新知 | 上帝不掷骰子:被误解了的爱因斯坦

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大部分科普爱好者,或许都听过这样一句话:

上帝不掷骰子!

没错,这是爱因斯坦说过的一句名言。

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大多数人都以这句话作为爱因斯坦反对量子理论的证据,其实不然,事实远比我们看到的复杂。

谁缔造了量子理论

1905年爱因斯坦提出光量子理论,指出光波实际上是一系列的粒子,称为光子,光有时像波相互干扰,有时像粒子与物质交换能量。他最先提出了波粒二象性,又是第一个试图建立一个新的电子和力学理论来将它们接合起来的人。爱因斯坦还提出了固体比热的量子理论、光电效应理论,他还通过光量子研究辐射,通过比热研究原子力学。他还提出了量子理论的许多概念性支柱,如自发发射、辐射能的空间量子性质,他以完美的量子形式推导普朗克定律,提出光量子的“鬼场”概念来解释光粒子表现的与波相关的干涉性。另外,他还发现了新的数学工具——拓扑不变性,提出了量子混沌理论。

1905年爱因斯坦提出光量子理论,指出光波实际上是一系列的粒子,称为光子,光有时像波相互干扰,有时像粒子与物质交换能量。他最先提出了波粒二象性,又是第一个试图建立一个新的电子和力学理论来将它们接合起来的人。爱因斯坦还提出了固体比热的量子理论、光电效应理论,他还通过光量子研究辐射,通过比热研究原子力学。他还提出了量子理论的许多概念性支柱,如自发发射、辐射能的空间量子性质,他以完美的量子形式推导普朗克定律,提出光量子的“鬼场”概念来解释光粒子表现的与波相关的干涉性。另外,他还发现了新的数学工具——拓扑不变性,提出了量子混沌理论。

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后人发展的量子理论都受到爱因斯坦的启发和影响。例如,薛定谔的巅峰之作波动方程是建立在爱因斯坦和德布罗意洞察力的基础上。海森堡用矩阵力学建立了一种新的量子力学,后来在爱因斯坦的启发下提出不确定性原理。玻色-爱因斯坦凝聚现象成为了现代凝聚态物理学的基础。爱因斯坦提到的量子理论暗示了“远距离幽灵行为”,这种现在被称为“纠缠”的效应形成了量子信息科学的基础,这也是爱因斯坦的一个重大贡献。

综上所述,说

爱因斯坦是量子理论的鼻祖、量子理论的开创者一点也不过分。

上帝掷骰子吗?

爱因斯坦和玻尔之间对量子力学的争论,是20世纪最著名的学术争论。而争论的重点在于量子力学的核心“非决定论”或“不确定性”。1927年,第五届索尔维会议上,以玻尔为代表的哥本哈根派(所谓“正统”量子力学派)与以爱因斯坦为首的“保守派”(所谓“非正统”量子力学学派),展开了激烈的辩论,这场辩论是爱因斯坦与玻尔的第一次正面交锋,双方各执一词,互放大招。

六天的会议火花四溅,异常激烈。然后,这场辩论爱因斯坦屡战屡败,屡败屡战,最后恼羞成怒的爱因斯坦对玻尔抛下了一句物理学名言:上帝不掷骰子!对此,玻尔也豁了出去,毫不留情地回呛了爱因斯坦另外一句物理学名言:别去指挥上帝应该做什么!

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许多人想当然地把爱因斯坦的这句话作为他反对量子理论的证据。然而多年以来,许多历史学家、哲学家和物理学家都对这个故事提出了新的看法。深入研究爱因斯坦所说的原话之后,他们发现爱因斯坦关于非决定论的思考远比大多数人认为的更激进,也更细致入微。

“正确理解这件事情成为我们的一项使命,”美国圣母大学的历史学家唐·A·霍华德(Don A. Howard)说,“深入发掘文献资料以后,我们看到事实与一般叙述截然不同,这令人吃惊。”

后人的一些研究证明,爱因斯坦其实承认了量子力学的非决定性——理应如此,因为就是他发现了量子力学中的非决定论。而他所不能接受的是,非决定论是大自然的基本原则。直到爱因斯坦临死前,他都在为完善量子理论,寻求一种能够涵盖所有大自然基本原则的大统一理论而努力。

相对论的100倍

人们通常认为爱因斯坦的主要贡献是相对论,而量子理论则属于另一批科学家,如普朗克、玻尔、薛定谔、海森堡等。但正如前文所述,爱因斯坦为量子理论的缔造以及发展做出了突出的贡献和成就,并倾其一生。

我对量子问题的思考是相对论的一百倍!

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这是爱因斯坦对他的朋友诺贝尔奖获得者奥托·斯特恩所说的。

爱因斯坦不应该被误解

爱因斯坦对量子理论所做的贡献远比我们想象和了解到的要多,这不是人们可以从任何流行的爱因斯坦传记中能够提炼出来的观点,大多数有关爱因斯坦的图书的重点都在爱因斯坦的生平和相对论上。而唯独机械工业出版社出版的

《爱因斯坦与量子理论》一书例外。

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由机械工业出版社出版的《爱因斯坦与量子理论》一书,完美诠释了爱因斯坦对量子理论贡献的全部意义,生动讲述了爱因斯坦值得获四个诺贝尔奖的背后故事。

这本书一经面世即荣获《物理世界》年度十大好书、《今日物理》年度五大好书、美国大学优等生协会(PBK)科学图书奖、《选择》年度优秀学术著作、《科学星期五》年度好书、《科学美国人》年度好书、《泰晤士高等教育增刊》年度好书

等荣誉。

《爱因斯坦与量子理论》会是伟大的爱因斯坦拼图中不可或缺的一块!

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