩的抱怨时,玻尔是这样回答的:“我们没资格教祂如何掌控世界。”
薛定谔最终也讨厌起了量子力学。他精心设计了一个思维实验,它给出的结果是一种看似不可能存在的生物:一只既死又活的猫。他的意图是证明这种思维方式的荒谬,而哥本哈根学派的支持者们告诉他,他完全正确:这个结果不仅荒谬,而且矛盾。然而它是事实。薛定谔的猫就像任何基本粒子一样,都是既死又活的(至少测量前如此),而这位奥地利人的名字将永远与这次失败的尝试联系在一起——他自己帮助创造的思想,如今他想否定它,他没能做到。后来,薛定谔为生物学、遗传学、热力学,包括广义相对论都做出过贡献,但他再也没能创造出堪比他从赫维希山庄归来后——他再没回去过那儿——那六个月里的成就的东西。
名声一直伴随着他,直到一九六一年一月,他因肺结核发作在维也纳去世,享年七十三岁。
他的方程仍是现代物理学的基石之一,尽管一百年来,谁都没能解开波函数的奥秘。
海森堡二十五岁时被莱比锡大学任命为教授,他也是德国历史上最年轻的教授。一九三二年,他因为创造了量子力学获得诺贝尔奖,而一九三九年时,纳粹政府命令他对核弹的制造开展可行性研究;两年后,他得出结论,此类武器是德国或任何一个敌国都无法企及的,至少是在大战中;当他听到核弹在广岛上空爆炸的消息时,他几乎不敢相信。
海森堡一生中还在继续发展各式各样挑战常识的想法,他被认为是二十世纪最重要的物理学家之一。
迄今为止,他的不确定性原理经受住了所有的考验。