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根就沒考慮過什麼波。當然是粒子,由於光子擊中了電子而造成了位置和動量的不確定,這不是明擺的嗎?
玻爾很嚴肅地搖頭,他拿海森堡想象的那個巨型顯微鏡開刀,證明在很大程度上不確定性不單單出自不連續的粒子性,更是出自波動性。我們在前面討論過德布羅意波長公式λ
h/mv,mv就是動量p,所以p=h/λ,對於每一個動量p來說,總是有一個波長的概念伴隨著它。對於e…t關係來說,e=hν,依然有頻率ν這一波動概念在裡面。海森堡對此一口拒絕,要讓他接受波動性可不是一件容易的事情,對海森堡的頑固玻爾顯然開始不耐煩了,他明確地對海森堡說:“你的顯微鏡實驗是不對的”,這把海森堡給氣哭了。兩人大吵一場,克萊恩當然幫著玻爾,這使得哥本哈根內部的氣氛鬧得非常尖銳。從物理問題出發,後來幾乎變成了私人誤會,以致海森堡不得不把寫給泡利的信要回去以作出澄清。最後,泡利本人親自跑去丹麥,這才最後平息了事件的餘波。
對海森堡來說不幸的是,在顯微鏡問題上的確是他錯了。海森堡大概生來患有某種“顯微鏡恐懼症”,一碰到顯微鏡就犯暈。當年,他在博士論文答辯裡就搞不清最基本的顯微鏡分辨度問題,差點沒拿到學位。這次玻爾也終於讓他意識到,不確定性是建立在波和粒子的雙重基礎上的,它其實是電子在波和粒子間的一種搖擺:對於波的屬性瞭解得越多,關於粒子的屬性就瞭解得越少。海森堡最後終於接受了玻爾的批評,給他的論文加了一個附註,宣告不確定性其實同時建築在連續性和不連續性兩者之上,並感謝玻爾指出了這一點。
玻爾也在這場爭論中有所收穫,他發現不確定原理的普遍意義原來比他想象中的要大。他本以為,這只是一個區域性的原理,但現在他領悟到這個原理是量子論中最核心的基石之一。在給愛因斯坦的信中,玻爾稱讚了海森堡的理論,說他“用一種極為漂亮的手法”顯示了不確定如何被應用在量子論中。復活節長假後,雙方各退一步,局面終於海闊天空起來。海森堡寫給泡利的信中又恢復了良好的心情,說是“又可以單純地討論物理問題,忘記別的一切”了。的確,兄弟鬩於牆,也要外禦其侮,哥本哈根派現在又團結得像一塊堅石了,他們很快就要共同面對更大的挑戰,並把哥本哈根這個名字深深鐫刻在物理學的光輝歷史上。
不過,話又說回來。波動性,微粒性,從我們史話的一開始,這兩個詞已經深深困擾我們,一直到現在。好吧,不確定性同時建立在波動性和微粒性上……可這不是白說嗎?我們的耐心是有限的,不如攤開天窗說亮話吧,這個該死的電子到底是個粒子還是波那?
粒子還是波,真是令人感慨萬千的話題啊。這是一出300年來的傳奇故事,其中悲歡起落,穿插著物理史上最偉大的那些名字:牛頓、胡克、惠更斯、楊、菲涅爾、傅科、麥克斯韋、赫茲、湯姆遜、愛因斯坦、康普頓、德布羅意……恩恩怨怨,誰又能說得明白?我們處在一種進退維谷的境地中,一方面雙縫實驗和麥氏理論毫不含糊地揭示出光的波動性,另一方面光電效應,康普頓效應又同樣清晰地表明它是粒子。就電子來說,玻爾的躍遷,原子裡的光譜,海森堡的矩陣都強調了它不連續的一面,似乎粒子性佔了上風,但薛定諤的方程卻又大肆渲染它的連續性,甚至把波動的標籤都貼到了它臉上。
怎麼看,電子都沒法不是個粒子;怎麼看,電子都沒法不是個波。
這該如何是好呢?
當遇到棘手的問題時,最好的辦法還是問問咱們的偶像,無所不能的歇洛克?福爾摩斯先生。他是這樣說的:“我的方法,就建立在這樣一種假設上面:當你把一切不可能的結論都排除之後,那剩下的,不管多麼離奇,也必然是事實。”