心怀宇宙天地宽分享 http://blog.sciencenet.cn/u/陈学雷 国家天文台研究员,从事宇宙学研究

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嬉皮士拯救了物理学? 精选

已有 17516 次阅读 2015-2-6 20:21 |个人分类:读史偶得|系统分类:人物纪事

我记得若干年前,武夷山先生在他的博客中曾提到How the Hippies Saved Physics 一书。2012年,我去伯克利访问,在书店购得一册,不久读完。去年友人约稿,乃撰书评一文,发表在三联新知杂志2015年1月号上。杂志配图有所不同。



嬉皮士拯救了物理学?

陈学雷


1. 什么!物理学需要拯救?

所谓嬉皮士,是上世纪60年代,西方出现的一批反抗当时的习俗和政治的年轻人,他们无意于传统的生活和工作,而要探索自己的路。不过,随着时代的推移,很多曾当过嬉皮士的人已回归了常规的生活,而现在留在很多人心目中的嬉皮士形象则是穿着破衣服、留着长发,性解放,沉迷于摇滚乐和迷幻药。因此,如果说嬉皮士与物理学有什么关系,已不免让人感到奇怪。要是再有人说嬉皮士拯救了物理学,更不免让人瞠目结舌——二十世纪被称为“物理学的世纪”,物理学上的重大发现层出不穷,何须拯救?然而,这却正是MIT科学史系系主任戴维·凯泽(David Kaiser)教授的一本著作的书名:《嬉皮士如何拯救了物理学》(“How the Hippies Saved Physics”)—— 以下我们简称此书为《嬉》(中文版译为《嬉皮士救了物理学》,李月华译,湖南科技出版社出版)。不过,作者在书的引言里倒是爽快地承认,这个书名是要吸引大家的眼球而有意夸张,因此刻意模仿了畅销书《爱尔兰修道士如何拯救了文明》(“How the Irish Monks saved civilization”)——爱尔兰修道士对拯救文明的贡献是,当罗马帝国陷落时,他们保存并抄写了许多西方经典,在这点上他们并非唯一的,实际上许多其他人特别是阿拉伯人的贡献也是不可忽视的。凯泽说,他正是在同样的意义上使用“拯救”一词——不见得是唯一的但有所贡献,而他关注的主要是物理学的基础——量子力学。

那么,嬉皮士们到底如何“拯救”了物理学或者量子力学呢?难道量子力学曾陷入中世纪一般的黑暗时代吗?该书有个副标题:科学、反主流文化和量子复兴(Science, Counterculture, and the Quantum Revival)。欲知何为反主流文化,需先知主流文化是什么,《嬉》书第一章即始自对第二次世界大战后美国物理学界对量子力学的主流态度的批评。众所周知,量子力学的创始者们如爱因斯坦、玻尔、海森堡、玻恩和薛定谔等人在创立量子力学的过程中有大量关于基本概念和佯谬的讨论,并且经常上升到哲学的高度。直到二战,学生们在学习量子力学时也同样会花相当多的时间在这些概念问题上。然而二战后,美国物理学界的主流对这些哲学问题丧失了兴趣,典型态度是“闭嘴,计算!”(shut up and calculate)。作为例子,席夫(Leonard Shiff)教授的《量子力学》(Quantum Mechanics,有李淑娴、陈崇光译中文版)是这一时期美国大学广泛采用的教科书。该书删去了此前量子力学教科书中大量的关于基本概念、解释和哲学的长篇讨论,与此同时却加入了大量难度相当高的技术问题。此外,在教学中的习题和考题安排上,在战前,经常有论述题,要求学生讨论波粒二象性、双缝实验等基本概念问题,而战后,在习题和考题中也更倾向于计算,而关于概念理解的自由论述题几乎不再出现。

这些变化的原因何在呢?《嬉》书把它主要归结为外因:物理学的社会地位的提升以及因之而来的研究和教学方式的转变。在第二次世界大战中物理学发挥了巨大作用,这给政府和军方留下了深刻的印象。二战后,随着冷战的开始,美国政府投入了大量资金资助物理学研究和人才培养,学习物理学的人数大大超过战前,这就使其教学方式也发生了根本的改变。在战前,量子力学只有少数人学习、研究,因此教师比较注重课堂上的讨论,而战后课堂里坐了大批学生,不再方便进行这种自由讨论。反之,具有高度技术难度的计算内容变得更为重要。据《嬉》书作者分析,其他的冷战主要参加者如英国和苏联的物理学教学也发生了类似的变化,而在冷战中非主要的参与者如法国、西德和奥地利,则没有发生类似的变化:他们的物理学教学仍然沿袭战前的方式,包含大量的基本概念讨论。

诚然,并非所有人都服膺当时的主流观点。毕竟,量子力学的解释问题,特别是爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)论文中出现的量子纠缠一直让人感到困惑。玻姆(David Bohm)在50年代提出了与标准的量子力学解释相竞争的隐变量理论,认为量子力学的预言之所以是统计性而非决定论的,可能是因为存在一些我们尚不知道的隐变量,当包括了这些隐变量后,量子力学就可以变成决定论的了。那么,在我们不知道这些隐变量是什么的情况下,有无可能从实验上区分标准的量子力学理论和隐变量理论呢?贝尔(John Stuart Bell)在60年代发现,利用两个相互作用后形成量子纠缠态的粒子分别进行测量,就可以进行这种实验检验。量子理论预言了在这两个分开进行的测量结果中存在相关性,比定域隐变量理论(所谓定域隐变量,是指隐变量是在所要测量的粒子中的,而非外界的变量,一般认为这是比较合理的假设)中所可能存在相关性更强,这就是著名的贝尔不等式,可以进行定量检验。不过,这些工作在当时并未引起注意。


基础物理小组的几个成员。左起,Sarfatti, Sirag, Herbert, 前排下方的是Wolf. 取自Sarfatti 的网站http://stardrive.org/stardrive/

到了60年代末、70年代初,美国政府和军方在物理学上的投资大幅度下降,物理学家开始过剩,一些物理学家只能找到一些常规、实用的工作谋生,但这些工作中并没有他们真正感兴趣的涉及物理学基本原理的内容。与此同时,嬉皮士运动也达到了高潮,受到这一运动影响,很多青年人不再愿意按部就班的工作、生活,而愿意尝试各种新事物。就这样,在嬉皮士运动的大本营旧金山地区的加州大学伯克利分校,出现了一个关注量子力学基本问题的非正式小组,称为基础物理(Fundamental Fysiks)小组。

这个小组的成员是一些受过物理学专业训练的青年人。此时他们从事一些常规工作以养活自己,但他们的真正兴趣在于量子力学的基础。这包括在伯克利天体物理实验室做射电天文技术的博士后克劳泽(John Clauser)——他用自己的业余时间研究量子力学基础,第一个用实验检验了贝尔不等式。还有学习核物理的女研究生劳舍尔(Elizabeth Rauscher), 另一位研究生韦斯曼(George Weissmann); 物理系的教授斯塔普(Henry Stapp);失业的物理学家卡普拉(Fritjof Capra); 混在伯克利校园旁听各种课程、靠给学生杂志撰稿赚点小钱的西拉格(Saul-Paul Sirag); 学物理出身、此时却在一家附近的公司打工的赫尔伯特(Nick Herbert),以及原来在圣地亚哥州立大学担任物理学教授,后来却受到嬉皮士运动影响而辞职的伍尔夫(Fred Alan Wolf)和萨尔法蒂(Jack Sarfatti)。1975年,在劳舍尔的组织下,他们周五下午在伯克利的一间会议室定期进行讨论,基础物理小组就这样诞生了。

2. 量子物理与心灵感应

引起该小组主要兴趣的问题是量子力学与意识的关系。量子力学是现代物理学的基础,原则上应该适用于整个世界,所有物体的状态都应该可以用波函数来描述。但是,它的法则都是基于微观世界的实验,而与人们在宏观世界所形成的直觉截然相反。人们在日常生活中从未看到过呈现量子态、适合用波函数描述的宏观物体,比如处在生与死叠加状态的所谓薛定谔猫,相反,我们看到的猫或者是活的,或者是死的,所以被观测到的系统总是处在定态或者说经典状态上。按照量子力学的哥本哈根解释,之所以如此,是因为在进行量子测量的时候,系统就瞬间进入了一个定态,波函数的波包瞬间塌缩了,至于进入哪个定态,量子力学一般说来不能给出完全确定的答案,而只能给出其可能的定态和相应的几率,这一几率由波函数振幅的平方决定。显然,这和经典力学中的测量是不同的,经典力学中的测量并不影响系统的状态,或者只有很微小、往往可以修正的影响,而量子力学测量不仅会影响系统状态,而且甚至可以说正是这个测量才导致系统进入一个定态。因此在某种意义上可以说,观测者自己参与了创造其所观测到的世界,正是“观测”决定了从量子态到经典态的转变。著名物理学家惠勒(John A. Wheeler)用一个著名的哲学命题来描述观测者的这一作用:“当没有人看月亮的时候,月亮并不存在!”

不过,量子力学教科书会接着指出,这里所说的观测者并不一定是人,观测者也可以指测量仪器,比如盖格计数器、照相机等等,只要它本身可以用经典力学描述并能确定待测系统的状态就可以了。初看起来,这似乎足以使我们放心,不必因为相信量子力学而非要接受某种极端唯我论的哲学了。但是,正如曾获得诺贝尔奖的物理学家维格纳(Eugene Wigner)指出的,如果把原来测量的对象与测量仪器合在一起当成一个等待测量的大量子系统,那么在有另一个观测者对它进行观测之前,这个大系统仍处在量子态上,因此这个从量子到经典的转变并未完成,而等着某种更高级的观测者促成波包塌缩。如果我们再用某种仪器测量它,还是可以把那个仪器也包括在一个大量子系统中作为待测者。如此等等,将形成一个无限倒退的序列,到底何时才能确认测量完成、波包塌缩、系统进入定态呢?维格纳猜测,意识可能是终结这一序列、使波包塌缩的关键,有意识的观测者与仪器不同,当某个测量被意识到时,系统才真正进入了定态!如果维格纳的猜想成立,这就意味着意识在量子力学中有极特殊的作用。甚至,也许意识正来自量子力学?虽然一般认为意识来自脑神经细胞的活动,而细胞已经是宏观物体了,量子力学未必在其中起那么直接的作用。但毕竟脑科学离完全解释清楚意识如何产生还相当遥远,因此,也许量子力学通过某种神秘的机制才是产生意识的关键?

意识自古以来就是极为神秘的东西,有着种种传说——灵魂,鬼,心灵感应等等,虽然传统科学将这些斥为迷信,但也许量子力学能够给出某种解释?“基础物理”小组的成员就此开始了他们的“大胆探索”。赫尔伯特做了一个“通灵”实验,设计了一个装置,能根据放射源产生的衰变事例的时间间隔产生英文字母。如果真有鬼魂存在的话,也许他们可以影响这些衰变,把信息编码传给我们?一夜的实验只给出了一堆杂乱的字母而已,不过等待实验结果的小组成员们喝着酒兴高采烈地渡过了一个夜晚。劳舍尔则联系了附近斯坦福研究所(SRI)的普索夫(Harold Puthoff)和塔格(Russell Targ)。斯坦福研究所的人原来大多在斯坦福大学做一些与国防有关的研究,此时愈演愈烈的反越战学生抗议行动促使斯坦福大学把这些人分离出来,成立了一个独立的研究所。普索夫和塔格做了一些心灵感应实验:给一些被试一些编码的卡片,让他们说出这时冥想所“看到”的场景——那些编码预先都设定了对应的地点,比如斯坦福附近的一个咖啡馆或者停车场,而一些观察者则前往这些地点检查是否符合心灵感应到的情形。他们在《自然》(Nature)杂志以及一些其它著名专业期刊上发表的论文声称,实验“符合”的事例数远大于随机偶然符合的概率。劳舍尔发明了一些利用高维空间解释这种神奇感应的理论。这些研究也引起了中央情报局(CIA)的兴趣。CIA最担心的是,苏联也在开展这种研究,美国可不能落在后面。于是他们大力资助了SRI,试图依靠心灵感应,“看到”苏联秘密军事设施内部的情况。

不过,最轰动的也是让“基础物理”小组出名的是一位以色列“特异功能者”尤里·盖勒。他不仅能通过心灵感应感知事物,而且还能凭“意念”控制物体,例如把汤匙折弯。在萨尔法蒂看来,这经典物理中不可思议的现象也许可以用量子力学解释:既然意识的作用可以使远处的波包塌缩,那么为什么就不能使汤匙弯折呢?也许只是我们还不知道怎样运用自己这神奇的意识功能,而某些特异功能者如盖勒可以做到。他和发明隐变量理论的玻姆、著名科幻小说家克拉克(Arthur Clarke)等一起见证了尤里·盖勒的表演。不过,不久之后魔术师兰迪(James Randi)就做了同样使汤匙弯折的表演,同时公开说明,他自己没有任何特异功能,这只是魔术而已。兰迪指出,要鉴定“特异功能”,最好不要找物理学家,而要找魔术师。尤里·盖勒的名声一落千丈,萨尔法蒂也收回了对尤里·盖勒的支持,但他仍然相信意识可以有某些神奇作用。

顺便说一句,在70年代末到80年代初,基础物理小组正在活跃之时,我国也兴起了特异功能的热潮,包括钱学森先生在内的一些高级科学家和张震寰将军等科研机构负责人也对此予以支持。我觉得,这可能与当时国际上特别是基础物理小组发表的一些论文无不关系,因为这些论文貌似给心灵感应、特异功能等找到了某些科学根据。

 

3. 嬉皮士与物理学

“基础物理”小组成员非主流的研究引起了一些人的兴趣,盖勒和SRI等更使他们名声大噪,带来了不少非主流的资金支持。一位支持者是拥有许多直升机发明专利的怪才阿瑟·(Arthur Young),此人开办了自己的意识研究所。另一位支持者是沃纳·艾哈德(Werner Erhard)。此人原来是个销售员,但后来他开始搞人类潜能培训(human potential training),并创造了自己的品牌est培训(Erhard Seminar Training)。这些昂贵的封闭培训班,用艾哈德自己的话说是“通过逻辑展开,使学员获得对自己的深刻认识,从而提高生活的质量和效率”;而物理学家萨斯坎德(Leonardo Susskind)在他的《黑洞战争》一书中则说,培训学员将被狂骂、洗脑十几个小时还不准上厕所,但这远比接受心理治疗便宜而且很有效果,因此培训班颇为成功。艾哈德自幼喜爱物理学,他自己取的名字沃纳就是为了纪念发现了测不准原理的海森堡(Werner Heisenberg)。他认为,相对论和量子力学的发现者们能够超越常识,发现这些与一般直觉相反的理论,是一种极高的智力成就,对人们可以有巨大的启发。他邀请了萨尔法蒂和伍尔夫在自己的豪宅见面。萨尔法蒂看到他会客时一身炫富的打扮,还搂着一个漂亮的女粉丝,印象很差,上来就说“我觉得你是个混蛋”(“I think you are an asshole!”)但他没想到,歪打正着,这句话正是est培训中反复使用的关键字句!艾哈德笑着说,“我要给你钱”。在此后的若干年里,艾哈德在自己旧金山的豪宅里举办一系列物理学会议,他的粉丝们充当为会议服务的志愿者。一流的物理学家象盖尔曼(Murray Gell-Mann)、格拉肖(Sheldon Glashow)、科尔曼(Sidney Coleman)、贾基夫(Roman Jackiw)、霍金(Stephen Hawking)以及萨斯坎德等等应邀参加甚至主持了这些会议,萨斯坎德正是在这里第一次听到了霍金报告所谓黑洞的信息丢失问题。

还有一位支持者是毕业于斯坦福大学的墨菲(Mitchell Murphy)。象许多嬉皮士那样,他曾到印度去修炼了一段时间,回来后用他的家产与同学迪克·普莱斯(Dick Price)在加州海岸中部大苏洱(Big Sur)的海边悬崖上开办了伊萨兰学院(Esalen Institute)。这一学院组织的活动试图通过坐禅、按摩、瑜伽、格式塔(Gestalt)疗法、集体疗法、有机食品等方式实现人类潜能,是加州非主流文化的中心之一。墨菲让萨尔法蒂在伊萨兰学院组织量子力学与意识的学术会议。伊萨兰学院的环境“有助于打破传统学术会议的沉闷、单向和中心化”:那里到处摆着大块美丽的水晶以“提供能量”,燃着蜡烛,熏着檀香,而且只要“提前预约”,会议还可以在男女混合裸浴温泉进行。当你因贝尔不等式、非局域性等抽象问题的讨论头昏脑胀时,可以选择做个瑜伽或者按摩,还可以让麦角酸(LSD)把你带入奇境......萨尔法蒂邀请著名的物理学家费曼(Richard Feynman)参加会议。费曼婉拒了此次会议,但许多其他著名物理学家参加了会议,而费曼几年后自己也在那里组织了一次量子力学研讨会。

 


费曼在伊萨兰学院(取自http://stardrive.org/stardrive/)

通过基础物理小组,量子力学也影响了流行文化,特别是所谓“新纪元”(New Age)运动。这是嬉皮士反主流文化的一个重要成分,它杂糅了东西方的各种文化、宗教信仰以及科学等。尽管小组成员主要在加州,但费城的一个著名的嬉皮士领袖艾因霍恩(Ira Einhorn)却与他们密切联系,他办了一个广泛传播、包括许多文化名人的邮件网络——在互联网出现之前,这起到了互联网的信息交互作用,基础物理小组的许多文章通过此网络广泛传播,直到艾因霍恩后来因杀害女友而逃亡国外才告终止。基础物理小组成员还写了几本介绍量子力学等物理学新知识的通俗作品,其中最成功、最畅销的是卡普拉的《物理学之道》(The Tao of Physics)和祖卡夫(Gary Zukav)的《物理大师之舞》(The Dancing Wu Li Masters) 。这两本书里出现中文字“道”(Tao)和“物理”(Wu Li) 并非偶然,这是嬉皮士们从东方文化中寻取灵感的体现。卡普拉是个物理学家,但他在加州做博士后研究期间,积极参加了嬉皮士活动,对东方宗教也产生了浓厚兴趣。此后他一度失业,于是着手撰写一本物理学教科书,但最后写出的《物理学之道》的主题却把物理学的新发现与道教、佛教、印度教等东方宗教中一些惊人相似的思想进行了比较。此书非常成功,被翻译成多种语言。有趣的是,尽管卡普拉放弃了写一本教科书的原计划,但它此后的确被许多大学开设的非专业物理学课程选用作教科书。祖卡夫则并非物理学家,他是萨尔法蒂的室友,和萨尔法蒂一起去参加了伊萨兰学院的量子力学讨论会并深受启发。伊萨兰学院的太极老师黄忠良(Al Huang)说,Physics在中文中译为“物理”,而其发音WuLi 也可以理解为“无理”、“吾理”、“悟理”等。《物理大师之舞》对物理学做了通俗的介绍, 特别强调了观测者在量子力学中的作用。此书第一版受萨尔法蒂影响甚深,但萨尔法蒂对量子力学的非正统理解以及书中的其它一些硬伤使此书第一版受到了许多批评。在后来的版本中,祖卡夫便删去了萨尔法蒂的观点和名字,萨尔法蒂也因此而与之交恶。

4. 从超光速通讯到量子密码

基础物理小组的人对心灵感应、特异功能、东方神秘主义等等的兴趣,归根结底是来自量子力学那怪异的波包塌缩。两个处在纠缠态的粒子,无论被分开多远的距离,只要还保持着纠缠态,那么测量了其中一个粒子的状态,另一个粒子也在瞬时间进入了与之相对应的状态。比如,对于由两个电子A,B组成的总自旋为0的系统,无论沿X,Y还是Z方向测量,若其中A电子的自旋分量是+1/2,那么B电子就是-1/2,反之亦然。那么,我们是不是可以用这种办法进行瞬时的当然也就是超光速的通讯呢?如果这能够实现,它的用处简直太大了。海军再也无需担心它的核潜艇与指挥中心的通讯了,这样一艘潜艇带上足够多的纠缠电子,对应的纠缠电子留在指挥中心,即使深入海底无法使用无线电时,也完全可以通过对电子的测量与指挥中心保持联络。NASA也不必为火星探测器的信号延迟而烦恼了,用量子测量可以瞬间收到探测器发来的信息并返回合适的操作指令。萨尔法蒂构想了这样的方案,并且给许多机构寄去了他的论文寻求资助。时至今日,有时人们还能看到类似的说法在流传。但是,这些都是不可能的——如果这是可能的,相对论的基础就崩溃了,因为相对论的基本假定就是不可能以超过光速的速度传递信号。一位参与了基础物理小组讨论的物理学家艾伯哈德(Philippe Eberhard)写了篇论文,指出我们对粒子A的量子测量虽然会使B的量子态瞬间发生改变,但我们在测量A时无法控制测量的结果——这个结果是完全随机的,因此我们也无法控制对B的测量结果,换句话说我们无法把我们的信息发出去。测量粒子A的人知道测量B的人会得到什么结果,反之亦然,但这些结果只是一些随机数,没有办法传递信息,因此萨尔法蒂设想的瞬时通讯是不可能的。

赫尔伯特构想了另一种利用量子测量传递信息的方法,通过选择测量A处光子的线偏振还是圆偏振,可以使B处的光子进入对应的状态,而一种称为半波片的装置可以显示光子是线偏振还是圆偏振,这样似乎可以通过选择自旋的测量方式传递信息。粗看起来,赫尔伯特的方案好像是可行的,许多看到这篇论文的物理学家感到,这不可能是正确的,否则相对论的基础就土崩瓦解了,但又看不出问题在哪里。最后,一位意大利物理学家吉拉尔迪(Gian Carlo Ghirardi)发现了其中的问题:赫尔伯特把半波片完全当成经典系统了。以前人们用半波片区分线偏振和圆偏振时都是考虑大量光子的平均效果,对于单个光子,如果考虑到测量系统本身的量子特性时,这一方案是行不通的。

但赫尔伯特并不甘心,他又构想了另一种方案。在这种方案里,光子在被测量前,首先被引入一个激光器,用激光器复制出大量具有相同状态的光子。利用这些大量的光子,就可以克服此前方案的缺陷。赫尔伯特的论文引起了一些争议,审稿人之一是吉拉尔迪,他发现该文有错,因此简短地回复不能发表,但也有别的审稿人认为,该文提出的问题非常重要,其错误究竟在哪里并不完全清楚,因此主张发表以促进讨论。赫尔伯特的论文最终还是在《物理基础》期刊(Foundation of Physics)上发表了。这一论文的预印本也引起了一些物理学家的注意,其中包括两个惠勒以前的学生祖瑞克(Wojciench Zurek)和伍特斯(Bill Wooters)。他们认识到赫尔伯特的方案是不能成功的,关键在于激光器并不能象赫尔伯特设想的那样复制出原来的光子,这不是由于现有激光器技术上的不足,而是由于量子力学的基本原理。在惠勒的鼓励下,他们在《自然》上发表了一篇论文,阐明了量子不可克隆定理——没有办法在不破坏原来系统的量子态条件下,将其以确定成功的概率复制到另一系统上。最多,人们可以破坏原有的系统状态而把其量子态复制到另一系统上,这就是所谓的量子远距传态(quantum teleportation)——在中文里不知谁把这个词译成了“量子隐形传态”,让人误以为这是某种高深莫测、威力强大的功能,其实这只是表明,原来在经典力学中很容易实现的复制功能,在量子力学中是不可能的!

这样,用量子力学进行超光速通讯的幻想就破灭了。不过,有失亦有得,贝内特(Charles Bennett)和布拉萨德(Gilles Brassard)于 1984年提出,利用量子不可克隆定理,能制造出一种理论上绝对安全的密码系统——利用纠缠的量子系统,密码的使用者能够获得一套只有通讯双方才有的秘钥,而任何试图窃听的行为都会立刻破坏两者间的相关而被察觉。现在,量子密码系统已经成了一个庞大的产业。同样,利用量子不可克隆定理,人们也能造出原则上无法伪造的量子货币。总之,这是一个有广泛应用前景的领域。


5. 启示与思索

《嬉》书对历史过程的一些解读也许未必完全令人信服。在嬉皮士们出场前的50年代和60年代初,量子力学的研究其实并未停滞不前。仅就美国而言,书中提到的在此期间做出重要成果的就包括玻姆、维格纳、贝尔、惠勒、提出量子力学多世界解释的艾弗里特(HughEverett)等,更不用说书中没提到的研究者如马基(G.W. Mackey)、格里森(A. M. Gleason)等,况且在美国之外也有很多研究者。应该承认,在50-60年代,物理学主流对量子力学基本问题的兴趣确实较小,但任何一个研究方向都不可能永远处在学术界兴趣的焦点。在经历了创立期的辉煌之后,对量子力学的兴趣有所减少也是在所难免的。既然如此,物理学似乎未必真的需要“拯救”。这一时期的教材,比如席夫的书,大量删去了对基本概念和哲学解释的讨论,今天读来未免有沉闷之感。但其原因何在?《嬉》将其完全归因于冷战这样的外因。就我自己作为物理学专业学生学习量子力学的体验而言,在读席夫的书之前,是需要先在较浅的程度上学一点量子力学初步知识的,就我而言这是在大学原子物理课程中学到的,《嬉》书所说的某些基础概念的初步讨论实际上在那一阶段进行了。至于更深入的讨论,在掌握好一些基本的计算工具和实例之前其实是难以进行的。《嬉》书中引用了一篇对席夫《量子力学》的书评,该书评的作者——一位在伯克利讲授量子力学的教授——欢呼席夫删去了此前教科书中的大量哲学讨论而引入了更多的计算,这未尝不是对此前的量子力学研究和教学中过于空洞、玄虚之弊的反动,此正如梁启超论清代学术之摒弃宋、明理学,回归汉学而重考据,很大程度上是学术发展本身需求所致,而未必都应归于外因。

另外,诚如《嬉》书所说,小组在激发人们对量子力学基础的兴趣和思考方面无疑起了一定作用。他们完成了多本畅销的科普书,我自己难以估计这些书在美国公众和物理界以外的学术界中到底有多大影响,但从其畅销的程度以及后来出现许多类似的通俗作品看,影响应该还是不小的。萨尔法蒂和赫尔伯特所构想的种种瞬时通讯系统迫使人们更深入思考量子力学的原理,并直接促成了量子不可克隆定理的发现。这无疑主要得益于基础物理小组内自由的讨论和不同思潮的碰撞。但遗憾的是,他们自己实际上并没有取得什么特别重要的成果。克劳泽对贝尔不等式的实验检验是其中最出色的工作,他后来因此获得了伍尔夫奖——这个由以色列颁发的奖在物理界的声望仅次于诺贝尔奖。不过,他的实验其实是在小组成立之前完成的。这个结果不免让读者看罢此书后啼笑皆非。1980年代,量子物理学的研究开始复兴,重新成为物理学研究中的热门方向,但基础物理小组的核心成员们却渐渐散去。考虑到小组的成员们大都受过系统的物理学训练,而且是当时较早接触和理解贝尔不等式等量子力学研究前沿内容的人,这不免令人深思:何以如此呢?当然,这里有一些外部的因素,比如小组成员大多没有正式的职位和收入来源,被迫为了谋生糊口而花费很多时间,影响了他们研究的深入等等。但我觉得,可能一个更重要的因素还是他们过于追求创新和轰动,使他们在进行研究时未免捕风捉影,总想借助心灵感应、特异功能之类奇迹一下子推翻物理学的基本原理而一举成名,却未能对自己的思想进行深入地、严格地、批判性的检验和反思,更没能把理论建立在坚实的基础上。无论物理学研究怎样受社会思潮的影响,它毕竟是一门科学,只有经得起理论上的推敲和实验检验的东西,才能“吹尽狂沙始到金”。

无论如何,我觉得本书是一本颇值一读的科学史佳作。凯泽教授对书中涉及的人物进行了广泛的采访,史料丰富,充分展示了人物的性格,亦毫不讳言其缺点。全书语言生动幽默,对量子力学有关问题的阐述也极为清晰易懂,我个人觉得,在这方面它远胜于其它一些讲述类似问题的科普书籍。而尤其有趣的是,我们已经习惯了阅读一些科学大师或者至少是精英的传记,而本书则把视角则对准了一些远非名家的、处在学术底层或边缘的小人物,这是颇不寻常也非常有趣的。这正如古代的史家所写的史书中一切皆关于帝王将相,而现代之史家则更希望能揭示彼时普通百姓之生活。阅读此书,不仅使我们能更好地理解量子物理的发展脉络,也能更好地看清物理学研究的全貌。

 





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