41 量子力学的哥本哈根诠释

历史一直把爱因斯坦和玻尔描绘成两位针锋相对的巨人，他们用各自高深的学识和智慧猛烈地攻击彼此。但这种故事往往忽略了两位学术巨擘对彼此的敬佩以及喜爱。爱因斯坦和玻尔相识于1920年4月，地点在柏林。玻尔给爱因斯坦留下了深刻的印象，于是在当年5月，爱因斯坦从美国给玻尔写了一封信，信的开头是这样的：“亲爱的玻尔先生：与您的会面是那流着奶与蜜的中立之地给予我的厚礼，它让我有了给您写这封信的天赐良机。在我的生活中，很少有人能像您一样，仅仅是出现在我面前就能让我高兴不已。我终于明白（保罗·）埃伦费斯特为什么这么喜欢您了。”玻尔在6月的回信中写道：“能认识您，并同您说话，是我迄今为止最棒的人生经历之一。”

这种惺惺相惜就是二人关系的基调，尽管他们对量子力学的认识存在严重分歧。

在布鲁塞尔举行的第五届索尔维会议上，爱因斯坦和玻尔以最真诚的态度向对方发起了友善的攻击。这是一场激烈的观点之争，类似的争论即便在科学界也十分罕见，它改变了我们对于自己在宇宙中应该居于何种地位的认识，也在日后被刻进了我们的文化记忆里。历史上有各种各样的争论，有的时候，持不同观点的双方相隔几个世纪，比如哥白尼，他在16世纪对希腊天文学家兼数学家托勒密认为地球位于太阳系中心的古老理论提出了质疑，哥白尼主张太阳才是太阳系的中心。有时，其中一方是孤军奋战，要靠一己之力对抗逐渐成形的新共识，比如在20世纪50年代，英国天文学家弗雷德·霍伊尔因主张宇宙稳恒态理论而逐渐陷入孤立无援的境地，而当时有越来越多的理论和证据表明宇宙起源于一次大爆炸，而且在不断地膨胀。还有些时候，参与争论的双方探讨的是科学进步本身，比如哲学家卡尔·波普尔和托马斯·库恩。爱因斯坦对现实的研究让波普尔印象深刻，他因此提出科学的进步是渐进式的：科学家为解释某种现象而提出一种理论，然后再竭尽全力对这种理论进行证伪。库恩则深受第五届索尔维会议上发生的事情的影响，他提出科学大多数时候都按照波普尔认为的方式发展，即科学家在一种被广泛认可的范式内进行研究，直到异常（也就是现有的思维方式无法解释的东西）越积越多，将科学带到危机的边缘，最终促成理论的颠覆和范式的剧烈转变。

发生在第五届索尔维会议上的争论正是推动这种范式转变的契机。玻尔、海森堡和泡利据理力争，他们的主张后来被称为量子力学的哥本哈根诠释。在他们看来，我们对现实的认知不可能超越量子力学的表述形式限定的范围。比如，我们可以问电子出现在某个位置的概率有多大，但我们不能问它是经过了怎样的路线才到达那里的，因为电子的运动轨迹并没有体现在相应的数学演算中。5年后，约翰·冯·诺伊曼改进了量子力学的数学形式，这种看待现实世界的新视角逐渐开始流行了起来。从最极端的角度看，哥本哈根诠释其实是一种反实在论：它不认为现实可以独立于人类的观察存在。更重要的是，哥本哈根诠释的支持者认为量子力学的数学形式是完备的，它涵盖了有关现实的一切，没有任何遗漏。

这种主张显然颠覆了我们原有的思维方式。在哥本哈根诠释提出之前，科学理论描述的大自然都是不依赖于我们的观察而存在的。作为一名实在论者，爱因斯坦认为量子力学的数学表述形式并不完备，它没有刻画出现实世界的全貌。