第五届索尔维会议上的第一次交锋

这次索尔维会议的特殊重要性除了因玻尔和爱因斯坦著名的争论以外，还因为这次会议是第一次世界大战以后第一次有德国代表参加的会议，因而也标志着科学上国际关系的明显好转。在战后1921年和1924年的两次索尔维会议，都不准德国等第一次世界大战轴心国的物理学家参加这种国际学术会议。虽然爱因斯坦是个例外（因为他持有瑞士护照），前两次会议都邀请了他，但他认为把政治带进科学事务中是不恰当的，科学家个人不应该对他所属国家的政府负责。为此，他谢绝了邀请。

1927年索尔维会议。爱因斯坦已经位居中间位置，他的左边依次是洛沦兹、居里夫人和普朗克；二排右1是玻尔，后排右3、4是海森伯和泡利。

但这一次，领导世界物理发展的一流物理学家都将毫无例外地云集布鲁塞尔。

会议开始的第一天，玻恩和海森伯做了有关矩阵力学的报告，报告结束时他们声称：“我们认为，量子力学是一种完备的理论，其数学物理基础不容做进一步的修改。”

这一结束语颇有点挑战意味，似乎已经没有商量的余地。

接着，玻尔应会议主席洛伦兹的邀请发了言。玻尔在发言中再次指出，波粒二象性的困境说明，原子过程如果用经典概念来描述将会遇到根本性的困难，因为对原子现象的任何观察，都肯定会涉及一种不可忽略的与观察仪器之间的相互作用，而且又不能恰当地予以补偿。因而，量子物理学诠释只能是统计性的。

玻尔讲完了之后，大家的眼光都投向爱因斯坦，期望他对此做出评价。看来不表态不行了，于是爱因斯坦站起来，先例行地客套了一番：“我必须因为我不曾彻底研究量子力学而表示歉意，不过我还是愿意提出一些一般的看法。”

然后，他以小孔衍射实验为例，指出了正统观点对这一实验的解释所遇到的不可避免的困难：弥漫整个空间的波函数瞬间坍缩到一点（图中的光点）。如果我们设想，整个实验设置可以尽量扩大，那么无论离光点多么远的地方都可以在瞬间坍缩到这个光点上来，这显然是一种超距作用，与相对论不相符合。

在小孔衍射实验中最下面粒子源发射的波经过上面的小孔后弥漫空间（ψ波），突然又会坍缩到一点（图中的光点）。这种超距作用不符合相对论。

爱因斯坦说：

认为｜ψ｜2是表示一个粒子存在于完全确定的地方的几率，这样的一种诠释（即正统诠释）就必须以完全特殊的超距作用为前提，从而不允许连续分布在空间中的波同时在胶片的两个部分表现出自己的作用。

爱因斯坦一下子就看出，正统观点由于要求波函数坍缩过程的存在而与相对论相抵触，他的这一分析是关于量子力学与相对论的不相容性的最早认识；而且后来一直成为挑战哥本哈根诠释的利器，也是哥本哈根诠释致命的软肋。下一章读者还会见到它。

玻尔似乎一时没有领会爱因斯坦反驳的意思，有一些文不对题地回答说：“我感到自己处在一个很困难的境地了，因为我不明白爱因斯坦所要说明的到底是什么。这无疑是怪我。”

然后他又把正统观点阐述了一次：“我不知道量子力学是什么。我想我们是在与一些数学方法打交道，它们是适合于我们对实验的描述的……，我可能没有弄懂，但是我想，整个问题在于：理论不是别的，而是用来适应我们要求的一种工具，而且我认为它（量子力学）是适应了的。”

由玻尔这句话可以看出，他实际上在以操作主义和实证论为自己辩护。

会场上人们的情绪激动到了极点，他们想一睹两位科学伟人的交锋。爱因斯坦除了提出上面的佯谬以外，还表示他不喜欢不确定性原理，至于互补原理，也是不能接受的。他指出：“这个理论的缺点在于：它一方面无法与波动概念发生更密切的关系，另一方面又用基本物理过程的时间和空间来碰运气。”

爱因斯坦发言完毕后，会场秩序大乱，都喊着要发言，洛伦兹已经无法维持会场秩序。埃伦菲斯特看大事不妙，突然计上心头。他跑到黑板上写了一句让大家哄然大笑的话：“上帝果真让人们的语言混杂起来了！”

这句话源于《圣经·旧约全书》中《创世记》第11章。巴比伦人想要建造一座通天高塔，上帝耶和华知道以后又惊又怒，于是他使天下人的语言混乱。人们由于彼此语言不能相通，只好扔下建筑工具作罢，以后流落世界各地。结果通天塔的建造因此半途而废，未能建成。

巴比伦人想要建造一座通天高塔，上帝不让他们修建成功。

玻尔在后来的答辩中力图把爱因斯坦争取过来，说互补原理也曾出现在爱因斯坦的理论中。1905年爱因斯坦不是指出光既是光子又是波吗？1917年爱因斯坦不是给出一个表示几率的原子自发辐射吗？……但爱因斯坦不为所动，仍然用一个又一个的理想实验来向哥本哈根学派的诠释挑战。

爱因斯坦接二连三地提出几个理想实验想批倒不确定性原理，但都被玻尔一一做了回答。玻尔在一定的程度上捍卫了哥本哈根诠释在逻辑上的无矛盾性。海森伯在1963年2月27日对采访者说：“索尔维会议最重要的成功就在于，我们能够看到，抵抗着一切的反对意见，抵抗着一切否证理论的尝试，我们还是可以和这种理论共同生活下去。我们可以利用旧的语言并给它加上不确定性原理的限制来把一切东西讲清楚，而且仍然得到一种完全自洽的图景。”

当被问起他所说的“我们”是指谁时，海森伯答道：“我可以说，当时实际上是玻尔、泡利和我自己。也许只有我们三个。但是很快就会扩大的。”

通过这一次交锋，许多科学家认识到了玻尔理论魅人的一面。埃伦菲斯特是爱因斯坦最忠实的朋友，在这次会后于11月3日的一封信中激动不已地写道：

布鲁塞尔的索尔维会议真太妙了！……玻尔完全超越了每一个人。他起初根本没有被人理解，后来一步一步地击败了每一个人。

当然，又是被玻尔那种可怕的术语纠缠。对任何人来说，总结它是不可能的。……每天半夜1点钟他就走进我的房间来，说“只讲一个字”，但每次都要讲到凌晨3点钟。当玻尔和爱因斯坦交谈时能够在场，对我说来是一大快事。这就像一场棋赛一样，爱因斯坦永远有新招。在某种意义上，这是一种用来推翻不确定性原理的第二种“永动机”。玻尔在哲学的云雾以外不断地寻求工具来粉碎一个又一个的例子。爱因斯坦像一个盒子里的弹簧人那样，每天都精神抖擞地跳出来。啊，这真是无价之宝呀！但我却几乎无保留地拥护玻尔而反对爱因斯坦。他对玻尔的态度，恰恰像当年那些捍卫绝对同时性的人对他的态度一样。

海森伯也回忆过这次交锋，他写道：

讨论很快就集中到爱因斯坦和玻尔之间的论战上来了；他们争论的问题就是，在它当时的形式下，量子理论到底在多大程度上可以看成是对已经讨论了几十年的那些困难的最后解决。我们一般是在早餐以后就在旅馆中见面了，于是爱因斯坦就开始描述一个理想实验，他认为从中可以特别清楚地看出哥本哈根诠释的内在矛盾。爱因斯坦、玻尔和我一起步行去会场，而我就倾听哲学态度如此不同的两个人物之间的讨论，有时我也在数学表述形式的结构方面插几句话。在会议中间，尤其是在会间休息时，我们这些比较年轻的人（多半是泡利和我）就试着分析爱因斯坦的实验，而在吃午饭时，讨论就又在玻尔和来自哥本哈根的人之间继续进行。玻尔通常是在下午较晚的时候就做好了完全的分析，并且在晚饭桌上就把它告诉爱因斯坦。爱因斯坦对这种分析提不出很好的反驳，但他在内心深处是不服气的。玻尔的朋友埃伦菲斯特同时也是爱因斯坦的亲密朋友，他对爱因斯坦说：“爱因斯坦，我真替你害羞，你在这里把自己和那些妄图否认你的相对论的人们放在同样的位置上了。”

会议结束后，爱因斯坦并没有被说服。尤其是波函数坍缩问题，玻尔一方基本上没有做出可信的回应。派斯在他的《玻尔传》（Niels Bohr’ s Times, In Physics, Philosophy and Polity）一书中对此写道：

（哥本哈根诠释）给爱因斯坦的追问提供下述的答复。这种理论确实适用于个体的过程，但是不确定性原理却会规定和限定在一个实验装置中可能得到的信息量。这种限定和经典统计力学中的事件描述所固有的信息限制是大不相同的。在那里，限制在很大程度上是自己加上的，为的是得到一种描述的有用近似，而那种描述用的是可以理想地求得各粒子的动量和位置的确定值。在量子力学中，上述这种限定不是自己加上去的，而是对第一性原理的一种放弃。确实，假如一定要求一种包括电子在所论实验的每一阶段的定位的充分因果的描述，那就会需要超距作用。量子力学不承认这样一种描述是需要的，而且断定，在这个实验中，一个电子的最后位置并不能被准确地预见到。尽管如此，量子力学在这一事例中还是能做出关于一个电子到达屏幕上一个给定点的几率的预见。这种预见的验证当然就要求“单电子实验”被重复足够多的次数，以便以所需要的精确度得出这种几率分布。

在爱因斯坦看来，玻尔他们的这种论断与其说是一种科学理论，倒不如说是一种设计精巧的独断论的信仰。派斯的话证实爱因斯坦的看法确实有一定的道理。1928年5月21日，在一封给薛定谔的信中他尖刻地表示了自己的不满：

海森伯—玻尔的镇静哲学——或镇静宗教（？）——是如此精心设计的，使得它暂时得以向那些忠诚的信徒提供一个舒适的软枕头。要把他们从这个软枕头上唤醒是不那么容易的，那就让他们在那儿躺着吧。

但爱因斯坦并不甘心让“他们在那儿躺着”，在1930年10月20—25日举行的第六届索尔维会议上，他又一次向哥本哈根学派提出了挑战。