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沈铭贤:能否学一学“爱—玻”之争

http://www.sina.com.cn 2007年01月18日 14:20 科学时报

  读罢王中宇先生的《冷看“伪科学”之争》,受益匪浅,感触良多。我想冒昧作一点补充:能否学一学爱因斯坦与玻耳之间关于量子力学的争论,以促使我们的学术争鸣正常开展起来?

  众所周知,20世纪两位最伟大的科学家爱因斯坦和玻耳曾就量子力学的完备性争论了近30年。1900年,普朗克提出量子假设,吹响了20世纪科学革命的号角。1905年,爱因斯坦提出光量子概念,用以解释光电效应。1913年,玻耳用量子跃进来解释氢原子光谱,进一步推进了量子理论的发展。1924年,德布洛意发现电子的波粒二象性。1925年,薛定谔和海森伯分别提出量子理论的波动方程和矩阵方程。特别是,1927年海森伯揭示了微观粒子的测不准关系或不确定原理,被认为是量子力学建立的标志。

  测不准关系表明:微观粒子的“共轭变量”如位置和速度,不可能同时准确地测定。一个测量得越精确,另一个就越不精确;反之亦然。这从传统或经典的观点来看,十分奇特,难以理解。依据经典,在宏观领域,能同时准确地测定位置和速度等共轭变量。比如,我们能同时极为精确地测定一架飞机或一列火车何时以什么速度运行在什么方位。为什么到了微观粒子就不行了?这究竟是微观世界的特性还是人类认识不完备的表现?

  1927年9月,在科摩召开的国际物理学会议上,海森伯的导师玻耳指出,由于测量仪器与微观粒子间不可控制的相互作用,人们又只能用经典术语加以描述,从而测不准关系是不可避免的,也是合理的、完备的。同年10月,在布鲁塞尔举行的第五届索尔威会议上,玻耳重申了他的观点,并且期望得到“一个举足轻重的人物”——爱因斯坦的理解和支持。不料,爱翁却对他的观点明确表示质疑和忧虑,认为不能放弃因果关系。由此拉开了“爱—玻”之争的序幕,并引起当时几乎所有顶级物理学家的密切关注。1935年,爱因斯坦与玻多耳斯基(B.Podolsky)和罗森(N.Rosen)联合发表著名论文《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》,通过哲学和科学分析,得出这样的结论:“波动函数所提供的关于实在的描述是不完备的。”不久,玻耳作出回应,而且耐人寻味的是其回应论文题目与爱翁的质疑论文相同。玻耳也通过哲学和科学分析,坚持认为测不准关系是合理的、完备的。这是“爱—玻”之争的高潮。

  尽管争论双方都始终坚持自己的基本观点,但正如玻耳一再申述的,与爱因斯坦的争论对他而言是“最可宝贵的和最有鼓舞力的”,促使他进一步深入思考量子力学的方方面面,完善了他的解释。同样,爱因斯坦也感谢玻耳,使他终于接受测不准关系的科学性。更让人感动的是,1939年玻耳到达纽约第二天,就赶到普林斯顿去拜访爱翁,向他毫无保留地通报了有关原子核裂变的最新发现,并征询他对链式反应的看法。这两位论战对手始终保持友谊和尊敬。

  我觉得,20世纪两个最智慧的科学头脑最好地诠释了争鸣与宽容的价值,展示了自尊和尊重的魅力。这场争论就像一座取之不尽的精神矿藏,将永远给人们以教益和启发。

  第一,科学需要争鸣,学术争鸣是推动科学发展的一种重要形式和力量。大千世界是那样纷繁复杂,且往往被假象所掩盖。任何人、任何时候都不可能穷尽真理,都不可避免地会犯这样那样的错误。智者千虑必有一失,即便是爱因斯坦和玻耳那样杰出的智者,也不例外。争鸣就是依靠集体智慧,相互找错、相互激荡,追求真理。科学史上的许多争鸣,以及“爱—玻”之争,都是明证。不仅爱、玻直接受益,而且像贝尔不等式、隐参量研究等,也是“爱—玻”之争的产物。至于对哲学的推进,比如如何看待因果性、上帝掷不掷骰子等,更为明显。

  第二,争鸣不是争吵,争鸣需要理性和雅量、需要相互尊重。争鸣向来以求真为目标,围绕问题而展开,针对问题而不对人。争论双方是平等的,每一个参加者也是平等的。当然,参加者各式各样,争论起来有时难免会激动,但尊重对方的人格,不搞人身攻击、乱扣帽子起码应该做到。不可能都像爱、玻那样谦谦君子、大家风范,但向他们学习总是不错的吧。让我们谨记:真理越辩越明,越吵越乱。

  第三,科学实践是检验真理的唯一标准、最高权威。科学史告诉我们,许多学术争论,如地学上水成论与火成论、生物学上渐进论与灾变论、光学上微粒说与波动说之争,往往并非一方绝对正确一方绝对错误,而是各自包含真理的因素。最终决定其命运的只是实践。爱因斯坦可算20世纪最大的科学权威,但不管他信任与否,科学实践还是肯定了测不准关系。借助行政权威更不行。当年(20世纪40年代)苏联的李森科可谓权倾一时,对孟德尔—摩尔根遗传学加了种种恶名,迫害异己,但最终身败名裂的还是李森科,因为科学实践摒弃了他,而选择了孟德尔—摩尔根遗传学。因此,除了口舌笔墨之争,更要倾心于实践,用实践来说话。

  我们都热切希望大家创造更好更宽松的环境,早日形成百家争鸣的兴旺局面。作为学界中人,是不是也要讲究和遵循争鸣的规矩,为学术争鸣的正常开展出把力?不妨思之。

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