原來神如愛因斯坦,也會被自己的理論反殺——愛因斯坦的“打臉”

愛因斯坦在物理學界的地位不消多說,除了初代“創世神”牛頓能與之一戰,幾乎在物理學界無敵手。但是大神並非從無敗績,尤其是在量子力學領域,愛因斯坦一直到死都不願意相信這個“不遵循因果律”的學說。

話說當年在光的波粒二象之爭時,愛因斯坦年少成名,1905年,閒暇之餘兼職連發5篇論文,每一篇扔進物理學這個大海中都能激起了一陣巨浪。而在同一時代,玻爾專心於量子方面的工作,並提出著名的波爾模型,從而一舉獲得諾貝爾物理學獎,在量子力學界是當時的最高權威。於是在量子力學,兩個人相愛相殺,大戰了幾百回合,正是由於兩人之間的“鬥爭”,才使得量子力學迅速站穩了腳跟。

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愛因斯坦祭出大殺器

那天的會議上,愛因斯坦一言不發,嘴角卻微微揚起,看著臺上的玻爾洋洋灑灑地講述著那神秘的量子力學。玻爾的演講實在太精彩了,一切都是以實驗數據為依據,看起來完美無缺,不過此時愛因斯坦已經準備好了他的武器,等著一舉將玻爾從榮耀的光環中拉下來。

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當波爾贏得滿場掌聲的演講結束時,愛因斯坦站了起來,終於拿出了他準備已久的大殺器。上一次也是在這個會議上,他戰敗了,這回他堅信能夠報仇,因為這次的大殺器正是自己的拿手絕學——相對論,他要攻擊的對象,正是量子力學的一大原理——不確定性原理。

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理想光盒實驗

有一個裝滿了光子的盒子,它放在一個理想彈簧秤上面(假設能測出一個光子的質量),盒子上開了一個孔,孔上有一頭門,由時鐘通過控制器控制。理想狀態下,可以在時間間隔 △t 之間迅速開關一次門,使得盒子中能夠剛好跑出一顆光子。根據相對論中的質能方程式E=mc²,盒子減輕的重量就是一個光子的質量,從而根據質能方程可以得到光子的能量E。理論而言,快門的開啟時間間隔△t是個常數,只要能讓一個光子發射出去就行,而盒子的質量可以量度至任意準確度,因此 △E△t

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玻爾苦思一夜

愛因斯坦這一波的攻擊可謂來勢洶洶,不光搬出了自己的成名絕技,還直接轟炸量子力學的底層基本原理。關鍵是,這個實驗雖然是理想實驗,從邏輯上而講卻是天衣無縫!大神不愧是大神,玻爾剎那間感覺天旋地轉,不禁冒出冷汗!這麼美麗的量子力學理論怎麼可能是錯的?

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這一夜,玻爾註定徹夜難眠。如果沒有這一夜的苦思冥想,可能量子力學的大廈會被愛因斯坦擊倒了。在這一晚中,玻爾終於悟出大道,找出了愛因斯坦光盒的破綻:一個光子跑了,箱子輕了Δm,用彈簧秤稱,設置零點,設位移Δq,根據廣義相對論的紅移效應,箱子在引力場移動Δq,Δt也相應改變,ΔT可以計算:ΔT>ћ/2Δmc^2,“Δmc^2”這個是什麼?不正是愛因斯坦的質能方程嗎!代入E=mc^2得ΔEΔT > ћ/2,正是量子力學的不確定性原理!

量子力學的勝利

愛因斯坦呆住了,自己苦思冥想的一招,原本以為能夠一舉擊垮量子力學,萬萬沒想到,自己那凌厲的“致命一拳”繞了一圈,居然打回到了自己的身上!這一波以彼之道還施彼身的招數,直接將愛因斯坦這位大神打懵了,他只好暫時承認了量子力學的科學性。

原來神如愛因斯坦,也會被自己的理論反殺——愛因斯坦的“打臉”

試想一下,你一下子擊敗了天下第一,大家會怎麼看你?正是玻爾的這一招斗轉星移使得量子力學獲得了巨大的發展空間,畢竟這是一個連愛因斯坦都反駁不倒的理論啊。


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