打不死的小强

量子力学中有很多奇异的概念，诸如波粒二象性、量子纠缠和量子隐形传态，再加上观察者与被观察对象之间的互动关系，很容易让人感到莫名其妙、匪夷所思。其实，这种感觉很正常。自量子力学出现以来，一直有很多物理学家认为它的原理有悖于常识。量子力学的领军人物，被称为量子力学教父的玻尔就曾说过：“如果一个人第一次听说量子物理而不感到困惑，那他一定是没听懂。”

量子力学创立于20世纪20年代，是自17世纪现代物理学诞生以来，在物理学理论中发生的最深刻的革命。我们知道，量子力学和相对论是20世纪物理学的两大支柱。如果说相对论的提出表现的是爱因斯坦“独行侠”的形象；那么量子力学的出现则是一出千载难逢的“群英会”。量子力学是一门年轻的科学，其创始人也是一群年轻人——平均年龄不足30岁。其中有年轻的爱因斯坦、玻尔、海森堡、狄拉克等。在这场影响世界的科学革命中，这些年轻的物理学家起到了“奠定乾坤”的作用，物理学史上把常把这段时期称为“小伙子的物理学”年代。

在科学史上，很多新理念的普及过程都不是一帆风顺的。就拿大家今天耳熟能详的科技名词来说，有很多其实都是学说的反对者提出来的，用来表达嘲讽之意，例如“宇宙大爆炸”这个词。同样，量子力学的发展过程也充满了艰难，1个多世纪来，它简直就像一只“打不死的小强”。下面就让我们来看看量子力学史上的四个值得深思的小故事。

首先，让我们看看著名的德国物理学家普朗克，他在1900年最早提出“量子”这个概念。在物理学里描述量子大小的常数就是以他的名字命名的，即普朗克常数。普朗克本该是量子力学之父，但很可惜的是，他在学术方面其实相当保守。他在论文里特意强调，自己提出量子概念不过是一个为了计算方便而做出的数学假定，这个概念并没有实际的物理意义。当时，他完全没有意识到量子将会对世界产生多么大的影响。当长寿的普朗克在晚年看到量子力学日益成长壮大的时候，他感到无比懊悔。他在临终前曾经感慨道：“一个新的科学真理取得胜利的方式，并不是让它的反对者信服并看到光明所在，而是在反对者陆续死去的同时，熟悉它的新一代人逐渐成长。”

让我们再来看看爱因斯坦。提到他，我们都会想到著名的相对论。但实际上很多人不知道的是，他获得诺贝尔奖并不是因为相对论，而是因为他提出的另外一个学说——光量子假说，而这一学说奠定了量子力学的基础。爱因斯坦是当之无愧的量子力学的开创者之一。然而，令人遗憾的是，后来，他几乎用自己后半生的全部时间来反对量子力学对世界所做的解释。他始终无法接受量子力学所揭示的世界本身的不确定性，认为这太离经叛道了，用他的话来说就是“上帝不掷骰子”。

在20世纪20年代召开的几次有众多世界顶尖物理学家出席的科学研讨会上，爱因斯坦就量子力学的话题，作为反方与玻尔展开了激烈的辩论，堪称科学史上最精彩的“华山论剑”。可惜的是，辩论最终以爱因斯坦的失败告终。只要是讲量子力学历史的书，都会写这段故事。正如前面所说，量子力学质疑世界的客观实在性，引入了很多新的概念，而这些概念从根本上动摇了几百年来由牛顿、爱因斯坦等物理学家所构建的经典物理学体系的基础，因此爱因斯坦直到去世都没能彻底接纳量子力学。

让我们一起进入下一个故事。我们已经讲过，电子在空间中是以概率波的方式存在的，而描述概率波的函数就是大名鼎鼎的“薛定谔方程”。薛定谔是量子力学的开创者之一，也是第三个故事的主人公。说到薛定谔，跟他的名字有关的“薛定谔的猫”似乎更家喻户晓。其实，“薛定谔的猫”是薛定谔提出的一个思想实验，他希望用这个实验来说明量子力学是多么荒谬可笑。薛定谔和爱因斯坦一样，是经典物理学的坚定捍卫者。除他以外，法国物理学家德布罗意也是如此，他首次提出了物质波的概念，对量子力学的创立做出了重要的贡献，但是他也始终不能彻底认可量子力学。

然而，就算在这些顶尖物理学家的质疑下，量子力学还是通过了一个个考验，理论和实验没有出现冲突，体现了强大的生命力。