一
義大利北部的科莫市（Como）是一個美麗的小城，北臨風景勝地科莫湖，與米蘭相去不遠。它市中心那幾座著名的教堂洋溢著哥特式風格以及文藝復興時代的氣息，折射出這個國家那悠遠的歷史和文化沉澱。這個小城也有一支足球隊--科莫隊，在上個賽季（2002－2003）還打入了甲級聯賽，可惜現在又降級了。一度報導說，它對中國球員吳承瑛有興趣，想來對球迷不算陌生。
不過，科莫市最著名的人物，當然還是1745年出生於此的大科學家，亞裏山德羅.伏打（Alessandro Volta）。他在電學方面的成就如此偉大，以致人們用他的名字來作為電壓的單位：伏特（volt）。伏打於1827年9月去世，被他的家鄉視為永遠的光榮和驕傲。他出世的地方被命名為伏打廣場，他的雕像自1839年起聳立於此。他的名字被用來命名教堂和科莫湖畔的燈塔，他的光輝照耀這個城鎮，給它帶來世界性的聲名。
鬥轉星移，眨眼間已是1927，科學巨人已離開我們整整100周年。一向安靜甯謐的科莫忽然又熱鬧起來，新時代的科學大師們又聚集於此，在紀念先人的同時探討物理學的最新進展。科莫會議邀請了當時幾乎所有的最傑出的物理學家，洵為盛會。赴會者包括玻爾、海森堡、普朗克、泡利、波恩、洛倫茲、德布羅意、費米、克萊默、勞厄、康普頓、魏格納、索末菲、德拜、馮諾依曼（當然嚴格說來此人是數學家）……遺憾的是，愛因斯坦和薛定諤都別有要務，未能出席。這兩位哥本哈根派主要敵手的缺席使得論戰的火花向後推遲了幾個月。同樣沒能趕到科莫的還有狄拉克和玻色。其中玻色的case頗為離奇：大會本來是邀請了他的，但是邀請信發給了"加爾各答大學物理系的玻色教授"。顯然這封信是寄給著名的S.N.玻色，也就是發現了玻色-愛因斯坦統計的那個玻色，他和愛因斯坦還預測了有名的玻色-愛因斯坦凝聚現象。2001年，3位分別來自美國和德國的科學家因為以實驗證實了這一現象而獲得諾貝爾物理學獎。
不過在1927年，玻色早就離開了加爾各答去了達卡大學。但無巧不成書，加爾各答還有一個D.M.玻色。陰差陽錯之下，這個名不見經傳的"玻色"就參加了眾星雲集的科莫會議，也算是飯後的一大談資吧。
在準備科莫會議講稿的過程中，互補原理的思想進一步在玻爾腦中成型。他決定在這個會議上把這一大膽的思想披露出來。在準備講稿的同時，他還給Nature雜誌寫短文以介紹這個發現，事情太多而時間倉促，最後搞得他手忙腳亂。在出發前的一刹那，他竟然找不到他的護照--這耽誤了幾個小時的火車。
但是，不管怎麼樣，玻爾最後還是完成那長達8頁的講稿，並在大會上成功地作了發言。這個演講名為《量子公設和原子論的最近發展》，在其中玻爾第一次描述了波-粒的二象性，用互補原理詳盡地闡明我們對待原子尺度世界的態度。他強調了觀測的重要性，聲稱完全獨立和絕對的測量是不存在的。當然互補原理本身在這個時候還沒有完全定型，一直要到後來的索爾維會議它才算最終完成，不過這一思想現在已經引起了人們的注意。
波恩讚揚了玻爾"中肯"的觀點，同時又強調了量子論的不確定性。他特別舉了波函數"坍縮"的例子，來說明這一點。這種"坍縮"顯然引起了馮諾伊曼的興趣，他以後會證明關於它的一些有趣的性質。海森堡和克萊默等人也都作了評論。
當然我們也要指出的是，許多不屬於"哥本哈根派"的人物，對玻爾等人的想法和工作一點都不熟悉，這種互補原理對他們來說令人迷惑不解。許多人都以為這不過是一種文字遊戲，是對大家都瞭解的情況"換一種說法"罷了。正如羅森菲爾德（Rosenfeld）後來在訪談節目中評論的："這個互補原理只是對各人所清楚的情況的一種說明……科莫會議並沒有明確論據，關於概念的定義要到後來才作出。"尤金.魏格納（Eugene Wigner）總結道："……（大家都覺得，玻爾的演講）沒能改變任何人關於量子論的理解方式。"
但科莫會議的歷史作用仍然不容低估，互補原理第一次公開亮相，標誌著哥本哈根解釋邁出了關鍵的一步。不久出版了玻爾的講稿，內容已經有所改進，距離這個解釋的最終成熟只差最後一步了。
在哥本哈根派聚集力量的同時，他們的反對派也開始為最後的決戰做好準備。對於愛因斯坦來說，一個沒有嚴格因果律的物理世界是不可想像的。物理規律應該統治一切，物理學應該簡單明確：A導致了B，B導致了C，C導致了D。每一個事件都有來龍去脈，原因結果，而不依賴於什麼"隨機性"。至於拋棄客觀實在，更是不可思議的事情。這些思想從他當年對待玻爾的電子躍遷的看法中，已經初露端倪。1924年他在寫給波恩的信中堅稱："我決不願意被迫放棄嚴格的因果性，並將對其進行強有力的辯護。我覺得完全不能容忍這樣的想法，即認為電子受到輻射的照射，不僅它的躍遷時刻，而且它的躍遷方向，都由它自己的'自由意志'來選擇。"
舊量子論已經讓愛因斯坦無法認同，那麼更加"瘋狂"的新量子論就更使他忍無可忍了。雖然愛因斯坦本人曾經提出了光量子假設，在量子論的發展歷程中作出過不可磨滅的貢獻，但現在他卻完全轉向了這個新生理論的對立面。愛因斯坦堅信，量子論的基礎大有毛病，從中必能挑出點刺來，迫使人們回到一個嚴格的，富有因果性的理論中來。玻爾後來回憶說："愛因斯坦最善於不拋棄連續性和因果性來標示表面上矛盾著的經驗，他比別人更不願意放棄這些概念。"
兩大巨頭未能在科莫會議上碰面，然而低頭不見抬頭見，命運已經在冥冥中安排好了這樣的相遇不可避免。僅僅一個多月後，另一個歷史性的時刻就到來了，第五屆索爾維會議在比利時布魯塞爾召開。這一次，各路冤家對頭終於聚首一堂，就量子論的問題作一個大決戰。從黃金年代走來的老人，在革命浪潮中成長起來的反叛青年，經典體系的莊嚴守護者，新時代的冒險家，這次終於都要作一個最終了斷。世紀大辯論的序幕即將拉開，像一場熊熊的大火燃燒不已，而量子論也將在這大火中接受最嚴苛的洗禮，鍛燒出更加璀璨的光芒來。
布魯塞爾見。
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飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫（一）
如果說玻爾-愛因斯坦之爭是二十世紀科學史上最有名的辯論，那麼海森堡在二戰中的角色恐怕就是二十世紀科學史上最大的謎題。不知多少歷史學家為此費盡口水，牽涉到數不清的跨國界的爭論。甚至到現在，還有人不斷地提出異議。我打算在這一章的飯後閒話裏專門地來談一談這個話題，這件事說來話長，可能要用掉一整章，我們還是廢話少說，這就開始吧。
納粹德國為什麼沒能造出原子彈？戰後幾乎人人都在問這個問題。是政策上的原因？理論上的原因？技術上的原因？資源上的原因？或是道德上的原因？不錯，美國造出了原子彈，他們有奧本海默，有費米，有勞倫斯、貝特、西伯格、魏格納、查德威克、佩爾斯、弗裏西、塞格雷，後來又有了玻爾，以致像費因曼這樣的小字輩根本就不起眼，而洛斯阿拉莫斯也被稱作"諾貝爾得獎者的集中營"。但德國一點也不差。是的，希特勒的猶太政策趕走了國內幾乎一半的精英，納粹上臺的第一年，就有大約2600名學者離開了德國，四分之一的物理學家從德國的大學辭職而去，到戰爭前夕已經有40％的大學教授失去了職位。是的，整個軸心國流失了多達27名諾貝爾獲獎者，其中甚至包括愛因斯坦、薛定諤、費米、波恩、泡利、德拜這樣最傑出的人物，這個數字還不算間接損失的如玻爾之類。但德國憑其驚人的實力仍保有對抗全世界的能力。
戰爭甫一爆發，德國就展開了原子彈的研究計畫。那時是1939年，全世界只有德國一家在進行這樣一個原子能的軍事應用專案。德國佔領著世界上最大的鈾礦（在捷克斯洛伐克），德國有世界上最強大的化學工業，他們仍然擁有世界上最好的科學家，原子的裂變現象就是兩個德國人--奧托.哈恩（Otto Hahn）和弗裏茲.斯特拉斯曼（Fritz Strassmann）在前一年發現的，這兩人都還在德國，哈恩以後會因此發現獲得諾貝爾化學獎。當然不止這兩人，德國還有勞厄（1914年諾貝爾物理）、波特（Bothe，1954諾貝爾物理）、蓋革（蓋革計數器的發明者，他進行了α散射實驗）、魏紮克（Karl von Weizsacker）、巴格（Erich Bagge）、迪布納（Kurt Diebner）、格拉赫（Walther Gerlach）、沃茲（Karl Wirtz）……當然，他們還有定海神針海森堡，這位20世紀最偉大的物理學家之一。所有的這些科學家都參與了希特勒的原子彈計畫，成為"鈾俱樂部"的成員之一，海森堡是這個計畫的總負責人。
然而，德國並沒能造出原子彈，它甚至連門都沒有入。從1942年起，德國似乎已經放棄整個原子彈計畫，而改為研究製造一個能提供能源的原子核反應爐。主要原因是因為1942年6月，海森堡向軍備部長斯佩爾（Albert Speer）報告說，鈾計畫因為技術原因在短時間內難以產出任何實際的結果，在戰爭期間造出原子彈是不大可能的。但他同時也使斯佩爾相信，德國的研究仍處在領先的地位。斯佩爾將這一情況報告希特勒，當時由於整個戰場情況的緊迫，德國的研究計畫被迫採取一種急功近利的方略，也就是不能在短時間，確切地說是六周內見效的計畫都被暫時放在一邊。希特勒和斯佩爾達成一致意見：對原子彈不必花太大力氣，不過既然在這方面仍然"領先"，也不妨繼續撥款研究下去。當時海森堡申請附加的預算只有寥寥35萬帝國馬克，有它無它都影響不大。
這個計畫在被高層放任了近2年後，終於到1944年又為希姆萊所注意到。他下令大力撥款，推動原子彈計畫的前進，並建了幾個新的鈾工廠。計畫確實有所進展，不過到了那時，全德國的工業早已被盟軍的轟炸破壞得體無完膚，難以進一步支撐下去。而且為時也未免太晚，不久德國就投降了。
1942年的報告是怎麼一回事？海森堡在其中扮演了一個什麼樣的角色？這答案撲朔迷離，歷史學家們各執一詞，要不是新證據的逐一披露，恐怕人們至今仍然在雲裏霧中。這就是科學史上有名的"海森堡之謎"。
二
索爾維會議是由一位比利時的實業家Ernest Solvay創立的，並以他的名字命名。第一屆索爾維會議於1911年在布魯塞爾召開，後來雖然一度被第一次世界大戰所打斷，但從1921年開始又重新恢復，定期3年舉行一屆。到了1927年，這已經是第五屆索爾維會議了，也許，這也將是最著名的一次索爾維會議。
這次會議彌補了科莫的遺憾，愛因斯坦，薛定諤等人都如約而至。目前流傳得最廣的那張"物理學全明星夢之隊"的照片，就是這次會議的合影。當然世事無完美，硬要挑點缺陷，那就是索末菲和約爾當不在其中，不過我們要求不能太高了，人生不如意者還是十有八九的。
這次會議從10月24日到29日，為期6天。主題是"電子和光子"（我們還記得，"光子-photon"是個新名詞，它剛剛在1926年由美國人路易斯所提出），會議議程如下：首先勞倫斯.布拉格作關於X射線的實驗報告，然後康普頓報告康普頓實驗以及其和經典電磁理論的不一致。接下來，德布羅意作量子新力學的演講，主要是關於粒子的德布羅意波。隨後波恩和海森堡介紹量子力學的矩陣理論，而薛定諤介紹波動力學。最後，玻爾在科莫演講的基礎上再次做那個關於量子公設和原子新理論的報告，進一步總結互補原理，給量子論打下整個哲學基礎。這個議程本身簡直就是量子論的一部微縮史，從中可以明顯地分成三派：只關心實驗結果的實驗派：布拉格和康普頓；哥本哈根派：玻爾、波恩和海森堡；還有哥本哈根派的死敵：德布羅意，薛定諤，以及坐在台下的愛因斯坦。
會議的氣氛從一開始便是火熱的，像拳王爭霸賽一樣，重頭戲到來之前先有一系列的墊賽：大家先就康普頓的實驗做了探討，然後各人分成了涇渭分明的陣營，互相炮轟。德布羅意一馬當先做了發言，他試圖把粒子融合到波的圖像裏去，提出了一種"導波"（pivot wave）的理論，認為粒子是波動方程的一個奇點，它必須受波的控制和引導。泡利站起來狠狠地批評這個理論，他首先不能容忍歷史車輪倒轉，回到一種傳統圖像中，然後他引了一系列實驗結果來反駁德布羅意。眾所周知，泡利是世界第一狙擊手，誰要是被他盯上了多半是沒有好下場的，德布羅意最後不得不公開聲明放棄他的觀點。幸好薛定諤大舉來援，不過他還是堅持一個非常傳統的解釋，這連盟軍德布羅意也覺得不大滿意，泡利早就嘲笑薛定諤為"幼稚"。波恩和海森堡躲在哥本哈根掩體後面對其開火，他們在報告最後說："我們主張，量子力學是一種完備的理論，它的基本物理假說和數學假設是不能進一步修改的。"他們也集中火力猛烈攻擊了薛定諤的"電子雲"，後者認為電子的確在空間中實際地如波般擴散開去。海森堡評論說："我從薛定諤的計算中看不到任何東西可以證明事實如同他所希望的那樣。"薛定諤承認他的計算確實還不太令人滿意，不過他依然堅持，談論電子的軌道是"胡扯"（應該是波本征態的疊加），波恩回敬道："不，一點都不是胡扯。"在一片硝煙中，會議的組織者，老資格的洛倫茲也發表了一些保守的觀點，and so on and so on……
愛因斯坦一開始按兵不動，保持著可怕的沈默，不過當波恩提到他的名字後，他終於忍不住出擊了。他提出了一個模型：一個電子通過一個小孔得到衍射圖像。愛因斯坦指出，目前存在著兩種觀點，第一是說這裏沒有"一個電子"，只有"一團電子雲"，它是一個空間中的實在，為德布羅意-薛定諤波所描述。第二是說的確有一個電子，而ψ是它的"幾率分佈"，電子本身不擴散到空中，而是它的幾率波。愛因斯坦承認，觀點II是比觀點I更加完備的，因為它整個包含了觀點I。儘管如此，愛因斯坦仍然說，他不得不反對觀點II。因為這種隨機性表明，同一個過程會產生許多不同的結果，而且這樣一來，感應屏上的許多區域就要同時對電子的觀測作出反應，這似乎暗示了一種超距作用，從而違背相對論。
風雲變幻，龍虎交濟，現在兩大陣營的幕後主將終於都走到台前，開始進行一場決定命運的單挑。可惜的是，玻爾等人的原始討論記錄沒有官方資料保存下來，對當時情景的重建主要依靠幾位當事人的回憶。這其中有玻爾本人1949年為慶祝愛因斯坦70歲生日而應邀撰寫的《就原子物理學中的認識論問題與愛因斯坦進行的商榷》長文，有海森堡、德布羅意和埃侖菲斯特的回憶和信件等等。當時那一場激戰，討論的問題中有我們已經描述過的那個電子在雙縫前的困境：如何選擇它的路徑以及快速地關閉/打開一條狹縫對電子產生的影響。還有許許多多別的思維實驗。埃侖費斯特在寫給他那些留守在萊登的弟子們（烏侖貝特和古德施密特等）的信中描述說：愛因斯坦像一個彈簧玩偶，每天早上都帶著新的主意從盒子裏彈出來，而玻爾則從雲霧繚繞的哲學中找到工具，把對方所有的論據都一一碾碎。
海森堡1967年的回憶則說：
"討論很快就變成了一場愛因斯坦和玻爾之間的決鬥：當時的原子理論在多大程度上可以看成是討論了幾十年的那些困難的最終答案呢？我們一般在旅館用早餐時就見面了，於是愛因斯坦就描繪一個思維實驗，他認為從中可以清楚地看出哥本哈根解釋的內部矛盾。然後愛因斯坦，玻爾和我便一起走去會場，我就可以現場聆聽這兩個哲學態度迥異的人的討論，我自己也常常在數學表達結構方面插幾句話。在會議中間，尤其是會間休息的時候，我們這些年輕人--大多數是我和泡利--就試著分析愛因斯坦的實驗，而在吃午飯的時候討論又在玻爾和別的來自哥本哈根的人之間進行。一般來說玻爾在傍晚的時候就對這些理想實驗完全心中有數了，他會在晚餐時把它們分析給愛因斯坦聽。愛因斯坦對這些分析提不出反駁，但在心裏他是不服氣的。"
愛因斯坦當然是不服氣的，他如此虔誠地信仰因果律，以致決不能相信哥本哈根那種憤世嫉俗的概率解釋。玻爾回憶說，愛因斯坦有一次嘲弄般地問他，難道他真的相信上帝的力量要依靠擲骰子（ob der liebe Gott würfelt）？
上帝不擲骰子！這已經不是愛因斯坦第一次說這話了。早在1926年寫給波恩的信裏，他就說："量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我它並不是真實的。這個理論產生了許多好的結果，可它並沒有使我們更接近'老頭子'的奧秘。我毫無保留地相信，'老頭子'是不擲骰子的。"
"老頭子"是愛因斯坦對上帝的昵稱。
然而，1927年這場華山論劍，愛因斯坦終究輸了一招。並非劍術不精，實乃內力不足。面對浩浩蕩蕩的歷史潮流，他頑強地逆流而上，結果被沖刷得站立不穩，苦苦支撐。1927年，量子革命的大爆發已經進入第三年，到了一個收官的階段。當年種下的種子如今開花結果，革命的思潮已經席捲整個物理界，毫無保留地指明了未來的方向。越來越多的人終究領悟到了哥本哈根解釋的核心奧義，並誠心皈依，都投在量子門下。愛因斯坦非但沒能說服玻爾，反而常常被反駁得說不出話來，而且他這個"反動"態度引得了許多人扼腕歎息。遙想當年，1905，愛因斯坦橫空出世，一年之內六次出手，每一役都打得天搖地動，驚世駭俗，獨自創下了一番轟轟烈烈的事業。當時少年意氣，睥睨群雄，揚鞭策馬，笑傲江湖，這一幅傳奇畫面在多少人心目中留下了永恆的神往！可是，當年那個最反叛，最革命，最不拘禮法，最蔑視權威的愛因斯坦，如今竟然站在新生量子論的對立面！
波恩哀歎說："我們失去了我們的領袖。"
埃倫費斯特氣得對愛因斯坦說："愛因斯坦，我為你感到臉紅！你把自己放到了和那些徒勞地想推翻相對論的人一樣的位置上了。"
愛因斯坦這一仗輸得狼狽，玻爾看上去沈默駑鈍，可是重劍無鋒，大巧不工，在他一生中幾乎沒有輸過哪一場認真的辯論。哥本哈根派和它對量子論的解釋大獲全勝，海森堡在寫給家裏的信中說："我對結果感到非常滿意，玻爾和我的觀點被廣泛接受了，至少沒人提得出嚴格的反駁，即使愛因斯坦和薛定諤也不行。"多年後他又總結道："剛開始（持有這種觀點的）主要是玻爾，泡利和我，大概也只有我們三個，不過它很快就擴散開去了。"
但是愛因斯坦不是那種容易被打敗的人，他逆風而立，一頭亂髮掩不住眼中的堅決。他身後還站著兩位，一個是德布羅意，一個是薛定諤。三人吳帶淩風，衣袂飄飄，在量子時代到來的曙光中，大有長鋏寒瑟，易水蕭蕭，誓與經典理論共存亡的悲壯氣慨。
時光荏苒，一彈指又是三年，各方俊傑又重聚布魯塞爾，會面於第六屆索爾維會議。三年前那一戰已成往事，這第二次華山論劍，又不知誰勝誰負？
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飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫（二）
1944年，盟軍在諾曼地登陸，形成兩面夾攻之勢。到1945年4月，納粹德國大勢已去，歐洲戰場戰鬥的結束已經近在眼前。擺在美國人面前的任務現在是盡可能地搜羅德國殘存的科學家和設備儀器，不讓他們落到別的國家手裏（蘇聯不用說，法國也不行）。和蘇聯人比賽看誰先攻佔柏林是無望的了，他們轉向南方，並很快俘獲了德國鈾計畫的科學家們，繳獲了大部分資料和設備。不過那時候海森堡已經提前離開逃回厄菲爾德（Urfeld）的家中，這個地方當時還在德國人手裏，但為了得到海森堡這個"第一目標"，盟軍派出一支小分隊，於5月3日，也就是希特勒夫婦自殺後的第四天，到海森堡家中抓住了他。這位科學家倒是表現得頗有風度，他禮貌地介紹自己的妻子和孩子們，並問那些美國大兵，他們覺得德國的風景如何。到了5月7日，德國便投降了。
10位德國最有名的科學家被秘密送往英國，關在劍橋附近的一幢稱為"農園堂"（Farm Hall）的房子裏。他們並不知道這房子裏面裝滿了竊聽器，他們在此的談話全部被錄了音並記錄下來，我們在後面會談到這些關鍵性的記錄。8月6日晚上，廣島原子彈爆炸的消息傳來，這讓每一個人都驚得目瞪口呆。關於當時的詳細情景，我們也會在以後講到。
戰爭結束後，這些科學家都被釋放了。但現在不管是專家還是公眾，都對德國為什麼沒能造出原子彈大感興趣。以德國科學家那一貫的驕傲，承認自己技不如人是絕對無法接受的。還在監禁期間，廣島之後的第三天，海森堡等人便起草了一份備忘錄，聲稱：1.原子裂變現象是德國人哈恩和斯特拉斯曼在1938年發現的。2.只有到戰爭爆發後，德國才成立了相關的研究小組。但是從當時的德國來看並無可能造出一顆原子彈，因為即使技術上存在著可能性，仍然有資源不足的問題，特別是需要更多的重水。
返回德國後，海森堡又起草了一份更詳細的聲明。大致是說，德國小組早就意識到鈾235可以作為反應堆或者炸彈來使用，但是從天然鈾中分離出稀少的同位素鈾235卻是一件極為困難的事情。（*這裏補充一下原子彈的常識：當一個中子轟擊容易分裂的鈾235原子核時，會使它裂成兩半，同時放出更多的中子去進一步轟擊別的原子核。這樣就引起一連串的連鎖反應，在每次分裂時都放出大量能量，便是通常說的"鏈式反應"。但只有鈾235是不穩定而容易裂變的，它的同位素鈾238則不是，所以必須提高鈾235的濃度才能引發可持續的反應，不然中子就都被鈾238吸收了。但天然鈾中鈾238占了99％以上，所以要把那一點鈾235分離出來，這在當時的技術來說是極困難的。）
海森堡說，分離出足夠的鈾235需要大量的資源和人力物力，這項工作在戰爭期間是難以完成的。德國科學家也意識到了另一種可能的方法，那就是說，雖然鈾238本身不能分裂，但它吸收中子後會衰變成另一種元素--鈈。而這種元素和鈾235一樣，是可以形成鏈式反應的。不過無論如何，前提是要有一個原子反應堆，製造原子的反應堆需要中子減速劑。一種很好的減速劑是重水，但對德國來說，唯一的重水來源是在挪威的一個工廠，這個工廠被盟軍的特遣隊多次破壞，不堪使用。
總而言之，海森堡的潛臺詞是，德國科學家和盟國科學家在理論和技術上的優勢是相同的。但是因為德國缺乏相應的資源，因此德國人放棄了這一計畫。他聲稱一直到1942年以前，雙方的進展還"基本相同"，只不過由於外部因素的影響，德國認為在戰爭期間沒有條件（而不是沒有理論能力）造出原子彈，因此轉為反應堆能源的研究。
海森堡聲稱，德國的科學家一開始就意識到了原子彈所引發的道德問題，這樣一種如此大殺傷力的武器使他們也意識到對人類所負有的責任。但是對國家（不是納粹）的義務又使得他們不得不投入到工作中去。不過他們心懷矛盾，消極怠工，並有意無意地誇大了製造的難度，因此在1942年使得高層相信原子彈並沒有實際意義。再加上外部環境的惡化使得實際製造成為不可能，這讓德國科學家松了一口氣，因為他們不必像悲劇中的安提戈涅，親自來作出這個道德上兩難的決定了。
這樣一來，德國人的科學優勢得以保持，同時又捍衛了一種道德地位。兩全其美。
這種說法惹火了古德施密特，他戰時是曼哈頓計畫的重要領導人，本來也是海森堡的好朋友。他認為說德國人和盟國一樣地清楚原子彈的技術原理和關鍵參數是胡說八道。1942年海森堡報告說難以短期製造出原子彈，那是因為德國人算錯了參數，他們真的相信不可能造出它，而不是什麼虛與委蛇，更沒有什麼消極。古德施密特地位特殊，手裏掌握著許多資料，包括德國自己的秘密報告，他很快寫出一本書叫做ALSOS，主要是介紹曼哈頓計畫的過程，但同時也彙報德國方面的情況。海森堡怎肯苟同，兩人在Nature雜誌和報紙上公開辯論，斷斷續續地打了好多年筆仗，最後私下講和，不了了之。
雙方各有支持者。《紐約時報》的通訊記者Kaempffert為海森堡辯護，說了一句引起軒然大波的話："說謊者得不了諾貝爾獎！"言下之意自然是說古德施密特說謊。這滋味對於後者肯定不好受，大家知道古德施密特是電子自旋的發現者之一，以如此偉大發現而終究未獲諾貝爾獎，很多人是鳴不平的。ALSOS的出版人舒曼（Schuman）當真寫信給愛因斯坦，問"諾貝爾得獎者真的不說謊？"愛因斯坦只好回信說："說謊是得不了諾貝爾的，但也不能排除有些幸運者會在壓力下在特定的場合可能說謊。"
愛因斯坦大概想起了勒納德和斯塔克，兩位貨真價實的諾貝爾得主，為了狂熱的納粹信仰而瘋狂攻擊他和相對論，這情景猶然在眼前呢。
三
花開花落，黃葉飄零，又是秋風季節，第六屆索爾維會議在布魯塞爾召開了。玻爾來到會場時心中惴惴，看愛因斯坦表情似笑非笑，吃不准他三年間練成了什麼新招，不知到了一個什麼境界。不過玻爾倒也不是太過擔心，量子論的興起已經是板上釘釘的事實，現在整個體系早就站穩腳跟，枝繁葉茂地生長起來。愛因斯坦再厲害，憑一人之力也難以撼動它的根基。玻爾當年的弟子們，海森堡，泡利等，如今也都是獨當一面的大宗師了，哥本哈根派名震整個物理界，玻爾自信吃不了大虧。
愛因斯坦則在盤算另一件事：量子論方興未艾，當其之強，要打敗它的確太難了。可是難道因果律和經典理論就這麼完了不成？不可能，量子論一定是錯的！嗯，想來想去，要破量子論，只有釜底抽薪，擊潰它的基礎才行。愛因斯坦憑著和玻爾交手的經驗知道，在細節問題上是爭不出個什麼所以然的，量子論就像神話中那個九頭怪蛇海德拉（Hydra），你砍掉它一個頭馬上會再生一個出來。必須得瞄準最關鍵的那一個頭才行，這個頭就是其精髓所在--不確定性原理！
愛因斯坦站起來發話了：
想像一個箱子，上面有一個小孔，並有一道可以控制其開閉的快門，箱子裏面有若干個光子。好，假設快門可以控制得足夠好，它每次打開的時間是如此之短，以致於每次只允許一個光子從箱子裏飛到外面。因為時間極短，△t是足夠小的。那麼現在箱子裏少了一個光子，它輕了那麼一點點，這可以用一個理想的稱測量出來。假如輕了△m吧，那麼就是說飛出去的光子重m，根據相對論的質能方程E=mc^2，可以精確地算出減少的能量△E。
那麼，△E和△t都很確定，海森堡的公式△E×△t > h/2π也就不成立。所以整個量子論是錯誤的！
這可以說是愛因斯坦凝聚了畢生功夫的一擊，其中還包含了他的成名絕技相對論。這一招如白虹貫日，直中要害，沉穩老辣，乾淨漂亮。玻爾對此毫無思想準備，他大吃一驚，一時想不出任何反擊的辦法。據目擊者說，他變得臉如死灰，呆若木雞（不是比喻！），張口結舌地說不出話來。一整個晚上他都悶悶不樂，搜腸刮肚，苦思冥想。
羅森菲爾德後來描述說：
"（玻爾）極力遊說每一個人，試圖使他們相信愛因斯坦說的不可能是真的，不然那就是物理學的末日了。但是他想不出任何反駁來。我永遠不會忘記兩個對手離開會場時的情景：愛因斯坦的身影高大莊嚴，帶著一絲嘲諷的笑容，靜悄悄地走了出去。玻爾跟在後面一路小跑，他激動不已，詞不達意地辯解說要是愛因斯坦的裝置真的管用，物理學就完蛋了。"
這一招當真如此淳厚完美，無懈可擊？玻爾在這關鍵時刻力挽滄海，方顯英雄本色。他經過一夜苦思，終於想出了破解此招的方法，一個更加妙到巔毫的巧招。
羅森菲爾德接著說：
"第二天早上，玻爾的勝利便到來了。物理學也得救了。"
玻爾指出：好，一個光子跑了，箱子輕了△m。我們怎麼測量這個△m呢？用一個彈簧稱，設置一個零點，然後看箱子位移了多少。假設位移為△q吧，這樣箱子就在引力場中移動了△q的距離，但根據廣義相對論的紅移效應，這樣的話時間的快慢也要隨之改變相應的△T。可以根據公式計算出：△T>h/△mc^2。再代以質能公式△E=△mc^2，則得到最終的結果，這結果是如此眼熟：△T△E > h，正是海森堡測不准關係！
我們可以不理會數學推導，關鍵是愛因斯坦忽略了廣義相對論的紅移效應！引力場可以使原子頻率變低，也就是紅移，等效於時間變慢。當我們測量一個很準確的△m時，我們在很大程度上改變了箱子裏的時鐘，造成了一個很大的不確定的△T。也就是說，在愛因斯坦的裝置裏，假如我們準確地測量△m，或者△E時，我們就根本沒法控制光子逃出的時間T！
廣義相對論本是愛因斯坦的獨門絕技，玻爾這一招"以彼之道，還施彼身"不但封擋住了愛因斯坦那雷霆萬鈞的一擊，更把這諸般招數都回加到了他自己身上。雖說是殫精竭慮最後想出此法，但招數精奇，才氣橫溢，教人擊節嘆服，大開眼界。覺得見證兩大縱世奇才出全力相拚，實在不虛此行。
現在輪到愛因斯坦自己說不出話來了。難道量子論當真天命所歸，嚴格的因果性當真已經遲遲老去，不再屬於這個叛逆的新時代？玻爾是最堅決的革命派，他的思想閎廓深遠，窮幽極渺，卻又如大江奔流，浩浩蕩蕩，翻騰不息。物理學的未來只有靠量子，這個古怪卻又強大的精靈去開拓。新世界不再有因果性，不再有實在性，可能讓人覺得不太安全，但它卻是那樣胸懷博大，氣派磅礴，到處都有珍貴的寶藏和激動人心的秘密等待著人們去發掘。狄拉克後來有一次說，自海森堡取得突破以來，理論物理進入了前所未有的黃金年代，任何一個二流的學生都可能在其中作出一流的發現。是的，人們應當毫不畏懼地走進這樣一個生機勃勃的，充滿了艱險、挑戰和無上光榮的新時代中來，把過時的因果性做成一個紀念物，裝飾在泛黃的老照片上去回味舊日的似水年華。
革命！前進！玻爾在大會上又開始顯得精神抖擻，豪氣萬丈。愛因斯坦的這個光箱實驗非但沒能擊倒量子論，反而成了它最好的證明，給它的光輝又添上了濃重的一筆。現在沒什麼好懷疑的了，因果性是不存在的，哥本哈根解釋如野火一般在人們的思想中蔓延開來。玻爾是這場革命的旗手，他慷慨陳詞，就像當年在議會前的羅伯斯庇爾。要是可能的話，他大概真想來上這麼一句：
因果性必須死，因為物理學需要生！
停止爭論吧，上帝真的擲骰子！隨機性是世界的基石，當電子出現在這裏時，它是一個隨機的過程，並不需要有誰給它加上難以忍受的條條框框。全世界的粒子和波現在都得到了解放，從牛頓和麥克斯韋寫好的劇本中掙扎出來，大口地呼吸自由空氣。它們和觀測者玩捉迷藏，在他們背後融化成概率波彌散開去，神秘地互相滲透和干涉。當觀測者回過頭去尋找它們，它們又快樂地現出原型，呈現出一個面貌等候在那裏。這種遊戲不致於過火，因為還有波動方程和不確定原理在起著規則的作用。而統計規律則把微觀上的無法無天抹平成為宏觀上的井井有條。
愛因斯坦失望地看著這個場面，發展到如此地步實在讓他始料不及。沒有因果性，一片混亂……恐怕約翰.密爾頓描繪的那個"群魔殿"（Pandemonium）就是這個樣子吧？愛因斯坦對玻爾已經兩戰兩敗，他現在知道量子論的根基比想像的要牢固得多。看起來，量子論不太可能是錯誤的，或者自相矛盾的。
但愛因斯坦也決不會相信它代表了真相。好吧，量子論內部是沒有矛盾的，但它並不是一幅"完整"的圖像。我們看到的量子論，可能只是管中窺豹，雖然看到了真實的一部分，但仍然有更多的"真實"未能發現。一定有一些其他的因素，它們雖然不為我們所見，但無疑對電子的行為有著影響，從而嚴格地決定了它們的行為。好比我們在賭場扔骰子賭錢，雖然我們睜大眼睛看明白四周一切，確定沒人作弊，但的確可能還有一個暗中的武林高手，憑藉一些獨門手法比如說吹氣來影響骰子的結果。雖然我們水平不行，發現不了這個武林高手的存在，覺得骰子是完全隨機的，但事實上不是！它是完全人為的，如果把這個隱藏的高手也考慮進去，它是有嚴格因果關係的！儘管單單從我們看到的來講，也沒有什麼互相矛盾，但一幅"完整"的圖像應該包含那個隱藏著的人，這個人是一個"隱變數"！
不管怎麼說，因果關係不能拋棄！愛因斯坦的信念到此時幾乎變成一種信仰了，他已決定終生為經典理論而戰，這不知算是科學的悲劇還是收穫。一方面，那個大無畏的領路人，那個激情無限的開拓者永遠地從歷史上消失了。亞伯拉罕.帕斯（Abraham Pais）在《愛因斯坦曾住在這裏》一書中說，就算1925年後，愛因斯坦改行釣魚以度過餘生，這對科學來說也沒什麼損失。但另一方面，愛因斯坦對量子論的批評和詰問也確實使它時時三省吾身，冷靜地審視和思考自己存在的意義，並不斷地在鬥爭中完善自己。大概可算一種反面的激勵吧？
反正他不久又要提出一個新的實驗，作為對量子論的進一步考驗。可憐的玻爾得第三次接招了。
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飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫（三）
玩味一下海森堡的聲明是很有意思的：討厭納粹和希特勒，但忠實地執行對祖國的義務，作為國家機器的一部分來履行愛國的職責。這聽起來的確像一幅典型的德國式場景。服從，這是德國文化的一部分，在英語世界的人們看來，對付一個邪惡的政權，符合道德的方式是不與之合作甚至摧毀它，但對海森堡等人來說，符合道德的方式是服從它--正如他以後所說的那樣，雖然納粹佔領全歐洲不是什麼好事，但對一個德國人來說，也許要好過被別人佔領，一戰後那種慘痛的景象已經不堪回首。
原子彈，對於海森堡來說，是"本質上"邪惡的，不管它是為希特勒服務，還是為別的什麼人服務。戰後在西方科學家中有一種對海森堡的普遍憎惡情緒。當海森堡後來訪問洛斯阿拉莫斯時，那裏的科學家拒絕同其握手，因為他是"為希特勒製造原子彈的人"。這在海森堡看來是天大的委屈，他不敢相信，那些"實際製造了原子彈的人"竟然拒絕與他握手！也許在他心中，盟軍的科學家比自己更加應該在道德上加以譴責。但顯然在後者看來，只有為希特勒製造原子彈才是邪惡，如果以消滅希特勒和法西斯為目的而研究這種武器，那是非常正義和道德的。
這種道德觀的差異普遍存在於雙方陣營之中。魏紮克曾經激動地說："歷史將見證，是美國人和英國人造出了一顆炸彈，而同時德國人--在希特勒政權下的德國人--只發展了鈾引擎動力的和平研究。"這在一個美國人看來，恐怕要噴飯。
何況在許多人看來，這種聲明純粹是馬後炮。要是德國人真的造得出來原子彈，恐怕倫敦已經從地球上消失了，也不會羅裏囉嗦地講這一大通風涼話。不錯，海森堡肯定在1940年就意識到鈾炸彈是可能的，但這不表明他確切地知道到底怎麼去製造啊！海森堡在1942年意識到以德國的環境來說分離鈾235十分困難，但這不表明他確切地知道到底要分離"多少"鈾235啊！事實上，許多證據表明，海森堡非常錯誤地估計了工程量，為了維持鏈式反應，必須至少要有一個最小量的鈾235才行，這個質量叫做"臨界質量"（critical mass），海森堡--不管他是真的算錯還是假裝不知--在1942年認為至少需要幾噸的鈾235才能造出原子彈！事實上，只要幾十千克就可以了。
誠然，即使只分離這麼一點點鈾235也是非常困難的。美國動用了15000人，投資超過20億美元才完成整個曼哈頓計畫。而德國整個只有100多人在搞這事，總資金不過百萬馬克左右，這簡直是笑話。但這都不是關鍵，關鍵是，海森堡到底知不知道準確的數字？如果他的確有一個準確數字的概念，那麼雖然這德國來說仍然是困難的，但至少不是那樣的遙不可及，難以克服。英國也同樣困難，但他們知道準確的臨界質量數字，於是仍然上馬了原子彈計畫。
海森堡爭辯說，他對此非常清楚，他引用了許多證據說明在與斯佩爾會面前他的確知道準確的數字。可惜他的證據全都模糊不清，無法確定。德國的報告上的確說一個炸彈可能需要10－100千克，海森堡也描繪過一個"鳳梨"大小的炸彈，這被許多人看作證明。然而這些全都是指鈈炸彈，而不是鈾235炸彈。這些數字不是證明出來的，而是猜測的，德國根本沒有反應堆來大量生產鈈。德國科學家們在許多時候都流露出這樣的印象，鈾炸彈至少需要幾噸的鈾235。
不過當然你也可以從反方面去理解，海森堡故意隱瞞了數位，只有天知地知他一個人知。他一手造成誇大了的假相。
至於反應堆，其實石墨也可以做很好的減速劑，美國人就是用的石墨。可是當時海森堡委派波特去做實驗，他的結果錯了好幾倍，顯示石墨不適合用在反應堆中，於是德國人只好在重水這一棵樹上吊死。這又是一個懸案，海森堡把責任推到波特身上，說他用的石墨不純，因此導致了整個計畫失敗。波特是非常有名的實驗物理學家，後來也得了諾貝爾獎，這個黑鍋如何肯背。他給海森堡寫信，暗示說石墨是純的，而且和理論相符合！如果說實驗錯了，那還不如說理論錯了，理論可是海森堡負責的。在最初的聲明中海森堡被迫撤回了對波特的指責，但在以後的歲月中，他，魏紮克，沃茲等人仍然不斷地把波特拉進來頂罪。目前看來，德國人當年無論是理論還是實驗上都錯了。
對這一公案的爭論逐漸激烈起來，最有影響的幾本著作有：Robert Jungk的《比一千個太陽更明亮》（Brighter Than a Thousand Sunds，1956），此書讚揚了德國科學家那高尚的道義，在戰時不忘人類公德，雖然洞察原子彈的奧秘，卻不打開這潘朵拉盒子。1967年David Irving出版了《德國原子彈計畫》（The German Atomic Bomb），此時德國當年的秘密武器報告已經得見天日，給作品帶來了豐富的資料。Irving雖然不認為德國科學家有吹噓的那樣高尚的品德，但他仍然相信當年德國人是清楚原子彈技術的。然後是Margaret Gowing那本關於英國核計畫的歷史，裏面考證說德國人當年在一些基本問題上錯得離譜，這讓海森堡本人非常惱火。他說："（這本書）大錯特錯，每一句都是錯的，完全是胡說八道。"他隨後出版了著名的自傳《物理和物理之外》（Physics and Beyond），自然再次地強調了德國人的道德和科學水平。凡是當年和此事有點關係的人都紛紛發表評論意見，眾說紛紜，有如聚訟，誰也沒法說服對方。
1989年，楊振寧在上海交大演講的時候還說："……很好的海森堡傳記至今還沒寫出，而已有的傳記對這件事是語焉不詳的……這是一段非常複雜的歷史，我相信將來有人會寫出重要的有關海森堡的傳記。"
四
愛因斯坦沒有出席1933年第七屆索爾維會議，他被納粹德國逼得離開家鄉，流落異國，憂鬱地思索著歐洲那悲慘的未來。另一方面，這屆索爾維會議的議題也早就不是量子論本身，而換成了另一個激動人心的話題：爆炸般發展的原子物理。不過這個領域裏的成就當然也是在量子論的基礎上取得的，而量子力學的基本形式已經確定下來，成為物理學的基礎。似乎是塵埃落定，沒什麼人再懷疑它的力量和正確性了。
在人們的一片樂觀情緒中，愛因斯坦和薛定諤等寥寥幾人愈加顯得孤獨起來。薛定諤和德布羅意參加了1933年索爾維會議，卻都沒有發言，也許是他們對這一領域不太熟悉的緣故吧。新新人類們在激動地探討物質的產生和湮滅、正電子、重水、中子……那樣多的新發現讓人眼花繚亂，根本忙不過來。而愛因斯坦他們現在還能做什麼呢？難道他們的思想真的已經如此過時，以致跟不上新時代那飛一般的步伐了嗎？
1933年9月25日，埃侖費斯特在荷蘭萊登槍殺了他那患有智力障礙的兒子，然後自殺了。他在留給愛因斯坦，玻爾等好友的信中說："這幾年我越來越難以理解物理學的飛速發展，我努力嘗試，卻更為絕望和撕心裂肺，我終於決定放棄一切。我的生活令人極度厭倦……我僅僅是為了孩子們的經濟來源而活著，這使我感到罪惡。我試過別的方法但是收效甚微，因此我越來越多地去考慮自殺的種種細節，除此之外我沒有第二條路走了……原諒我吧。"
在愛因斯坦看來，埃侖費斯特的悲劇無疑是一個時代的悲劇。兩代物理學家的思想猛烈衝突和撞擊，在一個天翻地覆的飄搖亂世，帶給整個物理學以強烈的陣痛。埃侖費斯特雖然從理智上支持玻爾，但當一個文化衰落之時，曾經為此文化所感之人必感到強烈的痛苦。昔日黃金時代的黯淡老去，代以雨後春筍般興起的新思潮，從量子到量子場論，原子中各種新粒子層出不窮，稀奇古怪的概念統治整個世界。愛因斯坦的心中何曾沒有埃侖費斯特那樣難以名狀的巨大憂傷？愛因斯坦遠遠地，孤獨地站在鴻溝的另一邊，看著年輕人們義無反顧地高唱著向遠方進軍，每一個人都對他說他站錯了地方。這種感覺是那樣奇怪，似乎世界都顯得朦朧而不真實。難怪曾經有人歎息說，寧願早死幾年，也不願看到現代物理這樣一幅令人難以接受的畫面。不過，愛因斯坦卻仍然沒有倒下，雖然他身在異鄉，他的第二個妻子又重病纏身，不久將與他生離死別，可這一切都不能使愛因斯坦放棄內心那個堅強的信仰，那個對於堅固的因果關係，對於一個宇宙和諧秩序的癡癡信仰。愛因斯坦仍然選擇戰鬥，他的身影在斜陽下拉得那樣長，似乎是勇敢的老戰士為一個消逝的王國做最後的悲壯抗爭。
這一次他爭取到了兩個同盟軍，他們分別是他的兩個同事波多爾斯基（Boris Podolsky）和羅森（Nathan Rosen）。1935年3月，三人共同在《物理評論》（Physics Review）雜誌上發表了一篇論文，名字叫《量子力學對物理實在的描述可能是完備的嗎？》，再一次對量子論的基礎發起攻擊。當然他們改變策略，不再說量子論是自相矛盾，或者錯誤的，而改說它是"不完備"的。具體來說，三人爭辯量子論的那種對於觀察和波函數的解釋是不對的。
我們用一個稍稍簡化了的實驗來描述他們的主要論據。我們已經知道，量子論認為在我們沒有觀察之前，一個粒子的狀態是不確定的，它的波函數彌散開來，代表它的概率。但當我們探測以後，波函數坍縮，粒子隨機地取一個確定值出現在我們面前。
現在讓我們想像一個大粒子，它是不穩定的，很快就會衰變成兩個小粒子，向相反的兩個方向飛開去。我們假設這種粒子有兩種可能的自旋，分別叫"左"和"右"，那麼如果粒子A的自旋為"左"，粒子B的自旋便一定是"右"，以保持總體守恆，反之亦然。
好，現在大粒子分裂了，兩個小粒子相對飛了出去。但是要記住，在我們沒有觀察其中任何一個之前，它們的狀態都是不確定的，只有一個波函數可以描繪它們。只要我們不去探測，每個粒子的自旋便都處在一種左/右可能性疊加的混合狀態，為了方便我們假定兩種概率對半分，各50％。
現在我們觀察粒子A，於是它的波函數一瞬間坍縮了，隨機地選擇了一種狀態，比如說是"左"旋。但是因為我們知道兩個粒子總體要守恆，那麼現在粒子B肯定就是"右"旋了。問題是，在這之前，粒子A和粒子B之間可能已經相隔非常遙遠的距離，比如說幾萬光年好了。它們怎麼能夠做到及時地互相通信，使得在粒子A坍縮成左的一刹那，粒子B毅然坍縮成右呢？
量子論的概率解釋告訴我們，粒子A選擇"左"，那是一個完全隨機的決定，兩個粒子並沒有事先商量好，說粒子A一定會選擇左。事實上，這種選擇是它被觀測的那一刹那才做出的，並沒有先兆。關鍵在於，當A隨機地作出一個選擇時，遠在天邊的B便一定要根據它的決定而作出相應的坍縮，變成與A不同的狀態以保持總體守恆。那麼，B是如何得知這一遙遠的資訊的呢？難道有超過光速的信號來回於它們之間？
假設有兩個觀察者在宇宙的兩端守株待兔，在某個時刻t，他們同時進行了觀測。一個觀測A，另一個同時觀測B，那麼，這兩個粒子會不會因為距離過於遙遠，一時無法對上口徑而在倉促間做出手忙腳亂的選擇，比如兩個同時變成了"左"，或者"右"？顯然是不太可能的，不然就違反了守恆定律，那麼是什麼讓它們之間保持著心有靈犀的默契，當你是"左"的時候，我一定是"右"？
愛因斯坦等人認為，既然不可能有超過光速的信號傳播，那麼說粒子A和B在觀測前是"不確定的幽靈"顯然是難以自圓其說的。唯一的可能是兩個粒子從分離的一刹那開始，其狀態已經確定了，後來人們的觀測只不過是得到了這種狀態的資訊而已，就像經典世界中所描繪的那樣。粒子在觀測時才變成真實的說法顯然違背了相對論的原理，它其中涉及到瞬間傳播的信號。這個詰難以三位元發起者的首字母命名，稱為"EPR佯謬"。
玻爾在得到這個消息後大吃一驚，他馬上放下手頭的其他工作，來全神貫注地對付愛因斯坦的這次挑戰。這套潛心演練的新陣法看起來氣勢洶洶，宏大堂皇，頗能奪人心魄，但玻爾也算是愛因斯坦的老對手了。他睡了一覺後，馬上發現了其中的破綻所在，原來這看上去讓人眼花繚亂的一次攻擊卻是個完完全全的虛招，並無實質力量。玻爾不禁得意地唱起一支小調，調侃了波多爾斯基一下。
原來愛因斯坦和玻爾根本沒有個共同的基礎。在愛因斯坦的潛意識裏，一直有個經典的"實在"影像。他不言而喻地假定，EPR實驗中的兩個粒子在觀察之前，分別都有個"客觀"的自旋狀態存在，就算是概率混合吧，但粒子客觀地存在於那裏。但玻爾的意思是，在觀測之前，沒有一個什麼粒子的"自旋"！那時候自旋的粒子是不存在的，不是客觀實在的一部分，這不能用經典語言來表達，只有波函數可以描述。因此在觀察之前，兩個粒子--無論相隔多遠都好--仍然是一個互相關聯的整體！它們仍然必須被看作母粒子分裂時的一個全部，直到觀察以前，這兩個獨立的粒子都是不存在的，更談不上客觀的自旋狀態！
這是愛因斯坦和玻爾思想基礎的尖銳衝突，玻爾認為，當沒有觀測的時候，不存在一個客觀獨立的世界。所謂"實在"只有和觀測手段連起來講才有意義。在觀測之前，並沒有"兩個粒子"，而只有"一個粒子"，直到我們觀測了A或者B，兩個粒子才變成真實，變成客觀獨立的存在。但在那以前，它們仍然是互相聯繫的一個虛無整體。並不存在什麼超光速的信號，兩個遙遠的粒子只有到觀測的時候才同時出現在宇宙中，它們本是協調的一體，之間無需傳遞什麼信號。其實是這個系統沒有實在性，而不是沒有定域性。
EPR佯謬其實根本不是什麼佯謬，它最多表明了，在"經典實在觀"看來，量子論是不完備的，這簡直是廢話。但是在玻爾那種"量子實在觀"看來，它是非常完備和邏輯自洽的。
既生愛，何生玻。兩人的世紀爭論進入了尾聲。在哲學基礎上的不同使得兩人間的意見分歧直到最後也沒能調和。一直到死，玻爾也未能使愛因斯坦信服，認為量子論的解釋是完備的。而玻爾本人也一直在同愛因斯坦的思想作鬥爭，在他1962年去世後的第二天，人們在他的黑板上仍然發現畫有當年愛因斯坦光箱實驗的草圖。兩位科學巨人都為各自的信念而奮鬥了畢生，但別的科學家已經甚少關心這種爭執。在量子論的引導下，科學顯得如此朝氣蓬勃，它的各個分支以火箭般的速度發展，給人類社會帶來了偉大的技術革命。從半導體到核能，從鐳射到電子顯微鏡，從積體電路到分子生物學，量子論把它的光輝播撒到人類社會的每一個角落，成為有史以來在實用中最成功的物理理論。許多人覺得，爭論量子論到底對不對簡直太可笑了，只要轉過頭，看看身邊發生的一切，看看社會的日新月異，目光所及，無不是量子論的最好證明。
如果說EPR最大的價值所在，那就是它和別的奇想空談不同。只要稍微改裝一下，EPR是可以為實踐所檢驗的！我們的史話在以後會談到，人們是如何在實驗室裏用實踐裁決了愛因斯坦和玻爾的爭論，經典實在的概念無可奈何花落去，只留下一個蒼涼的背影和深沉的歎息。
但量子論仍然困擾著我們。它的內在意義是如此撲朔迷離，使得對它的詮釋依舊眾說紛紜。量子論取得的成就是無可懷疑的，但人們一直無法確認它的真實面目所在，這爭論一直持續到今天。它將把一些讓物理學家們毛骨悚然的概念帶入物理中，令人一想來就不禁倒吸一口涼氣。而反對派那裏還有一個薛定諤，他要放出一隻可怕的怪獸，撕咬人們的理智和神經，這就是叫許多人聞之色變的"薛定諤的貓"。
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飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫（四）
海森堡本人於1976年去世了。在他死後兩年，英國人Jones出版了《高度機密戰爭：英國科學情報部門》（Most Secret War:British Scientific Intelligentce）一書，詳細地分析了海森堡當年在計算時犯下的令人咋舌的錯誤。但他的分析卻沒有被Mark Walker所采信，在資料詳細的《德國國家.及核力量的尋求》（German National Socialism and the Quest for Nubclear Power，1989年出版）中，Walker還是認為海森堡在1942年頭腦清楚，知道正確的事實。
到了1992年，Hofstra大學的大衛.凱西迪（David Cassidy）出版了著名的海森堡傳記《不確定性：海森堡傳》，這至今仍被認為是海森堡的標準傳記。他分析了整件事情，並最後站在了古德施密特等人的立場上，認為海森堡並沒有什麼主觀的願望去"摧毀"一個原子彈計畫，他當年確實算錯了。
但是很快到了1993年，戲劇性的情況又發生了。Thomas Powers寫出了巨著《海森堡的戰爭》（Heisenberg's War）。Powers本是記者出身，非常瞭解如何使得作品具有可讀性。因此雖然這本厚書足有607頁，但文字奇巧，讀來引人入勝，很快成了暢銷作品。Powers言之鑿鑿地說，海森堡當年不僅僅是"消極"地對待原子彈計畫，他更是"積極"地破壞了這個計畫的成功實施。他繪聲繪色地向人們描繪了一幕幕陰謀、間諜、計畫，後來有人挪揄說，這本書的前半部分簡直就是一部間諜小說。不管怎麼樣說，這本書在公眾中的反響是很大的，海森堡作為一個高尚的，富有機智和正義感的科學家形象也深入人心，更直接影響了後來的戲劇《哥本哈根》。從以上的描述可以見到，對這件事的看法在短短幾年中產生了多少極端不同的看法，這在科學史上幾乎獨一無二。
1992年披露了一件非常重要的史料，那就是海森堡他們當初被囚在Farm Hall的竊聽錄音抄本。這個東東長期來是保密的，只能在幾個消息靈通者的著作中見到一星半點。1992年這份被稱為Farm Hall Transcript的檔解密，由加州大學伯克利出版，引起轟動。Powers就借助了這份新資料，寫出了他的著作。
《海森堡的戰爭》一書被英國記者兼劇作家Michael Frayn讀到，後者為其所深深吸引，不由產生了一個巧妙的戲劇構思。在"海森堡之謎"的核心，有一幕非常神秘，長期為人們爭議不休的場景，那就是1941年他對玻爾的訪問。當時丹麥已被德國佔領，納粹在全歐洲的攻勢勢如破竹。海森堡那時意識到了原子彈製造的可能性，他和魏紮克兩人急急地假借一個學術會議的名頭，跑到哥本哈根去會見當年的老師玻爾。這次會見的目的和談話內容一直不為人所知，玻爾本人對此隱諱莫深，絕口不談。唯一能夠確定的就是當時兩人鬧得很不愉快，玻爾和海森堡之間原本情若父子，但這次見面後多年的情義一朝了斷，只剩下表面上的客氣。發生了什麼事？
有人說，海森堡去警告玻爾讓他注意德國的計畫。有人說海森堡去試圖把玻爾也拉進他們的計畫中來。有人說海森堡想探聽盟軍在這方面的進展如何。有人說海森堡感到罪孽，要向玻爾這位"教皇"請求寬恕……
Michael Frayn著迷於Powers的說法，海森堡去到哥本哈根向玻爾求證盟軍在這方面的進展，並試圖達成協議，雙方一起"破壞"這個可怕的計畫。也就是說，任何一方的科學家都不要積極投入到原子彈這個領域中去，這樣大家扯平，人類也可以得救。這幾乎是一幕可遇而不可求的戲劇場景，種種複雜的環境和內心衝突交織在一起，糾纏成千千情結，組成精彩的高潮段落。一方面海森堡有強烈的愛國熱情和服從性，他無法拒絕為德國服務的命令。但海森堡又掙扎於人類的責任感，感受到科學家的道德情懷。而且他又是那樣生怕盟軍也造出原子彈，給祖國造成永遠的傷痕。海森堡面對玻爾，那個偉大的老師玻爾，那個他當作父親一樣看待的玻爾，曾經領導夢幻般哥本哈根派的玻爾，卻也是"敵人"玻爾，視德國為仇敵的玻爾，卻又教人如何開口，如何遣詞……少年的回憶，物理上的思索，敬愛的師長，現實的政治，祖國的感情，人類的道德責任，戰爭年代……這些融在一起會產生怎樣的語言和思緒？還有比這更傑出的戲劇題材嗎？
《哥本哈根》的第一幕中為海森堡安排了如此的臺詞：
"玻爾，我必須知道（盟軍的計畫）！我是那個能夠作出最後決定的人！如果盟軍也在製造炸彈，我正在為我的祖國作出怎樣的選擇？……要是一個人認為如果祖國做錯了，他就不應該愛她，那是錯誤的。德意志是生我養我的地方，是我長大成人的地方，她是我童年時的一張張面孔，是我跌倒時把我扶起的那雙雙大手，是鼓起我的勇氣支持我前進的那些聲音，是和我內心直接對話的那些靈魂。德國是我孀居的母親和難纏的兄弟，德國是我的妻子，是我的孩子，我必須知道我正在為她作出怎樣的決定！是又一次的失敗？又一場惡夢，如同伴隨我成長起來的那個一樣的惡夢？玻爾，我在慕尼克的童年結束在無政府和內戰中，我們的孩子們是不是要再一次挨餓，就像我們當年那樣？他們是不是要像我那樣，在寒冷的冬夜裏手腳並用地爬過敵人的封鎖線，在黑暗的掩護下於雪地中匍匐前進，只是為了給家裏找來一些食物？他們是不是會像我17歲那年時，整個晚上守著驚恐的犯人，長夜裏不停地和他們說話，因為他們一早就要被處決？"
這樣的殘酷的兩難，造成觀眾情感上的巨大衝擊，展示整個複雜的人性。戲劇本質上便是一連串的衝突，如此精彩的題材，已經註定了這是一出偉大的戲劇作品。但從歷史上來說，這樣的美妙景象卻是靠不住的。Michael Frayn後來說他認為Powers有道理，至少他掌握了以前人們沒有的資料，也就是Farm Hall Transcript，可惜他的這一寶似乎押錯了。
五
即使擺脫了愛因斯坦，量子論也沒有多少輕鬆。關於測量的難題總是困擾著多數物理學家，只不過他們通常樂得不去想它。不管它有多奇怪，太陽還是每天升起，不是嗎？週末仍然有聯賽，那個足球還是硬梆梆的。你的工資不會因為不確定性而有奇妙的增長。考試交白卷而依然拿到學分的機會仍舊是沒有的。你化成一團概率波直接穿過牆壁而走到房子外面，怎麼說呢，不是完全不可能的，但機會是如此之低，以致你數盡了恒河沙，輪回了億萬世，宇宙入滅而又涅槃了無數回，還是難得見到這種景象。
確實是這樣，電子是個幽靈就讓它去好了。只要我們日常所見的那個世界實實在在，這也就不會增添樂觀的世人太多的煩惱。可是薛定諤不這麼想，如果世界是建立在幽靈的基礎上，誰說世界本身不就是個幽靈呢？量子論玩的這種瞞天過海的把戲，是別想逃過他的眼睛的。
EPR出臺的時候，薛定諤大為高興，稱讚愛因斯坦"抓住了量子論的小辮子。"受此啟發，他在1935年也發表了一篇論文，題為《量子力學的現狀》（Die gegenwartige Situation in der Quantenmechanik），文中的口氣非常諷刺。總而言之，是和哥本哈根派誓不兩立的了。
在論文的第5節，薛定諤描述了那個常被視為惡夢的貓實驗。好，哥本哈根派說，沒有測量之前，一個粒子的狀態模糊不清，處於各種可能性的混合疊加，是吧？比如一個放射性原子，它何時衰變是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變/不衰變的疊加狀態中，只有確實地測量了，它才隨機選擇一種狀態而出現。
好得很，那麼讓我們把這個原子放在一個不透明的箱子中讓它保持這種疊加狀態。現在薛定諤想像了一種結構巧妙的精密裝置，每當原子衰變而放出一個中子，它就激發一連串連鎖反應，最終結果是打破箱子裏的一個毒氣瓶，而同時在箱子裏的還有一隻可憐的貓。事情很明顯：如果原子衰變了，那麼毒氣瓶就被打破，貓就被毒死。要是原子沒有衰變，那麼貓就好好地活著。
自然的推論：當它們都被鎖在箱子裏時，因為我們沒有觀察，所以那個原子處在衰變/不衰變的疊加狀態。因為原子的狀態不確定，所以貓的狀態也不確定，只有當我們打開箱子察看，事情才最終定論：要麼貓四腳朝天躺在箱子裏死掉了，要麼它活蹦亂跳地"喵嗚"直叫。問題是，當我們沒有打開箱子之前，這只貓處在什麼狀態？似乎唯一的可能就是，它和我們的原子一樣處在疊加態，這只貓當時陷於一種死/活的混合。
現在就不光光是原子是否幽靈的問題了，現在貓也變成了幽靈。一隻貓同時又是死的又是活的？它處在不死不活的疊加態？這未免和常識太過衝突，同時在生物學角度來講也是奇談怪論。如果打開箱子出來一隻活貓，那麼要是它能說話，它會不會描述那種死/活疊加的奇異感受？恐怕不太可能。
薛定諤的實驗把量子效應放大到了我們的日常世界，現在量子的奇特性質牽涉到我們的日常生活了，牽涉到我們心愛的寵物貓究竟是死還是活的問題。這個實驗雖然簡單，卻比EPR要辛辣許多，這一次紮得哥本哈根派夠疼的。他們不得不退一步以咽下這杯苦酒：是的，當我們沒有觀察的時候，那只貓的確是又死又活的。
不僅僅是貓，一切的一切，當我們不去觀察的時候，都是處在不確定的疊加狀態的，因為世間萬物也都是由服從不確定性原理的原子組成，所以一切都不能免俗。量子派後來有一個被哄傳得很廣的論調說："當我們不觀察時，月亮是不存在的"。這稍稍偏離了本意，準確來說，因為月亮也是由不確定的粒子組成的，所以如果我們轉過頭不去看月亮，那一大堆粒子就開始按照波函數彌散開去。於是乎，月亮的邊緣開始顯得模糊而不確定，它逐漸"融化"，變成概率波擴散到周圍的空間裏去。當然這麼大一個月亮完全融化成空間中的概率是需要很長很長時間的，不過問題的實質是：要是不觀察月亮，它就從確定的狀態變成無數不確定的疊加。不觀察它時，一個確定的，客觀的月亮是不存在的。但只要一回頭，一輪明月便又高懸空中，似乎什麼事也沒發生過一樣。
不能不承認，這聽起來很有強烈的主觀唯心論的味道。雖然它其實和我們通常理解的那種哲學理論有一定區別，不過講到這裏，許多人大概都會自然而然地想起貝克萊（George Berkeley）主教的那句名言："存在就是被感知"（拉丁文：Esse Est Percipi）。這句話要是稍微改一改講成"存在就是被測量"，那就和哥本哈根派的意思差不離了。貝克萊在哲學史上的地位無疑是重要的，但人們通常樂於批判他，我們的哥本哈根派是否比他走得更遠呢？好歹貝克萊還認為事物是連續客觀地存在的，因為總有"上帝"在不停地看著一切。而量子論？"陛下，我不需要上帝這個假設"。
與貝克萊互相輝映的東方代表大概要算王陽明。他在《傳習錄.下》中也說過一句有名的話："你未看此花時，此花與汝同歸於寂；你來看此花時，則此花顏色一時明白起來……"如果王陽明懂量子論，他多半會說："你未觀測此花時，此花並未實在地存在，按波函數而歸於寂；你來觀測此花時，則此花波函數發生坍縮，它的顏色一時變成明白的實在……"測量即是理，測量外無理。
當然，我們無意把這篇史話變成純粹的乏味的哲學探討，經驗往往表明，這類空洞的議論最終會變成毫無意義，讓人昏昏欲睡的雞肋文字。我們還是回到具體的問題上來，當我們不去觀察箱子內的情況的時候，那只貓真的"又是活的又是死的"？
這的確是一個讓人尷尬和難以想像的問題。霍金曾說過："當我聽說薛定諤的貓的時候，我就跑去拿槍。"薛定諤本人在論文裏把它描述成一個"惡魔般的裝置"（diabolische，英文diabolical，玩Diablo的人大概能更好地理解它的意思）。我們已經見識到了量子論那種種令人驚異甚至瞠目結舌的古怪性質，但那只是在我們根本不熟悉也沒有太大興趣瞭解的微觀世界而已，可現在它突然要開始影響我們周圍的一切了？一個人或許能接受電子處在疊加狀態的事實，但一旦談論起宏觀的事物比如我們的貓也處在某種"疊加"狀態，任誰都要感到一點畏首畏尾。不過，對於這個問題，我們現在已經知道許多，特別是近十年來有著許多傑出的實驗來證實它的一些奇特的性質。但我們還是按著我們史話的步伐，一步步地來探究這個饒有趣味的話題，還是從哥本哈根解釋說起吧。
貓處於死/活的疊加態？人們無法接受這一點，最關鍵的地方就在於：經驗告訴我們這種奇異的二重狀態似乎是不太可能被一個宏觀的生物，比如貓或者我們自己，所感受到的。還是那句話：如果貓能說話，它會描述這種二象性的感覺嗎？如果它僥倖倖存，它會不會說："是的，我當時變成了一縷概率波，我感到自己彌漫在空間裏，一半已經死去了，而另一半還活著。這真是令人飄飄然的感覺，你也來試試看？"這恐怕沒人相信。
好，我們退一步，貓不會說話，那麼我們把一個會說話的人放入箱子裏面去。當然，這聽起來有點殘忍，似乎是納粹的毒氣集中營，不過我們只是在想像中進行而已。這個人如果能生還，他會那樣說嗎？顯然不會，他肯定無比堅定地宣稱，自己從頭到尾都活得好好的，根本沒有什麼半生半死的狀態出現。可是，這次不同了，因為他自己已經是一個觀察者了啊！他在箱子裏不斷觀察自己的狀態，從而不停地觸動自己的波函數坍縮，我們把一個觀測者放進了箱子裏！
可是，奇怪，為什麼我們對貓就不能這樣說呢？貓也在不停觀察著自己啊。貓和人有什麼不同呢？難道區別就在於一個可以出來憤怒地反駁量子論的論調，一個只能"喵喵"叫嗎？令我們吃驚的是，這的確可能是至關重要的分別！人可以感覺到自己的存活，而貓不能，換句話說，人有能力"測量"自己活著與否，而貓不能！人有一樣貓所沒有的東西，那就是"意識"！因此，人能夠測量自己的波函數使其坍縮，而貓無能為力，只能停留在死/活疊加任其發展的波函數中。
意識！這個字眼出現在物理學中真是難以想像。如果它還出自一位諾貝爾物理學獎得主之口，是不是令人暈眩不已？難道，這世界真的已經改變了麼？
半死半活的"薛定諤的貓"是科學史上著名的怪異形象之一，和它同列名人堂的也許還有芝諾的那只永遠追不上的烏龜，拉普拉斯的那位無所不知從而預言一切的老智者，麥克斯韋的那個機智地控制出入口，以致快慢分子逐漸分離，系統熵為之倒流的妖精，被相對論搞得頭昏腦漲，分不清誰是哥哥誰是弟弟的那對雙生子，等等等等。薛定諤的貓在大眾中也十分受歡迎，常常出現在劇本，漫畫和音樂中，雖然比不上同胞Garfield或者Tom，也算是有點人氣。有意思的是，它常常和"巴甫洛夫的狗"作為搭檔一唱一和出現。它最長臉的一次大概是被"恐懼之淚"(Tears for Fears)，這個在80年代紅極一時的樂隊作為一首歌的標題演唱，雖然歌詞是"薛定諤的貓死在了這個世界"。
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飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫（五）
《哥本哈根》一劇於1998年5月21日於倫敦皇家劇院首演，隨後進軍法國和百老彙，引起轟動，囊括了包括英國標準晚報獎（Evening Standard），法國莫里哀戲劇獎和美國東尼獎等一系列殊榮。劇本描寫玻爾和夫人瑪格麗特，還有海森堡三人在死後重聚在某個時空，不斷地回首前塵往世，追尋1941年會面的前因後果。時空維度的錯亂，從各個角度對前生的探尋，簡潔卻富予深意的對話，平淡到極點的佈景，把氣氛塑造得迷離惝恍，如夢如幻，從戲劇角度說極其出色，得到好評如潮。後來PBS又把它改編成電視劇播出，獲得的成功是巨大的。 但Thomas Powers《海森堡的戰爭》一書的命運卻大相徑庭。甚至早在《哥》劇大紅大紫之前，它便開始被許多歷史學家所批評，一時間在各種學術期刊上幾乎成為眾矢之的。因為對Farm Hall Transcript稍加深入的研究很快就表明事實完全和Powers說的不一樣。海森堡的主要傳記作者Cassidy在為Nature雜誌寫的書評裏說："……該作者在研究中過於膚淺，對材料的處理又過於帶有偏見，以致于他的精心論證一點也不令人信服。（Nature V363）"而Science雜誌的評論則說："這本書，就像鈾的臨界質量一樣，需要特別小心地對待。（Science V259）"紐約大學的Paul Forman在《美國歷史評論》雜誌上說："（這本書）更適合做一本小說，而不是學術著作。"他統計說在英美的評論者中，大約3/5的人完全不相信Powers的話，1/5的人認為他不那麼具有說服力，只有1/5傾向於贊同他的說法。
而在1998年出版的《海森堡與納粹原子彈計畫》一書中，歷史學家Paul Rose大約是過於義憤填膺，用了許多在學者中少見的尖刻詞語來評價Powers的這本書，諸如"徹頭徹尾虛假的（entirely bogus）"、'幻想（fantasy）"、"學術上的災難（scholarly disaster）"、"臃腫的（elephantine）"……等等。
OK，不管人們怎麼說，我們還是回過頭來看看海森堡宣稱的一切。首先非常明顯可以感受到的就是他對於德國物理學的一種極其的自負，這種態度是如此明顯，以致後來一位德國教授評論時都說："我真不敢相信他們竟能有如此傲慢的態度。"海森堡大約是死也不肯承認德國人在理論上"技不如人"的了，他說直到1942年雙方的進展還"基本相當"，這本身就很奇怪。盟國方面在1942年已經對原子彈的製造有了非常清楚的概念，他們明確地知道正確的臨界質量參數，他們已經做了大量的實驗得到了充分的相關資料。到了1942年12月，費米已經在芝加哥大學的網球場房裏建成了世界上第一個可控反應堆，而德國直到戰爭結束也只在這方面得到了有限的進展。一旦萬事具備，曼哈頓計畫啟動，在盟國方面整個工程就可以順利地上馬進行，而德國方面顯然不具備這樣的能力。
海森堡的這種驕傲心理是明顯的，當然這不是什麼壞事，但似乎能夠使我們更好地揣摩他的心理。當廣島的消息傳來，眾人都陷入震驚。沒心計的哈恩對海森堡說："你只是一個二流人物，不如捲舖蓋回家吧。"而且……前後說了兩次。海森堡要是可以容忍"二流"，那也不是海森堡了。
早在1938年，海森堡因為不肯放棄教授所謂"猶太物理學"而被党衛軍報紙稱為"白猶太人"，他馬上通過私人關係找到希姆萊要求澄清，甚至做好了離國的準備。海森堡對索末菲說："你知道離開德國對我來說是痛苦的事情，不是萬不得已我不會這樣做。但是，我也沒有興趣在這裏做一個二等公民。"海森堡對個人榮譽還是很看重的。
但是，一流的海森堡卻在計算中犯了一個末流，甚至不入流的錯誤，直接導致了德國對臨界質量的誇大估計。這個低級錯誤實在令人吃驚，至今無法理解為何如此，或許，一些偶然的事件真的能夠改變歷史吧？
To be continued…
(本文章由曹天元著)
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