第十二章 上帝会不会掷骰子
——量子力学创立和发展的曲折道路
开拓量子力学的先驱普朗克在经历了15年的徘徊,险些放弃他的量子假说。后 来,他的继承者们在推进最子假说创立和发展量子力学中,却又遭到种种磨难。量 子理论的成长道路,竟如此坎坷曲折。
对爱因斯坦和玻尔的非难
正当普朗克犹豫徘徊的年代,有两位尚未出名的年轻科学家,先后从不同的方 面应用并发展了量子假说。然而,他们都遭到了非难。这两位青年科学家就是爱因 斯坦和玻尔。
爱因斯坦(A.Einstein,1879-1955)遭到的非难是带有“戏剧性”的。当 爱因斯坦在1905年推广普朗克量子概念,提出光量子假说并用以解释光电效应时, 竟遭到普朗克本人的指责。他大声疾呼,爱因斯坦“失足”于量子论,背离经典物 理学“走得太远了”。
玻尔(Niels Bohr,1885-1962)受到的非难是苛刻的。1913年秋,玻尔的 论文《论原子和分子的结构》在英国的《哲学杂志》上全文发表了。在这篇论文中, 玻尔把普朗克量子假说用于原子结构,提出了量子化轨道理论,用量子跃迁假说解 释原子光变更的发射和吸收。玻尔的这一理论立即引起物理学界的“震惊”。一些 物理学家认为这是对经典物理学的“亵渎和疯狂”。当年,在伯明翰召开的不列颠 科学促进会会议上,物理学界的“泰斗”们集中玻尔理论的半经典半量子的混合, 直接质问玻尔,并进行了多方责难。当时,拉摩尔(S.J.Larmor,1857-1942) 要求大名鼎鼎的物理学家瑞利(J.W.S.Rayleigh,1842-1919)对玻尔的理论 发表意见。瑞利却抱着一种“超然”态度,未加可否。事后,他的儿子问他是否看 过玻尔关于氢光谱的论文,他曾直捷了当地回答说,我虽然看过,但“它不合我的 脾胃”。会上,汤姆逊(J.J.Thomson,1856-1940)明确表示怀疑,光谱学 权威塞曼(P.Zeeman,1865-1943)则根本否定。虽然著名物理学家金斯(J.H. Jeans,1877-1946)支持玻尔的理论,但仍然没有消除人们的怀疑和反对。
当然,这种怀疑和反对与玻尔学说本身的弱点是相联系的。玻尔的理论最初曾 非常成功地解释了氢和电离氮的线状光谱,但对原子光谱之表细结构及重原子的复 杂结构,则无法解释。然而玻尔并没有因此而止步。他对整个理论在新的基础上进 行了改造。量子论正是通过他而实现了从旧阶段到新阶段的过渡。而且,玻尔将毕 生精力贡献量子理论,成为左右量子力学发展的哥本哈根学派的公认领袖。正如苏 联理论物理学家福克在一首自由体诗中对玻尔所赞颂的那样:
“您的丰功伟绩无穷无尽, 谁也无法诋毁, 是您宣布了这一伟大理论, 我们绝不允许他人诽谤捣鬼”
物质波理论遭受的冷遇