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第一章
科学五十年

在这里,我(普朗克)简要介绍一下在本人进行量子物理领域研究期间,德国物理科学的进展情况。为了清晰起见,我不以时间排序,而是以各学术体系的科研发展作为主线。同时,我还会把其他国家科学家所做的相关合作工作融入在内。其中,我将会提及对于某个特定的阶段具有标志性意义的科学家,也可能会忽略了同样著名但并不鲜为人知的科学家。我要强调一下,我提及的这些名字仅仅是为了说明科学进展中具有里程碑性质的节点或转折点,而不是对所提到的或没有提到的科学家进行严谨的学术评价。

让我们以1880年为起点。当时,四个伟大的名字在所有物理学家中最为耀眼,他们照亮了物理研究的前进方向。他们是:赫尔曼·冯·赫尔姆霍兹、古斯塔夫·基尔霍夫、鲁道夫·克劳修斯和路德维希·玻尔兹曼。前两位是力学和电力学领域的权威专家,而后两位则是热力学和原子物理学领域的杰出代表。但这四位科学先驱的研究领域之间并不是绝对割裂的。他们共同认同或代表了一个物理宇宙的概念。这个共同的概念是建立在两个理论基础之上的。其一是汉密尔顿的“最小作用量原理”,其中包括了能量守恒定律;其二是热力学第二定律。

当时,几乎所有物理学家都认为,后续理论物理学的任何发展都势必朝着这两个普遍原理的方向发展,直至得出最终结论并加以应用。当时没有人会想到在很短的时间内,居然在这两个对于支撑物理学具有统领地位的公理之外,会孕育出一个与他们具有同等地位的全新物理理论体系。

这个新理论体系的出现,早已经在我前面所提到的物理学先驱者所提出的一些探索或假设中初露端倪,也体现在那些当时代表新生代的科学新锐的学术思想中。海因里希·赫兹是后者中的杰出代表。他站在新时代的前沿,对他为现代物理学事业所做的贡献怎么估计也不为过。不幸的是,他在波恩大学担任理论物理教授时就英年早逝,年仅34岁。 他的研究工作也就此终止。赫兹发现并验证了能够在真空中传播的电磁波,尽管这一发现具有划时代意义,但他并不是新学说的创始人。赫兹的主要成就是通过实验有力的证明并确定了麦克斯韦理论在电磁学中的地位,从而终止了长期以来在电磁学领域中纷争不一的学术假说。正是由于这些成就,赫兹在统一理论物理学方面取得了非常重要的成果,因为他将光学和电磁学纳入了同一个物理学理论体系。

他最后的工作是将牛顿力学简化到理想的程度。在牛顿力学中,动能和势能一直被认为是本质上完全不同的。赫兹成功地统一了动能和势能这个二元论,他从根本上消除了“力”的概念。赫兹将“牛顿力”与物质的内部运动联系起来,因此,迄今为止所称的势能,现在被动力学概念所取代。然而,赫兹从未试图在任何特定方向上解释这些内在运动的性质,例如引力。他最终止步于确立了统一的假设框架原则。

如果我们将某些仍然处于发展初期的理论也考虑在内,我们可以说,在上个世纪末(19世纪),理论物理呈现出了一个完整的、各部分完美结合在一起的整体。然而,一个敏锐的观察者不可能没有注意到一些不尽如人意的地方——在其中基础的部分中仍然存在着还没有形成闭环的结构缺陷。赫兹敏锐地注意到了这一点。他提请大家注意这样一个事实,这结构有可能并不能形成理想的闭环结构,即使证明这结构是完整、闭合的不是完全不可能,至少也是非常困难的。针对这些缺陷很快形成了科学反思,而这种反思逐渐发展成为一种开创性的探索,并最终带来了自牛顿时代以来理论物理学最重要的扩展。

在物理学中,甚至于在任何科学体系中,如果没有外部压力,没有任何一个学说体系会由内而外改变其理论体系。事实上,一个理论体系越清晰、越完整,它就会越顽固地抑制体系扩张或新体系出现的一切可能。这是因为在体系化思维中,有着其逻辑的一致性与连贯性,任何一部分的任何改变都必然会对其他部分产生影响。例如,接受相对论的主要困难不仅在于它客观有多少优缺点,而且在于它会在多大程度上颠覆牛顿力学理论体系。事实是,除非这个学术体系外部具有强大的压力或革新动力,否则一个结构完整的学术思想都绝不可能发生任何改变。这种外部压力或革新动力,一定是来自于一个已经经过试验验证的并且结构完整的新理论体系。因为只有这样,我们才能放弃长期以来被公认为是“真理”的定理、定律或理论体系,而去接受新的更为正确的理论体系。进而,我们才能成功地使原有整个理论体系结构发生根本性的革新。而在这根本性的理论革新之后,也必然会出现一系列需要实验验证的新问题。正是在解决这些问题的过程中,人们提出了新的想法,从而进一步形成了新的理论或学术假设。

这种理论与实验的交替前行的状态,是现代物理独有的特征,一方面在理论构建时以抽象的理论推理为依据;另一方面,所有的纯理论又必须经过科学实验验证其稳定性和正确性。这个过程在所有科学进步中都具有重大意义,因为它是能产生可靠、持久且正确结论的唯一有效方式。

赫兹生命的最后阶段,全部倾力于解决理论物理学中的两大难题,但遗憾的是他并没有实现有效突破。而这两个问题最终成为我们今天的物理学发展的核心:(1)阴极射线的特征和性质;(2)电磁学。这两个问题都有自己的历史延续;也都是一个新理论的起点——前者引发了电子理论,后者引出了相对论。

电子理论

1859年冯·普吕克尔 首次发现了阴极射线。这一发现自然而然的引起了科学家们的极大兴趣,围绕着“阴极射线究竟是什么”的问题展开了激烈的争论。阴极射线是带电粒子,还是像光一样的波?赫兹开展了一系列实验以验证“X射线实质上就是在电磁场中不能被偏转的阴极射线”,并通过这些条件不完备的实验,过于草率的得出错误结论:阴极射线不是带电粒子。在这些实验中,他将阴极射线施加在磁针上进行测试,发现在每种情况下,磁针都保持在平衡位置。因此,以赫兹为首的一批物理学家都认为阴极射线是种电磁波、是“光以太”,并在很长一段时间都一直在徒劳的做了大量实验,以期证明他们的假设是正确的。如果赫兹的这个假设是正确的,那么他的这一假设将填补理论物理结构中的一个具有很大争议的空白。

但事实与赫兹的假设正相反,有更多的迹象表明阴极射线是微粒、是带电粒子。随着实验方法的进步,科学家们开始越来越坚信阴极射线最终会被科学验证是带负电荷的粒子。当威廉·维恩和埃米尔·威舍特先后验证了射线中的电荷、射线的速度后,也进一步确定了这个方向是正确的。正是这些研究和发现奠定了电子理论的基础。

值得注意的是,纯理论研究和科学实验是如何交替前行协同工作的,有时以科学实验为先导,有时以理论创新为先导,抑或是两者交替前行、互为先导。以菲利普·勒纳德为代表的科学家认为,更多是科学实验为先导。1892年,他证明了阴极射线可以穿过非常薄的金属箔,并成功地在产生阴极射线的封闭试管之外检测到了阴极射线。1895年,伦琴在研究阴极射线时发现了X射线,从而为物理科学开辟了一个新天地。同时,他的发现给当时的理论物理学提出了一个全新的课题。这间接导致了法国物理学家亨利·贝克勒尔发现铀射线。卢瑟福和索迪在进行相同实验中,发现了放射性物质并建立了放射性理论。

为了解决阴极射线、X射线和放射性的来源和性质等问题,科学界开展了更多全方位的实验研究。在早期的实验阶段,当我们把一片金属箔放在电子管阴极发射的另一端时(即所谓的“反阴极”),电子流能够从“反阴极”穿透过来。进而,科学界很容易就确定了“X射线是具有电磁性质”这一观点。但是在很长一段时间里,一直难以对伦琴射线的波长进行科学准确的定量分析。发展至此,一位理论物理学家冯·劳厄教授的工作,为接下来的研究完成了具有决定性、突破性的一步。

1912年,冯·劳厄与物理学家弗里德里希和基平共同开展的实验中,通过使X射线穿过晶体产生干涉现象,成功地确定了X射线的波长。用这种方法可以测量X射线的波长,但这个实验当然只适用于均匀的伦琴射线,如果是多种波长相互叠加时,就会引起干涉现象的不准确、不稳定,因此也不能得出准确的结论。

冯·劳厄的这一发现,在原子物理学和光学领域均具有非凡的价值。它使物理学家以不同的放射物体性质的差异,将伦琴射线和伽马射线在电磁学领域进行分类。另一方面,物理学的一个全新发现是,阴极射线是由带电粒子构成的——是一种质量非常小的自由电子。正是由于引入电子的概念,一直以来难以圆满解释的很多物理现象才得以科学的解释。

早在1881年,亥姆霍兹就在他那次著名的法拉第演讲中明确指出,从化学原子的观点来看,只有把电理解为像物质一样,具有原子电子结构,才能科学的解释“法拉第电解定律”。亥姆霍兹假设的电子首先在阴极射线中与所有物质都是游离和分离的,然后才出现在放射性物质的β射线中。与化学对原子表述的不同是,所有的电原子都是均匀的,只是它们的速度不同而已。电子的发现以及将其概念应用到相关科学中,使人们对金属导电的本质有了新的认识。众所周知,电流通过金属导体时不会产生化学变化。通过揭示电子真实性,就可以理解电流通过金属传导的本质就是自由电子的运动。这一观点之前是威廉·韦伯首次提出的,爱德华·里克和保罗·德鲁德通过实验验证了这个科学假说并将其进一步发展。

物理界接纳了客观世界真实存在自由电子,人们就试图证明这些电子也有另一种状态——“被约束”的状态。这促使研究人员开始研究物质在物理和化学方面还有哪些未知的特性、性质。德鲁德通过引用原子中的电子来解释物质的光学色散和化学价态,为此,他区分了紧密束缚电子和松散束缚电子,前者引起光的色散,后者解释化学价态的性质。随后,洛伦兹将整个电子理论表述为一个独立的整体。他致力于研究的方向是,某种具体物质的所有性质特征,是否可以通过其所包含的原子和电子的不同排列和相互作用来解释。

在过去近50年对放射性领域关于物质内部原子结构的研究工作,得出最终的结论是:所有物质都是由正电荷和负电荷这两种原始粒子构成的。正负电荷都是均匀的且带有相反电荷的粒子。其中,较重的带有正电荷的粒子被称为质子,较轻的带有负电荷的称为电子,两者的结合称之为中子。每个电中性的化学原子都是由一定数量的紧紧结合在一起的质子(负电荷)和相等数量的电子(正电荷)组成的;其中一些电子与质子结合,并与质子一起形成原子核,而其他的自由电子则在围绕原子核的轨道上运动。后者被称为自由电子或轨道电子,不同元素都有其特有电子数量,被称为原子序数。各种元素的所有化学性质都取决于这个数字。

相对论

上一节我比较详细地介绍了赫尔曼·赫兹及其在这轮科技创新中的工作,这轮科技创新最终导致了电子理论的建立。现在我们来谈谈第二个伟大的理论——相对论,前面我已经提到,它与电子理论是一起形成。50年前做梦也想不到的是,这两大理论已经发展成为支撑现代科学的主要支柱。我们发现赫兹是这两大理论的先驱之一。他一生工作的最后阶段,也是他最富有成果的时期,主要致力于研究运动物体中的电磁学。在部分研究中,赫兹选择了“所有运动都是相对的”这一原则作为他的出发点。以麦克斯韦理论为基础,他为电动运动现象建立了一个方程组,其中有关物体的速度仅考虑其相对运动的速度。这是通过这样一个事实来表示的:就像牛顿运动定律一样,如果把所讨论的物体速度与一个运动坐标参考系,或与一个观察者联系起来,这些方程就保持不变。在赫兹理论中认为,没有必要为电动波引入一种特殊的实质性传输介质的概念。如果我们在这里引入“以太”作为一种光电的传输介质,那么我们必须假定光电与“以太”之间没有相对运动,而仅仅是完全由“以太”来传导的。

尽管赫兹理论的内在连贯性方面非常出色,但他从一开始就认识到它还有相当大的缺陷。光在空气中运动时应该与声波的情况类似,需要考虑到空气的运动方向和速度,理论上不管空气多么稀薄,也会对传播速度有影响。这就是赫兹理论能够成立的一个必要条件,但菲索的一个突破性发现,证明事实却与之相矛盾。菲索证明了,光在流动的空气传播速度和在静止的空气的传播速度是一样的。换句话说,不论是逆风、顺风或是在完全静止的情况下,光在空气中传播速度是不变的,丝毫不受空气的任何影响。

洛伦兹提出了“整个宇宙空间充满了静止的以太”的观点,以试图消除赫兹理论与菲索发现之间的矛盾。同时,“以太”被定义为是所有光电动运动的载体。在以太中,原子和电子作为不同的粒子可以自由运动。这样,赫兹理论的优点可以被保留,同时又与菲索的发现相协调。另一方面,这又涉及放弃相对论的思想。因为它建立了一个绝对静止的参照坐标系。正是这个“静止的以太”假说,似乎比迄今为止提出的任何假设都更令人满意。

相对论就这样遭到了挫折。但是,赫兹理论由于出现了新的无法解决的缺陷,很快就又被否定或质疑。以这个理论为基础,所做的有关于测量地球绝对速度的实验都失败了。换句话说,事实证明,测量地球与这种凭空设想出来的“静止以太”之间的相对速度是不可能的。即使是最精细的实验,即迈克尔逊和莫利所做的实验,也无法探测到地球运动对光速的任何影响,尽管根据洛伦兹学说,这应该是可以被感知到的。

在这种情况下,在上个世纪末(19世纪),理论物理学面临着在放弃“洛伦兹理论”或“相对论”之间二选一的选择。1898年8月,德国物理学和物理学家协会 在杜塞尔多夫举办的一次会议上,这个学术危机引起了科学界的关注。在那次会议上,整个问题在一场辩论中得到了充分讨论,辩论的焦点是在会议中宣读的两篇论文:一篇是威廉·维恩撰写的,另一篇是洛伦兹提交的。这场学术争论持续了长达7年之久。最终是在1905年,阿尔伯特·爱因斯坦发表的“相对论”中提出了一个解决方案。爱因斯坦的理论假设支撑了洛伦兹理论成立,但其代价是引入了一个似乎完全陌生的假说,即狭义相对论认为建立在“以真空中光速为常数” 作为基本假设时,空间和时间并不是相互独立的。这一假设在逻辑上是无懈可击的,因为它是用一个完美无缺的数学公式来表示的。然而,相对论与当时所有公认的观点完全相悖。

就在爱因斯坦第一次发表相对论假说的几年后,闵可夫斯基 为这一假说提供了有力的证据。他表明,如果我们把时间定义为是虚构的,并假设时间单位是“光在一个‘标准长度单位’上传播所需的时间量”,那么我们所有与空间和时间有关的电动力学方程都是正确的、可推理的。因为时间的一维和空间的三维在电动力学的每一条定律的表述中都是同等重要的因素。因此,三维的“空间”被扩展为四维的“世界”,当参考系统——也就是观察者——改变其速度时,支配整个电动力学领域的数学定律保持不变,就像当参考系统将其运动从一个方向改变到另一个方向时,它们保持可变一样。

接下来的问题是:如果相对论假说在它的新表述中,对于整个物理科学具有意义和有效性,那么它必须不仅适用于电动力学,而且也适用于力学。然而,如果相对论在力学领域是适用且有效的,那么我们必须改变牛顿提出的运动定律,因为当四维参考系改变时,牛顿定律不能在各种条件下都具备同样稳定的有效性。从这些问题中产生了所谓的相对论力学,这是对牛顿力学的完善和扩展。在电子快速运动的情况下,通过科学实验验证了相对论力学,因为实验表明“质量并不独立于速度”。换句话说,研究表明,快速运动物体的质量随着速度的增加而增加。从而进一步证实了爱因斯坦假说。

除了将空间和时间与力学运动定律结合起来之外,相对论还完成了另一个同样重要的融合。这就是质量与能量的关系。这两个概念的统一,为物理科学中的所有方程建立了与时空连续体的四个坐标的对称性,即动量向量对应于位置向量,能量标量对应于时间标量。相对论的另一个重要成果是:通过计算确定了静止的物体其能量为正,物体能量的表达为 “质量乘以光速的平方” [1] 。因此,质量是在能量的概念下考虑的。

但是爱因斯坦并不满足于他的理论的成功。一旦证明“如果只是线性-矩阵间相互交换,那么所有参考系或观测点都是同等有效的”,爱因斯坦就会面临对于任意一个参考系,这种等效是否完全有效,以及在多大程度上有效的问题。将简单力学方程转换为任何其他参考系通常涉及某些附加因素,例如离心力——其中存在旋转参考系的问题,如地球,只要可测量质量和惯性质量是一致的,这些额外的因素表现为重力的影响。现在仅从物理科学的观点来看,几何参考系统没有比其他系统具有任何优势,且不变性的性质只能根据黎曼曲率张量来解释,而黎曼基本张量又被物质在空间中的分布所影响——这导致了广义相对论的形成。这种广义相对论将前一种理论作为一个特例包含在内,广义相对论与狭义相对论的关系,可类比为黎曼几何与欧式几何的关系。

广义相对论的实际意义自然的被局限在非常强大的引力场中或者具有长期周期的运动,前者例如太阳的引力场,它会影响颜色和光线,后者例如水星轨道的近日点位移。广义相对论代表着的是整个物理学向物理学几何化思想迈出了伟大的第一步。爱因斯坦最近致力于迈出第二步,这就是将力学和电动力学统一在一个方程组下。为此,他承担了不同于黎曼几何的“统一场论” 的研究任务。我们尚未等到这一尝试的最终成功。

量子论

过去30年中,除相对论之外,量子论是理论物理学中发展出来的一个全新的独立理论体系。正如相对论的理论一样,量子论的起源和基础是因为发现经典理论不能完全解释科学实验所发现的现象或数据,因此必须放弃这些既有的经典物理理论。这个理论成果并不是在光学领域发现的,而是出自于对热力学领域的研究,是在测量和计算 黑体 热辐射光谱中发现的。

根据具有普遍意义的基尔霍夫定律,这种辐射能量与辐射体的性质无关。在这个方向上,古典理论确实已经取得了重要的成果。首先是玻尔兹曼根据麦克斯韦提出的“辐射压” 假说以及热力学定律,推导出所有类型的辐射都只与温度有关。威廉·维恩进一步扩展了这个理论,并推论出“光谱能量分布曲线的位置和最大数值,会因温度变化而发生位移”。这与所有精细的实验测量的结果完全一致。但就这条曲线的形状而言,理论上得出的结论与冯·卢默和普林斯海姆、鲁本斯和库尔鲍姆根据实际测量数据绘制出的曲线之间,存在非常大的差异。然后马克斯·普朗克(我本人),以热力学定律为基础,对实验结果进行解释,得出了一个革命性的假设:即在光波长为横坐标和辐射能量强度为纵坐标的图形中所具有的多种不同特征曲线是一个整体;并且曲线图像上的任何两个特征之间的差异,以一个确定的普适常数为特征,即基本能量子(即量子)发生了作用而产生出不同的曲线。

这一假说的成立,从根本上打破了物理学迄今所有的基本观点;因为在那之前,物理学界公认的是物理图像的状态是可以被无限制的改变。这一新假设的建立立即表明,它导致了一条新的定律——该定律完美解释了光谱上的能量分布,并且与实验测量结果完全一致;同时,它也为测定分子和原子的重量提供了一种方法。在此之前,就原子质量的测量而言,科学只能满足于或多或少的粗略估计。爱因斯坦证明了新理论有更进一步的结果,因为它适用于物质体的能量和比热。迄今为止,比热随着温度的降低而无限地降低仅仅是一个假设,但这一假设现在已通过爱因斯坦的实验得到了证明。马克斯·伯恩、冯·卡门 合作,与P.德拜 分别基于量子理论深入研究比热与温度的关系问题,并成功地制定了一条定律,可以根据所讨论物质的弹性常数计算比热随温度的变化。然而,对于量子论所具有的普遍有效性,最显著的证明是,能斯特 在1906年以完全不同于量子论的方法,也得出了与量子论相同的结论,能斯特引入的化学常数也依赖于能量子。同时,萨克尔 和特鲁德 也清楚地证明了这一论点。

如今,对量子理论的可靠性的信念已经变得非常强烈和广泛,以至于当一个化学常数的测量值与理论计算不一致时,学界会认为这种错误不是量子理论本身的原因,而是由于应用量子理论的方式有误,即对所研究物质的原子条件的假设出现了谬误。但热力学定律只是具有回归统计性质的,当应用于原子中的电子运动时,只能给出概括性的结论。现在,如果量子化运动具有今天热力学上赋予它的意义,它就必须在原子的每一个过程中,在辐射的每一种发射和吸收以及光辐射的自由散射中,被准确地检测到。在这里,爱因斯坦再次提出了“光量子是独立存在和独立活动”的假设。

这导致了一系列新的问题的提出,相应的,物理学和化学也开始了新的研究。物理学家主要研究光量子发射的问题,化学家以研究电子、原子和分子为主。其中,弗兰克和赫兹在电子脉冲释放出的光中,首次直接测量到了光量子。尼尔斯·玻尔成功地进一步阐明了这一理论,并将其扩展应用到热力学之外的领域。在量子论的基础上,他提出了原子内部发生的围观运动所遵循的规律。他从数学上证明了,在他建立的原子模型中,如果原子的电子以极高的速度旋转,电子从一个轨道移动到另一个轨道所涉及的能量变化正好符合量子理论,即物理状态的变化不是逐渐发生的,而是跃升的。这是量子理论第一次被应用到热力学之外的领域。

采用量子方法解决经典物理学难题的方向又迈进了一步,加速了量子论的发展。阿诺德·索末菲对波尔的理论提出修正 ,他成功地解开了一直无法解释的“氢光谱精细结构之谜” 。而“波尔原子模型”虽然不能完美解释光谱现象,但其在解释化学原子定律方面是有效的,是解释化学领域中元素周期性变化的基础。

玻尔教授本人从未声称他的“波尔原子模型”能够为量子问题提供最终解决方案;但他所提出的“对应原理”是卓有成效的,因为这是一条从原子的经典理论到量子理论的指导性原则,为量子理论的进一步发展指明了方向。

事实上,由于玻尔原子模型的不连续性,也就是所谓的静止电子轨道,其特性与经典力学定律不一致,因此存在一定程度的不确定性。海森堡教授发现了解决这一难题的方法,他提出了一种与经典理论完全不同的电子运动模型。他认为,可以通过测量的宏观基本物理量,再与纯理论模型相结合并加以推导和处理,因此他成功地建立了“矩阵力学”理论及方程,通过这个理论,量子理论的普遍有效性问题得以解决。马克斯·波恩和帕斯库尔·约尔当的合作揭示了这种特殊的计算方法与矩阵计算方法之间的密切关系,而W.泡利 和P.狄拉克 在这方面又迈出了重要的一步。

值得注意的是,这样一种迂回的方式,有时甚至看似背道而驰,却通向同一个目标——扩展和开辟了量子论的基础理论和新的应用领域。随着“光波理论”的建立,量子论又有了进一步的扩展。海森堡理论最初只承认测量中物理量的整数数值。也就是说,他的结果验证了量子理论假设的不连续性条件。

同时,由L.德布罗意提出的另一种与海森堡毫不相关但可以相互印证补充的理论也快速发展起来了。爱因斯坦提出了“光同时具有波和粒子量子的双重性质”:从能量的角度看,光是离散的、微小的粒子,也就是说它们是集中的量子或光子;但如果我们从电磁学维度来观察光,所有的实验都表明光就像一个横波或脉冲,这完全对应于光的麦克斯韦波理论。这是现代物理学的一大难题。而波动力学假说正是解决这个问题的一种尝试。正是薛定谔在他提出的“薛定谔波动方程” 中首次给出了波力学的精确解析公式。对于能量的整数数值,一方面直接导致了海森堡所制定的量子化规则,另一方面,它扩展了量子理论应用于衰变过程甚至更复杂的问题。在当前的发展阶段,我们可以有把握地说,薛定谔提出的“波动力学理论”已经明确的确立了它是现有量子力学的升级扩展 。经典力学和波动力学之间的区别主要是,由于物理图像的运动定律不能像经典力学那样被表述——即关于物理图像的运动定律不能像经典力学中那样表述,经典力学的运动图形不能被分解成最小不可再分的微单元,因此每个微单元的运动都不能单独计算。相反,根据波动力学,图形必须作为一个整体呈现在眼前,其运动必须被视为是由组成整体的相互不同的个体运动的总和。由此推导出,基本方程所包含不是牛顿力学中的局部力——而应是整体的力——势能。此外还有一个结论,即从一个粒子的位置和速度的角度来分析这个粒子的状态是没有任何意义的。因为,这种状态充其量只是一个特定的潜在空间,用于发挥作用量子的维度排序。理论上,每种测量方法都会包含所有要素与所有不确定性的总和。

有一点是不言而喻的,客观运动规律本身独立于用来测量它们的仪器的性质。因此,在对客观运动的每次观察中,我们必须牢记的第一原则就是,测量仪器的可靠性是起到决定性作用的。正是由于这个原因,许多量子物理学的研究人员在测量过程中,不考虑直接的因果关系,而是采用统计方法来得出结论。但与其相反,我认为可以同样公正的建议:可以改变的是,当前我们从经典物理学中得到的因果关系的表述方式,以便使其具有其应有的严格的有效性。但是这个基于严格表述方式的直接因果关系法和统计法之间哪个更具有竞争优势,这取决于哪一种方法比另一种更富有成效。


[1] 译者注:即爱因斯坦最著名的公式 E=MC 2 /iRfDuMI1Cwa7qF6njmxOEHzPj/GA8+ebzNhRMFVk7/ENHCyay1uLXRaLiJr0azf

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