我应当要求大家原谅,我将在讨论中发言,而不能为量子力学的发展带来实质性的贡献。尽管如此,我还是愿意谈一点一般的看法。
由于对量子理论应用领域的不同估价,可以从两种观点来看待这理论。我想用简单的例子来研究的正是这些观点。
设S是一个遮光屏,在它上面开一个不大的孔O(见图1),而P是一个大半径的半球面形的照相胶片。假定电子沿着箭头所指示的方向落到遮光屏S上。这些电子的一部分穿过孔O。由于孔小,而电子具有速度,因此它们均匀地分布在所有的方向从而作用在胶片上。
图1
把这过程看成是一个几乎垂直射到屏上并且在小孔O处经受了衍射的德·布罗意波的描述方式,对于量子论的这两种观点是共同的。在孔O的另一面,产生了球面波而传播到胶片上。这些球面波在P面上的强度确定着到达胶片上被研究的各部分的波的量度。
现在我们可以来说明两种观点的特点了。
1.第一种观点。同德·布罗意-薛定谔波相对应的,不是一个电子,而是一团分布在空间中的电子云。量子论对于任何单个过程是什么也没有说的。它只给出关于一个相对说来无限多个基元过程的集合的知识。
2.第二种观点。量子论力图完备地描述某些单个过程。落到遮光屏上的每个粒子,不是由位置和速度来表征,而是用一个有微小的幅度和在方向上有小的散度的德·布罗意-薛定谔波束来描述的。这个波束经受了衍射之后,它的一部分落到胶片P上。
根据第一种观点,即纯粹统计的观点,|ψ|2表示在被观察的那一部分空间(比如胶片所在的那个地方)有电子云的一个粒子存在的几率。
根据第二种观点,|ψ|2表示在所考察时刻的那一瞬间一个特定的粒子存在于所给定地方(比如放胶片的地方)的几率。这样,量子论是研究一些单个过程,并且力图充分地描述全部的事实和规律性。
就下述的意义来说,第二种观点比第一种观点要彻底得多:因为它包含着根据第一种观点从理论上所得到的全部结果,而相反的论断却不能成立。只有从第二种观点出发,才能在理论上推出:各个守恒定律对于一个基元过程也是成立的。也只有根据第二种观点,理论才能解释盖革(Geiger)和玻特(Bothe)的实验结果。只有第二种观点才能解释,为什么在威耳孙云室中α粒子群飞过时所形成的小水珠几乎是沿着直线分布的。
尽管如此,我还是不能不表示反对第二种观点的一些看法。到达胶片P的漫射波没有任何选定的方向。如果认为,|ψ|2是简单地给出了在被观察的胶片的某一部分在给定的时刻某个粒子存在的几率,那么,由此就必须得出这样的结论:一个同一的基元过程在胶片的两个或者更多个地方起作用。然而,认为对应于|ψ|2的,是表示一定粒子存在于完全确定的地方的几率,这样的一种解释就必须以完全特殊的超距作用为前提,而不允许连续分布在空间中并且同时在胶片的两个部分表现出自己的作用的波的存在。
我认为,这个异议并不放弃下述论点:薛定谔波不仅描述了传播过程,而且也能够确定在这个过程的时间内粒子的位置。我以为德布罗意在这个方向上的尝试是有根据的。如果只从薛定谔波来考虑,那么,就我所知,关于|ψ|2的第二种解释是同相对性的假定相矛盾的。
我还想扼要地提出显示反对第二种观点的两种情况。这个观点同多维的概念(位形空间)密切联系着。因为只有那样的表示方式才有可能作出符合第二种观点的关于|ψ|2的解释。我认为,对于这样的概念的异议是有原则性的。因为,在这样的表象中,一个体系的两种位形(两种表象的不同之处只在于两个相同的粒子交换了地位)对应于两个位形空间的两个不同的点,这就同新的统计学的结果不相符合。此外,对于仅仅在近距离起作用的力,要用位形空间来表示,比用三维或者四维空间来表示,显得更不自然。
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(1) 这是爱因斯坦于1927年10月下旬在布鲁塞尔举行的索耳未(Solvay)第五次物理讨论会上的发言。在这次会上,爱因斯坦第一次公开表达了他同以玻尔为首的哥本哈根学派相对立的观点。这个发言记载在《在1927年10月24—29日索耳未国际物理组织主持的第五次物理学家布鲁塞尔会议上的报告和讨论集》(1928年巴黎Gantier-Villars出版),253—256页,题名《电子和光子》(Electrons et Photons)。这里转译自《爱因斯坦科学著作集》俄文版,第3卷,1965年,528—530页。本文由顾为凯同志译。——编者
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