第四章  不确定性原理

4.1 百川归海

   自从1918年普朗克获得诺贝尔物理学大奖以来，诺贝尔殿堂劲歌争霸赛中，勇拔头筹的几乎都是量子力学的弟子。瑞典皇家科学院似乎也特别青睐量子力学的眩目魔术，每每亮出最高分。一个世纪以来，量子力学大有一统江湖的气势。傲视群雄、风光无限。

   但是，遗憾的是，量子力学门派从一开始就不团结，诸子百家、派系林立，气宗剑宗、军阀混战。

   总体而言，量子力学中最大的宗派有两个，一个是名门正宗的哥本哈根学院派（玻尔、玻恩、海森伯、泡利、狄拉克等等），一个是闲云野鹤的波粒二象派（爱因斯坦、德布罗意、薛定谔等等）。

   哥本哈根学院对量子力学的探索，一直是沿着公理体系名门正宗的线性空间理论分析，大道行驶。

   而波粒二象派却另辟蹊径，总是出人意料的在经典力学和量子力学中间的夹缝羊肠小道中寻求到捷径。

   1905年，爱因斯坦提出光量子学说解释光电效应问题（这个理论使他荣获1921年诺贝尔奖）。在论文中，爱神大胆提出光波是粒子组成的，叫光子。

   光电效应解说是非常不合常理的。如果不是爱因斯坦提出来的，而是出自于其他人之口，一定会被笑掉大牙。一般而言，这样的怪论一出世必然将被唾沫淹没、乱棍打死。

   什么乱七八糟的，波是粒子吗？ 波可能是粒子吗？

   我们太阳光下沐浴着的广布海滩的柔和温软的光线，莫非是一个个鸡蛋石头一样砸过来的嗦？日光浴那不就等于挨枪子嗦？

   光居然是粒子，真TM让人想不通。

   不过既然是超凡智商的大神说的，想来应该有道理吧。爱因斯坦说质量和能量是同一回事、说空间弯曲、说时空一体，不都被证明是对的么？所以尽管光波是粒子的说法很搞笑，但众人均表示无异议。没办法不懂也得装懂啊，管他呢，认了吧，谁叫它是爱因斯坦正儿八经说的呢。

   大家刚刚好不容易象吃苍蝇似的，含泪咽下了匪夷所思的光粒子学说。居然又有个富二代公子哥，不知从哪儿冒出来进一步恶心大伙。1924年，一个叫德布罗意的土豪公爵，提交了一份博士论文，也就是把爱因斯坦光电效应公式掉个头，然后这个公子哥提出了一个更加耸人听闻的观念：

   既然波可以是粒子，那么反过来粒子也可以是波。

   什么，没听错吧，粒子是波？？？

   电子是波吗？

   质子是波吗？

   原子是波吗？

   坚硬的沙子是波吗？

   硬邦邦的砖头是波吗？

   实沉沉的木头也是波吗？

   坚不可摧的钻石也是波吗？

   难不成，我们的皮囊肉身也是空洞的、软趴趴的、虚无缥缈的、游荡着的“波” ？

   歪得老火

   见过胡说八道的，没见过如此胡说八道的。

   粒子怎么可能是波呢？？？

   这不TMD瞎扯蛋么？

   德布罗意的荒谬观点让当时许多学者都直摇头，而他的老师朗之万其实也很难相信这个论点。但论文的内容实在是太过让人惊叹，朗之万也不敢确定是否有意义，所以寄给爱因斯坦一份。爱因斯坦那时候很忙，抽不出时间仔细阅读，只能稍微翻了一下，发现了波的粒子性的爱大神自然很乐意为波粒二象性背书，简单地回了信：“他已经掀起了面纱的一角”。于是论文被兴奋地送去柏林科学院，因而使得这莫名其妙的理论广知于物理学界。

   Secret Garden，一切皆有可能。

   1927年，让子弹飞了三个年头。终于，有物理学家将电子射向镍晶体时，发现其衍射图谱和布拉格定律预测的一模一样。这，证实了德布罗意的电子波理论的正确无误。因为这牛哄哄的发现，瑞典皇家科学院1929年颁授德布罗意诺贝尔物理学奖。

   波粒二象性，至此修成正果，名垂史册！

 　更稀奇的是，在波粒二象性被实验证实的前一年（1926年），维也纳大学也收到了德布罗意的论文。一位已经年届中年的废材讲师接到讨论论文的任务，两周后的学术例会，废材讲师例行公事般将该博士论文顺便提了一下。这位“老”讲师大约早已适应了他现在这种不知算是平庸还是算是平静的生活，可以想象，一个已到不惑之年而仍然只在低级职称的位置上晃荡的人，其学术前途自然是朦胧而晦暗。废材讲师的名字叫做——薛定谔。

   会上，有同事开玩笑说：既然德布罗意论文提出电子是波，是波动的，那么电子的波动方程是什么呢？ 薛定谔突发奇想，竟然真的为德布罗意的“波”凑出了一个所谓的波动方程，如同怪诞产出的怪蛋。这个所谓的波动方程与德布罗意论文同样的莫名其妙。

   怪诞波动方程方程刚刚出世的那段日子，理所当然并不会引人注意。薛定谔讲解他的波动方程之后的两个星期里，他正浸在温柔乡中——带着他的情妇在维也纳的某个滑雪场滑雪。不知道是宜人的风景还是身边的温香软玉，总之是冥冥之中有某种东西，给了薛定谔一个灵感，而就是这一个灵感，改变了物理学发展的轨迹。屌丝逆袭满血复活，那一天薛定谔从他的方程中意外推导出了玻尔的氢原子理论。

   这个发现的巨大震动，波及了整个地球。理论物理的光辉，传奇，从此普照大地。这无疑是宇宙最灿烂的Secret Garden，看到的人无不为之动容、心旷神怡。

   此前，玻尔由普朗克和爱因斯坦的理论的启发提出了著名的三部曲，他用量子力学理论清楚地解释了氢原子的光谱现象。

　　其后，由玻尔掌门的哥本哈根学派一统江湖、征服世界、独霸天下，已然是量子理论的名门正宗。 1925年，玻尔的得意弟子海森堡提出了著名的矩阵力学（即连续无穷维希尔伯特空间普分析），进一步抛弃经典概念，揭示更深刻量子图像，完全与诸多实验吻合，精确解释了许多现象，矩阵已经成为哥本哈根学派的镇门之宝——量子的“屠龙宝刀”。不过在当时懂连续无穷维矩阵的物理学家没有几个，所以矩阵力学的影响力仍然有限。事实上就是海森堡本人也并不懂“矩阵”，而只是在他的理论出炉之后哥本哈根学派的另一位弟子玻恩告诉海森堡他用的东西在数学中就是矩阵。

   矩阵力学的哥本哈根学派在当时完全主宰了量子力学的发展，如日中天。量子力学哥本哈根学派掌门人玻尔自然更加广受膜拜。

　　所以，当薛定谔从他的方程中同样推导出了玻尔的氢原子理论时，天下大惊。  

   薛定谔这个波动方程，日后印刷在量子力学教科书里、成为物理学独立章卷的、人类最伟大公式中排名第六位的、大名鼎鼎的“薛定谔方程”。因为此，1933年诺贝尔物理学奖毫无悬念降落到薛定谔的头上。

   其后不久，薛定谔证明了矩阵力学和他的波动方程表述的量子论其实是一致的，只是描述方式不同而已。百川归海，殊途同归，天海苍茫，相互辉映。

   完全不同的道路，却神奇汇合到同一个地点。学术界不再挖苦嘲笑，不再丝毫怀疑。它终于光芒万丈、普照大地。显而易见，这里，就是宇宙之神的圣殿，万法归宗的合体。

　　从此“倚天”“屠龙”合而为一。

   Secret Garden ,天籁之音，让人着迷、让人窒息

   万象归宗同一理，道理都是相通的。大道至简。