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日益加深的困惑

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:当代量子理论被发现时,占据舞台中心的物理问题是关于原子行为和辐射行为的。例如,稍后我们就会看到,量子理论对晶体固体中的电子行为,给出了具有重大意义的新理解。但是,对于狄拉克来说,并不是这样。量子理论的成功应用一直在持续,势头不减。就这些方面而言,量子理论是一个巨大的成功,可能是物理科学史上最伟大的成功故事。这些引起争论的问题特别关系到两个困惑:该理论的几率特征的意义,以及测量过程的实质。

当代量子理论被发现时,占据舞台中心的物理问题是关于原子行为和辐射行为的。这段最初发现的时期之后,跟随而来的是20世纪20年代末和30年代初这段持久狂热的探索期。在这段时间内,新思想被广泛应用到其他物理现象中。例如,稍后我们就会看到,量子理论对晶体固体中的电子行为,给出了具有重大意义的新理解。我曾经听保罗·狄拉克谈过这段快速发展时期,他说这段时期是“二流研究者在做一流工作”。几乎在其他任何人的口中,这些词都是不太礼貌的奚落。但是,对于狄拉克来说,并不是这样。在他的全部生活中,他都是单纯地就事论事,直接说他想说的,不加任何修饰。他的话仅仅是打算向人们传递一些东西,传递从那些最初的基本见解中流淌出来的丰富认识。

量子理论的成功应用一直在持续,势头不减。现在,我们能用量子理论同样有效地去讨论夸克和胶子行为。想到这些核物质的成分最多只有20世纪20年代先驱者们关心的原子的亿分之一大小,这真是一个令人惊叹的成就。物理学家知道如何去做计算,而且他们发现答案不断以惊人的精度涌现出来。例如,量子电动力学(电子和光子的相互作用理论)产生的结果与实验非常接近,达到的精度比一根头发丝的宽度相对于洛杉矶和纽约之间的距离这样的误差还要小!

就这些方面而言,量子理论是一个巨大的成功,可能是物理科学史上最伟大的成功故事。但是,仍然存在一个深刻的矛盾。物理学家有能力去做计算,但是他们仍然不理解理论。严峻的解释性问题仍然没有解决,因此也是持续争论的对象。这些引起争论的问题特别关系到两个困惑:该理论的几率特征的意义,以及测量过程的实质。

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