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愛因斯坦的諾貝爾獎和他質疑量子力學的哥本哈根詮釋存在什麼聯繫嗎?

大家熟知的愛因斯坦和量子力學的爭論,是愛因斯坦反對當時量子力學的哥本哈根詮釋,哥本哈根詮釋是量子力學的其中一種解釋,由波爾等人在二十世紀初建立。

哥本哈根詮釋里,有兩條基本假設:不確定性原理和波函數坍塌。愛因斯坦之所以反對哥本哈根詮釋,其實是對這兩條原理存在爭議,分別對應於他的兩句名言:

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(1)上帝不擲骰子!

(2)我們不看月亮時,難道月亮就不存在?

愛因斯坦的這兩個質疑,分別指向哥本哈根詮釋的不確定性原理和波函數坍塌,表明了愛因斯坦的立場。

需要分清的是,哥本哈根詮釋在當時,不能代表量子力學的全部,比如還有愛因斯坦協助玻姆等人建立的隱變數詮釋;德布羅意等人留下來的導航波詮釋;二十世紀後期加入的平行宇宙詮釋等等。

不過經過一百多年的發展,哥本哈根詮釋已經成為量子力學的正統解釋,所有課堂教科書中講解都是哥本哈根詮釋,在沒有特別註明的場合,我們一般說的「量子力學」都是指哥本哈根詮釋。

同時,愛因斯坦也是量子力學的創立者,光電效應的解釋,就得益於愛因斯坦的貢獻。愛因斯坦是一位偉大的先驅者,在當時,他雖然反對哥本哈根詮釋,但並不是一味地沒有理由的反對,而是在尋求量子力學的一種合理解釋,可以說,愛因斯坦對量子力學的發展起了很大的作用。

主流的量子力學是要基於玻恩的概率波詮釋和量子態疊加原理。這些東西被愛因斯坦認為是導致量子力學不完備的原因。當玻恩的概率波解釋提出來已,玻爾便基於已有的理論構造出了量子力學的哥本哈根詮釋。玻爾構造出來這個詮釋,現在基本上被定為量子力學的正統解釋。但是這不代表這個解釋就沒有問題。愛因斯坦是第一個跳出來指責這個解釋的。

但是,可能是愛因斯坦老了,他的很多想法不斷地被實驗否定了。但是,愛因斯坦雖然老了,可他的頭腦還很靈活,他敏銳地感覺到量子力學是有問題的,就現在研究來看,量子力學或許真的有問題。至少在如何解釋概率是怎麼出現這個問題上,量子力學詮釋基本上無法令人信服。我想,愛因斯坦當年應該是看到了這一層所以才思考量子力學的不完備性。

愛因斯坦後半輩子是在量子力學爭論以及統一場論中度過的。這些經歷絲毫沒有什麼精彩可言,但是如果去追溯愛因斯坦前半輩子,那可謂是無限風光!尤其是讓愛因斯坦獲得諾貝爾物理學家的那個主要工作:詮釋光電效應。光電效應是早期量子論為數不多的幾個較為成功的案例。愛因斯坦詮釋光電效應靠的是經典力學和早期量子論。

為什麼愛因斯坦能因為量子論獲諾貝爾物理學獎,他不是質疑哥本哈根「量子力學」詮釋嗎?

愛因斯坦是先獲得諾貝爾物理學獎,後才質疑量子力學詮釋的。

愛因斯坦獲得諾貝爾獎表面看是因為光電效應,但是其實是因為相對論

愛因斯坦最出名的工作就是建立了兩個相對論,而當時已經有部分實驗可以檢驗相對論的正確性。很多人是因為這個向諾貝爾委員會提議給愛因斯坦諾貝爾獎的,但是評審團那些人基本都不認可相對論,所以愛因斯坦的諾貝爾獎一拖再拖。後來有人提出乾脆換個思路,用光電效應來申請吧。1921年,諾貝爾委員會在給愛因斯坦授予諾獎的時候是這樣寫頒獎詞:他對理論物理學的成就,特別是光電效應定律的發現。

很明顯,頒獎詞很隱晦地提及了相對論,愛因斯坦對理論物理學的成就主要就是相對論,雖然其他工作也很了不起。比如說預言了激光,可是這玩意在愛因斯坦建立激光理論幾十年以後才誕生。比如說,推動了統計物理,但是愛因斯坦在這方面最重要的工作是獲諾獎三年以後才提出的。所以,我才說愛因斯坦獲諾獎主要是因為「相對論」,「光電效應」僅僅是為了搪塞評審團裡面的頑固派而已。

如果諾貝爾委員會沒那麼小氣,愛因斯坦至少可以獲得五次諾貝爾學獎。但大部分是愛因斯坦前半輩子的工作。質疑反對量子力學是愛因斯坦人生中最值得推究的事情。但是這僅僅是一代物理學泰斗身上的小插曲,絲毫不會動搖愛因斯坦的物理學地位!

如果愛因斯坦能看到如今哥本哈根詮釋的成功,相信他一定有新的看法的立場。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

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