玻尔科技 爱因斯坦与玻尔之争:科学中的哲学问题

【核心提示】爱因斯坦与玻尔之争的本质是哲学层面上的争论。这种哲学层面上的争论并不像"针尖上能坐多少个天使"之类的争论是空洞无物的,而是与科学研究紧密联系在一起的。

作为科学家,爱因斯坦主要因相对论而举世闻名。其实,爱因斯坦对量子理论的发展也作出了重要贡献。在1905年这一所谓的"爱因斯坦奇迹年"中,爱因斯坦在论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》中提出了著名的光电效应定律,这是量子理论发展过程中的重要里程碑,而且爱因斯坦还因此获得了1921年的诺贝尔物理学奖。

爱因斯坦曾说过:"我在量子问题上费的心思,是广义相对论的100倍。"此话虽然有些夸张,但足见爱因斯坦在量子理论方面的努力。

围绕量子理论爱因斯坦与玻尔展开争论 虽然爱因斯坦对量子力学的发展作出了巨大贡献,但爱因斯坦通常是以量子力学批评者的身份为学术界所津津乐道。特别是他与哥本哈根学派玻尔之间的争论,更是科学史上的一段佳话。

科学史家雅默认为,这是一场物理学史上的伟大论战,也许只有18世纪初的牛顿—莱布尼茨论战才能与之比拟。这两次论争都是关于物理学中基本问题的哲学观点的冲突,也都是那个时代两个最伟大心灵之间的碰撞。

1920年爱因斯坦与玻尔首次会面,之后不久他们就量子理论的相关问题展开了争论。不过,影响较大的争论主要是在1927年和1930的两次索尔维会议。从表面上看,爱因斯坦似乎是根据自己提出的思想实验,来挑战量子力学的测不准原理,但都被玻尔巧妙地一一驳倒。

可惜的是,两人的争论是在正式的会议议程之外进行的,对于争论的细节,除了玻尔的一篇回忆文章之外,我们已无从得知。1935年,爱因斯坦、玻多尔斯基和罗森合作发表了《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》,提出了著名的EPR论证,试图表明量子力学对物理实在的描述是不完备的。

玻尔很快进行了回应,认为爱因斯坦等人的论证并不能证实他们的结论。

此后,两人之争一直持续着,爱因斯坦最终也没有完全接受量子力学,而玻尔则一直把爱因斯坦作为主要的精神对手,即使在爱因斯坦去世后也是如此。玻尔去世前一天,他在工作室里的黑板上画的最后一张图,就是爱因斯坦的光子箱草图。

虽然两人之间进行了非常激烈的争论,但他们之间的亲密关系却并未受到任何影响,他们一直相互尊敬和爱戴,并给予对方高度评价。玻尔在为庆祝爱因斯坦70岁生日而作的一篇文章结尾时说:"在量子理论的发展中,爱因斯坦是曾经起过很大作用的。

无论如何,我相信我已经不无成功地说明了这样一个问题:在和爱因斯坦的每一次接触中,我们大家都会得到启示;能够从这种启示中获得裨益对我是如何地重要啊!

" 二人之争实质上是哲学层面的争论 对于爱因斯坦与玻尔之争的实质,学者们的观点不尽相同。最早论述爱因斯坦与玻尔之争的学者几乎一致认为,爱因斯坦早期试图提出一些理想实验,以论证量子力学的不一贯性,而在1930年的索尔维会议之后,他转而论证量子力学是不完备的,学者认为爱因斯坦的思想发生转向的主要依据是1935年的EPR论证。

这些学者也认为,爱因斯坦反对量子力学是基于他的哲学信念,比如他对实在论、因果律、决定论等方面的坚定信念。

美国科学哲学家法因认为,把爱因斯坦对量子力学的态度解读为从寻求量子理论内部的不一贯性到证明其不完备性,这种观点是错误的。完备性问题是爱因斯坦从一开始就关心的问题,而且爱因斯坦并没有在任何地方努力表明量子理论的不一贯性。

有趣的是,法因发现,对于引起广泛争论与注意的EPR论证,爱因斯坦其实并未肯定这篇文章!EPR论文发表一个月之后,爱因斯坦在给薛定谔的信中这样写道:"由于语言的原因,这篇论文是我们多次讨论之后由玻多尔斯基写的。

不过,它并没有像我最初期望的那样写出来;而且,可以说,关键的东西被形式主义给埋葬了。" 霍华德也认为,爱因斯坦反对量子力学的原因自始至终都是一致的。

在他看来,爱因斯坦与玻尔之争的根本原因在于爱因斯坦坚持分离原理,反对量子纠缠。因为只有在分离原理的基础上,我们才可以通过约定以我们希望的方式来分割世界,从而使我们拥有客观的物理学本体论基础。 从物理学的角度看,这场争论总的来说爱因斯坦处于不利的位置。

特别是近30年来,对贝尔不等式的验证似乎证明爱因斯坦是错的。但是,我们可以看出,爱因斯坦与玻尔之争的本质是哲学层面上的争论。这种哲学层面上的争论并不像"针尖上能坐多少个天使"之类的争论是空洞无物的,而是与科学研究紧密联系在一起的。

爱因斯坦与玻尔都是有着深厚哲学修养的科学家,甚至我们也可以称他们为哲学家。几乎从每一本关于爱因斯坦的传记中,我们都可以看到爱因斯坦对哲学的痴迷。

哲学家希尔普为庆祝爱因斯坦70周岁生日而主编的一本论文集,就明确地以《爱因斯坦:哲学家—科学家》为题。至于玻尔,我们可以从戈革先生翻译的《尼耳斯·玻尔哲学文选》中感受他深遂的哲学思想。

当然,我们不能简单地说,哲学对科学研究有指导作用。但是,哲学思想对科学研究的启示作用却是为许多科学家所公认的。作为两位科学巨人,爱因斯坦与玻尔对哲学的浓厚兴趣与他们在科学上的伟大贡献是分不开的。

当下,无论是中国还是西方,学习与研究自然科学的人对哲学的兴趣已经远不及爱因斯坦时代。如果现代人,特别是正在或有志于从事科学研究的人,通过阅读爱因斯坦与玻尔的著作,回味他们之间的争论,能够培养起一点对哲学的兴趣,这可能也是两位科学伟人留给后世的另一份宝贵遗产。 (作者单位:上海交通大学科学史与科学文化研究院)