1917 年, 哥本哈根理论物理研究所申请筹建,经过 4 年的漫长时间,哥本哈根理论物理研究所终于正式成立,它的成立,影响了整个 20 世纪,并且仍影响着 21 世纪的物理研究。这个研究所的创始人就是著名的物理学家、量子力学三巨头玻尔。
量子力学三巨头
他以著名科学家的身份为研究所作担保,筹集了大量资金。在任所长的40年间,他以特有的人格魅力,吸引了世界各地的青年才俊,使研究所成为当时全世界最重要、最活跃的量子力学研究中心。1927 年,玻尔与海森堡提出了对整个自然科学以及哲学的发展和研究中都起着非常显著作用的哥本哈根诠释,由此,“哥本哈根学派”之名享誉整个物理学界。
这里先后培养了600多名物理学家,先后有32位诺贝尔奖获得者曾受益于这个中心或在这里工作过。他还经常在此举办非公开的小型年会,邀请各国著名的物理学家出席,相互学习,启发交流,人们誉之为“哥本哈根精神",“哥本哈根精神”是玻尔留给科学界永远的财富。这种精神至今仍在科学研究领域受到推崇。量子力学每前进一步, 或多或少都与这个学派科学家的合作研究有关。
而身为哥本哈根学派掌门人的玻尔与爱因斯坦长达 30 多年的相爱相杀,也成为了物理学界一段佳话。
1920 年,玻尔前往柏林讲学,遇见了爱因斯坦,这次见面,奠定了两人 30 多年的友谊。
爱因斯坦曾夸赞玻尔说:“很少有谁像玻尔那样,对隐秘的事物具有如此敏锐的直觉,同时又兼有如此强有力的批判能力。他是我们时代科学领域伟大的发现者之一。”
而玻尔也对爱因斯坦称赞有加,众所周知,爱因斯坦的相对论让许多科学家无法接受,这也阻碍了他的诺奖之路,1922 年,玻尔荣获诺贝尔奖,但是因为普朗克的强烈推荐,爱因斯坦也因为光电效应被补授了 1921 年诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦普朗克
爱因斯坦的获奖让玻尔喜出望外,他认为以爱因斯坦的才华,自己实在不应该比爱因斯坦更早获奖,当时爱因斯坦尚且在前往日本的旅途之中,但是玻尔还是抑制不住自己想要祝贺爱因斯坦的心情,特意致信给爱因斯坦,他在信中表示自己之所以能取得一些成绩,都是因为爱因斯坦作出了奠基性的贡献。因此,爱因斯坦能在他之前获得诺贝尔奖,他觉得这是“莫大的幸福”。
接收到玻尔彩虹屁的爱因斯坦,立马给回了信,也不忘夸奖一番玻尔:“我在日本启程之前不久收到了您热情的来信。我可以毫不夸张地说,它象诺贝尔奖一样,使我感到快乐。您担心在我之前获得这项奖金。您的这种担心我觉得特别可爱——它显示了玻尔的本色。”
不过,比起两个之间的友谊,两个人之间长达 30 多年的论争更为人瞩目,在 1920 年的初识上,两个人产生了巨大的分歧,玻尔认为人类并不能获得实在世界的确定的结果,它称自己只有由这次测量推测下一次测量的各种结果的分布几率,而拒绝对事物在两次测量之间的行为做出具体描述。
而这恰恰也是爱因斯坦的相对论所无法接受的,相对论虽然推翻了牛顿的绝对时空观,却仍保留了严格的因果性和决定论。在爱因斯坦看来,所谓的随机现象或概率事件中的偶然性,纯粹是人类的认识上的特征,世界万物都有其发展规律。
两个人之间爆发了 4 次激烈的论战。在一开始,大家还只是通过信件对撕。
爱因斯坦:“量子力学固然是堂皇的。我无论如何深信上帝不是在掷骰子。”
玻尔:“爱因斯坦,别去指挥上帝该怎么做。”
两个人之间的第二次论战,就是物理学史上最有名的华山论剑——第五届索尔威会议。
集结了当时全世界最顶尖的物理学家,堪称超明星阵容,其中参会人里有17位获得了诺贝尔奖。
第一排:欧文·朗缪尔、马克斯·普朗克、玛丽·居里、亨德里克·洛伦兹、阿尔伯特·爱因斯坦、保罗·朗之万、Ch. E. Guye、C.T.R.威尔逊、O.W.里查森
第二排:彼得·德拜、马丁·努森、威廉·劳伦斯·布拉格、Hendrik Anthony Kramers、保罗·狄拉克、亚瑟·康普顿、路易·德布罗意、马克斯·波恩、尼尔斯·玻尔
第三排:奥古斯特·皮卡尔德、E. Henriot、保罗·埃伦费斯特、Ed. Herzen、Théophile de Donder、埃尔温·薛定谔、E. Verschaffelt、沃尔夫冈·泡利、沃纳·海森堡、R.H.福勒、里昂·布里渊
作为哥本哈根学派的创始人、量子力学的奠基人,哥本哈根大学理论物理研究所的创建人。在这次会议上,玻尔也带领其学派精锐——海森堡、泡利、玻恩、狄拉克等一共9位诺贝尔奖获得者一同出席。
猜猜这三个是谁
而爱因斯坦的支持者就只有薛定谔和德布罗意。三个人都是诺奖得主,含金量还是非常高的。
当然了,这场会议还有吃瓜群众—实验派,这群人只相信实验结果,认为只有通过实验才能获的世界的真相。出席会议的代表人物就是老布拉格,他和他的儿子是诺奖里的唯一一对父子档同获诺奖的,这个人也是著名的跨界专业户,40 岁才从事物理研究,获得诺奖之后就不从事物理研究了。
当然了,这场面也少不了主持人,这次会议的主持人直接搬出了理论物理派的老大哥—近代卓越的理论物理学家、数学家,经典电子论的创立者洛伦兹来镇场子。
洛伦兹填补了经典电磁场理论与相对论之间的鸿沟,是经典物理和近代物理间的一位承上启下式的科学巨擘,是第一代理论物理学家的领袖。
除了洛伦兹之外,还请来了量子力学之父普朗克,普朗克虽然是量子力学创始人,但是对爱因斯坦一直很赏识,有他坐阵,两方最起码不会打起来。
这场面,往后划拉几百年都难以找到,不过这情形对爱因斯坦妥妥是围殴的节奏啊!
这次著名的大会上,爱因斯坦首先派出了自己的大将德布罗意,德布罗意说:粒子是波场中的一个奇异点,波引导着粒子运动。“上帝之鞭”泡利狠狠批评这个理论,举出一系列实验结果反驳德布罗意,德布罗意被迫放弃自己的观点。
而薛定谔又搬出了自己的“电子云”理论,结果被海森堡和玻恩联合撂倒。哥本哈根学派成功实现了双杀。
最后才是大会精彩环节,玻尔与爱因斯坦的对波。
爱因斯坦首先提出了一个模型:
然而玻尔举出实证,不但证明了这个模型是符合量子力学的,还画出一幅实验示意图,表明这个实验仍然符合量子力学的特性。
在这次会议,爱因斯坦不断发动攻击,而玻尔连续N天把爱因斯坦干翻在地。爱因斯坦他还很要面子,不肯承认他输了,他在给朋友的信中写道:
“玻尔、海森堡的绥靖哲学是如此精心策划的,使它得以向那些信徒暂时提供了一个舒适的软枕。
社团大哥玻尔大爷
那种人不是那么容易从这个软枕上惊醒的,那就让他们躺着吧。”
玻尔一看,那就更不能放你一马了。立马乘胜追击。
1929 年,玻尔发表了一篇文章,把他的量子理论与相对论作了比较。
并用了爱因斯坦当年驳倒牛顿经典物理体系的方式,来阐述量子力学,以彼之道还治彼身。
啪啪啪打脸.....然而爱因斯坦哪里是好惹的,第六次索尔威会议他带来了他的终极杀器——光子箱。
然而玻尔微微一笑,用爱因斯坦的相对论破解了爱因斯坦的大杀招。
直接把爱因斯坦干蒙了。爱因斯坦迫不得已,只得缴械投降。
而两个人之间的最后一次论战,就是爱因斯坦、波道尔斯基和罗森三人联名发表了EPR 文章,从量子理论的完备性上来进行反击。已经赢了两轮的波尔欣然迎战,这次双方争辩的中心是对“物理实在”的理解,实际上是对微观世界特殊规律的认识问题。这次争论诞生了著名的EPR佯论,然而这次的论战却并没有结果。
1955 年 4 月 18 日,爱因斯坦与世长辞,留下了未完成的大一统理论, 爱因斯去世之前曾高评价玻尔领导的哥本哈根学派为量子力学所作出的贡献,认为统计性的量子理论为理论物理学代来了极其重大的进展;这个理论也是迄今为止唯一能把二相性以逻辑上令人满意的方式统一起来的理论。玻尔也高度评价两个人之间的论争,认为它是自己“许多新思想产生的源泉”。
1962 年 11 月 18 日,玻尔去世前一天,他还在工作室的黑板上画了当年爱因斯坦那个光子盒的草图。
送上一张两个人具有CP感的照片
哥本哈根学派最后一位大师约翰·阿奇博尔德·惠勒曾说: “ 我不知道哪里还会再出现两各更伟大的人物,在更高的合作水平上,针对一个更深刻的论题,进行一场为时更长的对话。 ”
量子力学与相对论是20世界科学史上的双子星。是20世纪最重要的成果。而玻尔和爱因斯坦则是浇灌出这两朵美丽之花的不可或缺的人。
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