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20來歲的年輕人和愛因斯坦辯論,會是什麽樣的結局?

1927年,年僅25歲初出茅廬的德國物理學家海森堡拋出了不確定性理論,動搖了物理學舊體系的根基,引發了一場關於科學之魂的驚心動魄的辯論。

對方辯友就是愛因斯坦(今天他生日)。

頂尖物理學家各自站隊,紛紛加入了這場論戰,沒有誰保持中立。

辯題大致意思:

人類能否認識自然?

(這個問題,

在我們的哲學課本上也許可以找到答案。

但在科學界,就不太好解釋了。)

辯論由來

過去的人們總是認為,不確定性這個敵人是可以征服的。

從哥白尼和伽利略開始,經過開普勒和牛頓的努力,現代科學通過將邏輯推理運用於可證實的事實和數據而發展起來。自然現象或許極其複雜,但科學必須揭示其秩序和可預測性。

在一兩百年間,這一夢想看上去似乎是可以實現的。儘管站在前一代科學家肩膀上的一代又一代科學家看到自己的理想尚未實現。但他們相信,他們的後輩終將完成未竟的事業,簡言之:自然是可以認識的——既然如此,有一天人們就必然能認識自然。

但事實證明,這一任務十分艱巨。科學家在面對這些雄心壯志時會心生畏懼,因為他們在試圖梳理這一機器時看到,這一機器竟然如此複雜、龐大。

要麽,自然的定律過於龐大,他們的頭腦根本無法探測。要麽,他們將會發現,雖然可以寫下這些自然定律,但是缺少計算出結果所必需的分析工具和計算工具。

然而!就在這時,25歲的海森堡卻提出了“不確定性原理”,即我們對亞原子粒子的認知存在著物理界限。

他的論證令人如此不安,因為它正好戳中了科學大廈上一個此前未受懷疑的弱點,即位於其底部構造上的一個弱點,或者說,是其基礎中一個未經審查的部分,這一點過去看上去是如此不言自明、固若金湯。

一場驚心動魄的辯論

就此開始

海森堡提出,人們觀察的過程會改變被觀察的對象,觀察到的事實也並不像大家想象的那麽簡單,那麽一目了然。

海森堡

如果人們無法如他們希望的那樣描述自然世界,又怎能希望推導出自然世界的定律呢?

在海森堡推出這一發現兩年前,他就明白了應該如何建立一門後來被人稱為量子力學的學科。當物理學界的其他人還在掙扎著努力跟上他的思路時,海森堡懷著一個青年科學工作者的純潔願望,銳意進取,以一種深奧晦澀的新理論語言重寫了物理學的基本規則。

作為海森堡的老師,看著學生正在打破舊體系,平日裡反應遲緩的尼爾斯·玻爾敏銳地看出了融合新老體系的必要性。

尼爾斯·玻爾(海森堡的導師、有時身兼老闆)

小子哎,別急著全盤否定!艱難而又至關重要的任務是在不拋棄過去來之不易的成果的同時弄懂新的量子物理。

就如何才能最好地描述這門仍然存有爭議的新學科,他與海森堡發生了激烈的爭論。

另一個聲音也加入了爭論。

愛因斯坦

海森堡下了一枚量子大蛋。哥廷根那夥人相信他的理論,但我不相信!

海森堡公布他的原理的時候,愛因斯坦已經年近五旬。他是科學界的老人,受人崇敬,但不再總是那麽引人注目。因為更年輕一些的科學家正在進行重要的工作。

愛因斯坦充當了高層評論員的角色。在其輝煌時代,他也曾經是位革命者。1905年對他來說是橫空出世震撼世界的一年。在這一年,他以相對論推翻了牛頓有關絕對速度和絕對時間的舊有理念。

海森堡

在一個觀察者看來是同時發生的事件,對於另一個觀察者來說可能是依次相繼發生的,而在第三個觀察者看來,事件發生的次序可能又是相反的。這可是您說的。

海森堡隨手援引了愛因斯坦的革命性原理來支持自己的原理:不同的觀察者看到的世界是不同的。

愛因斯坦

你這是對我最偉大的成就的極大曲解!

當然,人們可以從不同的角度看待相對論,但愛因斯坦理論的要點是,它以一種所有觀察者都能接受的方式使表面上相悖的觀察得到統一。

根據愛因斯坦的理解,在海森堡的世界中,有關真正事實的想法似乎崩潰了,變成了各種互不相容的觀點。而愛因斯坦認為,如果科學意味著任何可靠的事物,那麽海森堡的那種看法就是無法接受的。

這又是一次尖銳的思想交鋒。這一次,海森堡與玻爾攜手作戰,對抗年長的大師。

這場辯論已經升級到事關科學之魂

具體情節,參見

愛因斯坦、海森堡、玻爾關於不確定性的辯論》

作者:【美】戴維·林德利

辯論結果

劇個透:愛因斯坦輸了。

雖然直到去世那一天,他都不肯接受這是最後的結論。

? end ?

20世紀20年代新物理學剛剛嶄露頭角時,物理學的基礎顯然遭受了前所未有的審查。人們也確實從中找到了一些裂縫。但在玻爾的監督之下,基礎重新被建立;或者,正如愛因斯坦可能會說的那樣,被支撐起來,儘管其上層建築或多或少保留了原樣。

這一引人注目的修複,成就了在科學進步舞台上上演的一出絞盡腦汁的人類戲劇。

在《科學之魂》一書裡,作者展示了公開的辯論,也揭示了辯論雙方私下做出的評判。通過他的講述,你又可以看到一個不一樣的愛因斯坦。

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