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爱因斯坦曾预言黑洞,却为何在量子力学大争论中输给他3次?

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online_member 发表于 2019-4-12 21:43:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
人类首张黑洞照片的公布,把100多年前爱因斯坦的神预言送上了热搜。在网友们纷纷送上“爱神”称号,发出“你大爷还是你大爷”的感叹时,很多人都不知道,在国内媒体只言片语的报道下,还隐藏着一个曾3次在量子力学论战中碾压爱因斯坦的奇人。

他就是丹麦国宝级物理学家、1922年诺贝尔物理学奖得主、量子物理三巨头之一、名震世界的哥本哈根学派掌门人——尼尔斯·玻尔。

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外表不苟言笑,辩论起来却口才了得的尼尔斯·玻尔



成绩不好赖踢球?始祖级守门员表示不服

最新消息:“著名足球运动员尼尔斯·玻尔,刚刚被授予了诺贝尔物理学奖。”第一次听到这事的人肯定以为这是段子,然而,这确实是1922年发生在丹麦的真实新闻。

这位守门员实在太另类了,他通常沉默寡言,据说语言表达能力也堪忧。比赛时,作为丹麦最优秀与最具天赋的的球员之一,还经常神游八方,口念咒手掐诀,永远一副若有所思的样子。当时很多人都在好奇这个年轻运动员是不是在修仙?其实还真差不多,他修物理学。

苦于钻研的学术思维能与勇往直前的体育精神合二为一,这一切,都与玻尔的成长环境有关。

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小玻尔(最右)与家人



1885年,玻尔出生在丹麦首都哥本哈根一个知识分子家庭。父亲克里斯丁·玻尔既是哥本哈根大学的生理学教授,也是丹麦足球的引进者之一。在小玻尔出生的年代,现代足球对于丹麦来说还是个新鲜事物,而克里斯丁不仅将其引入哥本哈根,还在塔根斯维修了一块球场,经常带着小玻尔去玩。

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在足球俱乐部中,玻尔(右)和其弟弟被称为绝代双骄



经过童年的积累,玻尔的足球天赋在学生时代就被挖掘了出来,并被招入当时丹麦的豪门球队「阿卡德米斯克足球俱乐部」当守门员,并多次随队出战。在足球尚未形成世界潮流的时期,这支俱乐部几乎横扫丹麦,曾分别在1913年、1919年和1921年夺得丹麦冠军,直到1967年他们共有9次夺冠。作为早期主力门将的玻尔,其实力可见一斑。

球技这么牛掰的运动员,学习成绩应该很一般吧?事实恰好相反,玻尔在体育上冲劲十足,也同样有着近乎死心眼的较真。

小时候的他就极其追求完美,坚定地将“大胆而严谨”(爱因斯坦原话)进行到底。在一堂图画课上,老师要求大家画出自己家的房子。玻尔画着、画着便向老师打报告说要回家,原因竟是“我实在记不清家里围墙有多少根柱子了。”

不仅如此,才刚上小学不久,他就敢公开向老师叫板,指出教材中的错误,经常弄得场面十分尴尬。老师表示:“这孩子教不了,教不了……”

秉承着这种一根筋的精神,玻尔在物理领域简直如鱼得水。

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玻尔在物理学领域堪称天才



18岁就考入了哥本哈根大学,22岁拿到了丹麦皇家科学与文学院的金质奖章,26岁获得哲学博士学位。1913年,他转战原子结构,写出了《论原子构造和分子构造》,成功解释了氢原子和类氢原子的结构和性质,提出了玻尔模型。1920年,他又创建哥本哈根理论物理研究所,靠着个人魅力吸引来了一大批物理学大佬,如诺贝尔奖得主海森堡、泡利、狄拉克等人,形成了哥本哈根学派。

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哥本哈根学派的量子力学大咖们



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一张图让你感受下哥本哈根学派的实力



直达高清图谱请戳:「链接」

由于良好的学术讨论氛围,这个学派逐渐成了上世纪二三十年代全球物理学研究的中心,到现在,都依然是物理学家们的“朝拜圣地”。

量子力学的巅峰对决,爱因斯坦竟从未赢过

要说玻尔一根筋的性格没有一点坏处,那是绝对不可能的。他在“电子之父”J.J.汤姆森面前的莽撞,就曾差点断送了自己的前程。

那时,正是经典物理大厦摇摇欲坠的年代,玻尔当时也明显感受到经典力学在描述原子现象时的困难。于是博士毕业后,他便带着各种疑问前往英国剑桥,想跟自己的偶像J.J.汤姆森进行更深入的学习。

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“葡萄干布丁式”的原子模型



然而,他经过研究发现,汤姆森提出的“葡萄干布丁式”原子模型有很多不合理的地方,于是第一次见面他就拿出偶像的论文,用生涩的英文指出了里面的几处错误。

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“电子之父”——J.J.汤姆森



汤姆森四年前才刚获得诺奖,德高望重,完全看不懂玻尔这是什么操作,场面几度陷入尴尬。耿直的玻尔却完全没有察觉,临走时还不忘请汤姆森看下自己的论文,希望能帮助发表在英国皇家学会的刊物上。

当然,后来他的这篇论文被不置可否地束之高阁了……

但这并未改变玻尔的质疑精神,他后来参加的辩论无数,常常一个理论就能跟别人辩上好几年,甚至是一生。连他的学生海森堡都说:“玻尔在争论的对手面前不肯退后一步,而且有丝毫的含糊不清,他都不能容忍。

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玻尔vs爱因斯塔:大佬间之间的顶级对决



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这种情况下,他注定要和物理界的巅峰强者爱因斯坦相遇,并组成一对相爱相杀的天才CP。实际上,这两人从1920年第一次见面起,就在认识上发生了严重分歧,之后便开始了终身的论战,几乎一见面就有掐架发生。

玻尔,上帝不掷骰子!

爱因斯坦,别去指挥上帝应该怎么做!

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玻尔与爱因斯坦:大佬们掐个架的姿势都这么与众不同



这句经典的对话,便是这场论战的开端与往后争论的核心。

Round1:

当时,在量子力学诞生后,以玻尔、海森堡和泡利为主的哥本哈根学派认为,量子力学本身已经是完备的理论,而爱因斯坦则一直批评它并不完备。在1927年第五届索尔维会议上,两人的火药味就浓得呛到了当场的几十位世纪最强大脑。

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第五届索尔维会议,20世纪智商最高的合照



这场智商的巅峰碰撞犹如物理学家之间的点球大战:爱因斯坦化身前锋,针对量子物理学提出各种疑问,而玻尔则尽显守门员本色,将各种质疑一一化解,防守得滴水不漏。

Round2:

吃瘪的爱因斯坦吸取教训,沉淀了3年后,在第六届索尔维会议上,他不再随意射门,而是有备而来。他提出了著名的思想实验——光子盒,准备以此击败玻尔。

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光子箱构思图



起初玻尔的确是被打得措手不及,然而他带领小弟们抓了一晚上头皮,最后竟然在次日天才地反用爱因斯坦的相对论,证明这个思想实验是有缺陷的,再次防守成功。

Round3:

看着爱因斯坦屡屡受挫,作为独行侠的薛定谔也看不下去了,他把自家那只最有名的猫牵出来折腾哥本哈根学派。但玻尔最擅长防守,他回答道:是啊,你家那只猫半死不活的。呛得薛定谔差点一口气没上得来。

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薛定谔与他的猫



看到支持者被欺负,1935年,爱因斯坦拉上波道尔斯基和罗森联名发表了EPR 文章,把攻击的矛头从量子理论内部逻辑自洽性,转到了量子理论完备性上来。试图用实验证明,量子力学的正统实验是变态、侮辱人智商的。

这个实验提出了一个问题:如果两个粒子相隔亿万之遥,你对着一个粒子吹口气,另外那个粒子也会马上做出反应,可能吗?

可能,这就是玻尔的回答。量子纠缠后的两个粒子就是有着鬼魅般的超光速联系,然后事实证明玻尔仍然是对的……

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爱因斯坦与玻尔



很多人都觉得学术上的针锋相对,很容易导致私下交恶,但他们两人明显不属于这种类型。爱因斯坦曾这样评价玻尔:“他将大胆和谨慎两种品质难得地融合,无疑是我们科学领域最伟大的发现者之一!

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“曼哈顿”计划参与者合影



玻尔也的确不负爱因斯坦的赞赏,二战后期纳粹预谋制造原子弹,他义务反顾地参加了美国的“曼哈顿计划”,但他的主要目的不只是协助研制原子弹,而是看得更远——我们在制造“人间死神”,那么制造完成后,到底该如何处理它? 他是一位科学家,政治不是他的专业,他只怀有和平主义的理念。

更出乎意料的是,不善言辞的他,几乎用了一生的时间去怀念爱因斯坦这位对手。1962年,玻尔因心脏病突发在家中逝世,去世前一天,他工作室的黑板上,仍然画着当年爱因斯坦光子箱的草图……

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本文选自:今日头条
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online_member 发表于 2019-4-12 21:43:47 | 显示全部楼层
爱因斯坦更喜欢依靠自己独自研究,但是玻尔依靠自己建立的研究所,团结、带领了20世纪物理学界的一批大师级人物,提出了量子力学的基本原理,建立了它的数学形式体系,研讨了它的物理诠释,他的贡献绝对不比爱因斯坦少。
online_member 发表于 2019-4-12 21:44:14 | 显示全部楼层
玻尔是人道主义的奉行者,与爱因斯坦一样,他很喜欢哲学,受克尔凯廓尔影响非常深。所以说,最伟大的科学家往往都有很深的哲学功底。而玻尔的伟大不仅因为其出色的科学成就,更因为他对人类的爱。要是所有科学家都能像他就好了。
online_member 发表于 2019-4-12 21:44:57 | 显示全部楼层
“你身体里的每一个原子都来自一颗爆炸了的恒星。形成你左手的原子也许与形成你右手的来自不同的恒星。这是我所知的关于物理的最有诗意的事情:你们都是星尘。”
online_member 发表于 2019-4-12 21:45:10 | 显示全部楼层
朗道喜欢对物理学家、科学文章、乃至女性的美丽按对数尺度打分。第一流物理学家的贡献比第二流多十倍,第二流比第三流多十倍。在这个标尺上,只有爱因斯坦独自处于0.5流的特殊地位,而玻尔属于1流。
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