发布日期：2024-09-19 11:32    点击次数：137

|海森伯 著 廖玮1jk 白丝，† 译

(1 华东理工大学物理学院)

本文选自《物理》2023年第8期

本文本色为海森伯回忆其于1922年夏天在哥廷根“玻尔节”听了玻尔对于量子表面的系列演讲，况兼在一次演讲之后受玻尔邀约全部爬山散布中的交谈。此次交谈对海森伯的科学生活产生了决定性影响。从这个回忆不错看到，那时的量子物理筹商的广博视线、玻尔和海森伯的想想行动的特色。海森伯视玻尔为其憨厚，从这个回忆还不错看到海森伯从玻尔这里受到了若何的影响。举例，海森伯专诚说起，玻尔的论断是靠直观从执行中揣度出来的，而不是从表面算计中推导出来的。海森伯也恰是以这种方式直观地去感受天下、揣度惬心与惬心的关系，然后发展出描写惬心的新成见和数学关系，在量子力学的诞生经过中作念出了要津性孝顺。本文本色取自海森伯的回忆录 Physics and Beyond：Encounters and Conversions一书(图1)。

图1 海森伯的回忆录：Physics and Beyond: Encounters and Conversions，translated

from German by Arnold. J. Pomerans，Harper & Row Publishers，1971

1922年头夏，哥廷根，这个坐落在海因山(Hain Mountain)山坡上的亲切小镇，到处都是别墅和花坛，到处都是灵通的灌木、玫瑰园和花坛。大当然似乎也认同了咱们自后给那些好意思好日子起的名字:哥廷根玻尔节。我遥远不会健忘第一次演讲。大厅里坐满了东说念主，这位伟大的丹麦物理学家站在讲台上，微微歪着头，嘴角挂着友好但又有些窘态的含笑。他的体魄足以说明他是斯堪的纳维亚东说念主。夏季的阳光从打开的窗户射进来。玻尔语言声息很轻，带有微小的丹麦口音。当他解释他表面中的每个假定时，他用词特殊防范，比索末菲泛泛防范得多。他全心构想的每一个句子都揭示了一长串潜在的想想和形而上学想考，有所示意但从未都备抒发出来。我发现这种行动特殊令东说念主兴盛；他说的话似乎既极新，同期又不太极新。咱们通盘东说念主都从索末菲那儿学到了玻尔的表面，知说念它是对于什么的，但玻尔我方说出来的话听起来都备不同。咱们不错明晰地嗅觉到，他的论断与其说是靠算计和论证，不如说是靠直观和灵感，而且在哥廷根闻名的数学派别面前，他很难说明我方的发现是正确的。每次演讲之后都是万古分的盘问，在第三次演讲已毕时，我我方果敢地发表了品评意见。

玻尔一直在议论克拉莫斯的孝顺——也便是我被要求在索末菲的洽商会演出讲的主题——他的论断是，尽管克拉莫斯表面的基础仍未得到解释，但似乎不错信服的是，这些截止是正确的，总有一天会被实考阐述。然后，我站起来，证据咱们在慕尼黑的盘问，对克拉莫斯的表面提倡了反对意见。

玻尔一定合计我的议论是由于对他的原子表面产生了浓厚的酷爱。他耽搁地回应，似乎对我的反对有点惦记，在盘问已毕时，他走到我跟前，邀请我那天地午和他全部去海因山散布。在那儿咱们不错更深入地探讨通盘这个词问题。

此次散布对我的科学生活产生了深化的影响，或者更准确地说，我实在的科学生活是从那天地午才启动的。沿着一条全心管理的山路，咱们经过一家很受接待的咖啡馆，来到一个阳光普照的高处，从那儿咱们鸟瞰着一座小小的大学城，那儿兀立着圣约翰和圣雅各布教堂的尖顶，以及远方的莱内河谷。

图2 尼尔斯·玻尔(1885—1962)jk 白丝

玻尔启动了谈话。“今天早上，”他说，“你对克拉莫斯的责任抒发了一些保钟情见。我必须随即告诉你，我都备合资你的怀疑。也许我应该解释一下我我方的态度，基本上，我比你设想地更痛快你的不雅点。我很明晰，一个东说念主对原子结构的断言是需要何等的严慎。我最佳先向你们先容一下这个表面的历史。我的起点根底不是合计原子是一个小限度的行星系统，因此受天体裁定律的主宰。我从来没把那当真过。我的起点是物资的贯通性，从经典物理学的角度来看，这是一个纯正的古迹。”

“我所说的‘贯通性’是指一样的物资老是具有一样的性质，一样的晶体会叠加出现，一样的化合物，等等。换句话说，即使由于外部影响而发生了许多变化，铁原子仍然是铁原子，具有与以前都备交流的性质。这不成用经典力学的道理来解释，淌若原子近似于行星系统，那就固然不成解释了。赫然，大当然有一种产生某种花样的倾向(我使用的‘花样’这个词是在最一般的道理上)，即使这些花样受到插手或碎裂，也能再行创造这些花样。你以致不错猜度生物学：生物体的贯通性，最复杂的花样的衍生，这种最复杂的花样只可四肢合座而存在。但在生物学中，咱们处罚的是高度复杂的结构，采纳着某种特征的和临时的滚动。咱们不必在此问题拖拉。让咱们收拢在物理和化学中筹商的更浅易的花样。均匀固体物资的存在取决于原子的贯通性；这便是为什么一个充满某种气体的电子管老是会发出一样表情的光，一个具有都备交流线条的光谱。通盘这些，远非了然于目，证据牛顿物理学的基本道理是都备无法解释的。而证据牛顿物理学的基本道理，通盘截止都有精准笃定的原因，一个惬心或经过确面前景况都备由它之前的景况决定。当我刚启动筹商原子物理学时，这一事实曾使我特殊不安”。

“淌若畴前几十年的执行莫得给通盘这个词问题带来新的启示，物资贯通性的古迹可能会被淡薄更万古分。你知说念，普朗克发现原子系统的能量是不都集变化的；当这么的系统开释能量时，它和会过具有特定能量值的某些景况来开释能量。我我方自后为它们创造了‘稳态’这个词。接下来是卢瑟福对原子结构的迫切筹商。恰是在卢瑟福的曼彻斯特执行室里，我第一次纯属了关联的问题。那时候，我比你今天大不了些许，我束缚地问卢瑟福一些很长的问题。物理学家们刚刚启动仔细筹商发光惬心，忙着测定各式化学元素的特征光谱线；无用说，化学家们也提供了普遍对于原子行动的信息。我有幸近距离地目击了这些发展，当然使我想知说念这一切是如何筹商在全部的。我试图提倡的表面只不外是为了诞生这种筹商”。

“当今，这照实是一项懊恼的任务，与物理学家频繁处罚的任务大不交流。因为在通盘以前的物理学中，或者在职何其他科学分支中，你老是不错试图通过将一个新惬心归结为已知的惬心或定律来解释它。关联词，在原子物理学中，通盘先前的成见都被说明是不够的。咱们从物资的贯通性得知，牛顿物理学不适用于原子里面；它最多只可偶尔给咱们提供极少指引。由此可见，对于原子的结构可能不会有描写性的合资；因为通盘这些合资都必须以经典成见为基础，关联词正如咱们所看到的，这些成见已不再适用。你看，任何试图发展这种表面的东说念主都是在作念不可能的事。因为咱们想谈谈原子的结构，但零落一种卤莽使咱们我方合资的语言。咱们就像一个水手，被困在一个辽远的岛屿上，那儿的条目与他所知说念的都备不同，更厄运的是，当地东说念主说着一种都备目生的语言。他仅仅浅易地想让别东说念主分解他的真义，但莫得方针作念到。在这种情况下，一个表面不成用频繁严格的语词的科学道理来“解释”任何事情。它所能期待作念到的便是揭示其中的筹商，其余的就让咱们尽咱们所能去摸索。这恰是克拉莫斯的算计想要作念到的；也许我在演讲中莫得充分强调这极少。淌若要作念更多的事情，以咱们面前的时期是远远不够的。”

图3 沃纳·海森伯(1901—1976)

从玻尔的话中不错很彰着地看出，他对咱们所清楚的一切怀疑都很纯属。但为了确保我合资了他的真义，我问说念:“淌若这便是咱们所能作念的，那么你在畴前几次演讲中提倡并说明的通盘原子模子的道理安在?你到底想用它们来说明什么?”

“这些模子，”玻尔回应说，“是从执行中推导出来的，或者假如你更倾向于这么说，揣度出来的，而不是从表面算计中推导出来的。我但愿它们也能描写原子的结构，但仅仅尽可能地用经典物理学的描写语言来描写。咱们必须明晰，当波及到原子时，语言只可像诗歌一样使用。诗东说念主也一样，更关注创造形象和诞生精神筹商，而不是描写事实。”

“关联词在这种情况下，咱们若何才调赢得施展呢?毕竟，物理学应该是一门精准的科学。”

“也许可能的是，跟着新执行的每一次出现，量子表面的悖论，那些反馈物资贯通性的难以合资的特征，会变得愈加敏感。淌若确凿这么，咱们只可但愿，在恰当的时候，新的成见将会出现，这些新成见可能会以某种方式匡助咱们掌抓原子中这些难以描写的经过。但咱们还有很长的路要走。”

玻尔的话使我想起了咱们在施塔恩贝格湖(Lake Starnberg)隔壁散布时罗伯特的议论，他说原子不是“东西”。尽管玻尔信托他知说念对于原子里面结构的许多细节，但他并不把原子壳层中的电子看作是“东西”，岂论如何，他并不把它们看作是与位置、速率、能量等成见一并起作用的经典物理学道理上的东西。因此，我问他:“淌若原子的里面结构像你说的那样仅仅接近于描写性的说明，淌若咱们真的零落一种处罚它的语言，咱们若何能但愿合资原子呢?”

玻尔耽搁了霎时，然后说:“我想咱们也许能作念到。但在这个经过中，咱们可能不得不了解‘合资’这个词的实在含义。”

咱们走了一小段路，来到了海因山的山顶，来到了闻名的KerrInn，之是以叫这个名字，是因为自古以来东说念主们频繁会从这里复返。咱们当今也向低地走去，此次是向南走，俯视着早已并入哥廷根镇的莱内河谷的山丘、树林和村落。

“咱们照旧盘问了那么多贫窭的问题，”玻尔不时说，“我照旧告诉过你我我方是如何启动从事这通盘这个词事情的；但我对你一无所知。你看起来很年青。从你的问题来看，你似乎是从原子表面启动的，然后再去看正宗的物理学。索末菲一定在你很小的时候就把你带进了这个冒险的原子天下。一定要告诉我这件事，还要告诉我你在构兵中作念了些什么。”

我承认，那时我才20岁，才上大学的第四个学期，对世俗物理照实知之甚少。我不时跟他讲起索末菲的课，在他的课上，我寥落被量子表面的奥密、无法解释的特色所诱骗。我补充说，我太年青了，不成入伍，但我父亲曾四肢规画役军官在法国作战，我一直很惦记他。1916年，他负伤，被遣送归国。在构兵的终末一年，我鄙人巴伐利亚阿尔卑斯山作念农场工东说念主，以督察生计。否则的话，我可能照旧被构兵所用了。

“我想多听听你的意见，”玻尔说，“多了解一下你们国度的情况，我对这些情况所知甚少。对于后生教悔，我从哥廷根的共事那儿听到了许多。你一定要到哥本哈根来望望咱们；也许你不错和咱们全部待一个学期，咱们不错全部作念一些物理。然后我会带你参不雅咱们的小国度，告诉你它的历史。”

当咱们接近城镇边际时，话题转向了哥廷根的顶尖物理学家和数学家——马克斯·玻恩、詹姆斯·弗兰克、理查德·柯朗和大卫·希尔伯特，他们都是我刚刚刚烈的东说念主。玻尔建议我到他们那儿去作念部分筹商。倏得间，改日看起来充满了但愿和新的可能，在看到玻尔且归后，我在回家的路上给我方画上了最光辉的颜色。

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