我的“私人物理學(xué)”
譚天榮
1. 引言
我今年74歲，似乎該好好回顧一下自己的一生了。我沒有家庭，沒有財產(chǎn)，也沒有“成功的事業(yè)”，只有一件難以割舍的東西，我一直戲稱它為我的“私人物理學(xué)”。
1956年，我是北京大學(xué)物理系三年級的學(xué)生，我們年級的電動力學(xué)的老師有一次說到：“波動方程的超前解違背因果律，因此我們放棄這個解。”我覺得難以接受：波動方程的一個解怎么能說放棄就放棄呢？如果“超前解”違背因果律，那一定是它的“定解條件”有問題，我們就該弄清楚到底出了什么問題。于是我沒日沒夜研究波動方程達半年之久，終于得出結(jié)論：“超前解”描寫一個特殊的波動過程，并不違背因果律。當(dāng)我沿著這個方向繼續(xù)探討時，驚訝地發(fā)現(xiàn)在原子的有核模型中，電子繞原子核旋轉(zhuǎn)并不與經(jīng)典物理學(xué)相矛盾，這是我的私人物理學(xué)的起點。
到今天，五十多年過去了，我的私人物理學(xué)已經(jīng)初步成型，它到底是怎么回事呢？我的回答是：我按照愛因斯坦建立相對論的精神，重建了量子力學(xué)。那么，什么是愛因斯坦建立相對論的精神，我又是怎樣按照這種精神重建量子力學(xué)的呢？我想從一個眾所周知的故事開始說起。
2. 相對論與量子力學(xué)
19世紀(jì)的最后一天，歐洲著名的科學(xué)家歡聚一堂。會上，英國著名物理學(xué)家開爾文男爵（即W．湯姆生）發(fā)表了新年祝詞。他在回顧物理學(xué)所取得的偉大成就時說，物理大廈已經(jīng)落成，所剩只是一些修飾工作。同時，他在展望20世紀(jì)物理學(xué)前景時，卻若有所思地講道：
“動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式，現(xiàn)在，它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了。”不久，開爾文又補充說，這兩朵烏云分別是“以太危機”和“紫外災(zāi)難”。
“以太危機”是指幾個光學(xué)實驗關(guān)于“以太”的結(jié)論相互矛盾：按照邁克爾遜和莫雷的實驗，相對“以太”運動的物體會帶走以太；按照菲左實驗，運動的物體將部分地帶走“以太”，甚至還給出了“帶走系數(shù)”；可是，根據(jù)“光行差”現(xiàn)象，“以太”卻是靜止的，運動物體不能帶走以太。
為了調(diào)解這一矛盾，德高望重的荷蘭物理學(xué)家洛侖茲提出了“洛侖茲變換”，并把這一變換理解為“運動物體的機械收縮”；而初出茅廬的愛因斯坦則把“洛侖茲變換”理解為對“伽利略變換”的修正，從而推廣了“伽利略相對性原理”。從這一點出發(fā)，愛因斯坦建立了“相對論”，用這個新理論統(tǒng)一地解釋了引起以太危機的幾個實驗，同時，還統(tǒng)一地解釋了整個宏觀物理學(xué)。
另一朵烏云“紫外災(zāi)難”是指黑體輻射的能量分布中的一個問題。1900年，德國物理學(xué)家普朗克為解決“紫外災(zāi)難”而提出了“輻射量子論”：在物質(zhì)輻射的過程中，輻射場的能量一份一份地、跳躍地增加。這樣，紫外災(zāi)難消失了，但新的問題又呈現(xiàn)出來，它就是愛因斯坦的光子論首先表述的光的“波粒二象性”的疑難。當(dāng)?shù)虏悸逡馓岢龅碾娮右灿?#8220;波粒二象性”的假設(shè)并得到實驗證實以后，這一疑難成了微觀物理學(xué)的根本問題。量子力學(xué)就是在探討這一疑難的過程中建立起來的。
今天，“哥本哈根詮釋”是量子力學(xué)的主流，該詮釋的中心點是玻爾的“互補原理”，這個“原理”宣稱：光或電子在某些實驗中表現(xiàn)為波，在另一些實驗中表現(xiàn)為粒子，這兩種表象互補，就是光和電子的本性。
愛因斯坦的相對論與波爾的互補原理是兩種迥然不同的解決問題的方式。為了比較這兩種方式，我們不妨提問：第一，如果把玻爾的互補原理應(yīng)用于“以太危機”，將會建立什么樣的理論？第二，如果用相對論解決“以太危機”的精神應(yīng)用于“波粒二象性”，又該建立什么樣的理論？
玻爾的“互補原理”乃是一個萬靈藥方，它一勞永逸地消除了作為物理學(xué)動力的一切疑難。如果把這個“互補原理”應(yīng)用于“以太危機”，結(jié)論將一目了然：“運動物體在某些實驗中帶走以太，在另一些實驗中不帶走以太；在某些實驗中部分地帶走以太，在另一些實驗中完全帶走以太，這些表象互補，就是以太的本性。”如果這一結(jié)論在相對論建立以前已經(jīng)為物理學(xué)所接受，高速領(lǐng)域的物理學(xué)在那個時候就會停滯下來。
誠然，從表面上來看，這種立足于“互補原理”的關(guān)于“以太”的物理學(xué)還是會繼續(xù)“發(fā)展”，人們會通過實驗事實逐步得出相對論中的那些數(shù)學(xué)公式，當(dāng)這些數(shù)學(xué)公式積累到一定程度時，人們就會建立一個相應(yīng)的“形式體系”，為了言簡意賅，我稱這個形式體系為“高速力學(xué)”，這個立足于“互補原理”的“高速力學(xué)”與今天的相對論在數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)上將會大同小異，相對論有什么公式，這個“高速力學(xué)”就有什么公式，相對論能導(dǎo)出什么結(jié)論，這個“高速力學(xué)”就能導(dǎo)出什么結(jié)論，從而一切立足于相對論的技術(shù)科學(xué)，也能在這個“高速力學(xué)”的基礎(chǔ)上得到發(fā)展。
然而，這個“高速力學(xué)”在邏輯上卻是支離破碎、自相矛盾的。它甚至很難與實驗事實相比較，為了克服這一困難，人們不得不創(chuàng)建各種“高速力學(xué)”的“測量理論”。此外，人們對這一形式體系的“詮釋”也將會是各式各樣的，就像春秋戰(zhàn)國時的群雄并立一樣，如果進一步涉及細節(jié)，則幾乎每一個物理學(xué)家都有自己的獨特見解。只有一點人們是一致的：他們都認為在高速領(lǐng)域里物理學(xué)有特殊規(guī)律，在這里，物體運動的方式是“匪夷所思”的，我們只能通過數(shù)學(xué)公式去描述而不可能直觀地想象。時間長了，人們甚至?xí)嘈乓蕴C所提出的問題不再是問題，誰要再去統(tǒng)一地說明有關(guān)的實驗事實，只能是徒勞無益的。
如果在某一個星球上，高速領(lǐng)域的物理學(xué)果真走上了這條路，偏偏有一位該星球的愛因斯坦姍姍來遲地建立了相對論，他能不能用他的理論取代已經(jīng)深入人心的“高速力學(xué)”呢？我想，在那個星球上，人們根本不會有興趣理睬這種新理論，既然“互補原理”已經(jīng)如此圓滿地解釋了高速領(lǐng)域的一切實驗事實，為什么要自討苦吃地再去建立別的理論呢？于是該星球的這位倒霉的愛因斯坦就只好把自己的不幸遲到的相對論手稿藏在抽屜里，交給老鼠去批判。因此，高速領(lǐng)域的物理學(xué)在這個星球上的就只能處于永恒的黑暗之中了。
謝天謝地，在我們這個星球上，高速領(lǐng)域的物理學(xué)沒有走上這條路。
反過來，把愛因斯坦建立相對論的精神應(yīng)用于“波粒二象性”，應(yīng)該建立什么樣的理論呢？人們普遍認為：相對論是經(jīng)典物理學(xué)的頂峰，而經(jīng)典物理學(xué)是直觀的；另一方面，與量子力學(xué)相反，相對論是因果的、決定論的，因此愛因斯坦才有他的名言：“上帝不會擲骰子”。由此可見，把愛因斯坦建立相對論的精神應(yīng)用于“波粒二象性”，將建立一個經(jīng)典的、直觀的、因果的、決定論的新理論，它將統(tǒng)一地說明宏觀現(xiàn)象與微觀現(xiàn)象，一言以蔽之，將建立一個“普適的、統(tǒng)一的物理學(xué)”。
3. 愛因斯坦時代
愛因斯坦本人是量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一，建立能統(tǒng)一地說明宏觀現(xiàn)象與微觀現(xiàn)象的物理學(xué)也一直是愛因斯坦的夢想。在某種意義下，愛因斯坦晚年研究的“統(tǒng)一場論”，就是試圖憑借自己的智慧、靈感和艱深而復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具來實現(xiàn)自己這一夢想，可惜他的“統(tǒng)一場論”對物理學(xué)并沒有什么影響。為什么愛因斯坦創(chuàng)建“相對論”能獲得成功，而創(chuàng)建“統(tǒng)一場論”卻失敗了呢？原因是多方面的，下面我們指出其中的一個原因。
在近代的思想史上，數(shù)學(xué)和物理學(xué)一樣，也經(jīng)歷過從“經(jīng)典”階段向“現(xiàn)代”階段的過渡，如果說對于物理學(xué)，這一過渡以普朗克建立輻射量子論為標(biāo)志，那么對于數(shù)學(xué)，同樣的標(biāo)志或許可以算是羅巴切夫斯基的非歐幾何學(xué)。這一早一晚的兩個過渡都經(jīng)歷了光輝而又苦難的歷程，但兩者的發(fā)展進程卻有一個明顯的區(qū)別：數(shù)學(xué)家們在從“經(jīng)典”階段向“現(xiàn)代”階段的過渡中發(fā)現(xiàn)（參閱M.克萊因的《數(shù)學(xué)：確定性的喪失》一書的《引論》）：過去的數(shù)學(xué)中的邏輯形容枯槁、慘不忍睹。人們傷心地看到，數(shù)學(xué)中包括錯誤的證明，推理的漏洞，還有稍加注意就能避免的疏忽，這樣的大大小小的錯誤比比皆是。此外，還有對概念的不充分理解，不清楚邏輯所需要的原理，在某些已經(jīng)給出的證明中，直覺、實證和借助于幾何圖形的證明取代了邏輯的證明。等等，等等。諸如此類，不一而足。
那么，在從“經(jīng)典”階段向“現(xiàn)代”階段的過渡中，物理學(xué)的情況又怎樣呢？由于物理學(xué)是一門實驗的科學(xué)，物理學(xué)家們重視實驗事實超過重視邏輯推理，因此不難預(yù)料，從邏輯的角度來看，經(jīng)典物理學(xué)比經(jīng)典數(shù)學(xué)更加令人“慘不忍睹”。事實也確是如此，數(shù)世紀(jì)以來，在物理學(xué)中也積累了大量錯誤的證明、推理的漏洞、以及稍加注意就能避免的疏忽。此外，還有一些物理學(xué)特有的失誤：對實驗事實的誤解，對數(shù)學(xué)公式的歪曲詮釋，更糟糕的是，各式各樣的概念混淆無所不在，……諸如此類。經(jīng)典物理學(xué)在微觀領(lǐng)域受到挫折，就是這些失誤交互作用的結(jié)果，而“原子世界有特殊規(guī)律”的教條，又在經(jīng)典物理學(xué)的數(shù)世紀(jì)失誤的基礎(chǔ)上增添了新的失誤，最荒唐的是那些不合邏輯的、稀奇古怪而又令人啼笑皆非的幻想，即所謂“新穎觀念”，而量子力學(xué)則是這一切失誤的總匯。
由于這些失誤，現(xiàn)代物理學(xué)成了一個巨大的藏污納垢之所，好比希臘神話中的“奧革阿斯的牛圈”，如果不對它進行一次大掃除，就不可能重建量子力學(xué)，就不可能建立普適的、統(tǒng)一的物理學(xué)。
愛因斯坦誠然是迄今為止最卓越的物理學(xué)家，但他畢竟不是全能的。從1905年出山以來，愛因斯坦就一直關(guān)起門來靠冥思苦想來創(chuàng)建新理論，很少過問過去的物理學(xué)。但是，建立普適的、統(tǒng)一的物理學(xué)的歷史使命不再是創(chuàng)建一個驚世駭俗的新理論，而是協(xié)調(diào)、整理、修正、改寫乃至重建前人各家各派的學(xué)說，這就需要一個在稟性、才能和興趣等方面完全不同于愛因斯坦的人，這個人或許沒有愛因斯坦那樣豐富的想象力，那樣大膽的創(chuàng)新精神，那樣超人的遠見卓識，但他必須比愛因斯坦更保守、更審慎、更細膩、更善于探幽析微、更勤于精耕細作、更習(xí)慣于刨根問底，最主要的是，他必須比愛因斯坦更接近普通人的思想方式、更接近常識。
愛因斯坦開創(chuàng)了一個物理學(xué)的新時代——愛因斯坦時代，這個時代的特征是：物理學(xué)遠離人們的常識。相對論的問世完全改變了物理學(xué)家們的思想方法，如果說過去人們相信僅僅靠勤奮、耐心和嚴謹就能在物理學(xué)領(lǐng)域獲得成功，那么，現(xiàn)在人們卻相信要在這里獲得關(guān)鍵性的突破，只有具有非凡的想象力才能勝任。于是這個時代的一流的物理學(xué)家們的想象力一個比一個更豐富，玻爾、海森堡等量子物理學(xué)家們所提出的“匪夷所思”的“新穎觀念”，甚至連始作俑者愛因斯坦都拒絕接受。但是，魔術(shù)師已經(jīng)把瓶子打開，再也不能把魔鬼收回去了。
在愛因斯坦時代，物理學(xué)一直朝越來越“匪夷所思”的方向發(fā)展，新的發(fā)展方向在這個時代的初期確實成績斐然，日新月異的“新穎觀念”讓人們目不暇接，使得物理學(xué)成了高高在上、玄之又玄的“天書”，其他領(lǐng)域的科學(xué)家們只可仰望而不可接觸；另一方面，取得物理學(xué)的最新成果的實驗也越來越昂貴，只有富甲天下的國家才敢問津。物理學(xué)家長期以來認為，在眾科學(xué)中獨領(lǐng)風(fēng)騷的物理學(xué)本該如此。但到了今天，這個發(fā)展方向似乎已經(jīng)把物理學(xué)引向盡頭，以至有人斷言：“曾經(jīng)風(fēng)光無限的物理學(xué)現(xiàn)在正在走向衰微，淪為一門邊緣學(xué)科”。
人們會立刻會反駁：誰說現(xiàn)代物理學(xué)正在走向衰微，沒看見激光、半導(dǎo)體、電腦等以現(xiàn)代物理學(xué)為指導(dǎo)思想的技術(shù)科學(xué)正在迅猛發(fā)展嗎？這一反詰誠然強而有力，可惜不是有的放矢。
2005年是國際物理年，也是愛因斯坦發(fā)表相對論與光子論100周年，人們紛紛撰文稱贊愛因斯坦的偉大成果，其中有一篇文章說：
“可以說，所有我們今天使用的電腦和半導(dǎo)體產(chǎn)品，都可以從愛因斯坦1905年3月17日發(fā)表在德國《物理學(xué)雜志》上的第一篇論文中找到源泉和基礎(chǔ)。如果愛因斯坦再晚幾十年發(fā)表這篇論文的話，我們也許就不會有電腦，或者根本不是現(xiàn)在的這個樣子。”
對于這種贊詞，我不敢茍同。事實上，基礎(chǔ)理論與技術(shù)科學(xué)兩者之間隔著一個寬闊的中間地帶，基礎(chǔ)理論的好壞對技術(shù)科學(xué)的發(fā)展的影響是微不足道的。即使我們這個星球沒有相對論，只有上面說的那個立足于互補原理的“高速力學(xué)”，換句話說，即使我們的高速領(lǐng)域的物理學(xué)也處于像現(xiàn)在的微觀領(lǐng)域的物理學(xué)那樣的支離破碎的狀態(tài)，我們也會有電腦，而且不見得比今天的電腦差。反過來，即使我們這個星球早就有了“普適的、統(tǒng)一的物理學(xué)”，我們的科技的發(fā)展大致還會是現(xiàn)在的這個樣子。
在國際物理年還有人宣稱：新時代正在呼喚下一個愛因斯坦，這種說法我也不敢茍同，愛因斯坦已經(jīng)完成了他的歷史任務(wù)，他是我們這個星球上最后一個經(jīng)典物理學(xué)家，也是第一個量子物理學(xué)家。他的相對論為物理學(xué)開創(chuàng)了燦爛的前景，而他的光子論卻把物理學(xué)引入歧途。誠然，愛因斯坦是因為光子論而得諾貝爾獎金的，他本人也更看重光子論，但這一歷史事實只不過從一個特定的角度顯示愛因斯坦時代和愛因斯坦本人的局限性。實際上，無論從哪方面來看，愛因斯坦的光子論都是一個非常糟糕的理論，首先，它有一個極為初等的錯誤：
按照光子論，光電效應(yīng)的機制如下：當(dāng)光線照射金屬時，在金屬中靜止的電子吸收了光線中的一個光子，獲得了該光子的能量，從而脫離金屬表面。由此得出了著名的“愛因斯坦光電效應(yīng)公式”，這個公式還得到了實驗物理學(xué)家密立根的證實。但是，還是按照光子論，在電子吸收了光子的能量的同時，也吸收了光子的動量，按照動量守恒定律，靜止的電子吸收了光子，理應(yīng)沿光線方向運動?？墒菑淖畛醯墓怆娦?yīng)實驗的示意圖我們立刻可以看到：被光線擊出的電子幾乎與沿著與光線傳播相反的方向離開金屬表面?？梢娪霉庾诱撜f明光電效應(yīng)雖然滿足了能量守恒定律，卻違反了動量守恒定律。或許，愛因斯坦的這一錯誤也是一個稍加注意就能避免的疏忽，但它的影響實在太深遠了，正是這一疏忽扭轉(zhuǎn)了物理學(xué)的發(fā)展方向，把物理學(xué)引向迷途。
幾十年來，我曾經(jīng)和許多人說到這個疏忽，但沒有一個人正面回答過我的問題，絕大部分人根本不知道或者忘記了什么是光電效應(yīng)，這些人中甚至有研究半導(dǎo)體、光學(xué)或無線電的專家，而那些還依稀記得光電效應(yīng)是怎么回事的人，則一方面用各式各樣的遁詞來回避問題本身，另一方面又以極端輕蔑和敵對的口吻譴責(zé)我不該“無端攻擊愛因斯坦”。這些經(jīng)歷使我不能不得出結(jié)論：物理學(xué)對我的同行們來說已經(jīng)不再是一門科學(xué)而是一種宗教了，至少在這個領(lǐng)域的基本原理方面，是只許信仰而不許思考的。因此對于我指出愛因斯坦的這一疏忽，人們關(guān)心的僅僅是我是否褻瀆了愛因斯坦而不是這個問題本身。
對于物理學(xué)這種宗教，愛因斯坦是當(dāng)之無愧的教父，他能成為教父是因為他曾經(jīng)賦予物理學(xué)以蓬勃生機，但他也不能不為物理學(xué)從科學(xué)變成宗教承擔(dān)責(zé)任。今天，期待物理學(xué)恢復(fù)昔日的風(fēng)光，就意味著期待物理學(xué)從宗教復(fù)歸于科學(xué)，這一厚望難道可以寄托在另一位教父身上嗎？
在這里，我向那些譴責(zé)我“無端攻擊愛因斯坦”的同行們提一個問題：“你怎么認識光子論與動量守恒定律的矛盾？”
4. 兩個關(guān)鍵的問題
此時此地似乎不是闡述理論問題最合適的場合，對于我的“私人物理學(xué)”本身，我只能用三言兩語談?wù)勂渲械膬蓚€關(guān)鍵的問題：“波粒二象性”問題和“概率”問題。
早在1956年，我曾經(jīng)為第一個問題對同班同學(xué)作過一次報告，我許諾過我將不需要任何假設(shè)解釋光與電子的“波粒二象性”。我的第一句話就是，“電子是一個帶電系統(tǒng)，因此它必然會激發(fā)一個電磁場，這個電磁場是電子的固有電磁場。”當(dāng)時立刻有人反駁我：
“你說‘電子有一個固有電磁場’就是一個假設(shè)！”
我問：
“‘電子是一個帶電系統(tǒng)’是不是一個假設(shè)？”
“是！”
“那么‘電子有電荷’是不是一個假設(shè)？”
“也是！”
我當(dāng)時完全絕望了，我已經(jīng)記不起這個報告會是怎樣不歡而散的。但我相信，今天我這篇文章有幸遇到的讀者，不會全是這樣滿懷敵意的。
量子力學(xué)到處都是禁區(qū)，不允許提這樣的問題，不允許有那樣設(shè)想，諸如此類。與此相反，我的“私人物理學(xué)”沒有任何禁區(qū)，只要你沒有莫名其妙的抵觸情緒，只要你能接受“電子有電荷”這樣的前提，只要你讀過普通物理學(xué)并且有足夠的耐心，你就很容易接受它。
在我看來，電子的“波粒二象性”并不出人意外，這一實驗事實可以這樣理解：單個電子是一個帶電系統(tǒng)，從而有一個固有電磁場，由于電子的狀態(tài)經(jīng)久不變，它的內(nèi)部運動只能是周期性的，因此電子的固有電磁場只能是一個“波場”。這個“波場”也是電子的組成部分，于是電子本身就是一個“粒子”與一個“波場”的統(tǒng)一體，這就是電子的“波粒二象性”的根本前提。
還是由于電子的狀態(tài)經(jīng)久不變，一個靜止電子的“波場”只能是一個“靜止的波場”，即只能是一個“駐波場”。駐波場的“波函數(shù)”有兩個因子，一個“空間因子”與一個“時間因子”。當(dāng)一個電子作等速直線運動時，這個“時間因子”就變換為鼎鼎大名的“德布羅意波”。如果在電子束中，諸電子以同一速度作等速直線運動，則它們的波場的空間因子消失在平均值中，而其共同的時間因子則顯現(xiàn)為電子束的固有電磁波，因此電子衍射現(xiàn)象是早該預(yù)期的。
至于光的波粒二象性，更是早該預(yù)期的：光波的波源是物質(zhì)，而物質(zhì)是由一個一個的原子組成的，一個原子發(fā)射光波的過程只能是一個有始有終的有限過程，從而只能發(fā)射一份有限的光波。于是，每當(dāng)一個原子完成一個發(fā)射過程光波就增加一份能量，因此光波的能量一份一份地跳躍地增加。一言以蔽之：光的量子性起源于物質(zhì)的原子性，而不是因為光波本身是由一個個粒子組成的。
我想用一個比喻來闡述這種機制：春節(jié)時，孩子們放鞭炮。如果有一位“大人國”的觀察者，他看不見孩子們更看不見鞭炮，但他根據(jù)一系列的測量、計算與推理得出結(jié)論：在放鞭炮的過程中聲波的能量一份一份地跳躍地增加。那么，這位觀察者合理的推測應(yīng)該是：聲波的能量不連續(xù)地增加因為聲波的波源是由一個一個的鞭炮組成的，而不是因為聲波本身是由一個個粒子組成的。
第二個問題即“概率問題”雖然不像“波粒二象性問題”那樣廣為人知，實際上卻是一個更加撓頭的問題，這個問題有一系列邏輯問題糾纏成一團亂麻，它一直困擾著量子物理學(xué)家們。記得在1956年我談到這一問題時，有一位好心的教授曾經(jīng)勸我：“先弄清數(shù)學(xué)、物理學(xué)和哲學(xué)之間的關(guān)系再說！”我想這無異于要求一個農(nóng)夫先弄清莊稼的植物學(xué)原理再去種地。對于“數(shù)學(xué)、物理學(xué)和哲學(xué)之間的關(guān)系”這樣高深莫測而又廣闊無垠的問題，我至今不敢問津，但對“概率問題”我還是有幾點小小的心得。
心得之一是：“觀察者”是“概率”這一概念的一個組成部分，因此用“概率陳述”表述的這一部分物理學(xué)內(nèi)容依賴于觀察者。由此可見，在物理學(xué)的內(nèi)容中不僅有與“觀察者”無關(guān)的“客觀事實”，也有與“觀察者”有關(guān)的“主觀認識”，這就出現(xiàn)了英國哲人波普爾所說的“觀察者入侵物理學(xué)”的問題。在我看來，像波普爾那樣千方百計回避使用“觀察者”這一用語是不可能把觀察者驅(qū)逐出物理學(xué)的，只有弄清楚物理學(xué)的表現(xiàn)方式隨觀察者的改變而改變的規(guī)律，并在這種規(guī)律中找到“變易中的不變者”，才能真正建立“沒有觀察者的物理學(xué)”。
心得之二是：“不確定事件”這一用語有兩種含義，一是該事件在客觀上不確定，一是觀察者對該事件的主觀認識不確定。我把客觀上和主觀上都確定的事件稱為“已知事件”，客觀上和主觀上都不確定的事件稱為“未決事件”，客觀上已經(jīng)確定但觀察者的主觀認識尚未確定的事件稱為“曖昧事件”。當(dāng)一顆骰子在封閉的容器被人搖動時，它處于“未決狀態(tài)”，當(dāng)它在容器中已經(jīng)落定但容器還沒有揭開時，它處于“曖昧狀態(tài)”，在容器被揭開，骰子被觀察者看到以后，它處于“已知狀態(tài)”。在揭開容器的一瞬間，骰子從“曖昧狀態(tài)”突變?yōu)?#8220;已知狀態(tài)”，這是觀察者對它的狀態(tài)的主觀認識的改變，而不是它的客觀狀態(tài)的改變。同樣，在薛定諤貓的理想實驗中，如果在打開箱子的一瞬間，貓從箱中一躍而出，則它從“半生半死”的狀態(tài)突變?yōu)?#8220;生”的狀態(tài)，貓的狀態(tài)的這一“突變”也是觀察者對貓的狀態(tài)的主觀認識的改變，而不是貓的客觀狀態(tài)的改變。
心得之三是：電子在云霧室中留下的“徑跡”已經(jīng)表明電子的運動是“軌道運動”。誠然，這一徑跡遠比電子的真實軌道要“粗”得多。但是，正如電子落在感光底片留下的“痕跡”比電子本身要大得多，但它還是表明電子在感光底片有一個“落點”一樣；電子在云霧室中留下的徑跡表明電子從一個地方到達另一個地方經(jīng)過了某一軌道。
心得之四是：“概率”這一概念有一個陷阱。例如，命題
1. 這一次擲一枚硬幣出現(xiàn)正面的概率是1/2。
是一個“概率陳述”，它的含義不是“這一次擲一枚硬幣將會出現(xiàn)半個正面半個反面”。而是“多次擲該硬幣會有約一半出現(xiàn)正面、一半出現(xiàn)反面”。在這里，出現(xiàn)了一個“語義上的錯位”。命題A給出的是單個事件的概率，卻并不是表現(xiàn)單個事件的性質(zhì)，它表現(xiàn)了大量事件的性質(zhì)卻并不是大量事件的概率。這一錯位使得概率、單個事件和大量事件三者處于極為微妙的關(guān)系之中，我把這一關(guān)系表成：
2. 概率在單個事件身上反映大量事件的性質(zhì)。
把命題B用于量子力學(xué)中的“波函數(shù)”給出的“概率分布”得出結(jié)論：波函數(shù)不是描寫“單個電子”的狀態(tài)。而是在“單個電子”身上反映“大量電子”的狀態(tài)。
心得之五是：雙縫衍射實驗并沒有否定經(jīng)典概率論，只否定了一個隱蔽的假設(shè)：“一個電子通過某一條縫達到屏上某處的概率，與另一條縫打開還是關(guān)閉無關(guān)。”關(guān)于這一問題，美國物理學(xué)家費曼和英國物理學(xué)家狄拉克到了晚年有很精彩的闡述，可惜的是，似乎沒有人沿著這一方向進一步研究，并從中得出關(guān)鍵的結(jié)論。
心得之六是，關(guān)于所謂“貝爾不等式”的問題，我重新得出了法國物理學(xué)家吉·洛查克的如下論點：“貝爾不等式被實驗否定只不過再一次說明經(jīng)典概率論不適用于量子過程，與‘定域性原理’無關(guān)。”并進一步弄清了到底是經(jīng)典概率論的哪一個公式得出了貝爾不等式。我曾經(jīng)與這位海外知音通信，知道他的這一工作也幾乎無人理睬。
物理學(xué)是一門實驗的學(xué)科，我可以提供好幾個實驗在量子力學(xué)與我的私人物理學(xué)之間作出判決。在這里，我想對我的同胞中的同行說兩句話：如果你們能放下抵觸情緒，就肯定能從我的私人物理學(xué)中獲益：你們近水樓臺先得月，可以更早地得到那些我相信會直接否定量子力學(xué)的實驗預(yù)言。
然而，能作這些實驗人畢竟是少數(shù)，其他的人通過另一途徑也能大有裨益。對于這些人來說，發(fā)現(xiàn)和改正過去物理學(xué)的錯誤，無疑比創(chuàng)建新的物理學(xué)規(guī)律更能勝任。如果說后一工作已經(jīng)山窮水盡，那么前一工作就是一片廣闊天地，搶先在這片天地中工作或許能使中國學(xué)者在物理學(xué)領(lǐng)域里讓洋人們刮目相看。
5. 結(jié)束語
我的“私人物理學(xué)”一直是我的精神支柱，它給了我披荊斬棘的勇氣，支持我戰(zhàn)勝過各種困難，但也給我?guī)聿话才c痛苦。
1960年冬天我瀕臨死亡，我感到我的私人物理學(xué)就要和我一道埋葬在異鄉(xiāng)的荒野了，那時我怨天尤人：為什么那么珍貴的思想財富偏偏寓于如此羸弱而倒霉的身體之中？但我還能安慰自己，有朝一日，在這個星球上，還會有另一個人來完成我的工作，我只能寄希望于那個人的才能與幸運了。
今天，我已年逾古稀，我覺得自己能有效工作的時間不多了，這使我再一次有了危機感。但這一次我已經(jīng)不相信還有“另一個人”了。雖然我還弄不清事情的前因后果，但多年與我的同行交流的那些稀奇古怪而又實實在在的經(jīng)歷使我本能地認識到：在我們這個星球上，我的私人物理學(xué)是獨一無二的，我不能依靠前人，也不能指望來者。時光一天天流逝，眼看我的私人物理學(xué)即將和我一起被埋葬，果真如此，我就成了千古罪人！
因此，為了人類，為了我們這個星球，也為了生我養(yǎng)我的祖國，我必須作最后一搏，力爭把我的“私人物理學(xué)”變成人類的共同財產(chǎn)。
