为什么海森堡、玻尔和薛定谔这些物理学家的名气比爱因斯坦小得多?

用户172304069


EPR论文断言,量子力学对于物理实在的描述并不完备。EPR论文最后这样说:“我们已指明波函数不能对于物理实在给出完备性描述,在这同时,我们暂且搁置关于这描述是否存在的问题,然而我们相信,这种完备性的理论可能存在。”

局域论与实在论,合称为“局域实在论”。EPR作者借着EPR思想实验来指出局域实在论与量子力学完备性之间的矛盾,这论述就是所谓的“EPR悖论”。

定域论只允许在某区域发生的事件以不超过光速的传递方式影响其它区域。

实在论主张,做实验观测到的现象是出自于某种物理实在,而这物理实在与观测的动作无关。

换句话说,定域论不允许鬼魅般的超距作用。实在论坚持,即使无人赏月,月亮依旧存在,即与观测者无关。将定域论与实在论合并在一起,定域实在论阐明,在某区域发生的事件不能立即影响在其它区域的物理实在,传递影响的速度必须被纳入考量。

简单的讲就是这样的,爱因斯坦等人认为量子力学这个理论是正确的,但是不完备的。就是说你这个理论不自洽,有模糊的地方。粒子的位置怎么会不确定呢? 他们相信会有一个更完备量子理论。

玻尔意识到这个问题的严重性,放下手头的所有工作,专心来解决这个问题。从爱因斯坦等人给出的第二个条件的要素要求:“假设在对于系统不造成任何搅扰的状况下,可以准确地预测(即以等于100%的概率)一个物理量的数值,则对应于这物理量存在了一个物理实在的要素。”开始了他的反驳。

玻尔的思维是这样的,任何测量不可能没有任何搅扰。也就是说测量系统,测量行为必然会影响测量结果。玻尔认为测量物体与测量机器本身就是不可分的系统。这样就说明了爱因斯坦的前提“定域实在论”假设不成立。

其实这个很好理解,举例来说因为万有引力存在,我们不能避免测量系统,测量行为与测量物质的绝对隔离。也就是说我们要在能量空间中测量微观粒子的运动的位置和速度,怎么可能避免能量的搅扰呢!这个我在上面第一章就有提到。

也就是说这种这种搅扰不是你可以把握的事情。所以你就不能做到同时准确测量到粒子的位置和动量。我们本身不是粒子。同步这个词,在量子世界就变的非常玄妙,大家好好想想。

就像玻尔的声明,“没有量子世界,只有抽象量子力学描述。我们不应该以为物理学的工作是发现大自然的本质。物理只涉及我们怎样描述大自然”。

帕斯库尔·约当也强调,“观测不只搅扰了被测量的性质,它们造成了这性质……我们自己造成了测量的结果。”大多数量子学者都持有这观点,虽然这观点也给予测量动作异常奇怪的功能。

但定域实在论是经典力学、相对论、电磁学里很重要的特色,但是,由于非定域量子纠缠理论,量子力学不能接受定域实在论。EPR佯谬也不能接受非定域量子纠缠理论,因为这理论可能与相对论发生冲突。

我坚持认为量子力学是正确的理论,也是完备理论。相对论也是正确的理论。但都有需要修改的地方。

不确定性原理,并不与相对论发生“真实”冲突。《变化》中引力场海洋的例子就是最好的说明。同时爱氏场方程的非线性波动性质,也说明了这一点。

非线性物理需要引入量子力学的“不确定性原理”。而隐变量完备理论才是不存在的。即爱因斯坦EPR作者提议,虽然在很多实验检验案例里,量子力学都能预测出非常正确的实验结果,实际而言,它是个不完备理论,换句话说,可能存在某种描述大自然、尚未被发现的完备理论,而量子力学扮演的是一种统计近似的角色,即量子力学是这完备理论的统计近似。与量子力学不同,这完备理论可以给出变量来对应于每一个实在要素,并且,必定有某种机制作用于这些变量,给出不相容可观察量会观测到的效应,即不确定性原理。这完备理论称为隐变量理论。

再举例说明,爱氏的相对论在低速情况下的数值,就和牛顿理论值近似。但爱氏场方程是二阶非线性方程,连它的解都非常难。所以量子力学的不完备,是合理的。数学上最严格的此问题证明不是量子力学相关的数学推论,正是哥德尔不完备性定律。

哥德尔不完备性定律如下:

第一不完备性定理

任意一个包含一阶谓词逻辑与初等数论的形式系统,都存在一个命题,它在这个系统中既不能被证明为真,也不能被证明为否。

第二不完备性定理

如果系统S含有初等数论,当S无矛盾时,它的无矛盾性不可能在S内证明。

由此可以知道,要在量子系统内去证明量子系统的完备性,可能吗?是不可能的。可是你难道要在经典物理系统中,去证明量子系统的完备性吗?没有可比,可证的前提啊。

所以说量子系统的不完备性和相对论没有实质的理论冲突。反而是相洽的。这也是我为什么在《变化》中说相对论可以和量子力学统一到一个大的非线性系统中。

那么为什么说贝尔不等式是有划时代意义的,就是因为他的工作使得争论的天平,倾向了量子力学。【不是证明,而是倾向。】

但是这样恰好说明了量子力学体系是好的理论。它符合上面所说的关于好理论的两点要求。

即使在经典力学中,也有悖论。爱氏曾指出牛顿第一定律,就有循环论证嫌疑。这个我在《变化》中有详细的论述,并且对牛顿第一定律做了修改。这里就不详细再述了。

贝尔不等式如下图:

大家要知道,贝尔不等式是一个有关是否存在完备局域隐变量理论的不等式。实验表明贝尔不等式不成立,就说明不存在关于局域隐变量的物理理论可以复制量子力学的每一个预测(即贝尔定理,其数学形式为∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy)。

就是说爱因斯坦等人希望“完备理论”是不存在的,不能实现的。

该定理在定域性和实在性的双重假设下,对于两个分隔的粒子同时被测量时其结果的可能关联程度建立了一个严格的限制 。

贝尔不等式提供了用实验在量子不确定性和爱因斯坦的定域实在性之间做出判决的机会。目前的所有实验表明量子力学正确,决定论的定域的隐变量理论不成立 。

贝尔不等式不成立意味着,爱因斯坦所主张的局域实体论,其预测不符合量子力学理论。

这就是贝尔不等式及其验证结论的科学意义,它把量子力学中纠缠着哲学思辩的争论演化成了可以运作的检验,这是具体的;贝尔不等式的验证经历与显现效应的现实意义也是重大的,它指引我们窥视到信息领域已经展现的神奇美景。

它不仅对量子力学的完备性和量子实体的不可分离性起到了“见证”的作用,而且对开阔人们的思维和视野也将产生积极长久的影响。

其实大家仔细去思考,量子力学,量子力学中的贝尔不等式;相对论,广义相对论的场方程,以及数学上的哥德尔不完备性定律,从根本上是完全的统一的。这种统一就表现在“不确定性”上。

所有的物理学家,如果以为这是一种偶然,那么他将错过宇宙中最奇妙,最精彩的行为过程。另外提一个著名的词——叫薛定谔的猫。薛定谔的猫其实还是EPR之争扩展,扩展到了宏观。这也是爱氏和波尔的争辩案例。

引用第一章中的话来作为本章的结尾:世界是确定的,但世界的确定性不是你能把握的。

摘自独立学者,科普作家,国学起名师灵遁者量子力学科普书籍《见微知著》第二章。


灵遁者国学智慧


这些科学家都是上世纪初著名的科学家,在20世纪初,随着三大发现拉开了现代物理研究的序幕,现代物理的两大支柱就是相对论和量子力学,其中爱因斯坦就是横跨这两大支柱的杰出代表。

爱因斯坦在相对论的地位。

爱因斯坦在1905年,也被成为物理奇迹年内,几篇诺奖级别的论文,一举奠定了他在物理学中的地位,其中包括狭义相对论,光量子,布朗运动解释,质能方程这些大家熟悉的内容。其中最重要的文章就是狭义相对论,爱因斯坦是以一己之力在发展相对论,从狭义相对论到广义相对论。爱因斯坦谈到狭义相对论即使没有他的提出,也会很快出现,但广义相对论要推迟几十年了。

爱因斯坦在量子力学中的作用。

我们在看量子力学的发展,爱因斯坦作为奠基人一直在里面起着重要的作用。量子力学的发展从普朗克提出量子的概念,但保守的普朗克只是谨慎的应用。而爱因斯坦明确提出了光量子的理论,解释了光电效应,结束了几百年人们对光的本质的纷争。随后玻尔受到普朗克和爱因斯坦的理论启发,结合氢原子光谱的实验数据和巴尔末公式,才提出了氢原子的玻尔模型,建立了原子的量子态。以上都属于旧量子时期。

随后,德布罗意在爱因斯坦光的波粒二象性的启发下,提出了物质波,在使得量子力学得以发展,有了物质波,就要得到波函数的运动方程,在此基础上产生了海森堡,玻恩和约尔当合作的矩阵力学,随后薛定谔在与情人度假的时期,情欲智力大爆发,一举拿下物质波的波动方程,也就是著名薛定谔方程了。至此,矩阵力学和波动力学形成了量子力学的基本形式。海森堡在波粒二象性的基础上,在与爱因斯坦的关于测量的谈话中得到启示,建立了不确定关系。随之玻恩受到爱因斯坦光子密度概率解释的启发,提出了波函数的统计解释,至此,量子力学的统计规律建立,形成了以玻尔为教皇的哥本哈根学派。

上帝是不会掷骰子的,玻尔-爱因斯坦论战。

爱因斯坦作为长者,他更信奉局决定论和因果论,而玻尔等认为自然界的一切都是统计性的。这样爆发了量子力学完备性的大论战,爱因斯坦对于他一手奠基的量子理论,对哥本哈根学派提出了关于玻恩统计解释,海森堡不确定关系和玻尔互补原理的质疑。随着爱因斯坦光箱实验被玻尔化解后,爱因斯坦承认了统计理论,对量子力学的完备性进行质疑。正是爱因斯坦不断的质疑,使得哥本哈根学派不断修正其数学和物理基础,使得量子力学更加完备。

爱因斯坦作为现代物理两大支柱的奠基者,成就远远超越其上提及的各位著名的物理学家,一代宗师的地位从合影中就能看出。

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量子实验室


这几位都是诺贝尔物理学奖得主,为什么海森堡、玻尔、薛定谔的名气不如爱因斯坦呢?根本原因在于他们的成就不在一个数量级。

海森堡、玻尔、薛定谔为量子力学的建立做出过杰出贡献,爱因斯坦也有贡献。爱因斯坦获诺贝尔奖就是因为用光量子的概念解释了光电效应。不过用光量子解释光电效应在相对论的面前,简直是不值一提。

二十世纪有两座科学大厦,一座是量子力学,一座是相对论。量子力学这座大厦是由普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、泡利、薛定谔、波恩、海森堡、狄拉克等一大批科学家共同建立起来的。而相对论却几乎是爱因斯坦自己一个人一手建立起来的。

爱因斯坦建立了相对论,让他成为能够和牛顿、麦克斯韦比肩的伟大科学家。海森堡、玻尔、薛定谔能够和牛顿、麦克斯韦比肩吗?完全不能。

体育比赛中,人们更容易记住的是金牌得主,而银牌得主、铜牌得主就不容易被人记住了。正是因为爱因斯坦是那个时代的No.1,更容易被普通人记住。大多数人可能不理解相对论,也不理解量子力学。但提到二十世纪的科学家,大多数人却能脱口而出——爱因斯坦。这就是No.1的魅力。


刁博


爱因斯坦小学生在我面前不堪一击!他的名气被我轻松击败:1,中国新四大发明与其理伦一样,都是拿来主义,什么时候量子论成小爱的了?光速测量是他搞的?先不管准不准!原子弹什么时候又成小爱的?明明是别人先发现的裂变反应!老套路:别人的东西,总结出一个质能方程,又成了自己的?相对论的光速?人家普朗克的量子论,被小爱偷来解释别人赫兹的光电效应!还尼玛跨物理学?把物理学总结一遍就成自己的?说的好就是站在别人的肩膀上!说的不好就是小偷!

2,同样的诺奖?杨老头已经也要被吹的超越小爱了?李政道人哪里去了?

3,中国农民工世界第一!孤独求败!


司马懿之师


题主你好,海森伯格、薛定谔、玻尔这三位物理学家中除了薛定谔的名气相对大一些,其他两个名气都很小。原因有很多,先说说海森伯格,海森伯格曾经为纳粹德国服务,但是因为他的数学能力不是很好——算错了核反应底物的临界质量——导致纳粹德国没能造出核武器。这件事情反映了两个很严重的事情:海森伯格有可能是一个不分是非的人(他曾经为自己辩解过,但是我觉得不足为信),另一个是此人算功不行——物理学就是以计算核心之一的学问,算不对等于不会物理!这两件事情直接导致二次大战以后海森伯格再也不能从事学术工作。同时海森伯格陷入了危机之中,对于海森伯到底是不是纳粹分子,一直到现在都没有停止过争论。相比之下,爱因斯坦在二战之前就明确反对纳粹,某种意义上说,站对了队伍对一个人的命运是有直接影响的。

相比之下,玻尔就更惨了。他的合作者斯莱特在多年以后这样说玻尔:"我对玻尔先生不曾有过任何敬意, 因为我在哥本哈根度过了一段可怕的日子"。这句话很委婉,它暗含了一句潜台词:玻尔对物理学的信仰远小于他对物理学的怀疑。玻尔是一个典型的"科学革命综合征",他多次否定能量守恒定律。但是结果是他否定几次,就被实验打了几次脸。但是玻尔还是有一些贡献的,比如说对量子力学的建立和解释量子力学,玻尔有一定的作用。但这些作用和爱因斯坦比起来,微不足道!如果不是玻尔和爱因斯坦有过几次论战,可以说玻尔更加没有名气。

薛定谔要好一些。为了否定量子力学的哥本哈根学派诠释,薛定谔提出了至今都津津乐道的"薛定谔的猫"。薛定谔最重要的工作其实不是建立波动力学,而是提出了反对量子力学的“薛定谔猫”。这只猫对量子力学冲击十分巨大,以致于任何一本将量子力学的科普书都无法绕开它。可以说,没有薛定谔猫,薛定谔也得面临被遗忘的窘境。

另外就是,科学家要想有名气,还得有人捧。爱因斯坦曾被美国杂志捧为“超级天才”。但是其他几位却没有人捧。这件事情可以用霍金和彭罗斯来类比,霍金很有名,但彭罗斯却鲜有耳闻。霍金被学术圈称之为“混迹娱乐圈的物理学家”。没有媒体的炒作,霍金不会这么有名。

爱因斯坦有能力,又有媒体追捧,不想有名都难得很!


科学联盟


二十世纪最伟大的三个理论,狭义相对论,广义相对论,量子力学。爱因斯坦一个人独占两个半。剩下的量子力学群星共享半个。这个说法还是相对客观的。但是量子力学爱因斯坦也就只能占一点就是光电效应,还是基于普朗克的能量子假说。

波尔主要以氢原子稳定性,能级及巴尔曼系著名。海森堡主要以矩阵力学,不确定性原理,及纳粹著名。薛定谔主要以微分方程的力学,薛定谔方程,猫和神秘情妇著名。其中薛定谔方程作为基本假设占据着初等量子力学的核心地位。他们都是伟大的物理学家,但是客观的讲属于过度性贡献,不是开拓者也不是终结者。所以从地位上要稍逊色于爱因斯坦。

另一方面,如果你不是物理或化学系的,基本上不会学习量子力学。所以对于普通人而言最多知道薛定谔,因为他的猫太有名。而咱们高中阶段就接触过狭义相对论,普及过尺缩钟慢,质能方程。再加上爱因斯坦的各种故事。所以爱因斯坦成为了我们心中的大神。

其实量子力学里有一颗闪耀的明星。也是我个人的偶像。保罗狄拉克(Dirac),量子力学的爸爸之一,量子电动力学的爸爸没有之一,量子场论的爸爸之一,相对论量子力学的爸爸没有之一。还有很多狄拉克符号,得儿他函数等等。最后一句话!社会我狄哥,人狠话不多。


大嘴猴82927177


为什么爱因斯坦名气大,因为爱因斯坦的一生就是一部起点种马小说,与其看起点文,不如直接看爱因斯坦传。

首先反对题主把玻尔放在海森堡后面,因为从任何一个方面来说玻尔名气都比海森堡大啊,反对完毕,咱们来说他们之间的名气问题。

要说名气,先要看名气的范围,是在物理学界内部呢还是在普罗大众眼中呢?其实无论从哪方面来说爱因斯坦都比他们要大一些,但是不是大很多。

先说在大众眼中吧,为什么爱因斯坦名气那么大呢?因为他符合成为网红的条件啊。

1、出身草根

看看玻尔海森堡薛定谔狄拉克波恩泡利,他们都是什么人啊,人家都是有正经的大学教职啊,而爱因斯坦呢,瑞士专利局的书记员,这差别也太大了吧,相对于他们,爱神当年就是一民科啊,我们是不是都喜欢看种马小说啊,爱因斯坦就是这么一匹种马,他直接怼牛顿,牛顿是谁啊,那是神啊,这就相对于你家邻居王小二跟你说他要挑了少林寺,砸了达摩的牌位去,你是不是很喜欢看,关键是他还真砸了达摩牌位,那就是张三丰啊。

2、惊世骇俗

说起来那些星星们的理论也 算惊世骇俗了,但是也是一步步发展起来的,量子力学的各种解释还是离不了量子论的基础的,可爱神人家一步到位,一篇论文就怼翻了牛顿,广相更是颠覆了人类的认知,他还说宇宙是有界的,他几乎每一步都彻底推翻人们以前对世界的认识。

3、经历传奇

“一人敌一门”啊。凭一己之力独抗量子学派,听起来是不是就很激动,我们从根本上就有一种英雄崇拜,韩信、岳飞、诸葛亮,这些都是几乎凭一己之力改变历史的大人物,我们都喜欢,不过那时历史上的,我们没见过,可是现实中居然有一个活着的传奇,这就是爱因斯坦啊,能不崇拜吗?爱神的故事就相当于张无忌大闹光明顶,萧峰血战聚贤庄,想起来就让人热血沸腾。

4、德高望重

直接给总统写信,总统还真听了他的,这算不算传奇?谁能做到?没有人吧,爱神做到了,给罗斯福写信建议研制原子弹,罗斯福总统就定了曼哈顿计划,这还不算完,二战结束后,以色列建国,犹太人都希望爱神去当总统,当然他没去,要去了就真是种马小说了。

5、绯闻不断

没有点绯闻,怎么能成为名人呢?这方面居里夫人做的很好,居里去世后,就传出了点 小绯闻,可是人家爱神是绯闻不断,和老婆离婚,娶了表姐,这已经不止是绯闻了,还加上家庭伦理剧了,什么女秘书、富婆、女儿的朋友,朋友的外甥女,爱神照单全收,而且还和苏联女间谍关系暧昧,得,连谍战片都有了,他不出名谁出名。


6、说说玻尔海森堡薛定谔

在他们之中,薛定谔名气最大,因为他是铲屎官啊,猫主子让他一夜扬名,这符合了爱神的惊世骇俗,玻尔也够传奇,那是能踢世界杯的足球运动员,要是放今天,估计名气也不小,海森堡嘛,也可以有名,不过名气不大好,帮助德国造原子弹,不过没造出来,站错队了。

爱神在科学上的成就还用说吗?说一句吧就,爱因斯坦的成就就是一本未来的诺贝尔奖名单,只要证实了他当年的一个猜想,就能获诺贝尔奖,去年的引力波不就是吗?


闲时乱翻书


施郁

(复旦大学物理学系教授)

这主要是因为他们在科学上的贡献的差别。

苏联物理学家朗道曾经将物理学家分级。爱因斯坦一个人1/2级,其他重要的物理学家,包括标题中的海森堡、玻尔和薛定谔都是1级。每相差1级,代表物理学上的贡献相差10倍,也就是我们常说的一个数量级。那么海森堡、玻尔和薛定谔与爱因斯坦的差别就是根号10,约等于3.16。

现代物理学的两大支柱是相对论与量子力学。它们改变了世界。

相对论包括狭义相对论与广义相对论,是关于基本的时空观。他们基本都是以爱因斯坦一人之力建立的。

量子力学是经过很多人的努力而建立的,包括爱因斯坦和标题中的几位物理学家。爱因斯坦1905年提出光量子假说,提出电磁波由一份一份的量子组成,1916年又提出量子电磁辐射理论。玻尔1913年提出原子结构模型。1925-1927年,在德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克等人的努力下,量子力学终于建立。

量子纠缠其实也是爱因斯坦发现的,虽然爱因斯坦的动机是因为对量子力学不满意,希望找出量子力学的问题。

爱因斯坦的出名也富有戏剧性,这也使得爱因斯坦声名鹊起。1919年,远处恒星传来的光线在太阳附件的偏折被英国天文学家观测到。当时第一次世界大战刚刚结束,在动荡的世界中,人们得到“牛顿理论被推翻,科学发生革命”的信息,媒体和照相术的兴起也使得这个新闻很快传遍世界,家喻户晓。爱因斯坦一夜成名,成为科学的偶象。


物理文化与施郁世界线


他们是仅次于爱因斯坦的物理学家,但他们比爱因斯坦名气小得多的原因很正常,因为爱因斯坦太过伟大。

二十世纪初量子力学和相对论的发现和建立时人类物理学史上最重要的一次革命(其实总共就两次革命,第一次是牛顿),称为了现代物理学的两大支柱。现在看来量子力学比相对论更重要一些,它是第三次科技革命(信息革命)的源头,对我们日常生活影响巨大。但爱因斯坦的厉害之处在于他几乎以一己之力建立了相对论,然后对量子力学的建立也一定的贡献,是早期三位泰斗之一(另两位是普朗克和玻尔),所以毫不夸张地说,爱因斯坦撑起了这次物理学革命的半壁江山。而同时代其它的物理学家,包括另两位泰斗,量子力学的真正建立者海森堡、薛定谔、狄拉克,以及其他贡献者泡利、玻恩、约当、魏格纳……他们共分另一半江山。这个差距还是非常明显的。

但如果普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、泡利他们的名气比霍金等人小,那就不正常了。他们在物理学史上的地位是仅次于牛顿和爱因斯坦的第二档,与麦克斯韦、伽利略平级。费曼、朗道、杨振宁、温伯格、格拉肖、威腾等可以算作第三档,而大名鼎鼎的霍金因为没诺奖,连第四档都危险。

这是1999年经过当时100位世界顶尖的物理学家投票选出的历史上最伟大的物理学家排名:

爱因斯坦超越牛顿排在了第一位,第二到第十位依次是牛顿、麦克斯韦、玻尔、海森堡、伽利略、费曼、狄拉克、薛定谔、卢瑟福。现在再投票的话,估计变化不大。


九维空间


首先指出,海森伯、波尔、薛定谔等人在物理学界都是大名鼎鼎的人物,几乎稍为涉足物理学的人都无人不知无人不晓!而且,这几位都是对构建物理学基础大厦做出巨大贡献的大师级人物!之所以说他们名气小,那是因为对于普通人来说,不需要记住那么多大师人物,他们只需要知道自己时代的英雄人物,即每个领域最杰出的代表即可!而爱因斯坦正是科学界的代表!爱因斯坦是毫无疑问的20世纪最伟大的科学家,他的历史地位不次于牛顿!牛顿曾经是人类智慧的代名词,而爱因斯坦却用他的相对论取代了牛顿力学!更重要的是,爱因斯坦彻底刷新了人们对时间和空间概念的认知,这些又恰恰是违背普通人的直觉的,什么运动的时钟变慢啊,什么弯曲空间啊,等等,对人们的吸引力是极大的,因此普通人都觉得相对论高深莫测!于是爱因斯坦不可避免的成为了普罗大众讨论的焦点,有人无比崇拜他,也有人对他大加批判,认为他是个疯子或小丑,认为他的理论是一派胡言!其实在物理学界,量子力学是一场比相对论更加深刻的思想变革!但量子力学是在一群大师级别的的物理学家共同努力下完成的,而相对论几乎是爱因斯坦孤军奋战完成的,而且爱因斯坦又参与了量子力学早期的开创工作,所以无论在学术界还是在普通大众当中,爱因斯坦的地位和影响力都是其他科学家所无可比拟的!


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