來源 : 科學(xué)網(wǎng) 1962年,正值不惑之年的庫恩(Thomas Kuhn)寫作出版了《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》(The Structure of Scientific Revolutions)。因?yàn)樘岢隹茖W(xué)思想發(fā)展中的“范式轉(zhuǎn)移”(paradigm shift)概念,這本書風(fēng)靡一時(shí)。庫恩是哈佛畢業(yè)的理論物理博士,在取得學(xué)位后移情別戀,專注于物理學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)的研究。那時(shí)他已經(jīng)是伯克利的科學(xué)歷史教授,在那里創(chuàng)辦了一個(gè)“量子物理歷史檔案”(Archive for History of Quantum Physics)項(xiàng)目,帶領(lǐng)著一個(gè)團(tuán)隊(duì)滿世界收集早期量子力學(xué)的原始資料。愛因斯坦、泡利、薛定諤已經(jīng)相繼作古。他們抓緊時(shí)間當(dāng)面采訪德布羅意、玻恩、海森堡、狄拉克等依然在世的人物。當(dāng)然,還有77歲高齡的玻爾。 那年11月17日,庫恩再一次來到哥本哈根的嘉士伯府邸。作為丹麥最杰出的公民,玻爾一家已經(jīng)在這座豪華公館中居住了整整30年。在過去的三個(gè)星期里,庫恩已經(jīng)來過四次。他估計(jì)還要跑好些趟才能完成錄制玻爾口述歷史的任務(wù)。 這天的話題是玻爾與愛因斯坦在索爾維會(huì)議期間的爭(zhēng)論。面對(duì)著庫恩帶來的錄音機(jī),玻爾又一次打開了話匣子。 在回顧了他一戰(zhàn)結(jié)束時(shí)與愛因斯坦第一次見面時(shí)的交談后,玻爾抱怨“與愛因斯坦的那整個(gè)過程對(duì)我來說非常困難,因?yàn)閻垡蛩固箍偸窃诓粩嗟嘏u(píng)。在我看來,他已經(jīng)在每一個(gè)論點(diǎn)上被證明是完全錯(cuò)誤的??伤麉s接受不了?!保═he whole thing with Einstein is so difficult to me because really Einstein had a lot of criticism, and he was shown at every single point, to my mind, that he was entirely wrong. But he did not like it.)他為自己的老朋友深為惋惜,覺得愛因斯坦最后在那篇EPR論文上是完全落入了波多爾斯基的圈套。回顧那個(gè)年月,玻爾又說羅森其實(shí)更為差勁,因?yàn)樗两襁€相信著那個(gè)假想試驗(yàn)。而據(jù)玻爾所知,波多爾斯基自己倒已經(jīng)放棄了。玻爾強(qiáng)調(diào),那EPR論文中的內(nèi)容實(shí)在不可能構(gòu)成什么問題。 愛因斯坦已經(jīng)去世七年了。他在玻爾心中依然栩栩如生。每當(dāng)考慮一個(gè)新問題時(shí),玻爾總是不由自主地首先設(shè)想愛因斯坦會(huì)如何反應(yīng)。然后,他在腦子里悄悄、平靜地與老對(duì)手你來我往。 那天晚上,意猶未盡的玻爾在黑板上又畫出愛因斯坦32年前在第六屆索爾維會(huì)議中提出的光子箱,獨(dú)自對(duì)之思忖良久。他還是無法理解愛因斯坦為什么不能接受互補(bǔ)原理,為什么終其一生頑固地質(zhì)疑著量子力學(xué)。 第二天中午,玻爾飯后照例午睡。當(dāng)妻子瑪格麗特聽到突然的一聲大叫趕進(jìn)樓上臥室時(shí),她發(fā)現(xiàn)丈夫已經(jīng)心臟病發(fā)作撒手人寰。 1962年,玻爾逝世時(shí)留下的黑板一角。右下是愛因斯坦的光子箱。庫恩沒能完成他的采訪計(jì)劃。更沒有人能夠知道玻爾與愛因斯坦是否會(huì)在另一個(gè)世界中再度重逢,繼續(xù)他們那延續(xù)了幾乎半輩子的爭(zhēng)論。 × × × × ×波多爾斯基其實(shí)也沒有像玻爾以為的那樣放棄了他主筆的EPR觀點(diǎn)。只是沒有了愛因斯坦,他和羅森在物理學(xué)界不再能有影響。也是1962年,在俄亥俄州一所學(xué)院擔(dān)任教職的波多爾斯基組織了一次學(xué)術(shù)會(huì)議,討論量子力學(xué)的基礎(chǔ)問題。他能邀請(qǐng)到的人很少,但有從以色列前來的羅森。在英國(guó)的玻姆依然無法回國(guó),由他的學(xué)生、也已經(jīng)在美國(guó)任教的阿哈羅諾夫代表。 比較出乎意料的是狄拉克和他的內(nèi)兄維格納一起從普林斯頓趕來,為這個(gè)小地方的小聚會(huì)帶來名人風(fēng)采。 1962年,參加在俄亥俄州舉行的一次量子力學(xué)基礎(chǔ)會(huì)議的物理學(xué)家合影。前排從左到右:維格納、羅森、狄拉克、波多爾斯基、阿哈羅諾夫。會(huì)議剛開始,他們就討論起波函數(shù)坍縮。有人提出艾弗雷特有一個(gè)可以完全避免這個(gè)奇葩概念的理論。在座的卻沒有人了解那個(gè)理論,包括曾與艾弗雷特同校的維格納。于是他們緊急聯(lián)系上已經(jīng)離開了物理學(xué)界的艾弗雷特。他也爽快地臨時(shí)乘坐飛機(jī)趕來與會(huì)。 五年前,艾弗雷特還在導(dǎo)師惠勒壓力下大舉刪節(jié)畢業(yè)論文時(shí)已經(jīng)聯(lián)系好了下一步的工作:加入美國(guó)軍方研究所,應(yīng)用他最愛的博弈論于戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)決策。那時(shí)惠勒曾極力鼓動(dòng)他前往哥本哈根與玻爾等人當(dāng)面探討,也許能澄清彼此之間的誤解。艾弗雷特未能成行。 1959年3月,已經(jīng)畢業(yè)三年、在職業(yè)上得心應(yīng)手的艾弗雷特借攜家人去歐洲旅行的機(jī)會(huì)來到哥本哈根。玻爾和幾個(gè)助手一起禮貌地接待了他,進(jìn)行了一整天毫無結(jié)果的辯論。那天晚上,艾弗雷特獨(dú)自回到旅館,在吧臺(tái)上猛抽香煙、狂飲烈酒,腦海里逐漸浮現(xiàn)起一個(gè)清晰、嶄新的念頭。不過,他那時(shí)的思路已經(jīng)與玻爾、惠勒、量子力學(xué)不再有任何關(guān)系。他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)優(yōu)化軍事資源的新算法?;氐矫绹?guó)后,他申請(qǐng)了專利。在為國(guó)防事業(yè)做出重大貢獻(xiàn)的同時(shí),他自己也獲利甚豐,成為一個(gè)大富翁。 在俄亥俄這個(gè)會(huì)議上,他的多世界詮釋得到與會(huì)者認(rèn)真的討論,但也僅此而已。 × × × × ×當(dāng)物理學(xué)界同行來家里拜訪時(shí),狄拉克會(huì)習(xí)慣性地介紹妻子曼琪為“維格納的妹妹”,仿佛那是一個(gè)比“狄拉克夫人”更為合適的頭銜。 維格納出生于1902年的維也納。在那個(gè)世紀(jì)之交前后,匈牙利的一些猶太人取得顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)地位,養(yǎng)育出一撥出類拔萃的后代。以年齡而論,在維格納之前有著馮·卡門(Theodore von Karman;在加州理工學(xué)院期間是胡寧、錢學(xué)森、郭永懷、林家翹等中國(guó)留學(xué)生的導(dǎo)師)、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者德海韋西(George de Hevesy)和著名物理化學(xué)家波拉尼(Michael Polanyi),在他之后則跟著有馮·諾伊曼、西拉德和泰勒。有人把這個(gè)群體統(tǒng)稱為“火星人”。因?yàn)樾傺览藷o論說什么外語都會(huì)帶有濃重的口音。天外來客選擇這一身份容易蒙混過關(guān):這幾個(gè)人在成年之際都離開了匈牙利,操著帶奇怪口音的外語在各地游蕩。 維格納的父親是皮革廠業(yè)主。雖然不如作為銀行家、冊(cè)封貴族后代的馮·諾伊曼背景顯赫,維格納也是在富足的環(huán)境中長(zhǎng)大,而且與馮·諾伊曼在同一個(gè)貴族中學(xué)。兩人都酷愛數(shù)學(xué),很快結(jié)成形影不離的好朋友。不過,維格納漸漸地意識(shí)到這個(gè)比他低一年級(jí)的伙伴才是真正的數(shù)學(xué)天才,不禁自愧不如。在務(wù)實(shí)的父親堅(jiān)持下,維格納放棄數(shù)學(xué)夢(mèng)想,選擇了更為實(shí)用的化學(xué)工業(yè)。1924年,他在波拉尼的指導(dǎo)下獲得了化工博士學(xué)位。 學(xué)成歸家的維格納協(xié)助父親從事皮革鞣制的工業(yè)生產(chǎn)。但他已經(jīng)心不在焉。在柏林求學(xué)期間,他曾頻繁參與德國(guó)物理學(xué)會(huì)的活動(dòng),親耳聆聽過普朗克、能斯特、愛因斯坦、勞厄、海森堡、泡利在那里指點(diǎn)量子江山。那個(gè)激動(dòng)人心的場(chǎng)面時(shí)刻在召喚著他。兩年后,他離開了父親的工廠,回到柏林投身物理研究。又一年后,他來到哥廷根擔(dān)任索末菲的助手。 維格納年齡上只比狄拉克小三個(gè)月、比約旦小一個(gè)月,與新量子力學(xué)弄潮兒泡利和海森堡相比也只小了一兩年。但他已經(jīng)錯(cuò)過了那個(gè)黃金年月。在哥廷根,他跟著約旦推廣剛出現(xiàn)的狄拉克方程,發(fā)展量子場(chǎng)論。 馮·諾伊曼那時(shí)也在哥廷根大張旗鼓地研究數(shù)學(xué)(他也同樣為父親獲得過化工學(xué)位)。他們倆再度攜手,共同鉆研量子力學(xué)背后的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。當(dāng)馮·諾伊曼在1932年出版那本奠定量子力學(xué)根基、證明隱變量理論不可能存在的教科書時(shí),維格納也碩果累累,出版了自己的《群論和在量子力學(xué)原子光譜中的應(yīng)用》。與大數(shù)學(xué)家外爾同時(shí),維格納將屬于純數(shù)學(xué)工具的群論引進(jìn)物理學(xué),系統(tǒng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)孛枋隽孔恿W(xué)中的對(duì)稱性。他也是在那時(shí)首先提出了宇稱守恒的對(duì)稱觀念。 1930年,求賢若渴的普林斯頓大學(xué)同時(shí)招聘了馮·諾伊曼和維格納,以振興他們的數(shù)學(xué)和理論物理實(shí)力。這兩位后起之秀因而得以逃避歐洲的納粹和戰(zhàn)爭(zhēng)。在美國(guó),他們也都全力以赴地投入曼哈頓工程。在以對(duì)稱性研究原子核結(jié)構(gòu)、反應(yīng)的同時(shí),維格納還發(fā)揮自己兼?zhèn)涞幕ぬ亻L(zhǎng)主持核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)。 戰(zhàn)后的1957年,馮·諾伊曼因?yàn)榘┌Y在53歲時(shí)英年早逝。受這位幾十年朋友、同事影響,維格納一直篤信著量子力學(xué)的哥本哈根詮釋,雖然他自己從來未曾踏足過玻爾研究所(他自稱“從來沒接到過邀請(qǐng)”)。馮·諾伊曼的去世也喚起了維格納對(duì)那個(gè)詮釋中測(cè)量問題的興趣(量子力學(xué)“測(cè)量問題”(measurement problem)這個(gè)術(shù)語就是維格納首先提出的)。與他在普林斯頓曾經(jīng)的同事玻姆一樣,他的立場(chǎng)發(fā)生了動(dòng)搖。 就在與狄拉克一起現(xiàn)身波多爾斯基的會(huì)議之前一年,維格納發(fā)表了一篇題為《關(guān)于意識(shí)與物質(zhì)問題的想法》(Remarks on the Mind-Body Question;這里的“mind”和“body”都有雙關(guān)含義)的論文,系統(tǒng)地表述了對(duì)量子力學(xué)正統(tǒng)思想的質(zhì)疑。 × × × × ×在玻爾、馮·諾伊曼的測(cè)量理論中,觀察者屬于宏觀世界,使用的是經(jīng)典物理的儀器。被觀察的則是微觀的量子世界,它們的行為因觀察方式的選擇而異。這兩者之間存在著一道彼此分離的鴻溝,只是測(cè)量的行為會(huì)導(dǎo)致被測(cè)量系統(tǒng)的波函數(shù)坍縮。 薛定諤打破了這個(gè)界限。他那個(gè)假想試驗(yàn)中箱子里宏觀的貓與微觀的放射性元素有著相互糾纏著的共同波函數(shù),服從同樣的量子規(guī)律。但即便如是,作為觀察者的人和被觀察的箱子也還是完全分離的兩個(gè)世界。波函數(shù)的坍縮正是發(fā)生在箱子外的人打開箱子觀察的那一瞬間。顯然,薛定諤并不認(rèn)為箱子里的貓——或愛因斯坦的老鼠——有能力造成波函數(shù)的坍縮。 維格納覺得這便把人的意識(shí)引進(jìn)了原本只是研究由物質(zhì)組成的客觀世界的物理學(xué)。他設(shè)想一個(gè)略微不同的情形:他讓一位朋友去打開薛定諤的箱子觀察,自己卻置身事外。過了一段時(shí)間后,維格納可以肯定他的朋友已經(jīng)打開過箱子,自己卻依然不知道貓是死是活。(這類似于球迷觀看事先收錄的球賽。球賽早已打完有了結(jié)局。但只要那球迷還不知道結(jié)果,他看球時(shí)仍然會(huì)有著與看實(shí)況轉(zhuǎn)播時(shí)同樣的懸念。) 那個(gè)時(shí)候,他朋友面前的箱子里波函數(shù)已然坍縮,那貓或者已經(jīng)死去或者還活著,二者只居其一。但在維格納的眼里,箱子和他的朋友構(gòu)成一個(gè)量子系統(tǒng),它們的波函數(shù)并未坍縮,仍然處于貓死去、朋友悲傷和貓活著、朋友高興的疊加態(tài)中。 這樣,對(duì)貓死活這個(gè)客觀現(xiàn)象,維格納和他的朋友有著完全不同的認(rèn)識(shí)——他們看到的是兩個(gè)截然不同的“現(xiàn)實(shí)”。而且,如果維格納事后向朋友求證,朋友會(huì)告訴他打開箱子時(shí)的情形:曾經(jīng)悲傷(或者高興)過,卻從來未曾處于悲傷與高興的疊加態(tài)之中。 于是,維格納對(duì)朋友的觀察與朋友的實(shí)際經(jīng)歷完全不符。 在波函數(shù)坍縮這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),馮·諾伊曼的機(jī)制在這里也不再能自圓其說。在這個(gè)新版的假想試驗(yàn)中,那個(gè)朋友既是觀測(cè)者也是被(維格納)觀察的對(duì)象。他在打開箱子的剎那已經(jīng)知道貓的死活,也就有了悲傷或高興的反應(yīng)。如果他所在的波函數(shù)也是在那一刻坍縮,那么當(dāng)時(shí)維格納還未及觀察,坍縮如何能夠發(fā)生?反過來,如果那個(gè)波函數(shù)是在之后維格納與朋友交談時(shí)因?yàn)榫S格納獲得信息(觀察)才發(fā)生的坍縮,那么如何能夠保證這個(gè)信息傳播是可靠的測(cè)量過程?他們兩個(gè)人對(duì)貓死活的反應(yīng)會(huì)完全一致嗎?他們之間是否也會(huì)出現(xiàn)雞同鴨講的誤會(huì),或者朋友干脆沒有說實(shí)話? 在維格納看來,作為對(duì)客觀世界描述的量子力學(xué)如此依賴于人類的意識(shí)和行為,無疑應(yīng)該是一個(gè)大問題。 × × × × ×玻姆提出他的隱變量理論后曾經(jīng)期望能在蘇聯(lián)贏得共鳴。他這個(gè)粒子有著確定軌跡的理論與他信奉的唯物主義(materialism)相符。在他看來,哥本哈根對(duì)量子力學(xué)的詮釋基于邏輯實(shí)證,不符合馬克思的教義。在政治掛帥的蘇聯(lián),量子力學(xué)和相對(duì)論的確都以其唯心主義(idealism)傾向在遭遇批判,但玻姆卻沒能得到支持。倒是他的激進(jìn)左派立場(chǎng)迫使麥卡錫時(shí)代的美國(guó)物理學(xué)家退避三舍,在很大程度上限制了他可能有的影響。 維格納沒有這個(gè)負(fù)擔(dān)。在意識(shí)形態(tài)光譜上,他正好是玻姆的反面。 移民美國(guó)時(shí),維格納和馮·諾伊曼都入境隨俗,分別采用了“尤金”、“約翰”這樣常見的英語名字。他們也很快成為美國(guó)的忠誠(chéng)愛國(guó)者,在曼哈頓計(jì)劃之后還與泰勒、惠勒等少數(shù)物理學(xué)家一起研制了氫彈。因?yàn)樵谛傺览W洲的個(gè)人經(jīng)歷,維格納在美國(guó)是堅(jiān)定的右派,或者說那時(shí)占主流的保守派。 他同時(shí)也是一個(gè)異常謙和的教授。物理學(xué)界有一個(gè)盡人皆知的事實(shí):永遠(yuǎn)不可能在維格納身后走過一道門——因?yàn)樗倳?huì)堅(jiān)決地扶著門留在最后。他是一個(gè)“固執(zhí)地通情達(dá)理”(stubbornly reasonable)的人。(也是在維格納的幫助下,庫恩得以讓個(gè)性最為隱秘的狄拉克第一次敞開心扉,錄制了他人生經(jīng)歷的口述歷史。) 1963年,維格納因?yàn)椤霸谠雍?、基本粒子理論上的貢獻(xiàn),尤其是對(duì)基本對(duì)稱性的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用”贏得諾貝爾獎(jiǎng)。他的影響力更上了一層樓。在愛因斯坦和薛定諤逝世后,對(duì)量子力學(xué)的質(zhì)疑再一次有了重量級(jí)大師的參與,不只是玻姆、艾弗雷特的人微言輕。 然而,維格納在那篇論文的結(jié)尾也曾無可奈何地承認(rèn)他清楚自己并不是第一個(gè)討論這個(gè)問題的人,在他之前的先行者們都已一概被否定或忽視。他也難逃同樣的命運(yùn),只是依然覺得這個(gè)討論至少會(huì)有啟發(fā)意義,值得再度提起。 其實(shí),他在1961年第一次提出這個(gè)后來被稱為“維格納的朋友”設(shè)想時(shí)并沒有采用薛定諤的貓做例子。他只是描述了對(duì)量子系統(tǒng)中物理量的測(cè)量過程。他那篇文章發(fā)表在一本多學(xué)科論文集里,其讀者中大概沒有幾個(gè)人聽說過薛定諤的假想試驗(yàn)。 直到1965年,哈佛著名哲學(xué)家普特南(Hilary Putnam)從他物理同事那里聽說了薛定諤和他的貓,經(jīng)過一番思索發(fā)表《一個(gè)哲學(xué)家看量子力學(xué)》(A Philosopher Looks at Quantum Mechanics)論文,由此引領(lǐng)哲學(xué)家進(jìn)入了這個(gè)曠日持久的物理爭(zhēng)議。發(fā)行量相當(dāng)大的普及性雜志《科學(xué)美國(guó)人》(Scientific American)隨即發(fā)表評(píng)論予以介紹。整整30年后,“薛定諤的貓”終于開始浮出歷史的塵封,進(jìn)入大眾的視野。