背景：

在20世紀(jì)初，物理學(xué)界誕生了影響至今的兩大理論，這兩個(gè)門派，一個(gè)是愛因斯坦以一人之力提出的相對(duì)論，另一個(gè)則是由玻爾領(lǐng)導(dǎo)的哥本哈根學(xué)派合力塑成的量子力學(xué)。

而因?yàn)橛^念的差異，愛因斯坦與玻爾領(lǐng)導(dǎo)的哥本哈根學(xué)派之間的分歧不斷擴(kuò)大。 1926年，薛定諤從經(jīng)典力學(xué)的哈密頓-雅可比方程（使用分析力學(xué)中求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一個(gè)方程）出發(fā)，利用變分法（一種求解邊界值問(wèn)題的方法）和德布羅意方程，最后求出了一個(gè)非相對(duì)論的方程，用希臘字母ψ來(lái)=代表波的函數(shù)，最終形式是：

這就是名震 20 世紀(jì)物理史的薛定諤波動(dòng)方程。方程中的波函數(shù)用來(lái)描述微觀粒子的狀態(tài)，但是薛定諤認(rèn)為這應(yīng)該表現(xiàn)為振動(dòng)著的物質(zhì)波的諧函數(shù)而不是跳躍的電子。他認(rèn)為電子是一種波，就像云彩一般（電子云說(shuō)法的由來(lái)），放大來(lái)看后，就好像在空間里融化開來(lái)，變成無(wú)數(shù)振動(dòng)的疊加，平常表現(xiàn)出量子的狀態(tài)，是因?yàn)樗榭s的太過(guò)厲害，看起來(lái)就像一個(gè)小球。函數(shù)ψ就是電子電荷在空間中的實(shí)際分布。

電子云模型
薛定諤認(rèn)為：波函數(shù)本身代表一個(gè)實(shí)在的和物理的可觀測(cè)量，即使在原子量級(jí)上，經(jīng)典的連續(xù)過(guò)程和絕對(duì)的決定論照樣成立。 然而哥本哈根學(xué)派的玻恩統(tǒng)計(jì)解釋認(rèn)為:波函數(shù)在某一時(shí)刻在空間的強(qiáng)度,即其振幅絕對(duì)值的平方與在這一點(diǎn)找到粒子的幾率成正比,和粒子聯(lián)系的波是概率波。波函數(shù)Ψ因此就稱為概率幅，玻恩的統(tǒng)計(jì)解釋提出之后，波函數(shù)Ψ的絕對(duì)值的平方因此就稱為概率幅，玻恩成功地解釋了以反對(duì)量子力學(xué)為目的的薛定諤方程中波函數(shù)的物理意義。這種統(tǒng)計(jì)或概率方法，和它所伴隨的非連續(xù)性波函數(shù)坍縮。

玻爾更是因此提出了互補(bǔ)性原理：原子現(xiàn)象不能用經(jīng)典力學(xué)所要求的完備性來(lái)描述。在構(gòu)成完備的經(jīng)典描述的某些互相補(bǔ)充的元素，在這里實(shí)際上是相互排除的，這些互補(bǔ)的元素對(duì)描述原子現(xiàn)象的不同面貌都是需要的。
所以既然物質(zhì)具有波粒二象性。根據(jù)互補(bǔ)原理，一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以展示出物質(zhì)的粒子行為，或波動(dòng)行為；但不能同時(shí)展示出兩種行為。

而海森堡則提出了不確定性原理，你不可能同時(shí)知道一個(gè)粒子的位置和它的速度，粒子位置的不確定性，必然大于或等于普朗克常數(shù)除于4π（ΔxΔp≥h/4π），總結(jié)來(lái)說(shuō)，你選擇以確定電子位置的實(shí)驗(yàn)本身，就導(dǎo)致了你無(wú)法對(duì)電子的動(dòng)量進(jìn)行精密的測(cè)量！。

波恩的概率解釋、海森堡的不確定性原理和玻爾的互補(bǔ)原理，三者共同構(gòu)成了量子論“哥本哈根解釋”的核心。
而這也導(dǎo)致了愛因斯坦與哥本哈根學(xué)派之間的尖銳爭(zhēng)執(zhí)，相對(duì)論雖然推翻了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，卻仍保留了嚴(yán)格的因果性和決定論，而量子力學(xué)的哥本哈根詮釋卻更激進(jìn)，哥本哈根詮釋的三大核心原理，前兩者摧毀了經(jīng)典力學(xué)構(gòu)建的嚴(yán)格因果性，互補(bǔ)原理和不確定原理又合力搗毀了世界的絕對(duì)客觀性。 哥本哈根詮釋拋棄了經(jīng)典的因果關(guān)系，宣稱人類并不能獲得實(shí)在世界的確定的結(jié)果，它稱自己只有由這次測(cè)量推測(cè)下一次測(cè)量的各種結(jié)果的分布幾率，而拒絕對(duì)事物在兩次測(cè)量之間的行為做出具體描述。

兩個(gè)人的論爭(zhēng)可以歸結(jié)為上帝是否擲骰子
在通過(guò)一系列的信件論爭(zhēng)之后，雙方的對(duì)決在第五屆索爾維會(huì)議達(dá)到高潮。

時(shí)間：

1927年10月24日—29日。主題“電子和光子”

哥本哈根學(xué)派參戰(zhàn)方：

玻爾、海森堡、泡利、玻恩

愛因斯坦一派參戰(zhàn)方

愛因斯坦、德布羅意、薛定諤

吃瓜群眾

實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家代表：康普頓、居里夫人、布拉格等

PS：實(shí)驗(yàn)物理派與參戰(zhàn)兩方所代表的理論物理派在20世紀(jì)初曾爆發(fā)激烈的矛盾，理論物理派講究從理論上探索自然界未知的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，而實(shí)驗(yàn)物理派主要是從實(shí)驗(yàn)上來(lái)探索物質(zhì)世界和自然規(guī)律。
愛因斯坦斯坦的相對(duì)論是兩派矛盾的爆發(fā)點(diǎn)，部分實(shí)驗(yàn)物理學(xué)派因?yàn)橄鄬?duì)論尤其是廣義相對(duì)論在當(dāng)時(shí)并沒有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，他們無(wú)法接受其中新的時(shí)空觀，兩派的激烈矛盾導(dǎo)致愛因斯坦1921年的諾貝爾獎(jiǎng)其實(shí)是1922年被追授的。而此次會(huì)議他們所關(guān)心的也只是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

公正人

量子論創(chuàng)始人：普朗克

1900年，普朗克發(fā)表了量子假說(shuō)，掀開了物理學(xué)發(fā)展新的序幕，標(biāo)志著物理學(xué)由經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)轉(zhuǎn)變，作為量子論的創(chuàng)始人，普朗克為量子力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)，而同時(shí)普朗克也對(duì)愛因斯坦贊賞有加。作為一名德高望重的長(zhǎng)者，69歲的普朗克出席此次會(huì)議則起到了一定的公正作用，有他坐陣，兩方最起碼不會(huì)打起來(lái)。

主持人

理論物理學(xué)大宗師：洛倫茲

第一代理論物理學(xué)家的領(lǐng)袖，他填補(bǔ)了經(jīng)典電磁場(chǎng)理論與相對(duì)論之間的鴻溝，是經(jīng)典物理和近代物理間的一位承上啟下式的科學(xué)巨擘，洛倫茲提出的洛倫茲變換經(jīng)過(guò)愛因斯坦導(dǎo)出之后， 成為相對(duì)論最基本的關(guān)系式，狹義相對(duì)論的運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)論和時(shí)空性質(zhì)，如同時(shí)性的相對(duì)性、長(zhǎng)度收縮、時(shí)間延緩、速度變換公式、相對(duì)論多普勒效應(yīng)等都可以從洛倫茲變換中直接得出。洛倫茲作為此次會(huì)議的主持人，也保證了此次會(huì)議的含金量。

對(duì)決過(guò)程

第一輪：

在這次大會(huì)上，愛因斯坦首先派出自己的大將德布羅意作量子新力學(xué)的演講。
他說(shuō):粒子是波場(chǎng)中的一個(gè)奇異點(diǎn),波引導(dǎo)著粒子運(yùn)動(dòng)。德布羅意試圖把粒子融合到波的圖像里去，提出了一種“導(dǎo)波”（pivot wave）的理論，認(rèn)為粒子是波動(dòng)方程的一個(gè)奇點(diǎn)，它必須受波的控制和引導(dǎo)，將波函數(shù)視為引導(dǎo)粒子動(dòng)作的向?qū)Рā? 然而由于這一理論失去了因果理論的邏輯一致性，被懟天懟地懟空氣的“上帝之鞭”泡利站起來(lái)狠狠地批評(píng)了一頓，他首先不能容忍歷史車輪倒轉(zhuǎn)，回到一種傳統(tǒng)圖像中，然后他引了一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)反駁德布羅意，證明此理論無(wú)法適當(dāng)處理非彈性散射（高能快中子射入物質(zhì)，與構(gòu)成物質(zhì)的原子核（靶核）發(fā)生作用時(shí)，先被靶核吸收形成復(fù)合核，而后再放出較低能量的中子，靶核吸收了能量處于激發(fā)態(tài)。這一作用稱為非彈性散射），最后，德布羅意不得不公開聲明放棄他的觀點(diǎn)。

• 結(jié)果：哥本哈根學(xué)派勝利

第二輪：

薛定諤又搬出了自己的“電子云”理論，薛定諤認(rèn)為波函數(shù)本身代表一個(gè)物理實(shí)在的可觀測(cè)量，電子的確在空間中實(shí)際地如波般擴(kuò)散開去，例如電子的波函數(shù)和電子的電荷相乘，就代表了電子的電荷在空間中的實(shí)際分布。
結(jié)果被海森堡和玻恩聯(lián)合撂倒。海森堡評(píng)論說(shuō)：“我從薛定諤的計(jì)算中看不到任何東西可以證明事實(shí)如同他所希望的那樣”。 薛定諤承認(rèn)他的計(jì)算確實(shí)還不太令人滿意，不過(guò)他依然堅(jiān)持，談?wù)撾娮拥能壍朗恰昂丁薄２ǘ骰鼐吹?#xff1a;“不，一點(diǎn)都不是胡扯”。

電子云
海森堡和波恩認(rèn)為波函數(shù)本身是個(gè)不可觀測(cè)量，波函數(shù)的平方代表粒子在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率，電子本身不會(huì)像波那樣擴(kuò)展開去，只是它在空間出現(xiàn)的概率像一個(gè)波，嚴(yán)格地按照波函數(shù)的分布展開。如此一來(lái)，量子規(guī)律本質(zhì)上是統(tǒng)計(jì)性的，非決定論的。 玻恩和海森堡報(bào)告了他們的《量子力學(xué)》,他們?cè)趫?bào)告最后說(shuō):“我們主張,量子力學(xué)是一種完備的理論,它的基本物理假說(shuō)和數(shù)學(xué)假設(shè)是不能進(jìn)一步修改的”。 玻恩和海森堡的連續(xù)進(jìn)攻讓薛定諤最后只能選擇繳械投降。

• 在此次對(duì)決中，薛定諤被懟的啞口無(wú)言。哥本哈根學(xué)派成功實(shí)現(xiàn)了雙殺

第三輪

無(wú)將可派的愛因斯坦與哥本哈根學(xué)派的掌門人玻爾在會(huì)議上展開了精彩的對(duì)決，兩位物理史上的大師在此次會(huì)議上展開的爭(zhēng)論將會(huì)議掀至高潮。第五屆索爾維會(huì)議很快變成了專屬于玻爾和愛因斯坦的決斗。 玻爾發(fā)表了他的講演《量子公設(shè)和原子理論的最近發(fā)展》，愛因斯坦起來(lái)發(fā)言，表達(dá)了他對(duì)量子力學(xué)的一般性見解。

玻爾講演稿原文片段 愛因斯坦提出了一個(gè)模型：一個(gè)電子通過(guò)一個(gè)小孔得到衍射圖像。愛因斯坦指出，目前存在著兩種觀點(diǎn)，第一是說(shuō)這里沒有“一個(gè)電子”，只有“一團(tuán)電子云”，它是一個(gè)空間中的實(shí)在，為德布羅意-薛定諤波所描述。第二是說(shuō)的確有一個(gè)電子，而ψ是它的“幾率分布”，電子本身不擴(kuò)散到空中，而是它的幾率波。

愛因斯坦承認(rèn)，觀點(diǎn)Ⅱ是比觀點(diǎn)I更加完備的，因?yàn)樗麄€(gè)包含了觀點(diǎn)I。盡管如此，愛因斯坦仍然說(shuō)，他不得不反對(duì)觀點(diǎn)Ⅱ,因?yàn)檫@種隨機(jī)性表明，同一個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生許多不同的結(jié)果，而且這樣一來(lái)，感應(yīng)屏上的許多區(qū)域就要同時(shí)對(duì)電子的觀測(cè)作出反應(yīng)，這似乎暗示了一種超距作用，從而違背相對(duì)論。愛因斯坦認(rèn)為從中可以清楚地看出哥本哈根解釋的內(nèi)部矛盾。
然而玻爾舉出實(shí)證，不但證明了這個(gè)模型是符合量子力學(xué)的，還畫出一幅實(shí)驗(yàn)示意圖，表明這個(gè)實(shí)驗(yàn)仍然符合量子力學(xué)的特性，玻爾的反擊讓愛因斯坦無(wú)法反駁。

但是愛因斯坦沒有屈服，他使出自己的看家本領(lǐng)，不斷發(fā)動(dòng)攻勢(shì)，想讓哥本哈根學(xué)派領(lǐng)袖玻爾屈服，但是玻爾每次都能順利化解，并且立馬發(fā)動(dòng)反擊。 下面有請(qǐng)前方記者、吃瓜群眾、玻爾和愛因斯坦的共同好友埃倫費(fèi)斯特發(fā)回的報(bào)道： 愛因斯坦像一個(gè)彈簧玩偶，每天早上都帶著新的主意從盒子里彈出來(lái)，而玻爾則從云霧繚繞的哲學(xué)中找到工具，把對(duì)方所有的論據(jù)都一一碾碎。 下面我們?cè)儆姓?qǐng)?jiān)趫?chǎng)的海森堡同志描述一下當(dāng)時(shí)的畫面： 討論很快就變成了一場(chǎng)愛因斯坦和玻爾之間的決斗：當(dāng)時(shí)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(shí)就見面了，于是愛因斯坦就描繪一個(gè)思維實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)為從中可以清楚地看出哥本哈根解釋的內(nèi)部矛盾。然后愛因斯坦，玻爾和我便一起走去會(huì)場(chǎng)，我就可以現(xiàn)場(chǎng)聆聽這兩個(gè)哲學(xué)態(tài)度迥異的人的討論，我自己也常常在數(shù)學(xué)表達(dá)結(jié)構(gòu)方面插幾句話。在會(huì)議中間，尤其是會(huì)間休息的時(shí)候，我們這些年輕人。大多數(shù)是我和泡利，就試著分析愛因斯坦的實(shí)驗(yàn)，而在吃午飯的時(shí)候討論又在玻爾和別的來(lái)自哥本哈根的人之間進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)玻爾在傍晚的時(shí)候就對(duì)這些理想實(shí)驗(yàn)完全心中有數(shù)了，他會(huì)在晚餐時(shí)把它們分析給愛因斯坦聽。愛因斯坦對(duì)這些分析提不出反駁，但在心里他是不服氣的。

• 最終，在第三輪戰(zhàn)中，哥本哈根學(xué)派再次取得勝利，三戰(zhàn)三勝！

結(jié)果

在此次會(huì)議的論戰(zhàn)中，玻爾領(lǐng)導(dǎo)的哥本哈根學(xué)派取得了完全的勝利，但愛因斯坦仍然堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，不肯承認(rèn)他輸了，他在給朋友的信中寫道： “玻爾、海森堡的綏靖哲學(xué)是如此精心策劃的，使它得以向那些信徒暫時(shí)提供了一個(gè)舒適的軟枕。那種人不是那么容易從這個(gè)軟枕上驚醒的，那就讓他們躺著吧。”

社團(tuán)大哥玻爾大爺
由此掀開了第六屆索爾維會(huì)議的序幕，沒錯(cuò)，再干一輪！

意義：

第五屆索爾維會(huì)議的論戰(zhàn)可以說(shuō)是物理史2000年以來(lái)最為精彩最高配置的對(duì)決，雖然這場(chǎng)論戰(zhàn)十分尖銳、激烈，但是卻展現(xiàn)了雙方對(duì)于科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，這是一場(chǎng)真正的學(xué)術(shù)論戰(zhàn)，是學(xué)術(shù)論戰(zhàn)的光輝典范。 通過(guò)這次論戰(zhàn)，大家普遍認(rèn)識(shí)到哥本哈根派關(guān)于波函數(shù)的解釋更具完備性，對(duì)量子力學(xué)的原理有了更深刻的認(rèn)識(shí)，推理了物理學(xué)的大發(fā)展。 由此20世紀(jì)到21世紀(jì)，現(xiàn)代物理學(xué)體系迎來(lái)了雙子星時(shí)代。

PS：全部參會(huì)人員明細(xì)表

后排左起：A.皮卡爾德（A.Piccard）E.亨利厄特(E.Henriot）P.埃倫費(fèi)斯特（P.Ehrenfest）Ed.赫爾岑（Ed.Herzen） Th.頓德爾（德康德）（Th. de Donder）E.薛定諤（E.Schrodinger） E.費(fèi)爾夏費(fèi)爾德（E.Verschaffelt） W.泡利（W.Pauli）W.海森堡（W.Heisenberg） R.H.否勒（R.H.Fowler） L.布里淵（L.Brillouin ）中排左起：P.德拜（P.Debye） M.克努森（M.Knudsen） W.L.布拉格（W.L.Bragg） H.A.克萊默（H.A.Kramers） P.A.M狄拉克（P.A.M.Dirac） A.H.康普頓（A.H.Compton ） L.德布羅意（L. de Broglie） M.波恩（M.Born） N.玻爾（N.Bohr ）前排左起：I.朗繆爾（I.Langmuir） M.普朗克（M.Planck M.居里夫人（Mme Curie ）H.A.洛倫茲（H.A.Lorentz ） A.愛因斯坦（A.Einstein） P.朗之萬(wàn)（P.Langevin）Ch.E.古伊（Ch.E.Guye） C.T.R.威爾遜（C.T.R.Wilson）O.W.里查遜（O.W.Richardson）

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的物理史2000年来最豪华阵容也是最为精彩的对决！的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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