  在量子力學的世界中，玻恩似乎總是一個被人忽略的人，乍一看，他手上好像沒有可以拿得出手的代表。像其他一些人，比如薛定諤有薛定諤方程，海森堡有海森堡矩陣，狄拉克也有狄拉克方程，甚至就連泡利都有泡利不相容原理，而玻恩手上，既沒有方程也沒有原理，這可能是很多人都忽略他的一個原因。（普朗克量子之父，愛因斯坦光電效應，費曼路徑積分......） 不過，細想一下，其實玻恩也有玻恩解釋，整個哥本哈根學派似乎都離不開這個人。 馬克斯·玻恩1882年12月11日出生于德國普魯士的布雷斯勞，今天這地方屬于波蘭。玻恩從小就失去了母親，和冷漠的父親和專橫的外祖父母一起生活。這樣的成長環(huán)境使得他有些神經(jīng)質，而且略帶一絲憤世嫉俗，總是以一種防御的姿態(tài)與世界相處。玻恩是一個缺乏安全感的人，畢生都在與這種不安全感做著斗爭。  1909年，玻恩獲得了大學留校的資格，后來又在1915年到了柏林大學擔任物理學教授，他與愛因斯坦保持了終生的友誼，盡管愛因斯坦非常不認同量子力學的發(fā)展。 量子力學到了海森堡這一輩年輕人手里，獲得了巨大的發(fā)展，海森堡矩陣力學和薛定諤波動方程在數(shù)學上是等價的，實際上這帶來了一個麻煩。 如果說兩個都是錯的，或者一個對一個錯，那其實也不是問題，問題就在于這兩個都對。雖然它們在數(shù)學上是等價的，但是它們的理論出發(fā)點卻是完全不同的。薛定諤用的是微積分，海森堡用的則是線性代數(shù)。 所謂的微積分，就是連續(xù)的，是建立在一切都是連續(xù)的基礎之上，可是到了矩陣這里，一切又都不一樣了。 在德布羅意眼里，電子是一種波，而在薛定諤眼里，一切都是波。波函數(shù)表示了電荷的密度，盡管電子看上去是個粒子，但其實是一種波。既然是波，那就是連續(xù)的，無處不在的。 然而，玻恩卻不認同薛定諤的看法，他認為，波函數(shù)一定不是描述電荷密度的，而是電子出現(xiàn)的概率。準確來講，波函數(shù)的平方與粒子出現(xiàn)的概率成正比。  說穿了，波函數(shù)描述的是“概率波”。 這可真是，薛定諤不懂薛定諤方程啊，自己弄出來的方程，竟然自己都解釋不了，還需要別人的解釋。 薛定諤聽了直搖頭，因為他和愛因斯坦一樣，對經(jīng)典物理依依不舍。如果波函數(shù)是一種概率波，那么這將顛覆這個世界最基礎的一個東西，就是確定性。而這點，正是愛因斯坦他們這一派所無法接受的。 比如在傳統(tǒng)物理中，一切都是確定的，一輛小車沿直線運動，給定初速度、加速度和受力情況，那么理論上，在未來的任一時刻，我們都能知道它距離出發(fā)的位置以及速度，這些都是確定的。而如今，這一切都不再確定了，下一刻電子會在什么地方，不知道！只能知道個出現(xiàn)概率。  而且，物理學家們所堅信的一點就是可重復性，同樣的條件，同樣的狀態(tài)，那么理應獲得同樣的結果?？墒窃诹孔邮澜缋?，哪怕其他前提情況都一樣，結果卻不是確定的一致性，而是概率，可能一樣，也有可能不一樣。  在薛定諤和愛因斯坦看來，如果接受了哥本哈根的這一套解釋，那么物理學將徹底完蛋，一切都是概率，因此愛因斯坦才在一次索爾維會議中說：“上帝不擲骰子！”呵呵，如果這個世界上真有上帝，他可能會反問愛因斯坦：“你在教我做事？” 順便說一句，在物理學理論、模型或狀態(tài)的語境下，經(jīng)典一詞就是非量子的意思。愛因斯坦的相對論是經(jīng)典理論，盡管它是在很多量子論的萌芽概念（如玻爾原子）出現(xiàn)之后才提出來的。 之后不久，海森堡的不確定原理也出來了，更是讓整個量子世界顯得撲朔迷離，一切都是不確定的。 而玻恩的這一套解釋，后來就成了哥本哈根詮釋的最主要內容，他也因此獲得了1954年的諾貝爾物理學獎。再多說一句，“量子力學”這個詞就是玻恩于1924年創(chuàng)造出來的。 有意思的是，從薛定諤方程出發(fā)，我們會得出一些特別奇怪的解，這些解的物理意義則被稱為“量子隧穿效應”。  為什么會有這個效應呢？正是因為概率。 舉個例子，有一個拼夕夕紅包，滿300可以提現(xiàn)，意思就是滿300了才可以提現(xiàn)，如果沒有滿300，你就不能提現(xiàn)，哪怕是有299.99都不行。300這個數(shù)字就相當于一堵墻，將你擋在了提現(xiàn)的外面，這是宏觀世界，你要穿過這堵墻，可以，拿錢出來，只要你上面的錢滿300了，墻就自動開了，你就進去了，300塊錢就到腰包了。 而在量子世界中，你在墻的另一側，就算你一分錢都沒有，也就是穿墻的條件沒有滿足，其實你也可以穿過去，當然，是有一定的概率可以穿過去。 這個量子隧穿效應已經(jīng)在1981年得到了實驗證實，而且，效應在自然界很常見，比如太陽的發(fā)光發(fā)熱，正是因為有量子隧穿效應，太陽才能在溫度不算太高的情況下發(fā)生核聚變。  當然，宏觀世界中，這個隧穿的概率可以忽略不計，因為概率非常低，主要是宏觀物體，包括你我的波長非常大，代入公式一算，無限逼近于零。這也就是說，在宏觀世界中，不要妄想奇跡會發(fā)生，要穿墻，還是得老老實實按照規(guī)矩來，沒有滿300就是不給你提現(xiàn)，別跟我扯什么遂不隧穿，還不如邀請好友幫你砍一刀。 在經(jīng)典物理中，不行就是不行，如果車子的牽引力小于靜摩擦力，那它就永遠無法開動起來，天王老子來了也不行。而在量子世界中，哪怕條件不允許，也有一定概率會發(fā)生，天王老子都不知道是怎么發(fā)生的。 你就說量子力學神不神奇吧。 普朗克和愛因斯坦都是量子力學中的奠基人，有趣的是，他們都反對接下來量子力學的發(fā)展，普朗克不接受量子力學中的不連續(xù)性，而愛因斯坦不接受量子力學中的不確定性。 實際上，我們這個宇宙都是由微觀粒子組成，因此也是不連續(xù)和不確定的。至于為什么我們會感覺這個世界是連續(xù)而又確定的呢？ 可能是因為我們的波長太大了。 玻恩后來將量子力學運用到原子組成的晶體上，準備將這些成果寫成一本書。那時候的玻恩年紀也大了，于是將手稿交給了一位來自中國的物理學家黃昆，《晶格動力學》就是這位黃昆補充完成的，而他正是我國固體物理學領域的鼻祖，也是楊振寧在西南聯(lián)大的室友。   納粹掌權后，玻恩由于有猶太人的血統(tǒng)而逃離了德國，后來加入了英國國籍，與一生的好友愛因斯坦曾一度想建立統(tǒng)一場理論。在內心深處，他很想將相對論與量子力學聯(lián)系起來，只不過這項工作難度巨大，至今也只有M理論在理論上可以融合，但也只是一種猜想。 1970年1月5日，玻恩去世，享年88歲。 下期：愛因斯坦 |
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