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所以,有了量子力學:玻恩(Max Born)誕辰|科學史上的今天:12/11

量子力學最初只是起源於把光視為不連續的粒子,有著共同的基本單位能量,但是仍遵守古典的力學原理。即使薛丁格提出波動方程式,以更簡潔優雅地方式描述波耳的氫原子模型,在薛丁格本人與認同量子力學的物理學家眼中,電子在方程式中的波函數就代表實實在在的波,就像光子也是一種波。然而,有個問題困擾著大家:波函數竟然是複數,怎麼去理解虛數的物理意義?

馬克斯·玻恩。圖片來源:wikimedia

就在大家還在議論紛紛之際,德國物理學家玻恩一人跨出決定性的一大步。正是他的詮釋讓量子力學擺脫古典力學,開創了令人目眩神迷的全新境地。在這裡,決定性的客觀存在只是假象,我們所能依賴的只有機率。

是的,機率。他在1926年先後發表兩篇論文,指出薛丁格的波函數並非描述電子如何波動,而是代表發現電子的機率(正確地說,波函數本身是一種機率振幅,它的絕對值的平方才是測量到電子的機率)。向來有明確因果關係的物理竟然跑出來不確定的機率,大部分科學家都對此無法接受,其中也包括薛丁格本人與愛因斯坦。所以薛丁格才提出貓的思想實驗來反諷,而愛因斯坦也在十二月寫給玻恩的信中寫下著名的「上帝並不是在玩骰子(He is not playing at dice)」。

不過愛因斯坦仍然於1928年提名玻恩與玻恩的門生海森堡及約爾丹(Pascual Jordan)三人為諾貝爾物理獎候選人,但後來卻只有海森堡獨自在1932年獲獎。海森堡於次年特地捎信給玻恩告解,表達對於自己一人獨獲諾貝爾物理獎深感不安,因為他獲獎的矩陣力學是在玻恩與約爾丹的協助下才能完成,他相信他們兩人對量子力學的貢獻不會因為「一個外部的錯誤決定」而被抹煞。

或許是玻恩超越窠臼的理論太過前衛,提出物質波的德布羅意早在1929年就得到諾貝爾物理獎,薛丁格與狄拉克也緊隨海森堡之後在第二年獲獎,唯獨同為量子力學開創者之一的玻恩卻遲遲未受青睞。直到1954年,玻恩對於波函數的統計詮釋終於獲得肯定,而獲頒諾貝爾物理獎;當年提名他的愛因斯坦則在半年後與世長辭。

愛因斯坦與玻恩雖然立場相左,但與他卻是終生摯友,兩人的友誼持續長達四十年,歷經兩次世界大戰。這期間他們一直保持書信往返,信中除了爭論物理,也談家庭瑣事、音樂欣賞(他們兩人碰面時還會一起演奏鋼琴與小提琴的二重奏),以及科學家在動盪世局中的社會責任。羅素在他們四十年的書信出版時所寫的序中如此描述:「……他們兩人都才華洋溢卻又虛懷若谷,而且毫無畏懼地仗義執言。在一個平庸且道德萎靡的時代,他們的生命閃耀出一種強烈的美。……」

source:Google Doodle

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

 

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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