第699章 概率解释

第699章 概率解释

对于20年代的物理学家来说，尤其是研究量子的，不能解释的事情还太多。

李谕随口说：“我刚从英国过来，知道诸位应当看不上英国人在理论物理方面的水平。但卡文迪许实验室已经用云室拍了几十万张照片，其他的实验室加起来恐怕有几百万张，这是我们唯一能够观察电子的方式，它所产生的轨迹，的确像是快速运动的粒子的效果。”

玻尔和海森堡早就在苦恼这个问题，因为“轨迹”这个概念与矩阵力学的思想是不相容的。

目前版本的波动力学对此也不太好解释。虽然在波动理论中可以有定域化的一束波作为一个所谓的波包而一同运动，但这会要求一束物质在比一个电子的直径大得多的宽度上散布开来，在云室里显然没有看到这种情形。

李谕提到这个问题，就是想给两边都浇浇水，消消火。

玻尔略显无奈地说：“认为物理学的任务就是发现自然如何存在，这是错误的，物理学关注的是我们能够对自然说些什么。”

爱因斯坦终于和玻尔达成一定的共识：“而且试图去找到一个仅仅关于宏观尺度的理论是相当错误的，如今反而是理论决定了我们能观察到什么。”

海森堡却还是那句话：“理论必须基于现有的实验结果，才能继续推导新的量子力学。而实验已经证明，微观世界是不连续的，是量子化的。薛定谔教授说粒子是波，但波却是连续的！”

薛定谔随即说：“我的波函数确实是连续的，但当波的振动模式发生改变的时候，就是量子化，因此也能解释量子化。”

“就是说，教授您是想用连续化思想来处理量子的不连续现象？”海森堡肯定不认可，“可这又怎么解释我的理论完全基于量子现象，也能处理量子问题？毕竟您证明了二者等价。”

他这个问题真不太好回答。

爱因斯坦加了一句：“可惜我尚且没有尽全力去研究海森堡博士的论文，因为用简单的数字代表量子行为，对我来说难以置信，它们像一个个施了巫术的乘法表。当然了，原谅我拙劣的数学水平，我还没有看懂矩阵。”

在这帮神级大佬里，爱因斯坦的数学肯定不是多好的一个。

薛定谔数学不错，悠悠道：“我也看不懂矩阵。”

眼看海森堡又要不满，李谕连忙说：“其实波动方程还有很多需要改进的地方。”

“那是自然！”海森堡说，“他无法很好地处理自旋，而自旋已经在泡利的论文下站稳了脚跟。”

海森堡再次直插薛定谔的软肋，薛大神看着也不是很高兴，李谕立刻又说：“但我突然想到了一种解释波动方程物理含义的方法。”

所有人都很惊讶：“怎么解释？”

此刻波动力学和矩阵力学最大的分歧就在对待量子的态度上嘛。

李谕在黑板上边写边说：“薛定谔教授的论文写到，波动方程与流体力学中一个密度函数很相近，所以他猜测波动方程应该也是代表某种密度。

“而波函数又有其特殊性，是一个关于时间的函数。

“所以我认为，波函数的模平方，也就是大小的平方，是几率密度。表示的是某个时刻的球形空间内，能够找到粒子的概率。”

这就是所谓的概率解释了。

对于大部分人来说，这个说法非常震撼三观。

爱因斯坦立马不吸烟斗了，说道：“你的意思是，波动方程虽然阐述了物质波，但就算费尽辛苦求出一个波函数，能够描述电子这种实体粒子时，你能够找到它还是要依赖一个幽灵般的概率幅？”

李谕点头道：“是这样的。”

“难以置信！”玻尔说，他心中其实有些暗喜，概率是哥本哈根最喜欢的东西，“泡利回来后，我会叫上他好好讨论讨论。”

海森堡大体也认可概率，但如果是对的，波动力学不就领先自己的矩阵力学了？于是说：“我要先对波动方程进行深入的研究，再对概率解释表达看法。”

至于薛定谔本人，表情非常复杂，他创造波函数，就是为了证明连续性，结果自己的方程在物理上反而表示的还是概率？

“如果是概率，不就意味着一个电子这样的实体在通过空间时，没有确定的路径或者轨迹，而是可以由概率确定在某个空间区域中的任意地方找到？”薛定谔说，“我宁愿相信粒子是以某种方式被一种场控制的，而这种场遵循波动方程，因此粒子就像波一样运动，就像冲浪者。”

李谕说：“这依赖于观测者的角度，他希望哪个被看成真实的，是粒子还是场。”

历史上，薛定谔方程的概率解释是玻恩提出的，并因此获得了诺贝尔奖，但玻恩本人对此是不太认可的。

因为他认为薛定谔已经把所有的事情做完了，自己仅仅提出了一个解释的角度，就拿了个诺奖，不太合适，甚至有点生气。

玻恩本人一直认为自己应该和海森堡、约尔丹一起拿矩阵力学的诺奖。

薛定谔、狄拉克、海森堡等人获奖时间是紧挨着的：1932年海森堡，然后1933年是薛定谔与狄拉克两人。

诺贝尔奖委员之所以这么安排，是因为他们的功劳很难评判高下，都太重要，甚至先后颁奖都不太合适。

所以诺奖委员会的解决办法是把1932年的物理学奖一直留到1933年一起颁发，这样大家就挑不出毛病，几人能在同一次颁奖仪式上一起被表彰。

网上还有薛定谔、狄拉克、海森堡三人一起到斯德哥尔摩的照片。

但这又引出两个问题：

其一，为什么对矩阵力学同样很重要的玻恩以及约尔丹没有被授奖？

其二，如果奖项只准备给海森伯、薛定谔和狄拉克，为何不让他们分享同一年的物理学奖？毕竟诺奖委员会的原则就是一次评奖可以最多有三人。

最有可能的解释是在1933年初，诺贝尔奖委员会就已经决定把1932年的奖颁给海森伯、玻恩和约尔旦，而把1933年的奖颁给薛定谔和狄拉克。

但作出初步决定的几个月后，德国发生了一件影响深远的大事：小胡子希特勒当上总理了。

小胡子在德国强势掌权，而约尔丹在这时候加入了钠脆！

诺贝尔奖委员会不愿意被视为与一位公开支持希特勒活动的人站在一起，就把玻恩和约尔旦一起剔除出考虑之列，——因为不可能把他们共同的工作割裂开而单独给其中一位授奖。

这件事对海森堡本人来说是非常尴尬的，因为他知道，没有玻恩和约尔丹，矩阵力学根本不可能创建。

而玻恩作为哥廷根团队的领头人，更是将此视为对自己的羞辱。

海森堡收到诺贝尔奖委员会的信后，立刻给玻恩写了一封信。

但玻恩此后多年还是对诺奖委员会的做法耿耿于怀，1950年代他曾经给爱因斯坦写过一封信：

“当时海森堡对矩阵是什么根本没有任何概念，直到我告诉了他。正是他获得我们共同工作的所有荣誉，比如诺贝尔奖。……我没有在1932年和海森堡一起获得诺贝尔奖，当时深深地伤害了我，尽管海森堡写来了一封很友好的信。”

当玻恩终于在1954年以72岁高龄获得诺贝尔奖时，海森堡才感到一些宽慰。

但这可以看作诺奖委员会的补发，虽然给出的理由是“概率解释”，但人家玻恩最大的贡献就是矩阵力学。

而且概率在20年代的量子领域，已经被哥本哈根所接受，后来也是哥本哈根把这个理念真正发扬光大。

可以类比于诺奖委员会给爱因斯坦发奖，理由也不是相对论，——就是随便找个借口呗，因为人家的贡献早就值得诺奖。

所以此时李谕提出来概率解释，没什么大不了的，甚至没法当作诺奖级发现……

当然了，概率解释本身很重要，此后融合了概率解释、不确定性原理、波粒二象性、不相容原理、互补原理等深刻到近乎哲学的物理思想的哥本哈根解释，给量子力学带来了一次最深刻的革命。

此后的几天，大家把讨论的方向随之转向了李谕提出的这个怪之又怪的概率解释。

李谕顺便还写了一篇短小精悍的论文。

众人没有达成共识，大家决定回去准备准备，下一次会议再行商议。

但总体看，玻尔、海森堡对此表示了极大热情，并准备进行细节上的补充。

唯独爱因斯坦说了一句意味深长的话：“量子力学现在固然是堂皇的，然而我的内心却有一个声音告诉我，它还不是那回事。虽然这个理论描述了很多东西，但它并没有真正地带领我们更加接近那位‘老头子’的秘密，我无论如何都深信那位‘老头子’不是在掷骰子。”

爱因斯坦口中的老头子，就是上帝。

这句话便是著名的“上帝不掷骰子”的最初来源。

——

结束这次哥本哈根的小聚会后，李谕准备去柏林看看普朗克，与爱因斯坦、薛定谔同行。

爱因斯坦自然是回去继续上班；薛定谔则去柏林大学开个讲座，顺便参加“面试”。

今年普朗克就要退休了，他的柏林大学理论物理教授一职需要找个继任者。柏林大学对此非常重视，因为这个职位几乎是欧洲大陆理论物理学的最高职位，他们为此专门成立了一个委员会。

爱因斯坦肯定不在委员会考虑之列，他已经是柏林大学一个特殊的物理教授，而且是没有教学任务的教授。

李谕肯定也不行，他在欧洲待不了这么久，更何况还不是德国人。

海森堡有被委员会考虑过，可他太年轻，只有24岁。

所以最终进入名单的只有两人：薛定谔与玻恩。

委员会更加偏向于薛定谔。因为玻恩在哥廷根的职位也不算低，不见得会放弃；其次，今年堪称薛定谔“奇迹年”，波动力学横空出世，惊世骇俗，柏林大学非常看好他。

爱因斯坦笑道：“应该要提前恭喜了，将来我们就是同事，可以在学术上有更多探讨。”

后来的世纪大辩论中，爱因斯坦是和薛定谔一个阵营的。

薛定谔说：“就像你当初离开苏黎世一样，我还有些犹豫，毕竟苏黎世这个小城的生活太惬意，对我的肺部也很友好。而柏林不仅有紧张的政治氛围，工业化的污染空气更让人呼吸困难。”

李谕说：“你说的都是事实，但这个职位太吸引人了，不是吗？”

“的确很难拒绝，”薛定谔有些纠结地说，“苏黎世大学在得知柏林大学对我的邀约后，竭力挽留，愿意给出一个苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院的联合教授席位，薪水翻一倍。”

“教学任务哪？”李谕问。

“很遗憾，教学任务也要增加一倍。”薛定谔苦涩道。

他每周的教学任务已经是11小时，增加一倍就要超过20小时了，根本没有时间再搞研究。

“那还有什么好考虑的？”爱因斯坦说，“来柏林吧！”

薛定谔说：“在此之前，我要先去一趟美国，进行一系列讲座。”

爱因斯坦鼓掌说：“好差事！他们给多少钱？”

“威斯康星大学自己就出了2500美元，”薛定谔说，“此外，约翰·霍普金斯大学还想让我直接留在美国，担任他们的理论物理教授，薪水非常不错。”

爱因斯坦立马摇头：“柏林大学能给予你同样的待遇，学术氛围还比约翰·霍普金斯大学乃至整个美国好得多。”

“我当然不会答应，”薛定谔果断说，“我很难想象，美国竟然是一个禁酒的没开化的国度！”

“是的，如果不能喝酒，和原始社会有什么区别。”爱因斯坦赞同说。

两人你一言我一语，根本没把美国学术圈放在眼里……

但目前美国的藤校们，对于大佬们的批评只能听着，然后从自己身上找原因。