真实性的新看法：互补性

真实性的新看法：互补性

玻尔进一步深化了量子力学的基本思想，取得了互补性概念。两个量，在测量其中一个量时妨碍了同时对另一个量的测量精度，那么这两个量就是互补的。同样，两个概念是互补的，只有当一个概念对另一概念产生限制才成立。正如对应原理那样，它很难用公式精确表示。但是确切地代表了玻尔的思想方法。同样，互补性与其说是一个精确的概念，不如说是一种思想方法。

1930年，海森堡把思想上的各种动向的关系式概括于下表。

对量子力学中典型物理问题的新的表述方法，以及量子力学给出的那类答案，初看起来，似乎不能令人满意，这主要是因为这些与我们心目中根深蒂固的习惯印象不相符合，而这些习惯印象来源于人们在宏观世界中日常经验。然而，这个理论严格地依附于能被实验观察得到的真实性上。这种认识导入了一种基本方法，即几率性的概念；甚至出现的几率可能是1——换句话说，它确实存在。这就需要我们抛弃思想上的习惯势力；类似于1905年爱因斯坦基于狭义相对论对空间-时间概念的分析时那样。

不是每个人都喜欢这种类型的剧变的，甚至象爱因斯坦这位曾铺设过这条道路的人，也抵制玻尔和哥本哈根学派的其他物理学家们的几率性物理和对量子力学的诠释。虽然，他即使认识到这一理论的逻辑性以及它与实验例证相符合，还是不喜欢它；并且认为：这种理论或许可以被某些更决定性的东西所取代。然而，随着时间的流逝，新的一代却适应了量子力学。值得注意的是，在这些持怀疑态度的人中，有些还是这一新学说的创建者，如德布罗意、薛定谔以及在某种程度上还有狄拉克。

1927年在科莫（意大利）为纪念伏打逝世一百周年（伏打是科莫人）而举行的国际物理学讨论会上，量子力学经历了一种几乎可称是正式的创立仪式。这个时代的许多重要的物理学家出席了这次会议，包括一些比较年轻的一代人（图8.8）。玻尔在会上作了关于量子力学的报告，主要是探讨了认识论方面的问题。引人注意的是爱因斯坦却没有出席这次会议。这是一次无法补偿的缺席。爱因斯坦不想涉足于墨索里尼的领土。然而，几周以后，爱因斯坦与所有量子力学方面的权威人士：海森堡、狄拉克、泡利、玻尔、玻恩以及其他人（图8.9）一起出席了布鲁塞尔的索尔维物理学讨论会。爱因斯坦尽一切可能，企图找一个测不准原理的反例，以此尝试来削弱这个新理论的基础。每天早晨早餐时他会给玻尔提一个精巧的例子，他认为这个例子中提出了一个矛盾。玻尔经过思索，在他成功地发现了爱因斯坦非难的毛病时，爱因斯坦却早已准备好了另一例子。最精巧和最困难的一个例子是只有借助爱因斯坦自己创立的广义相对论才能解决。最后，爱因斯坦只好承认，他没有找到一个有效的反例。但爱因斯坦仍保持着他的信条“上帝是不玩骰子的。”他在给玻恩的一封私人信件中曾这样写道。

海森堡、泡利、狄拉克，以及其他一些量子力学的创立者，在这一理论发展的决定性阶段，都曾在哥本哈根玻尔的研究所度过了相当长的时间。他们与玻尔的长时期的讨论，以及他们自己互相启发，澄清了这个思想，使这一学说具体化。在这里，知识的相互交流，对由于相互帮助所克服困难的追忆，以及共同的生活产生了一种集体精神，形成了一种科学的“哥本哈根精神”。这种精神显示出了某种能把其自身转入正统观念的倾向；这在这种情况下是常常发生的。然而，这种正统观念并非绝对僵化，在典型的玻尔方式中，倾向于有着多种形式。玻尔喜爱模糊的轮廓不是无缘无故的。我几乎可以这样说：他喜欢丹麦的雾。在此我抄录他喜欢引用的一句话：

Nur die Fuelle fuehrt zur Klarheit

Und im Abgrund liegt die Wahrheit(https://www.daowen.com)

［只有充分才能带来透彻

真理却躺在深渊］

这里，我讲一个关于玻尔的小故事。这个故事已讲过多遍了，之所以还要讲是因为它能说明玻尔的个人品格和他的幽默感。玻尔有一幢避暑别墅，他常在那里渡假；在这房子的一个门上他安装了个马蹄形的东西。一次他的一位来访者见此感到有点奇怪，便问玻尔，这马蹄形的东西是否会给他带来好运气。玻尔回答说：“不，但是我听说它们还会给不相信它们的人带来好运气哩！”

直到1927年，还一直没有相对论性的量子力学形式出现。物理学家们，从德布罗意开始，都企图去发现一种相对论性的理论。然而，这是徒劳无益的，所有的设想产生的结果既荒谬又都违反实验例证。

1928年，狄拉克终于发现了写出有相对论不变性的电子方程的数学方法。他发现，这一数学方法引入了粒子的一个新的内禀自由度。这种自由度具有电子自旋的全部性质，从它有h/4π值开始；还有一个值为eh/4πmc的磁矩。这一不寻常的结果给了狄拉克的理论以极大的力量。在此之前的非相对论性的理论中，自旋和磁矩分别作为单独的信息而引入；而这里，每项东西却是自动地出现了的，而且还有另一样东西存在。狄拉克方程不仅描述了电子的运动，而且也描述了质量等于电子质量，带一个正电荷的粒子的运动。这种粒子在狄拉克阐述他的理论这段时期还尚未发现过，狄拉克企图验证这种未知的粒子为质子，但他遇到了严重的困难。泡利在他的论文“论量子力学”中表示了他的看法：“使理论保留目前形式的企图，在其结果面前看来是毫无希望了。……”如我们后来见到的，正电子事实上是存在的。1932年人们在宇宙射线中发现了它。狄拉克理论中的这一不足之处却变成了它的一大成就。狄拉克的理论中需要应用一种新的叫做旋量的数学工具，它有些类似于具有四个分量的向量。

利用狄拉克的那些论文建立起了量子力学的主要轮廓。结果是一种比经典物理学所表示的更为抽象，同时又更接近于实验结果。

在此，我们看到了艺术世界和科学世界之间罕见的平行现象。在普朗克生活的时代，印象派艺术家曾发展了一种新的油画风格。在量子力学形成的年代里，艺术家们，如毕加索，正趋向更加抽象化。例如用两张脸来描绘一个人。然而，人们却不能说，一张脸是波状的，另一张脸是微粒性的。