這句話的全文是“愛因斯坦，我為你感到臉紅！你把自己放到了和那些徒勞地想推翻相對(duì)論的人一樣的位置上了”，這艾倫菲斯特是在1927年的第五屆索爾維會(huì)議之后氣憤的對(duì)愛因斯坦說(shuō)的話！曾經(jīng)是全宇宙最有智慧的愛因斯坦，在量子革命席卷科學(xué)界時(shí)，居然站到了科學(xué)的對(duì)立面，讓有些悲劇色彩的艾倫菲斯特如此說(shuō)他，其實(shí)也不為過(guò)！
關(guān)于量子革命的起點(diǎn)，最早應(yīng)該追溯到光的波粒二象性，但從牛頓時(shí)代到二十世紀(jì)初，前后恩怨300多年，實(shí)在太久，我們就從愛因斯坦的光電論文和普朗克的黑體輻射開始說(shuō)起！
普朗克的黑體輻射公式
普朗克的黑體輻射研究源自開爾文男爵的兩朵烏云說(shuō)，第一是光的波動(dòng)理論，第二則是能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論，也就是后來(lái)大家熟悉的黑體輻射紫外災(zāi)變的，原先對(duì)黑體輻射描述的高頻端描述精確的是維恩公式，對(duì)低頻端描述精確的瑞利·金斯公式，但兩者都建立在輻射連續(xù)性的基礎(chǔ)之上，因此兩者都無(wú)法在整個(gè)波段上獨(dú)立描述，但普朗克在假設(shè)能量子一份份發(fā)送時(shí)卻完美的解決了這個(gè)問(wèn)題！
當(dāng)然普朗克是整個(gè)公式是湊起來(lái)的，他并不清楚為什么要這樣假設(shè)，但無(wú)疑這個(gè)方向是正確的！
愛因斯坦的光電理論
1905年3月18日愛因斯坦在《物理學(xué)紀(jì)事》發(fā)表了《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)》，源頭是赫茲在研究電磁波時(shí)未引起重視的光電現(xiàn)象，愛因斯坦從普朗克的能量子假設(shè)出發(fā)，解決了光子在金屬表面轟擊出電子來(lái)的原理，完美的解決了光電現(xiàn)象中為什么低頻的波段的光強(qiáng)度再大也打不出電子來(lái)的問(wèn)題。將光從的連續(xù)性和粒子性升華到了量子的角度下！
兩位力學(xué)界的泰山北斗就此登場(chǎng)，但比較諷刺的是無(wú)論是普朗克還是愛因斯坦卻并不知道自己開創(chuàng)的這番事業(yè)有什么意義，普朗克在量子論發(fā)展初期上非常保守，愛因斯坦則走到了量子論的對(duì)立面，這位以后艾倫非斯坦的悲劇以及對(duì)他說(shuō)的那句著名的話埋下了伏筆！
盧瑟福在1909年與他的學(xué)生一起使用α粒子轟擊金箔發(fā)現(xiàn)了原子核，因此將湯姆遜的葡萄干布丁的原子模型更新成了經(jīng)典的行星原子模型。
帶負(fù)電的電子圍繞這帶正電的原子核運(yùn)行，這會(huì)放出強(qiáng)烈的電磁波，不超過(guò)一秒電子就會(huì)墜落在原子核中，然后和質(zhì)子中和成了中子，成為了中子星物質(zhì)，但整個(gè)世界都好好的，啥事都沒有發(fā)生，因此不是盧瑟福的原子模型錯(cuò)了就是世界錯(cuò)了！但玻爾認(rèn)為是他的導(dǎo)師盧瑟福的模型錯(cuò)了！
玻爾的半經(jīng)典，半量子原子模型
1912年玻爾完成了原子結(jié)構(gòu)方面的一篇論文，將量子的概念正式的納入到了原子內(nèi)部，玻爾繼承了盧瑟福有軌電子的原子模型，但玻爾對(duì)電子軌道仍然一頭霧水，他受到巴爾末公式的啟發(fā)，電子只能在特定的軌道上釋放特定的能量，受到激發(fā)的電子會(huì)躍遷到更高的軌道，然后釋放出符合巴爾末公式（整數(shù)倍E=HV×整數(shù)倍N）的能量后又跳回到基態(tài)，基態(tài)就是波爾規(guī)定的電子勢(shì)能為零的那個(gè)軌道。
玻爾將這些想法在1913年以三篇論文的方式發(fā)表，分別是《論原子和分子的構(gòu)造》、《單原子核體系》和《多原子核體系》，他的半量子態(tài)的原子模型解釋獲得了巨大的成功，這個(gè)模型解釋了磁場(chǎng)下的“斯塔克效應(yīng)”和“塞曼效應(yīng)”，但無(wú)法解釋原子光譜線在弱磁場(chǎng)下的“反常塞曼效應(yīng)”，因?yàn)樗枰M(jìn)1/2的量子數(shù)，玻爾原子模型無(wú)能為力，而且這個(gè)模型只能解釋單電子的原子模型，即使是氦原子（2個(gè)電子）也會(huì)出現(xiàn)巨大的問(wèn)題，因此這仍然需要繼續(xù)完備。
量子世界的隨機(jī)性已經(jīng)露出了猙獰的面孔
玻爾認(rèn)為電子在軌道間躍遷是不可預(yù)測(cè)的，這是一個(gè)自發(fā)且隨機(jī)的過(guò)程，在理論上沒法計(jì)算出一個(gè)電子躍遷的條件，愛因斯坦則認(rèn)為，任何物理過(guò)程都是可確定和預(yù)測(cè)的！
愛因斯坦和波爾之間曠日持久的爭(zhēng)論由此開始！
海森堡曾經(jīng)在哥本哈根波爾門下呆了大半年，受到哥本哈根派對(duì)BKS理論的啟發(fā)（BKS認(rèn)為在穩(wěn)定的原子附近，都存在著某些“虛擬的振動(dòng)”，這些神秘的虛擬振動(dòng)通過(guò)對(duì)應(yīng)原理一與經(jīng)典振動(dòng)相對(duì)應(yīng)，讓量子化后的原子內(nèi)部與經(jīng)典的波動(dòng)理論對(duì)應(yīng)），即BKS理論仍然試圖調(diào)和量子和經(jīng)典之間的矛盾，但很明顯這要破產(chǎn)！
不過(guò)BKS也并非一無(wú)是處，至少玻爾的助手克萊默利用BKS的虛擬振子思想研究了色散，海森堡從中得到靈感開啟了屬于他的一個(gè)時(shí)代，當(dāng)然不是BKS啟發(fā)，而是BKS逼得他放棄從譜線強(qiáng)度的虛振子方向研究，轉(zhuǎn)而從電子在原子的運(yùn)動(dòng)模式方向上著手推出了海森堡學(xué)術(shù)生涯中最為重要的矩陣力學(xué)。
海森堡的矩陣力學(xué)
海森堡的矩陣力學(xué)中的精髓是I×II≠II×I，也就是著名的p×q≠q×p問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題，海森堡引入了最為復(fù)雜的數(shù)學(xué)矩陣，而且他獲得了難以想象的成功，海森堡將復(fù)雜的矩陣運(yùn)算規(guī)則應(yīng)用到了景點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)公式，將爾和索末菲舊的量子條件改造成新的矩陣力學(xué)，可以輕易推導(dǎo)出玻爾的量子化的原子能級(jí)和輻射頻率！
矩陣力學(xué)經(jīng)過(guò)海森堡的老師伯恩和約爾當(dāng)?shù)母脑欤U明了矩陣力學(xué)的運(yùn)算規(guī)則，將經(jīng)典力學(xué)的哈密頓函數(shù)改造成矩陣模式，電子的動(dòng)量p和位置q兩個(gè)物理量稱為了龐大的矩陣表格，而且不遵守乘法交換律！通過(guò)新的矩陣力學(xué)可以推導(dǎo)出牛頓經(jīng)典力學(xué)中種種結(jié)論，比如能量守恒！但矩陣力學(xué)并不是一種新的力學(xué)，而是經(jīng)典體系的擴(kuò)充。
薛定諤的波動(dòng)方程
海森堡的矩陣力學(xué)無(wú)疑是成功的，但這個(gè)復(fù)雜的矩陣力學(xué)，就是全歐洲頂尖的物理學(xué)家中也沒幾個(gè)人搞得清楚，所以當(dāng)薛定諤推出他那經(jīng)典的波動(dòng)方程后，大家就一窩蜂的轉(zhuǎn)而去學(xué)習(xí)薛定諤的波動(dòng)方程了，而且把海森堡每一份矩陣論文，都被改造成了波動(dòng)方程的模式，氣得海森堡直跳腳，卻沒有任何辦法！
當(dāng)然海森堡跳腳也沒用，因?yàn)檠Χㄖ@，泡利，約爾當(dāng)都證明了矩陣力學(xué)和波動(dòng)方程在數(shù)學(xué)上來(lái)說(shuō)是完全等價(jià)的！所以誰(shuí)還會(huì)去學(xué)苦澀難懂的矩陣力學(xué)呢？只能用一句既生瑜何生亮來(lái)形容，海森堡只能自認(rèn)倒霉，因?yàn)樗墙⒃陔娮恿Ｗ有曰A(chǔ)上拿出矩陣力學(xué)的，而薛定諤則是電子的波動(dòng)性總結(jié)的方程，矩陣力學(xué)中有一個(gè)古怪的乘法交換律，而波動(dòng)方程中的ψ薛定諤認(rèn)為是電子的電荷在空間中的分布，但到底是是什么，薛定諤自己也不知道！
表面上看來(lái)薛定諤的波動(dòng)方程是連續(xù)性的延續(xù)，當(dāng)薛定諤方程正式出臺(tái)后愛因斯坦贊揚(yáng)他是偉大的天才，埃侖費(fèi)斯特花了兩個(gè)星期來(lái)研究它，全世界的物理學(xué)家挨都為之歡呼，因?yàn)樗麄儚暮Ｉさ姆彪s的矩陣力學(xué)中解放出來(lái)了！
但他們沒有意識(shí)到一個(gè)問(wèn)題，那就是波函數(shù)ψ，這個(gè)摧毀一切連續(xù)性的怪物將會(huì)讓所有從經(jīng)典力學(xué)走過(guò)來(lái)的科學(xué)家陷入孤立、迷茫甚至黑暗的境地！
波恩不認(rèn)同薛定諤Ψ是電子電荷在空間中實(shí)際分布的觀點(diǎn)，他認(rèn)為骰子才是薛定諤波函數(shù)Ψ的正確解釋，它代表的是一種隨機(jī)的概率。準(zhǔn)確的說(shuō)，Ψ的平方，代表了電子在某個(gè)地方出現(xiàn)的概率！
波恩在1926年7月將這個(gè)概率解釋帶進(jìn)物理學(xué)后，立即讓物理界陷入了大討論，畢竟從經(jīng)典力學(xué)時(shí)代走過(guò)來(lái)的科學(xué)家們一時(shí)無(wú)法接受如此觀點(diǎn)，整個(gè)因果論，決定論的物理時(shí)代突然走到了量子力學(xué)時(shí)代的概率解釋，甚至有很多物理學(xué)家宣稱，如果真的要用量子力學(xué)來(lái)解釋，他寧愿不解釋！但在波恩這個(gè)概率論還沒有讓大家回過(guò)神來(lái)的時(shí)候，海森堡又將放出一個(gè)毀三觀的理論！
海森堡不確定性原理
1927年3月23日海森堡在《物理學(xué)雜志》上發(fā)表了被稱作Uncertainty Principle的理論（不確定性原理）。解釋了為什么會(huì)發(fā)生p×q≠q×p，也就是電子的動(dòng)量和位置這樣的共軛量我們不可能同時(shí)獲取，這個(gè)不確定性原理讓剛剛從概率論解釋中爭(zhēng)的面紅耳赤的科學(xué)家們?cè)僖淮蚊婷嫦嘤U，因?yàn)榱孔邮澜绲囊粋€(gè)有一個(gè)新論點(diǎn)幾次三番顛覆了大家的三觀，將從牛頓時(shí)代帶過(guò)來(lái)的些許自尊被踩在腳底下狠狠摩擦，這個(gè)翻天覆地的量子論也讓當(dāng)時(shí)很多科學(xué)家陷入了無(wú)比的迷茫！
準(zhǔn)確的說(shuō)玻爾的互補(bǔ)原理最初成形于科莫會(huì)議，但最終是在第五屆索爾維會(huì)議上發(fā)表，玻爾認(rèn)為我們對(duì)待原子世界尺度的態(tài)度，完全獨(dú)立的觀測(cè)和測(cè)量是不存在的，必須要用相互排斥和相互補(bǔ)充的經(jīng)典物理學(xué)概念，才能在各方提供一個(gè)完整的描述，比如光的波粒二象性并不沖突！玻爾最終在第五屆索爾維會(huì)議上發(fā)表了互補(bǔ)原理。
互補(bǔ)原理的發(fā)表，表示這哥本哈根詮釋的三大根基概率論以及不確定性和互補(bǔ)原理都已經(jīng)成型，至此量子力學(xué)都基礎(chǔ)都已經(jīng)完備，但故事遠(yuǎn)未結(jié)束！
波粒兩派以及量子世界的經(jīng)典與傳統(tǒng)在索爾維會(huì)議上互相攻擊，而玻爾發(fā)表的互補(bǔ)原理則試圖協(xié)調(diào)兩方面，但愛因斯坦并不認(rèn)同玻爾的解釋，因此愛因斯坦向玻爾發(fā)難，認(rèn)為電子的ψ是“幾率分布”會(huì)在感應(yīng)屏上多點(diǎn)瞬時(shí)相應(yīng)，表現(xiàn)出了超距作用，違背了相對(duì)論！
當(dāng)然這并非量子論的存在的BUG，而是玻爾和愛因斯坦根本沒有相同的基礎(chǔ)，因此才會(huì)有各種不同的理解出現(xiàn)，玻爾作為維護(hù)量子世界的理論的出發(fā)，而愛因斯坦則處在傳統(tǒng)的因果論和決定論出發(fā)，兩者在量子力學(xué)這個(gè)新生的學(xué)科中發(fā)生了激烈的碰撞。
盡管愛因斯坦一敗涂地，但愛因斯坦從來(lái)沒有服氣過(guò)，這一點(diǎn)很有趣，從1905年愛因斯坦發(fā)表狹義相對(duì)論、1916年發(fā)表廣義相對(duì)論后，科學(xué)界一直無(wú)法理解這個(gè)超前的理論，對(duì)愛因斯坦的誤解非常深！而在十年后，當(dāng)愛因斯坦面臨新生的量子論時(shí)，他不自覺的站到了科學(xué)的對(duì)立面，盡管愛因斯坦的反對(duì)讓量子力學(xué)更趨向完備，但無(wú)疑這給經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)兩邊支持的科學(xué)家造成了嚴(yán)重的分裂！其中的典型就是埃侖費(fèi)斯特！
埃侖費(fèi)斯特盡管支持玻爾，而且對(duì)愛因斯坦說(shuō)出了那句著名的“愛因斯坦，我為你感到臉紅！你把自己放到了和那些徒勞地想推翻相對(duì)論的人一樣的位置上了”，但作為從經(jīng)典物理時(shí)代成長(zhǎng)起來(lái)的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，眼看著著自己曾經(jīng)想奮斗一生的經(jīng)典物理的衰敗，他感到了無(wú)比的痛苦！
埃侖費(fèi)斯特在1933年9月25日槍殺了他患有智力障礙的兒子后自殺，我們不知道這和量子論以及經(jīng)典物理的碰撞占了多大的比例，也不知道愛因斯坦是否在其中有影響，但有一點(diǎn)是可以肯定的，量子論中稀奇古怪的觀念沖擊著科學(xué)家最后的心理防線，很可惜埃侖費(fèi)斯特沒有堅(jiān)持到最后！
埃侖費(fèi)斯特做了逃兵，但愛因斯坦沒有，他在后續(xù)和波爾還有長(zhǎng)達(dá)將近30年的唇槍舌劍，誰(shuí)都說(shuō)服不了誰(shuí)，只是愛因斯坦身邊的同盟軍越來(lái)越少，但提出的問(wèn)題卻越來(lái)越尖銳，從早期的光箱實(shí)驗(yàn)，到后來(lái)的EPR佯謬，盡管玻爾認(rèn)為愛因斯坦從來(lái)都沒有好好理解過(guò)量子力學(xué)才會(huì)提出EPR佯謬，但玻爾卻也無(wú)法驗(yàn)證，所以愛因斯坦從來(lái)沒有認(rèn)為自己輸過(guò)，一直到上世紀(jì)八十年代的阿斯派克徹底將愛因斯坦的EPR佯謬予以了驗(yàn)證，以無(wú)可爭(zhēng)辯的事實(shí)宣判愛因斯坦的觀點(diǎn)是錯(cuò)的！
但愛因斯坦已經(jīng)去世二十多年，不知道他有沒有在天堂和上帝討論擲骰子的問(wèn)題！
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