纪念戈革——兼论对应原理、互补原理及EPR 等

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卢昌海我的一生都没有休息过, 不为别的, 就为我喜欢的事情, 不是为了稿费, 不是为了别人, 而是为了自己, 我就是要翻译《玻尔集》。
- 戈革 “正直者的困境”
二零零一年美国物理协会刊登的戈革相片
一. 著作等身的翻译家
前不久, 我从国内邮购了戈革先生的自选集《史情室文帚》。 阅读之后颇有些感想及感慨, 便打算写一篇文章,一来介绍一下这位造诣深厚却鲜为人知的玻尔研究者、 科学史学家及翻译家 (也许很少有人称呼他为翻译家, 但我认为他当之无愧);二来也评述一下他在玻尔的历史地位、 对应原理、 互补原理及 EPR 争论等方面的若干观点。 结果在收集资料的过程中,却意外得知老先生已于二零零七年十二月二十九日离开了人世。
过去这些天里, 我几乎每天都在上下班的路上阅读戈革先生那些有个性、 有见地、 有火气、 甚至有生命的文字。 叹息于他的坎坷人生,钦佩于他的勤奋笔耕, 为他对玻尔的眷恋之情而感动, 也为他坦荡、 率真及刚正不阿的性格而喝彩。 可惜从今往后再不能看到他的新作了。就谨以本文作为对他的纪念吧。
最早知道戈革是在一九九一年, 当时我刚进复旦大学物理系, 在图书馆里读到了他的著作《尼尔斯 • 玻尔: 他的生平、 学术和思想》。 在当年的日记中, 我写下了这样的感想:
这确实是一本不可多得的优秀作品。 作为一位中国学者, 研究近代物理学史的条件是很有限的。 但戈革教授精心地对所掌握的材料进行分析、 取舍,力求按照第一手资料, 精确真实地再现玻尔生活的时代, 这是这部书引人入胜的地方。 在书中, 随处可见作者对各种资料的评述及对自己历史观的阐述,这些阐述体现了作者独特的风格。 在中国, 历史研究常常因过多陷入政治的范畴, 而导致单调、 刻板、 说教的风格。 能够读到这样的一些富有逻辑、措辞严谨、 尊重史实的文字, 真有一种耳目一新的感觉。
后来我又陆续接触到了戈革的一些翻译作品, 比如《原子理论和自然的描述》、《原子物理学和人类知识》、《原子物理学和人类知识论文续编》等。那些是他最早翻译的玻尔著作, 他在二十世纪五十年代因看到前苏联在批判玻尔及哥本哈根学派, 便向商务印书馆自荐, 表示愿意翻译玻尔作品,让大家知道其反动之处究竟何在, 以便更好地进行批判。 结果翻译之下却喜欢上了玻尔, 而且翻译得越多, 就喜欢得越多,最终一发不可收拾地将毕生精力都投入到了翻译与研究玻尔之中。 戈革那几本早期译作出版于二十世纪六、 七十年代。 那时正值极左风暴横扫神州大地,喜欢玻尔是要被 “砸烂狗头” 的, 因此不仅不能有丝毫流露, 还要装模作样地与革命大众一起来批判玻尔。 我当年在复旦看到的译作就是六、七十年代的旧版 (当时戈革用了郁韬这一笔名), 前面有批判玻尔的译者序。 当初读到那些批判文字时我还觉得有点 amusing,后来才渐渐体会到译者所经历的那种人在江湖、 身不由己的无奈与痛苦。 一九九九年, 那三本译作被合并再版为《尼耳斯 • 玻尔哲学文选》。戈革先生在再版序言中写道:
当年那三册小书的前两册出版于 “十年动乱” 以前, 而其第三册则属于我所谓的 “牛棚译”, 那是在九死一生、 众叛亲离、 朝不保夕、 饱受折磨的非人生活中偷偷译成的。
“九死一生、 众叛亲离、 朝不保夕、 饱受折磨” - 这短短十六字的背后埋藏了多少血泪? 正所谓 “多少辛酸事, 尽付十六言”。戈革将当年这种偷偷译书的努力称为 “镇痛剂”。 我想, 在那暗无天日的岁月里, 也许正是玻尔伟大的人格力量, 哥本哈根令人神往的学术氛围,为在污浊人世中苦苦挣扎的戈革保留了心中仅有的暖意。 或许也就是在那时, 玻尔研究成为了他一生的心灵归宿。
一九八八年秋天, 戈革应尼耳斯 • 玻尔文献馆 (Niels Bohr Archive) 馆长 Erik Rüdinger(即下面引文中的伊瑞克) 的邀请, 到丹麦访问了半年。 那是他首次访问丹麦。 在那里, 他两度前往阿塞斯腾教堂公墓 (AssistensKirkegaard) 拜谒玻尔墓。 回国后, 他在《自然杂志》上发表了八篇短文, 记叙自己在哥本哈根的见闻。 其中对第二次拜谒玻尔墓,他留下了这样的记叙:
阿塞斯腾教堂公墓中葬得有丹麦近代的三大文化名人, 即诗人-童话作家安徒生、 哲学家-神学家基尔凯郭尔和物理学家-哲学家玻尔。在我即将离开哥本哈根之际, 已经成了我的好朋友的伊瑞克说, 我们应该再去一次阿塞斯腾公墓, 以便看看另外两位名人之墓。 我欣然同意。 这一次(1989 年 2 月 19 日), 我买了一盆鲜花, 先到玻尔墓前献花告别, 总算得偿了第一次谒墓时未能完成的鲜花心愿。但因在玻尔墓前流连得太久, 墓园即将关门 (下午 5 时), 所以到底没能到另外两位名人墓前一拜, 真所谓缘悭一面了!
这段话的寥寥数语, 细品起来却是真情流露, 带着一种拜谒亲人般的依恋。 而这种依恋, 又浸透着无比的孤单。 他在《史情室文帚》扉页上所印的就是一张摄于玻尔墓前的相片 - 在冬日的萧瑟树林中, 老先生一人孤零零地站立在墓碑旁 [相片见 第二节右上角]。
戈革先生是中国最杰出的科学文献翻译者之一, 一生所译著作超过一千万字, 其中以《尼耳斯 • 玻尔集》最为著名。这套总计十二卷的文献他以一人之力译出了十卷, 而这十卷译作的出版更是历经磨难, 几度遭遇出版社的出尔反尔, 也几经更换出版社。一九九零年四月, 戈革曾写过一篇短文 “十年辛苦自家知”, 叙述自己为翻译和出版《尼耳斯 • 玻尔集》十年劳碌奔走的甘苦。那篇短文的发表过程本身似也在为自己承载的辛苦主题做着诠释。 戈革在将该文收入《史情室文帚》时写道:
此文脱稿于 1990 年 4 月 4 日, 刊于《博览群书》的某期, 是该刊一位编辑向我约的稿。 刊出时被编辑部粗暴删改,将后面的很长一部分完全砍掉。 结果前面说《玻尔集》有 “三方面的” 意义, 而后面却只论述了 “两方面” (第三方面被删掉了), 呈现了“前言不搭后语” 之势。 这样的 “删节” 实在开了我一个 “大玩笑”!
“十年辛苦” 还只是辛苦的开头, 随着戈革翻译生涯的继续, 出版的艰辛也在继续。 首先遇到的当然就是钱的问题。 早在一九八零年, 戈革就颇有先见之明地在一篇发言稿中写道:
“经费” 从哪里来? 有没有 “利润”? 这样的问题是我这种书呆子所最害怕和最外行的东西。 我只希望, 如果咱们确实真心实意地搞 “现代化”, 钱 (!) 的问题应该有办法解决。 不然呢? - 那就一切全都等于废话!
现在看来, “咱们” 搞现代化倒是真心实意的, 但 “咱们” 也真心实意地不想把钱扔在这些无法生出更多钱来的地方。 最终, 还是靠他这位“书呆子” 从国外筹来了经费, 将《尼耳斯 • 玻尔集》的出版惨淡延续下去。 但即便如此,命运依然要残酷地让他在有生之年见到这套自己为之付出无数心血的文集被排挤出中国大陆。 等他完成第十卷的译稿时,诺大个中国大陆已找不到一家合适的出版社。 该书最终由他自费, 并采用香港书号出版, 由此导致的直接后果, 便是无法在内地销售(因为没有中国大陆的书号)。 这一卷迄今还有很多存书堆积在戈革家中。
戈革翻译《尼耳斯 • 玻尔集》的努力在中国遭遇了重重困难, 在玻尔的故乡丹麦却引起了很大反响, 并受到媒体的广泛报道。戈革生前曾三度应邀访问丹麦, 每次历时约半年。 除学术交流外, 他还利用国内外赞助的经费收集整理了大量与玻尔有关的文字、 图片、 影像、及实物资料, 这些资料现大都收藏于戈革生前所在的中国石油大学的玻尔文献室里。 二零零一年夏, 戈革获得了丹麦国旗骑士勋章,成为继《安徒生童话》的译者之后又一位获此殊荣的中国人。 那年秋天, 美国物理协会 (American Institute ofPhysics) 在一篇通讯中报道了戈革, 并称其为 (研究) 科学史的英雄 (A Hero of History of Science)。在戈革去世前, 他收到了《尼耳斯 • 玻尔集》的最后两卷, 可惜那时他因眼疾加剧, 已无法再从事翻译工作。他的去世更使得这套第一流的译作永远成为了断臂的维纳斯[补注一]。
除《尼耳斯 • 玻尔集》外, 戈革还翻译了玻尔、 海森伯、 爱因斯坦等人的几种传记及其它相关文献。 他也翻译过《爱因斯坦全集》第三卷、Maxwell《电磁通论》(上、 下) 等名著。 他不仅英文功底深厚, 而且翻译态度严谨, 常常会为搞清一个典故而去信向国外友人询问。更重要的是, 他的翻译大都是在读懂原著的基础上进行的, 这可以从他在译者序或译者注中对原著所作的精辟评论中看出。他对玻尔著作的研读更是细致入微, 在去世前口述的自传体文章 “正直者的困境” 中他曾有过这样的叙述:
说到《玻尔集》, 也有人劝我剩下的工作交给别人翻译, 但我不放心, 因为那不仅是英语, 而且是丹麦的英语, 是玻尔的英语。 我翻译了十卷, 我比较了解他运用英语的方式, 英语在他身上, 用法不太一样。
毫无疑问, 译作是戈革先生留给中国史学界最宝贵的遗产。
一九八八年戈革摄于哥本哈根玻尔墓旁
二. 经历坎坷的独行侠
现在再回过头来叙述一下戈革先生的生平。 戈革先生的一生, 最主要的工作是研究科学史, 尤其是研究玻尔。 但正如他自己所说: “我研究玻尔,逾三十年, 但在国内受到封锁和排挤, 可谓全无任何知名度”[注一]。 与所有 “全无任何知名度” 的人一样, 有关戈革的生平,可资参考的材料极少。 他所任教的中国石油大学数理系曾有一段简介, 提到他一九二二年一月二十二日出生于河北省献县农村(其它资料一般只提到他出生于一九二二年一月)。 他一生著作等身, 却极少述及自己的生平。 在晚年时曾有朋友劝他写一本自传,但他却想等玻尔的书翻译完了再写。 可惜上苍并未给他那么多的时间。 现在我所能找到的有关戈革生平最有价值的材料, 是他二零零六年口述的自传体文章“正直者的困境”, 其余信息则只能从散见于其它文章的只言片语中进行收集与推测。
戈革幼年丧父, 童年岁月在颠沛流离之中度过。 十五岁那年, 抗日战争爆发, 戈革在乡下躲避了两三年, 此后辗转于河南、 甘肃等地,在甘肃酒泉念了中学。 一九四五年, 戈革考入了当时中国最好的大学 - 或许也是中国教育史上最令人敬仰的大学 - 西南联合大学。 一年后,西南联大迁回北大、 清华及南开旧址复校。 戈革选择进入了北大。
一九四九年, 戈革从北大毕业, 进入清华大学当研究生, 但因当时教学秩序混乱, 离校时并未获得学位。 毕业后, 虽经努力,志在理论物理的戈革仍未能进入综合性大学从事理论物理的教学及研究, 而被分配到了工科学院 - 先是进了山东工学院,后又于一九五三年进了当时刚刚成立的北京石油学院 (现已改名为中国石油大学), 在那里工作了一辈子。 我最早知道戈革的时候,对他的石油学院教师这一身份颇感意外, 因为这个学院与他的专业及兴趣简直八杆子也打不着。 他的这一身份后来还让人闹出过笑话。在戈革接受丹麦国旗骑士勋章时, 有位中方领导曾到场发言, 此人并不认识戈革, 听说他是石油大学的教师,就在仪式上大谈了一通丹麦和中国的石油问题, 并赞扬了戈革对中国石油业的贡献。
象戈革这样理论出身, 在工科院校不务正业、 理论脱离实际的教师, 在政治运动中自然难逃革命学生、 革命同事及革命领导们的 “法眼”, 先是“众望所归” 地被划为右派, 后又于一九六九年被定为反革命, 在牛棚中度过了漫长岁月。 在那些受尽屈辱, 并且丧失行动自由的黑暗日子里,他的母亲离开了人世[注二]。
戈革的一生历经坎坷, 但那样的经历并未将他打磨成一个胆小懦弱、 圆滑世故的人。 相反, 他脾性顽强, 性格火爆, 言辞犀利、 嫉恶如仇。他的文字火气十足, 火力更是十足, 但同时却又不乏幽默、 富有机锋。 他对学术界外行领导内行、 不学无术、 信口开河、向壁虚造等种种弊端及腐败深恶痛绝, 在文章中常予毫不留情的痛斥。 他在一九八零年的 “科学技术史学术会议” 中发言提出:
多年来对我们学术风气污染最严重的, 就是 “江湖气” 和 “行帮气”。 这两者都带有很浓列的封建味道, 而且往往形影不离, 交相为用。学术界的一切以假乱真、 装腔作势、 夸夸其谈、 洋洋自得、 投机取巧、 妒贤嫉能、 剽窃抄袭、 结党营私、 招兵买马、 独霸一方、 开山立柜... ... 种种的恶习, 几乎都不外是这 “二气之 ‘良’ 能”!
从某种意义上讲, 戈革是文革之后公开批评学术腐败的先驱者之一, 这种批评在当时是需要很大勇气的。 由于他这种火爆的脾气和嫉恶如仇的性格,戈革在周围很多人眼里成为了一位怪人, 日益受到孤立和排挤。 用他自己的话说: “我是一个很不好惹的老家伙, ... ...一辈子批评别人不看头势, 常被人家恨得 ‘牙痒痒地’”。 他在国内的知己寥寥无几, 远少于他在海外的朋友。
除泛泛抨击学术界的腐败、 肤浅、 跟风、 出丑等行为外, 戈革也通过自己的科学史研究, 具体指出并纠正了许多长期存在的以讹传讹、 广为流传(或有意散布) 的错误。 比如他曾撰文驳斥所谓玻尔的互补原理与中国古代的阴阳符号或太极八卦存在关联的无稽之谈。他也曾驳斥过那些认为《易经》或《博物志》等中国古籍包含现代科学思想的所谓 “研究”。
当然, 戈革关注得最多, 并且研究得最透彻的, 还是与玻尔有关的科学史。 在这方面, 他所指出并纠正的某些错误不仅普遍存在于中国史学界,也存在于国际学术界。 比如有关玻尔当年面对的原子稳定性问题的真正含义, 绝大多数中外文献都只给予了片面的描述;比如许多中外教科书在提到玻尔原子模型时都有所谓玻尔的 “三条假设” 之说, 这与玻尔原始论文的结构明显不符; 又比如对玻尔对应原理的理解,绝大多数中外文献都存在着明显的曲解[注三]。
除此之外, 戈革对物理学史 (尤其是量子力学发展史) 的其它方面 (比如玻尔是否如一些史学家认为的那样反对过爱因斯坦的光量子假说),以及一些疑案 (比如发生在一九四一的玻尔-海森伯密谈事件的真相), 也都有所涉猎, 并翻译过一些文献。 值得一提的是,戈革为自己译作所写的译者序是他文字中很重要的组成部分。 他的很多译者序不仅是精彩的书评, 更是自己的研究心得, 读起来引人入胜,而且很有参考价值, 是阅读戈革译作独有的一种额外乐趣 (只可惜有些译者序因言辞过于激烈而惨遭出版社编辑的毒手)。
戈革在翻译及研究玻尔方面的成果, 赢得了国外玻尔研究者们的尊敬, 在彼此的交流中他与其中很多人成为了好友。 玻尔唯一从事物理研究的儿子,一九七五年诺贝尔物理学奖得主奥格 • 玻尔甚至认为戈革也许能当互补原理的 “亚圣”, 即除玻尔本人外最深知互补原理含义的人。 当然,戈革认为那是奥格 • 玻尔跟他开的 “丹麦式的玩笑”, 但即便是玩笑, 能让奥格 • 玻尔开这样玩笑的人恐怕也不多。戈革的学术活动得到了海内外一些机构及个人的资助, 他将这些资助都用于了学术活动及资料收集, 他自己的生活则一直很清贫。他八十一岁时曾在一篇文章中写道:
老夫一生最向往的, 便是一间比较宽敞适用的书房, 但至今未得, 而且今后也不会有任何希望, ... ... 多年以来, ... ...虽然也有自己的工作场地, 但是那都称不得书房, 最多只是一间斗室, 兼作读、 写、 会客、 储藏 (衣服、 被褥) 和养猫之用而已。此种场地有其自己的变迁, 地址、 结构和大小各不相同, 最小之时乃是床头约两平方米之地, 只放得下一桌一椅而已(我所译《玻尔传》的头四卷便是在该处完成的)。
戈革先生的这种经历, 是不少老一辈知识分子 (尤其是那些不会趋炎附势的知识分子) 的共同经历, 也是中国亏待那一代知识分子的明证。
除物理学史外, 戈革先生在古体诗、 篆刻、 书法、 绘画等方面也有出众的才能, 限于本人的知识范围, 本文对这些就只能一概从略了。 在本文的中篇 与 下篇 中, 我将对戈革先生有关玻尔的历史地位、 对应原理、 互补原理、 及 EPR 争论等方面的若干观点进行评述,并提出一些不同看法。 戈革先生若泉下有知, 当不会介意我在一篇纪念他的文章中提出一些不同看法, 因为国内常见的那种如样板戏一般高、 大、全的浮夸传记或自传也正是他本人所素来不喜的。
>> 接中篇
注释
这段话写于一九九零年, 到他去世时, 他研究玻尔已近半个世纪。
这一点是从他发表于二零零一年的文章 “红莩论猫” 中的文字 “吾母逝时, 吾方身在难中” 加以推测的, 倘若有误, 欢迎知情的读者不吝指正。
不过在这一点上, 戈革先生的叙述在我看来也有所欠缺, 我将在本文的 中篇 中加以评述。
二零零八年二月二十二日写于纽约
http://www.changhai.org/
补注
本文完成后, 网友 Ethan 转来了戈革先生去世前半年所写 (或口授) 的 “《尼耳斯 • 玻尔集》译后记”,其中提到他已在放大镜及自费聘请的助手帮助下完成了《尼耳斯 • 玻尔集》最后两卷的译文初稿, “以后再经过认真的校对, 便可定稿了”。 因此“维纳斯” 应该说还是基本 “完臂” 了。 但愿国内出版界能暂时钻出钱眼, 为这套伟大的译作画下圆满的句号。 在这里我要向提供信息的Ethan 网友表示感谢。 [2008-02-23]
三. 关于玻尔的历史地位
在戈革先生的观点中, 最有争议的也许是对玻尔的历史地位, 尤其是对他与爱因斯坦相对地位的评价。 戈革在这方面的基本观点, 是认为玻尔的历史地位不在爱因斯坦之下[注一]。 比如他在《尼尔斯 • 玻尔: 他的生平、 学术和思想》一书的序言中写道:
真正全面地、 综合地、 历史地、 不偏不倚地考察起来, 无论就其深度、 广度、 强度来看还是就其持久性来看, 玻尔在二十世纪物理学中乃至在整个的人类思想领域中所起的作用, 无论如何不亚于爱因斯坦。
又比如他在 “尼耳斯 • 玻尔的学术贡献” 一文中, 对玻尔的评价是:
从他们对物理学本身的全部贡献来看, 玻尔无论如何不亚于爱因斯坦。 从他们在二十世纪物理学革命中所起的推动作用来看, 玻尔显然超过爱因斯坦。
这两个 “无论如何不亚于” 很清楚地表明了戈革对玻尔历史地位的评价。 而在被他视为 “学术遗嘱” 的 “《尼尔斯 • 玻尔集》译后记” 中, 他更是毫不含糊地提出: “尼尔斯 • 玻尔在科学史上的地位, 可以和牛顿的地位相比”。
戈革对玻尔的推崇遭到了很多人的抨击。 他六十岁时 (一九八二年) 甚至在一次演讲中因这一观点而被一位比他更老的 “老先生” 轰下台去。 后来他在文章中愤然评论道:
在国外, 爱因斯坦的名声被无知大众吹得甚高, 这未必是爱因斯坦之福 (有关议论在此无暇分析); 在国内, 个别人不许任何人对爱因斯坦有任何批评, 谁要说了一句不敬的话, 他就会暴跳如雷, 那一幅学阀面貌也很好玩!
此外, 有批评者认为戈革对玻尔的推崇, 是典型的研究什么就抬高什么。 更有人指责他借抬高被研究对象来抬高自己。 在我看来,戈革对玻尔的推崇是发自内心的, 是因为其伟大而研究, 而非相反, 更不是为了抬高自己。 他在各种细节上流露出的对玻尔的感情,不是一个怀着功利目的而从事研究的人所能具有的。 至于那种将戈革轰下台去的粗野做法, 则不值一评。
不过, 撇开各种情绪化的因素, 我们也应该看到, 爱因斯坦的名声绝非只是 “无知大众” 的吹捧, 事实上, 就连戈革本人也一度承认爱因斯坦是“名至实归”。 在我看来, 如果一定要对科学家的历史地位进行排序, 那么二十世纪的物理学家中唯一没有悬念的就是第一名, 即爱因斯坦 (类似地,二十世纪之前的物理学家中唯一没有悬念的也是第一名, 即牛顿), 这或许也是多数人的共同看法。 那么, 戈革究竟是出于什么理由,认为玻尔的历史地位 “无论如何不亚于爱因斯坦” 呢? 从我收集的资料看, 他的依据主要有以下四条:
因为量子理论比相对论更重要。
因为量子理论对观念的突破比相对论更深刻。
因为玻尔对同时代物理学家的影响更大。
其它零星理由。
在本节中, 我将对上述四条 (尤其是二、 三两条) 作一些分析。 鉴于此类问题固有的模糊性, 这些分析当然不可能逻辑地推翻任何观点,因此我的侧重点将在于提出一些在我看来是利用上述几条进行分析时必须注意的地方。 考虑到上述几条 (主要是前三条) 在文献中常常出现(虽然用意各不相同), 对它们的内涵进行分析或许要这比得到或推翻一个结论更有意义。 至于结论 - 即那个见仁见智的排序 -就象《雪山飞狐》中胡斐那一刀是劈还是不劈, 每位读者可以自己去 enjoy。
上述四条中的第一条人们已讨论得很多, 我不拟多说。 总体来讲, 量子理论比相对论更重要, 是几乎所有物理学家的共识。用这一条分析玻尔与爱因斯坦的相对地位时, 最大的困难在于: 相对论的创立基本上是爱因斯坦的 one man show (即便狭义相对论,他也是基本独立 - 甚至孤立 - 地完成的), 而量子理论的创立却是一大批物理学家 (其中包括爱因斯坦) 共同努力的结果。因此从量子理论与相对论的对比到玻尔与爱因斯坦的对比, 其间存在巨大的鸿沟。
我们来看第二条, 量子理论对观念的突破比相对论更深刻, 这也是几乎所有物理学家的共识。 用这一条分析玻尔与爱因斯坦的相对地位时,除面临与前一条同样的鸿沟外, 在我看来还有一个不可忽视, 却往往被忽视的地方, 那就是在量子理论的发展中,观念的突破往往滞后于理论框架及实验结果的出现。 比如 Planck 是首先通过含义不清的的数学内插手段得到与实验相符的黑体辐射公式,然后才提出量子假说。 比如玻尔在构筑原子模型时, 关注的是原子光谱问题而非诸如 “当电子从一个定态过渡到另一个定态时,它怎么决定将以什么频率来振动” 之类的观念性问题。 比如导致巨大观念性困难的波粒二象性, 主要是由实验确立的。比如颠覆了经典决定论的波函数几率诠释, 主要来自散射实验方面的经验[注二]。 与之不同的是, 在相对论的发展中,观念的突破却先行或同步于理论框架, 且独立于实验结果。 比如爱因斯坦在建立狭义相对论的过程中,一开始就对诸如同时的相对性之类的观念性问题给予了很大的重视[注三]。
因此, 量子理论对观念的突破虽然比相对论更深刻, 但它的发展过程却是由一系列比相对论的发展更接近常规的步骤组成的,相应的观念性问题则往往是在那些接近常规的步骤达成之后才出现或引起重视的。 换句话说,量子理论的观念性突破往往是在通过接近常规的方式打开理论框架及实验结果这个潘多拉盒子之后, 才自然而然跑出来的 (这时候想赶也赶不走了),是一种 “逼上梁山” 式的被动式突破。 虽然思考、 分析、 及接受这种突破同样需要巨大的勇气与智慧, 而玻尔在其中起了重要作用。但它与爱因斯坦创立相对论所经历的主动式突破在难度、 创造性、 贡献度等方面该如何对比, 是一个需要考虑的因素。
再看第三条。 这一条本身显然也是成立的。 玻尔与同时代的很多物理学家 - 尤其是年轻人 - 有着密切的讨论关系, 在这点上他绝非本质上是“个体户” 的爱因斯坦可比[注四]。 可以说, 玻尔是量子理论发展史上的领袖人物。 不过, 由讨论所产生的影响是一个高度含糊的概念,量子理论后来的发展在多大程度上得益于玻尔的这种影响, 是一个很难确切回答的问题。 退一步讲, 即便我们愿意因这种影响而给玻尔很高的credit, 也必须看到, de Broglie (物质波)、 Schrödinger (波动方程)、 Born (几率诠释)这条波动力学的主线是独立于玻尔发展起来的 (这条主线倒是在每个环节上都受到爱因斯坦的某种影响)。 同样的, Dirac的相对论量子力学也是独立于玻尔发展起来的。 另一方面, 玻尔是一个讨论型的物理学家, 讨论对于他自己中期及后期的工作也是至关重要的,因此这种因讨论而产生的影响具有双向性。 如果要谈论 credit, 就必须考虑到这种双向性。
除此之外, 我觉得在使用这一条时还有一个不可忽视、 却往往被忽视的地方, 那就是玻尔与年轻人的讨论有时也会产生负面影响。 A. Pais在其《Niels Bohr‘s Times》一书中提到, 与像玻尔那样不知疲倦的人合作时, 年轻人几乎没有任何时间和精力来搞自己的研究。他并且引述合作者之一的 Oskar Klein 的话说, 他是当玻尔不在哥本哈根时才做出自己最独创和最大胆的工作的。 无独有偶,Heisenberg 也是在和玻尔讨论得筋疲力尽之后, 趁玻尔不在哥本哈根时完成了有关不确定原理的论文 (对这一工作有过启示的人是Pauli、 Born、 Jordan 及爱因斯坦, 但不是玻尔)。 举这些例子, 当然不是要抹杀玻尔对年轻人的正面影响,而是要强调在评估这种影响时所需面对的复杂性。
关于第四条, 我们在这里只讨论一个有趣的观点[注五]。 戈革在其为《科学家传记词典》撰写的词条中曾经写道:
甚至有人说, 玻尔早就有了关于新量子力学的概念, 只是他那种无休止地修改文稿的办法, 才使他延误了时间, 落在了别人的后面。
这段引文似在暗示玻尔有能力自己提出新量子力学。 但事实上, 玻尔在博士毕业之后的几乎所有工作中, 都明显呈现出定性分析越来越多,定量计算越来越少的趋势[注六]。 而无论矩阵力学还是波动力学, 它们最大的特点是奠定了量子理论的数学框架。 如果 Heisenberg 和Schrödinger 没有作出他们的发现, 或许早晚会有其他人脱颖而出, 但这 “其它人” 却几乎不可能是玻尔。因为玻尔虽对当时的整个形势有广博而深入的了解, 但以他那种偏向定性的研究风格, 是极不可能得到象矩阵力学或波动力学那样具体的数学框架的。因此, 上述引文有很大的水分。
除上述疑似 “水货” 的引文外, 戈革还在讲述新量子力学的诞生时, 援引了玻尔最忠实的学生, 被泡利称为教皇 (指玻尔) 的唱诗童子的 Rosenfeld 的一段话:
玻尔观点的充分影响一直停留在他的为数很少但却很有才华的一群学生中间, 这些弟子们在通过及时地发表自己的结果而使自己更广泛地为人所知方面确实比他们的老师干得更好。
戈革并且评论道: “这句颇有 ‘微言大义’ 味道的话确实是很值得我们玩味的”。 引用这样的 “微言”, 其 “值得玩味” 的 “大义”似乎也是要暗示玻尔本人若不是发表文章的速度太慢, 是有可能亲自创立新量子力学的。 而这 - 如我上面所分析的 - 恐怕只能算是 “唱诗童子”所唱的圣歌, 是对玻尔很大的高估。
四. 关于对应原理
对应原理 (也叫对应论证) 是旧量子论时期玻尔的一个重要贡献。 在矩阵力学出现后, 玻尔曾表示: “量子力学的整个工具,可以看成是对包含在对应原理中的那些倾向的一种精确表述”。 Born 也认为, 对应原理是从经典力学通向量子力学的桥梁。 但究竟什么是对应原理,文献中却存在着广泛的误解。 这一点, 戈革先生曾反复指出过。
文献中对对应原理最常见的误解有这样几种:
对应原理是指: 量子数很大时, 量子理论应过渡为经典理论。
对应原理是指: Planck 常数趋于零时, 量子理论应过渡为经典理论。
对应原理是指: 任何理论, 当应用于经典理论可以适用的情形时, 必须过渡为经典理论。
这些误解流传极广, 几乎所有学过量子力学的人对上述表述都会有似曾相识的感觉。 戈革曾在 “尼尔斯 • 玻尔和他的对应原理”一文中列举了十类包含误解的文献, 这其中包括了象 A. Pais 这样的物理学家撰写的文章。 在我的藏书中也可以找到很多类似的误解,并且也都来自物理学家。 比如 D. Bohm 在其《Quantum Theory》中这样叙述对应原理: 量子定律必须这样来选择,即在涉及众多量子的经典极限下, 量子定律的平均结果应导致经典方程。 又比如 B. d‘Espagnat 在其《ConceptualFoundations of Quantum Mechanics》中认为, 对应原理指的是当量子不连续性可被视为无穷小时,量子理论与经典理论对可观测量的预言应当重合。 这些说法大致对应于上述第一、 二两种误解。 d‘Espagnat 并且把 A. Messiah也拉下了水, 他说后者的经典教材《Quantum Mechanics》包含有对应原理的一种 “slightly differentidea”, 而该 “idea” 正是上述第一种误解。
一般来说, 戈革在指出他人错误时所用的口气是很不客气的, 虽不能与如今互联网上的笔战风格相比, 但也颇为尖锐。这一点在评述有关对应原理的误解时也不例外。 不过值得一提的是, 戈革批评的同时对误解者进行了区分, 将物理学家单独列为一类。他认为物理学家们的兴趣不在于回顾过去, 在历史问题上的误解最可同情和原谅。 能作出这种区分, 是难能可贵的, 因为很多搞冷门研究的人,喜欢拿一些自己擅长的犄角旮旯的东西来抨击别人, 通过别人 (尤其是名人) 在少数冷门内容上的疏失, 来对他们进行语气夸张的否定,却全然不顾那些东西在别人的论述中是细枝末节还是核心主题。 而戈革既指出了问题, 又不夸大问题, 意识到同样的问题对不同的人或在不同的作品中,其重要性是不同的, 有些 (比如随口提到对应原理的量子力学教材) 是出现在蛇足上, 有些 (比如专论对应原理的科学哲学或科学史作品)则是出现在七寸上。 他的批评更多的是针对后者, 这是一种比较清醒的史学视角。
那么究竟什么是对应原理呢? 戈革给出的表述是这样的:
对应原理是指: 对于从定态 n‘ 到 n 的跃迁:
当 n 与 n‘ 都是大数, 且都比 n‘-n 大得多时, 跃迁辐射的频率与相应轨道的经典绕转频率的某个倍频 (或者说与一个经典泛频) 基本重合。 特别是, 当 n‘ 与 n 为相邻定态时, 跃迁辐射的频率基本等于相应轨道的经典绕转频率。
在上述大量子数极限情形下, 跃迁几率正比于相应泛频所对应的经典振幅的平方。
上述规律不仅适用于单周期体系, 并且也适用于多周期体系。
上述规律不仅在大量子数极限下成立, 而且或许在任意量子数下也成立。
与之相比, 包括前面所提文献在内的多数文献的表述至多只包含了上述含义的前三条, 有的甚至只包含了第一条 -这一条在玻尔一九一三年的原始论文中曾被用到过, 这可能是那些文献将之误解为对应原理的原因。 但玻尔从未将上述第一条或前三条单独称为对应原理,相反, 他曾对 Rosenfeld 表示: “那不是对应论证。 对于低频振模来说量子理论应该变成经典描述, 这样的要求根本不是一条原理。它只是对理论的一种显然的要求”。 因此, 对应原理的真正关键实际上是在被多数文献所忽略的第四条上。 正是因为有这一条, 玻尔才可以表示“量子力学的整个工具, 可以看成是对包含在对应原理中的那些倾向的一种精确表述”。 否则的话, 对应原理变成了只针对大量子数极限, 它的“精确表述” 又岂能成为 “量子力学的整个工具”?
但是, 戈革对上述第四条的表述却并不正确。 因为如果那个表述正确的话, 整个原子光谱理论除定态条件外, 就完全变成经典物理了,这显然是不可能的。 因此, 由对应原理的前三条所表述的规律, 事实上还真的 “仅在大量子数极限下成立”, 在任意量子数下是不成立的。这一点玻尔早在一九一八年首次正式表述对应原理 (当时还不曾采用 “对应原理” 这一名称, 后者是从一九二零年起才使用的) 时就已意识到了。因此戈革对这一条的表述 (这里所选的已是戈革文章中最谨慎的表述, 因为其中包含了 “或许” 二字, 他在其它文章中采用的均是肯定语气)不仅低估了玻尔当时的知识, 不同于玻尔原始论文的表述, 而且从物理上讲也是不成立的。
那么究竟什么才是玻尔当时的知识, 以及他本人的表述呢? 我在这里引述一下, 以供对历史感兴趣的读者参考, 也作为对戈革先生文章的补充。 玻尔的表述是这样的 (该表述来自玻尔一九一八年初次表述对应原理的论文 “论线光谱的量子论”, 重点是我加的):
没有关于定态间跃迁机制的详细理论, 我们当然不能普遍地得到两个这种定态之间自发跃迁几率的严格确定法, 除非各个 n 是一些大数。 ...... 对于并不是很大的那些 n 值, 在一个给定跃迁的几率和两个定态中粒子位移表示式中的付立叶系数值之间也必定存在一种密切的联系。
在这里, 玻尔明确表示, 在一般情形下 “当然不能普遍地得到” 跃迁几率的严格确定法, 在这点上连 “或许” 这样的含糊度都是不存在的。关于跃迁几率与相应泛频所对应的经典振幅的关系, 他只表示存在 “一种密切的联系”。 而对于将跃迁几率视为正比于经典振幅平方的这种估算方法,他在同一篇论文中明确表示: “各个 n 值越小, 这种估计当然就越不准确”, 在这里, 他同样没有提出或认可哪怕是 “或许”意义下的普遍规律。 在后来的文章中, 玻尔反复强调了这种普遍联系的不存在性, 比如在一九二一年第三届 Solvay 会议的发言稿中, 他表示在“跃迁的几率和运动之间得到一种简单直接的定量联系的可能性” 已经被 “很自然地排除了”。 因此戈革对上述第四条的表述无疑是不准确的。
对应原理对今天学物理的学生已无重要性, 我就不再多写了[注七]。 有读者可能会问:既然玻尔并未提出小量子数情形下跃迁几率与经典振幅之间普遍而定量的关联, 对应原理在旧量子论中为何还如此有用, 以至于玻尔和 Born对它作出了这么高的评价? 这是因为, 对应原理虽未能给出计算跃迁几率的普遍方法, 但玻尔所说的跃迁几率与经典振幅之间的 “密切的联系”包含了一些重要的定性对应, 比如可以通过对经典振幅的分析确定量子跃迁为零的情形。 这样他就可以导出量子跃迁的选择定则,以及跃迁辐射的偏振性质, 而这些在旧量子论时期具有极大的重要性。
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注释
戈革也曾表述过爱因斯坦比玻尔更伟大的观点。 但他的那种表述大都带有一个起中和作用的补充说明。 比如他曾表示“爱因斯坦应该是二十世纪最伟大的物理学家”, 但随即补充说 “因为他的名气最大”。 我们都知道, 名气这东东来源是很复杂的,如果伟大仅仅是因为名气大, 那这种伟大完全可能是带水分的。 又比如他曾表示 “爱因斯坦只有牛顿配与他相提并论”, “从高度上而言,玻尔也不及他”, 但随即又表示 “爱因斯坦是高山, 玻尔是很大的山, 他们俩谁更伟大很难讲”。 另一方面, 当他表示玻尔比爱因斯坦更伟大时,通常讲得很干脆, 不拖泥带水。
上面的叙述比较简化, 这里补充几点:
“当电子从一个定态过渡到另一个定态时, 它怎么决定将以什么频率来振动” 是 Rutherford 在玻尔的论文发表之前写信提出的问题, 玻尔在回信中未予回答。
玻尔在建立原子模型时, 也引进了一些重要假设, 比如认为处于基态的电子不辐射电磁波。 但那些并不是人们通常所说的比相对论更深刻的观念性突破 - 即对经典决定论与经典实在观的突破。
波粒二象性的确立也有来自理论 - 比如爱因斯坦光量子假说 - 的影响。
除散射实验外, 波函数几率诠释的提出也曾受到爱因斯坦提出的电磁波与光量子关系的影响。
这里也补充几点:
在狭义相对论创立之前已有很多实验积累, 但它们并未对爱因斯坦的研究产生重大影响。 倒是 Lorentz 等人在那些实验引导下所做的努力, 可以归类为实验结果与理论框架先行, 从而更接近量子理论的发展模式, 可惜并未成功。
广义相对论三大经典验证之一的水星近日点反常进动作为一个观测结果, 早在广义相对论创立之前就已被发现, 但未对爱因斯坦的研究产生丝毫影响。
而且爱因斯坦一举奠定了直至今天依然适用的相对论基本框架, 其工作结果之完善, 战场打扫之干净, 使得他有生之年, 基本上无人能在同一领域中作出重大贡献, 其影响力无疑进一步打了折扣。
零星理由的另一个例子, 是引述若干物理学家对玻尔的推崇。 如我在 从 Planck 的一段话谈起 中所说, 这种选择性的引述只能为文字增色, 却不足以作为论述的依据。 因为人们可以找到更多推崇爱因斯坦的物理学家, 其中甚至有可能包括推崇过玻尔的那几位。
当然, 玻尔在酝酿论文的过程中还是会进行必要的计算或估算, 但其复杂度无法与创立量子力学所要求的相比。
考虑到对应原理原始定义之过时, 现代误解之广泛, 不排除人们将错就错, 把误解吸纳为约定成俗的新定义的可能性。
二零零八年三月十日写于纽约
http://www.changhai.org/
五. 关于互补原理
互补原理 (玻尔本人通常称其为 “互补性” 或 “互补关系”) 是玻尔在一九二七年召开的科摩 (Como) 会议上提出的。它被认为是量子力学哥本哈根诠释的核心, 同时也是玻尔对哲学的重大贡献。 对于这一原理, 很多人给予了很高的评价, 也渲染了它的轰动性。 比如Ruth Moore 在其流传广泛、 但本质上是外行手笔的玻尔传记中, 称互补原理在科摩会议上的提出“象西北风有时搅动往常很平静的科摩湖面一样搅动了会场”。 戈革先生则表示: 玻尔的互补原理及由此产生的互补哲学 “在学术思想界引起了轩然大波,发生了难以估计的影响”, “其影响之深远甚至远远不是相对论的影响所能比拟的”。
就连一向谦逊的玻尔本人, 对互补原理也作出过相当夸张的评价。 在其有生之年, 玻尔曾致力于将互补性观念推广到物理学的其它分支 (比如热力学),自然科学的其它领域 (比如化学、 生物), 以及社会科学 (比如人类学、 社会学、 政治学)。 他曾表示,他的互补哲学能使人们的思想更加开朗, 使人类的关系更加和谐, 可以代替宗教, 将来甚至在中小学里都会被讲授。
互补原理果真有那么重要吗? 在我看来答案是否定的。 起码, 物理学上几乎没有任何重大进展曾经显著地得益于这一原理。这一点甚至连玻尔本人的工作也不例外。 互补原理提出后, 玻尔本人在物理学上最主要的工作有两项: 一项是对电磁场量可测量性的研究, 它发源于Landau 与 Peierls 一九三一年的一些想法。 另一项则是提出了原子核的液滴模型, 它为早期的核裂变研究提供了帮助。这两项研究都不曾在实质意义上依赖过互补原理, 虽然玻尔曾用互补原理对其中第一项研究作了一些包装[注一]。
不过, 考虑到互补原理已被泛用到了非常宽广的领域, 而且它作为哥本哈根诠释的核心, 被很多人认为是理解量子力学所必需的,因此从正面论述互补原理的不重要性将是困难的。 本节不拟作这样的 “强攻”, 而只打算从一个非常特殊的角度出发来进行一些探讨。 这个角度就是:究竟有多少人真正懂得互补原理? 之所以选择这样一个角度, 是因为无论我们将互补性视为哥本哈根诠释的核心, 还是适用面宽广的哲学,要想确认它的重要性, 确认它对后世的影响, 首先应该确认它已被很多人所理解。 这 “很多人”虽然无需多到象玻尔所期望的那样包括未来的中小学生, 起码应该包括相当比例的物理学家, 及研究互补原理的其他人士。 反过来说,如果连那些人都未能理解互补原理, 那么人们围绕这一原理所作的广泛探讨, 就很可能是人云亦云、 以讹传讹, 甚至有可能是 “挂着羊头卖狗肉”。一个不能被他人真正理解的观念, 是很难称得上对后世有真正的影响力或重要性的。 而一个物理理论的诠释,如果能理解它的人比能掌握该理论的人少得太多, 其意义也是值得商榷的。
我们先来看看互补原理在科摩会议上的反响。 依据当时的会议纪录及物理学家们的事后回忆, 我们可以确认, Moore所述的互补原理象西北风搅动科摩湖面一样搅动会场并不是事实。 玻尔的演讲结束后, Born、 Kramers、 Heisenberg、Fermi 及 Pauli 等人参与了例行讨论, 但那些讨论并未涉及玻尔所强调的任何重点。 事实上, 就连互补原理后来的最热心传播者Rosenfeld 也表示自己当时看不出、 也感觉不到演讲中的任何微妙之处。 与会者之一的匈牙利物理学家 Wigner很好地总结了互补原理对会场的真正影响: 这篇演讲不会使我们中的任何人改变自己关于量子力学的见解。
那么, 互补原理是如何从一个几乎无人在意的灰姑娘, 转变成一个让人耀眼生花的小公主呢? 我个人认为, 这与爱因斯坦对量子力学的诘难有很大关系。爱因斯坦的诘难在无形中给了玻尔一个象 “焦点访谈” 一样的重要舞台, 使他能够在众人的关注之下反复重述那些此前曾被忽视的观点。由玻尔出面对爱因斯坦进行回击这一事实, 以及回击过程所具有的令人回味的戏剧性, 使玻尔的观点逐渐成为正统,并得到越来越多的物理学家起码是名义上的认同[注二]。
但这种数量上的繁荣, 却并不意味着有越来越多的人开始懂得了互补原理。 相反, 人们发现即便在互补原理的核心支持者中,对这一原理的表述也存在很大的出入。 甚至连玻尔本人的论述也存在显著的易变性。 这一点对于熟悉玻尔的人来说是并不陌生的。 几乎所有当过玻尔助教,帮他记录过文稿的物理学家都有一个共同的体会, 那就是玻尔的文稿大都会一改再改, 而且修改的过程不一定收敛。很多文章的最后定稿并非是由于玻尔觉得满意, 而是因为交稿的时间已到, 才不得不 “悬崖勒马”。 玻尔的科摩演讲稿就是一个典型的例子,据帮他纪录文稿的 Klein 回忆, 文稿的准备从 4 月初就开始了 (科摩会议是 9 月份召开的), 每天都由玻尔口授, Klein 纪录,但 “到了第二天, 他所口授的又全部作废”, 于是一切又从头开始, “就这样度过了整个的夏天”。 这样的过程有点象张三丰给张无忌演示太极剑法- 两次演示的是全然不同的剑招。 可惜玻尔不是张三丰, 他的读者也不是张无忌。玻尔对互补原理文稿的修改甚至在科摩会议之后仍进行了相当长的时间。 由这样反复修改所得到的文稿尽管精细得近乎晦涩,却仍无法完整地表达玻尔的意思。 爱因斯坦就曾抱怨说: 尽管花了很大的精力, 我还是不能得出玻尔互补原理的确切表述。
爱因斯坦不懂倒也罢了, 他老人家本就不是量子力学阵营的。 不幸的是, “革命队伍” 的内部也出现了不和谐的声音。 铁杆量子力学阵营的Dirac 沉痛交待了自己的问题 (那口气象是跟 “敌人” 学的): “我没有弄懂那些思想, 尽管我曾经尽了最大的努力企图弄懂它们”。爱因斯坦和玻尔的共同好友, 在两人的争论中毫无保留地支持玻尔的 Ehrenfest 也在给学生的信中诉苦说: “又是玻尔那种可怕的咒语连篇,别人谁也没法总结”。 爱因斯坦、 Dirac 和 Ehrenfest 算是 “主动自首” 的。 美国物理学家 Pais 可就没那样的觉悟了,他在自己撰写的玻尔传记中表示, 对自己来说阅读玻尔的作品是并不困难的, 因为自己拥有一个 “不寻常的优势”,那就是曾经与玻尔本人谈论过互补性, 并且 “所用的小时不计其数”。 Pais 随后就对玻尔的互补性概念及其渊源进行了介绍和分析。 限于篇幅,我就不重复他的文字了, 但我要提一下戈革对 Pais 这番宏论的评价。 简单地讲, 戈革的评价中客气的部分是说 Pais 的分析“似是而非”, 不客气的部分则斥之为 “完全是胡扯”, 戈革并且在 “完全是胡扯” 上加了着重号 (相当于再踏上一只脚)。
对互补原理的另一类 “理解” 来自熟悉东方文化或对东方文化感兴趣的人, 这方面的代表人物是日本物理学家汤川秀树及美国物理学家 Wheeler。这两人都表示互补原理在东方是一种很自然的思想方法, 不难接受。 但同样熟悉东方文化并对东方文化感兴趣的戈革并不认同这种观点,认为他们既误解了互补原理, 也误解了东方文化, 至多只在很有限的意义下有道理。 看来戈革在这方面的眼光是相当挑剔的。 那么, 在被奥格 •玻尔视为也许能当互补原理 “亚圣” 的戈革先生眼里, 除玻尔本人外, 还有没有真正懂得互补原理的人呢? 有, 但似乎只有一位, 那就是“教皇的唱诗童子” Rosenfeld。 在戈革看来, Rosenfeld 才是互补原理的 “亚圣”。 但 Rosenfeld 的 “亚圣”位置却也并非众望所归, 比如奥格 • 玻尔就反复表示过反对, 他认为 Rosenfeld 太教条, 而且太自以为是。
说来说去, 我们还漏掉了两个重要人物, 那就是 Heisenberg 和 Pauli。 这两人都是哥本哈根学派的核心成员,他们很早就接触到玻尔的观点, 并且很早就成为互补原理的支持者[注三]。 在这两人中, 我暂未能找到 Pauli 有关互补原理的表述,因此无法评论。 但 Heisenberg 曾在《Physics and Philosophy》等著作中对互补原理作出过自己的表述。从他的表述来看, 他对互补原理的理解与玻尔存在不小的差异。 在玻尔眼里, 互补原理是对量子力学作自洽理解的基础。 但 Heisenberg却反其道而行之, 把由互补原理所描述的局面的自洽性归因于量子力学数学体系的自洽性, 从而极大地弱化了互补原理的地位。 另一方面,Rosenfeld 曾表示互补原理与唯物主义的辩证法颇有互通之处 (戈革对此不无微辞), 但他却把 Heisenberg 归为唯心论者。因此, Heisenberg 究竟在多大程度上皈依互补原理, 是一个值得存疑的问题。 既然说到 Heisenberg, 顺便也提一下他的学生Weizsäcker。 这位有 “量子神学家” 之称的德国物理学家在玻尔七十周年寿辰前仔细研读了玻尔有关互补原理的论述,并自信已理解了它的真义, 但当他征求玻尔的看法时, 玻尔却毫不含糊地给了他一个否定的答复。
以上我们讨论了几位主要的、 与玻尔有过直接接触的物理学家对互补原理的理解 (确切地说是不理解)。信奉互补原理的物理学家当然远不止我们提到的那几位, 可惜多数人从未对互补原理作出过自己的表述, 因此我们无法评论。 不过,假如那些与玻尔有过直接接触甚至反复讨论的物理学家都不能真正理解互补原理,后世那些只能从有可能词不达意的文字叙述中学习互补原理的人将更不容易理解它。 此外, 还有一点也许是很多人的共同观感,那就是绝大多数后世物理学家对量子力学的态度接近于 Feynman 的一个观点, 即量子力学的核心之谜是无法通过任何 “诠释”而得到真正澄清的, 我们所能表述的只是量子力学是如何工作的。 换句话说, 经过这么多年, 越来越多的物理学家已经意识到:这世界是一个量子世界, 量子力学本身就是对这一世界最清晰的表述。 今天学物理的学生如果回过头去阅读玻尔等人有关互补原理的原始论文,很可能非但不会觉得豁然开朗, 反而会感到更大的困惑。 而今天仍在研究量子力学诠释的人, 他们走的也早已不是玻尔当年那种思辨性的老路,而是诸如退相干之类与量子力学数学体系关系密切得多的途径[注四]。
在本节的最后, 我也评述一下那种认为玻尔的互补原理是对哲学的重大贡献的观点。 按照与上文同样的思路, 我认为互补原理对哲学的发展也无重大贡献。理由很简单, 物理学家尚且很难理解玻尔互补原理的确切含义, 哲学家就更没希望了。 尽管哲学文献中已出现了大量讨论或引申互补原理的文章,但那些文章大都只是人云亦云或以讹传讹。 玻尔曾明确表示: “我可以很合理地说, 没有任何一个被称为哲学家的人真正懂得互补描述是什么意思”。玻尔被很多人视为是极富哲学气质的物理学家, 但他晚年对哲学却殊少敬意。 他曾在旁听完一个哲学讲座后作出了相当罕见的尖锐批评:“哲学家们所说的一切都是纯粹的胡扯”。
当然, 我们无意仅凭玻尔的一两句话就否定哲学家的研究, 为了看看他们到底研究了什么, 我们来举一些例子。 我们知道,给哲学思想贴标签是哲学家们热衷的事情之一。 在有关互补原理的哲学研究中, 有一大类讨论的是玻尔互补性思想的起源。 较新的考察表明,几乎所有此类 “研究” 都是捕风捉影和牵强附会的。 以最主流的研究者为例, 著名的以色列科学哲学兼科学史学家 Max Jammer曾凭借丹麦神学家 Søren Kierkegaard 在其神学著作中谈到人生态度时用过的 “飞跃” 一词,就极富想象力地将之与玻尔所研究的定态间的 “跃迁” 联系起来, 认为玻尔的思想曾受其影响。 他的这种看法遭到了 Rosenfeld 的批评。Jammer 在后来的著作中放弃了这一观点, 但互补原理的 Kierkegaard 标签却不胫而走, 被其他研究者所 “吸收”,并得到了广泛的流传, 这其中包括著名的美国科学哲学家 Gerald Holton。 同样还是 Jammer,又提出玻尔的互补性思想曾受到美国哲学兼心理学家 William James 的《心理学原理》的显著影响。 可惜后来的研究给出了很强的证据,表明玻尔直到 1935-36 年间才读到过 James 的这部著作, 而此时互补原理早已问世多年。 类似地, 玻尔在大学时的哲学教授Harald Høffding 也被想当然地视为对玻尔互补性思想的提出有过实质影响。 支持这一观点的研究者不仅夸大了玻尔与 Høffding学术交往的程度及频度, 将 Høffding 夸张成玻尔的 “唯一哲学导师”, 有人甚至还将信奉严格因果律的 Høffding贴上反因果律的标签, 以便与玻尔对因果律的放弃建立联系。 至于有关互补原理的其它形形色色的哲学研究, 比如将宗教与科学视为 “互补” 等,我们就不再评述了[注五]。
综上所述, 我认为玻尔互补原理的重要性被早期的物理学家及后来的哲学或史学家们显著夸大了。 当然, 上面的论述算不上是决定性的。 但我想它们能说明, 互补原理无论对于物理学还是哲学, 其重要性起码都是有理由存疑的。
六. 关于 EPR 争论
史学家在阐述历史的时候, 通常采用旁观者的视角, 所评论或辨析的通常只是史料或对史料的分析。 但戈革先生在介绍 EPR 争论的时候,却出现了一个引人注目的例外, 他不仅对历史, 而且对爱因斯坦等人的观点本身进行了评述。 在一九八五年发表的 “关于尼尔斯 •玻尔思想的几点历史考察” 一文中, 他这样写道:
我认为, 1935 年的 EPR 论文, 在出发点上存在相当大的问题。 作者们的前提不但在某种程度上自相矛盾, 而且大大违反了 “竞赛规则”。
戈革随后举出了 EPR 论文中的 “实在性判据”, 即:
“如果在不以任何方式扰动一个体系的条件下, 我们能够确切地 (即以等于 1 的几率) 预言一个物理量的值, 则存在物理实在的一个要素和该物理量相对应。”
戈革表示: “这样一个判据, 事先就把量子力学 ‘否定掉了一半’”, 因为 “按照玻尔的看法, ‘不以任何方式扰动一个体系’,一般地就意味着完全不能对体系作出任何预言”, 而且 “‘确切地 (即以等于 1 的几率)’作出预言则更加意味着从一开始就一般地或在原理上排除了量子力学的几率诠释”。 戈革并且认为, 玻尔在 EPR论文问世八年之前的科摩演讲中的一段话:
“量子公设意味着, 对原子现象的任何观察, 都将涉及一种不可忽略的和观察仪器之间的相互作用, 因此, 就既不能赋予现象也不能赋予观察仪器以一种通常物理意义下的独立实在性了。”
实际上已预先对 EPR 作出了回复。 而 EPR 论文的逻辑, 则等于是 “一开始就假设人家是错误的”。 戈革的这一观点在他的其它文章中也曾提到过。
显然, 如果戈革的上述评论成立, 即如果 EPR 论文违反了 “竞赛规则”, “一开始就假设人家是错误的”,并且玻尔早在八年前就已实际上回复了 EPR 论文, 那么不仅爱因斯坦等人的论文沦为了不值一驳的低级错误, 连玻尔的眼力也成了问题。因为玻尔面对违反竞赛规则这样的大破绽, 居然没将对方一剑封喉, 却花了好几个月的时间来酝酿回复。 据 Rosenfeld 回忆: EPR 的“突然袭击像一个晴天霹雳一样打到了我们头上, 它对玻尔的影响是显而易见的”, “玻尔一听到爱因斯坦的论述, 就把其它所有事情都搁下了”,然后就是 “一天又一天, 一周又一周” 的仔细分析, 直至完成回复为止。 爱因斯坦等人的倾力出击, 玻尔的细腻回复,果真是忽略了一个低级错误吗? 我们在这里分析一下。
首先要指出, 戈革提到的 “‘确切地 (即以等于 1 的几率)’ 作出预言” 意味着 “一般地或在原理上排除了量子力学的几率诠释”显然是不正确的。 量子力学的几率诠释并不排除几率等于 1 的特殊情形 (感兴趣的读者不妨举出一些量子力学涉及几率 1 的例子)。 不过,这一点在戈革的论述中并非核心, 我们只是提一下。 戈革观点的真正核心, 在于他认为 EPR的实在性论据等于直接否定了玻尔反复阐述过的不以任何方式扰动一个体系, 就完全不能对体系作出任何预言的观点, 从而等于是一开始就假定玻尔错了。在辩论中如果一方一开始就假定对方错了, 后面的论述岂非变得不必要了?
为了搞清楚 EPR 的实在性判据是否真的等于直接否定了玻尔的观点, 我们必须引述 EPR 论文中戈革先生没有引述的一段话, 这段话其实就紧挨在实在性判据的后面 (重点是我加的):
这一判据尽管远不能穷尽判定物理实在的所有可能方式, 但一旦它所要求的条件成立, 它起码向我们提供了一种这样的方式。 不将其视为必要, 而只视为充分, 这一判据是与经典及量子的实在观念相符合的。
这段话清楚地表明, EPR 并未将他们的实在性判据视为唯一判据, 而只是表示, 假如该判据所要求的条件 -即在不以任何方式扰动一个体系的条件下, 我们能够确切地预言一个物理量的值 - 成立, 那么存在物理实在的一个要素与该物理量相对应。 EPR明确表示, 并非只有在那样的条件下, 才能定义物理实在。 因此他们的实在性判据并不排斥玻尔的观点, 而只是试图在那种观点之外补充一种可能性。相反, 如果我们把玻尔的观点理解为 EPR 所涉及的那种补充可能性连探讨都不能探讨, 那倒反而是违背 “竞赛规则” 的,因为这等于一开始就假定只有玻尔才是对的。 幸好, EPR 与玻尔都很懂规则, 在辩论中均未做出违规的事情。 EPR 论文的重点,在于试图构造一个能满足他们提出的实在性判据的测量过程, 而玻尔的反驳, 则意在说明 EPR 自以为满足要求的测量过程, 其实依然包含了“扰动”, 从而不能被视为是满足要求的。
有关 EPR 争论, 还有一个非常重要的地方需要提一下, 那就是 EPR 论述作为爱因斯坦-玻尔论战的最后一轮, 虽仍不曾战胜玻尔,却击中了玻尔在此前宣讲互补性时的一个盲区。 那个盲区恰恰体现在戈革引述的玻尔科摩演讲的那段话里。 在那段话里, 玻尔强调了互补性的根源在于“对原子现象的任何观察, 都将涉及一种不可忽略的和观察仪器之间的相互作用”。 而在对 EPR 的回复中, 玻尔写道 (重点是原文就有的):
当然, 在刚刚考虑的这一类事例中, 在测量程序的最后关键阶段是谈不上对所考虑体系的机械干扰的。 但是, 即使在这一阶段中, 也还在本质上存在对一些条件的影响问题, 那些条件确定着有关体系未来行为的预言类型。
在这里, 玻尔事实上被迫作出了一次退让, 引进了所谓 “对一些条件的影响” 这样一种纯概念性或信息性的 “干扰”。这一退让虽不至于让他的观点失去自洽性, 却大大减弱了它的力度。 因为玻尔原本仰仗的干扰 - 虽不曾明说 - 实际上正是 “机械干扰”, 它与Heisenberg 的不确定原理或作用量子的有限性一脉相承, 在量子力学范围内有坚实的理论背景。 而一旦被迫引进了所谓“对一些条件的影响”, 就部分地陷入到了哲学的甚至语义的纠缠之中[注五]。 后来研究量子力学基础的很多物理学家都注意到了玻尔的这一退让。被迫作出这一退让, 有可能正是 Rosenfeld 所描述的 EPR “像一个晴天霹雳一样打到了我们头上” 的原因。 EPR 虽未能战胜玻尔,但它击碎了笼罩在玻尔互补性论述中受不确定原理或作用量子的有限性所保护的 “机械干扰” 这一硬壳,从而为二十世纪六十年代后人们对量子力学其它诠释的研究作出了铺垫。
在结束本节前, 我愿意再补充几句与互补原理及 EPR 有关的评论。 玻尔对 EPR 的回复无疑是借助了他的互补性观点。 但有意思的是,爱因斯坦曾回忆说他们的论文发表后, 很多人给他写了信, 人人都说他错了, 但每个人提出的理由都是不一样的。 在玻尔出面回复前,Heisenberg 也曾着手撰写了回复, 他的回复并未发表, 但在给 Pauli 的信中 Heisenberg表示他的回复与玻尔是不同的[注六]。 我想这又是一个例子, 它说明即使象 Heisenberg 这样公认的哥本哈根学派的核心成员,在实际思考问题 - 哪怕是思考一个互补原理可以插足的问题 - 时, 也很少能按玻尔的互补原理出牌。 至于玻尔对 EPR 的回复发表后的情况,英国皇后大学 (Queen‘s University) 的量子力学研究者 Andrew Whitaker 有一段评论, 我在这里引述一下。Whitaker 提到玻尔的回复发表之后, 绝大多数物理学家都支持了玻尔, 但是:
不应该假定这些物理学家中的大多数曾经深入研读过玻尔的回复, 甚至不能假定他们曾经读过。 对他们来说,玻尔宣布找到了爱因斯坦的错误就已经足够了。 但是, 等到物理学家们真的深入研读玻尔的回复时, 他们的感觉常常会改变, 这样的情况正在发生,而且很可能正在加速发生。 因为自二十世纪六十年代开始, 失去了干扰诠释 [注: 指被 EPR 击碎的 “机械干扰”] 后,玻尔的观点往往显得过于抽象, 且语义重于物理。
Whitaker 举出的一个重要例子就是 John Bell, 他提出的 Bell 不等式虽导致了对量子力学有利的实验结果, 但他公开表示自己并不理解玻尔的观点。 这些我就不进一步叙述了。
最后我想指出的是, EPR 论文对物理学的实际影响远远超过了玻尔对 EPR 的回复, 也远远超过了互补原理或互补哲学的影响。它不仅为后世对量子力学基础的研究作出了铺垫, 而且直接间接地导致了 Bell 不等式、 纠缠态、 量子信息、 量子计算、量子密码等后续研究或新兴领域的出现[注七]。 从这个意义上讲, EPR 论文非但不是一个低级错误, 而且是一项影响深远的研究,那些影响甚至不是爱因斯坦本人所能梦想的。
七. 结语
本文到这里就要结束了。 在结束的时候, 我愿意引用戈革先生在口述自传 “正直者的困境” 结尾所说的一段话。那是他二零零四年参加一套丛书的发布仪式时, 想说却因时间关系没来得及说的。 那段话有些地方不太通顺, 估计是因为他口述时身体已很虚弱,而纪录者为了保持口述的风格而未予整理。 我把它与戈革先生在《尼耳斯 • 玻尔集》译后记中内容相似的段落归并整理了一下, 作为本文的结尾:
人们都认为这些书不会有读者, 而且和现在的生活距离很远, 但我想举一个例子。 二十世纪物理学家中有一个脾气最坏的前苏联科学家, 叫做朗道,他是个天才, 但他总是故意惹人生气, 对世界十分挑剔, 甚至讨厌别人刮胡子。 他一生周游世界, 旅行的范围远远超过了一个普通苏联人的行动边界。朗道年轻时思想很 “左倾”, 看不起 “资产阶级的知识分子”。 据说有一次, 他在某学术中心的图书室中闲逛时感到无聊,便随手从书架上抽下一本书来说: “让我看看资产阶级的知识分子在讲些什么”。 他开始看那本书, 据说那是拉普拉斯论文集中的一卷。 他看着看着,脸上那种轻蔑的微笑消失了。 又过了一会, 他找了个位子坐下来, 埋头读起那本书来, 狂燥的朗道完全投入到了书中的世界里 。。。这个故事给我留下了深刻的印象。 我常常幻想, 不知在我死后的若干年中, 我的译本能否遇到朗道这样的知音人。 这真是一种十分可笑而又可怜的想法。但我想, 即使最终也没有人去读它, 它存在那里, 就已经改变了中国。
戈革先生若在天有灵, 我愿向他表达一个后辈最由衷的敬意及谢意。 在具体的史学问题上人们也许各有见解, 但史学文献却是共同并且永久的财富。 感谢戈革先生用一生的辛勤笔耕, 为中国科学史学界提供了如此丰富的文献。
愿戈革先生安息!
注释
玻尔有关电磁场量可测量性的研究发表于 1933 年, 是与 Rosenfeld 合作的。 玻尔的这项研究是他中后期罕见的一项涉及大量数学计算的研究 (其中数学计算大都由 Rosenfeld 完成)。
需要指出的是, 除了后文会提到的 EPR 争论外, 玻尔对爱因斯坦其它几次诘难的回复对互补原理并无实质依赖。 另外我想提及的是,爱因斯坦对量子力学的诘难, 以及玻尔挺身而出所作的回复, 不仅有助于确立玻尔观点的正统性,对于奠定玻尔在量子力学史上的领袖地位也有一定的作用。
Heisenberg 与玻尔曾存在过重大的观点分歧, 经过长时间筋疲力尽的讨论后, Heisenberg 终于表示接受玻尔的观点。 Pauli对互补原理的接受在总体上从未反复, 只在细节上有过轻微的波折。 1928 年 1 月, 当 Pauli 得知玻尔换了一份文稿后, 曾表示“您换了一份底稿也使我实在高兴。 事实上, 在过了一段时间以后, 我对旧稿并不特别喜欢了。”
值得一提的是, Rosenfeld 曾反对将互补原理视为量子力学的诠释, 他认为互补原理是量子力学不可分割的一部分。 按照他的这个看法,互补原理提出之后量子力学的诠释问题已不复存在, 后世在这方面的研究全都是在研究伪问题。 看来奥格 • 玻尔批评 Rosenfeld 太教条、太自以为是是很有道理的。
在玻尔引进这种 “对一些条件的影响” 之后, EPR 的实在性判据倒的确可以被认为 - 从玻尔的新立场看 - 是 “直接否定了玻尔的观点”, 只不过此时与实在性判据相冲突的是玻尔针对该判据而提出的新观点, 从而谈不上违反 “竞赛规则”。
Heisenberg 的文稿后来被收录于他与 Pauli 的通信集中。
需要指出的是, David Bohm 对 EPR 论述的简化对这些后续发展也有非常重要的贡献。
参考文献
戈革, 《史情室文帚》(上、 下), (中国工人出版社, 1999).
戈革, 红莩论猫 (2001 年).
戈革, 关于书房 (收录于董宁文编《我的书房》, 岳麓书院, 2005 年).
戈革,《尼耳斯 • 玻尔集》译后记 (《科学文化评论》2007 年第 5 期).
戈革口述, 邹波、 李翔整理, 正直者的困境 (2006 年 4 月 4 日).
玻尔 (N. Bohr) 著, 戈革译, 《尼耳斯 • 玻尔哲学文选》, (商务印书馆, 1999).
玻尔 (N. Bohr) 著, 戈革译, 《尼耳斯 • 玻尔集》(第三卷), (科学出版社, 1990).
玻尔 (N. Bohr) 著, 戈革译, 《尼耳斯 • 玻尔集》(第六卷), (科学出版社, 1991).
玻尔 (N. Bohr) 著, 戈革译, 《尼耳斯 • 玻尔集》(第七卷), (科学出版社, 1998).
派斯 (A. Pais) 著, 戈革译, 《尼耳斯 • 玻尔传》, (商务印书馆, 2000).
否尔霍耳特 (D. Favrholdt) 著, 戈革译, 《尼耳斯 • 玻尔的哲学背景》, (科学出版社, 1993).
玻姆 (D. Bohm) 著, 侯德彭译,《量子理论》, (商务印书馆, 1982).
雅默 (M. Jammer) 著, 秦克诚译,《量子力学的哲学》, (商务印书馆, 1989).
卡西第 (D. C. Cassidy) 著, 戈革译,《海森伯传》, (商务印书馆, 2002).
A Hero of History of Science: Niels Bohr‘s Chinese Translator, AIP History Newsletter Vol. XXXIII, No. 2, Fall 2001.
N. Bohr, Phys. Rev. 48 696 (1935).
B. d‘Espagnat, Conceptual Foundations of Quantum Mechanics (Perseus Books Publishing, LLC. 1999).
A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen, Phys. Rev. 47 777 (1935).
R. Feynman, The Feynman Lectures on Physics vol. III (Addison-Wesley Publishing Company, 1965).
W. Heisenberg, Physics and Philosophy (Harper Perennial Modern Classics, 2007).
B. L. van der Waerden, Sources of Quantum Mechanics (Dover Publications, Inc. 1968).
A. Whitaker, Einstein, Bohr and the Quantum Dilemma (Cambridge University Press, 2006).
二零零八年五月四日写于纽约
http://www.changhai.org/
http://www.changhai.org:80/articles/science/misc/gege1.php