Science 版 (精华区)

发信人: redfox (不知道什么名字好), 信区: Science
标  题: 没人看月亮时她是否还在那儿(2)Einstein 光盒
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年07月10日14:43:45 星期一), 站内信件

没人看月亮时她是否还在那儿(2)Einstein 光盒  
 　　三年后，第六届的 Solvay Congress 开幕了．各国科学家都热烈地期待著 
Einstein 和 Bohr 之间新的论战．这次 Einstein 经过了三年的深思熟虑，显得
胸有成竹． 他在黑板上画了一个盒子，盒上有一个小孔 H，H 可由快门 S 来启闭
． 快门则由盒中的时钟机械置来控制，小盒的重量是可以测量的．盒中装有一些
辐射物质． 我们可以调节快门使得刚好放出一个粒子之后就关闭（见图一）． 透
过时钟，可以精确的量出粒子放出的时间．另外，测量粒子放出后盒子的重量， 
我们也可以知道粒子的质量．经由 E=mc2 的关系式，能量也可以准确地计算出来
． 于是违反了 

　　>E>t≠h/2 π 

　　的测不准关系．这就是著名的 Einstein 光盒(Einstein's box)实验． 

　　由于实验根本不涉及观测仪器的问题，根本没有外来粒子会改变粒子的运动．
 所以测不准关系破灭了，因果律和准确性都恢复了．一场新的论战剧性的展开了
． 

　　这会儿 Bohr 遇到了严重的挑战，无法马上找到问题的答案．他喃喃地说，如
果 Einstein 是对的，那物理学就完了．他和他的同事一夜未眠，检查实验的每一
个细节，想要找出 Einstein 到底错在那里． 经过通宵的奋战之后，Bohr 终于找
出了反驳 Einstein 的办法． 

　　第二天，Bohr 也在黑板上画了一个草图（见图二）．但和 Einstein 不同的
是，他给出量称小盒重量的方法． 他用弹簧把小盒吊起来．盒上有一指针，可以
沿固定在支架上的标尺移动． 这样就可以读出小盒在粒子跑出前后的重量了．
Bohr 请大家回忆 Einstein 的广义相对论中的等效原理． 当时钟在重力场中发生
位移时，它的快慢会发生变化．当粒子跑出盒子而导致盒子重量变化时， 盒子将
在重力场中移动一段距离．这样子读出的时间也会有所改变，因而导出测不准关系
． 这是广义相对论中著名的红位移公式： 

　　>T=T△φ/c2？ 

　　公式表示一个在重力场中移动的时钟，在移过一个位势差 △φ 时在时间 T 
内时钟快慢的改变． Bohr随即用红位移公式导出了测不准关系． 

　　这下子 Einstein 不得不承认 Bohr 的推论是无懈可击的! 他自己在设计这个
理想实验的时候， 居然没有考虑到广义相对论的效应，实为一大疏忽，真是遗憾!
 Bohr 用 Einstein 的相对论驳倒了他本人，取得了第二回合的胜利． 

　　Bohr 的胜利获得了大多数物理学家的赞同．Copenhagen 解释也被奉为是量子
力学的正统解释． Einstein 对他的失败欣然接受．还有什么东西比他自己的理论
对他更有说服力呢? 这次论战的结果是 Einstein 对量子力学态度的一个转捩点．
 他意识到在量子力学的形式体系内是驳不倒测不准原理的．他不再怀疑测不准原
理了． 但他仍然对 Copenhagen 的诠释持否定的观点．因为量子力学本身不能证
明机率特性是微观粒子本身的属性． Einstein 失败了，但是并没有被说服．相反
的，由于 Einstein 坚持他的信念， 而把论战提升到更高的境界．并在物理学及
哲学上产生许多新的问题． 

　　主要取材自：探幽入微之路--量子历程 
 

--
※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.227.107]