愛(ài)因斯坦和玻爾誰(shuí)才是20世紀最偉大的物理學(xué)家呢？不知道這是否算是一個(gè)問(wèn)題。
我們中國人最熱衷于排名，既然要排名自然是仁者見(jiàn)仁智者見(jiàn)智，但如果在全球范圍內對科學(xué)家的歷史地位進(jìn)行排序，那么20世紀的物理學(xué)家中唯一沒(méi)有懸念的就是第一名，即愛(ài)因斯坦（類(lèi)似地，20世紀之前的物理學(xué)家中唯一沒(méi)有懸念的也是第一名，即牛頓），這也是包括大部分科學(xué)家在內的共同看法。
但是，在下這個(gè)結論之前總有一個(gè)繞不過(guò)去的人，那就是尼爾斯·玻爾，他與他領(lǐng)導的哥本哈根學(xué)派不但是丹麥這個(gè)歐洲彈丸之地的永遠的驕傲，也是20世紀閃耀整個(gè)科學(xué)界最耀眼和璀璨的星辰。
二十世紀興起的最偉大的物理學(xué)理論無(wú)疑是相對論（狹義相對論與廣義相對論）和量子論，愛(ài)因斯坦和玻爾分別是兩者的重要代表。之所以會(huì )有愛(ài)因斯坦與玻爾誰(shuí)是第一這樣的爭論，主要是基于以下兩條：一是量子理論比相對論更重要；二是量子理論對觀(guān)念的突破比相對論更深刻。
量子理論比相對論更重要，這需要從兩方面去分析：如果從當前的影響力來(lái)講，相對論顯然是強于量子論的，無(wú)論是狹義還是廣義相對論都對于人類(lèi)產(chǎn)生了重大的影響，可以用“上天滅地”來(lái)形容，上天指的是人類(lèi)對于宇宙有了新的認識，大大拓展了宇宙觀(guān)、天文學(xué)以及航天事業(yè)的發(fā)展；滅地是指的它讓人類(lèi)妥妥地進(jìn)入了原子能時(shí)代，戰爭時(shí)期可以當武器，和平時(shí)期以及未來(lái)宇航時(shí)候可以當能源，其重要性如何評價(jià)都不為過(guò)。
但是如果從深度和廣度來(lái)看，量子理論可以說(shuō)是一種相當超前的基礎理論，甚至不應該在這個(gè)時(shí)代出現。雖然直到2021年，量子論基本上還是處于緩慢發(fā)展，不溫不火的狀態(tài)，量子通信、量子計算等應用都還遠遠沒(méi)有實(shí)現突破，但是，這個(gè)理論相當于再次重塑了人類(lèi)的宇宙觀(guān)甚至有可能顛覆既有全部的物理學(xué)常識，將我們帶入了微粒時(shí)代，也許，等到量子論真正揭開(kāi)面紗的時(shí)候，那才是物理學(xué)的終極。
特別是量子理論的兩個(gè)基本應用，量子通信和量子計算從理論上說(shuō)將帶來(lái)魔幻式的顛覆。比如量子通信，很多人都以為既然是“通信”無(wú)非就是像手機通話(huà)、短信、微信這樣傳遞信息而已，但我要告訴你，這個(gè)“通信”的可能性會(huì )遠遠超出你的想象。量子通信是基于量子態(tài)疊加和量子糾纏的新技術(shù)，兩個(gè)建立了糾纏的粒子分別在宇宙反方向的盡頭，依然可以保持一致，發(fā)生關(guān)聯(lián)，又稱(chēng)為超距作用。量子通信最極端的應用是超距傳輸，比如我在地球，想給遠在火星殖民地的情人發(fā)一個(gè)價(jià)值5.5元的愛(ài)的包裹，用探測器或者航天器去送有點(diǎn)太費錢(qián)，那么我可以通過(guò)量子通信將這個(gè)包裹傳輸過(guò)去，無(wú)非就是粒子群的重塑；而如果包裹可以這樣傳輸，那么人是否可以呢？理論上，人也可以進(jìn)行這樣的超距傳輸，那會(huì )發(fā)生什么？我想你會(huì )驚呼的。
相對于量子通信這樣的“魔法”，量子計算也許更實(shí)際一些，目前谷歌、IBM都稱(chēng)自己實(shí)現了“量子霸權”，這么霸氣側漏的名字其實(shí)也實(shí)際效果也確實(shí)很驚人，比如谷歌研發(fā)的53量子位的量子計算機在3分20秒時(shí)間內，完成傳統計算機需1萬(wàn)年時(shí)間處理的問(wèn)題。理論上，50個(gè)量子位的量子計算機就比全球所有超級計算機加起來(lái)的算力還要強，你想想，假如量子計算機可以商用量產(chǎn)并且濃縮成筆記本大小，這個(gè)世界會(huì )變成什么樣子？但是量子計算最重要的作用將是加速人工智能的發(fā)展，當前人工智能是靠算法、算力、大數據三條腿走路，其中算力是算法和大數據的地基，一旦算力獲得指數級突破，那么人工智能有望突破奇點(diǎn)，甚至成為一種新的生命形態(tài)。
這樣看來(lái)，量子論對于人類(lèi)來(lái)說(shuō)代表著(zhù)更加輝煌（或者黑暗）的未來(lái)。不過(guò)，用這一條分析玻爾與愛(ài)因斯坦的地位時(shí)，最大的困難在于：相對論的創(chuàng )立基本上是愛(ài)因斯坦的“獨角戲”，也就是說(shuō)，愛(ài)大神單槍匹馬的就創(chuàng )立了狹義和廣義兩大相對論理論（這里需要注意，廣義并非是狹義的升級版，只是領(lǐng)域和方向的不同）；而量子理論的創(chuàng )立卻是一大批物理學(xué)家共同努力的結果，其中就包括愛(ài)因斯坦，他甚至起到了除了普朗克之外特別關(guān)鍵的基礎性作用，在第二個(gè)物理學(xué)大奇跡年（1905年）中，愛(ài)因斯坦一口氣發(fā)表了五篇論文，其中那篇關(guān)于光量子假說(shuō)的論文闡述了光電效應，深刻地揭示了麥克斯韋場(chǎng)的連續性與粒子分立性之間的矛盾，成為量子論發(fā)展進(jìn)程中的重要里程碑，而玻爾主要是起到了凝聚人心，領(lǐng)導量子理論小分隊不斷探索發(fā)展的作用。因此從量子理論與相對論的對比到玻爾與愛(ài)因斯坦的對比，其間存在巨大的鴻溝。
量子理論對觀(guān)念的突破比相對論更深刻，這是幾乎所有物理學(xué)家的共識。用這一條分析玻爾與愛(ài)因斯坦的相對地位時(shí)，除面臨與前一條同樣的問(wèn)題外，其實(shí)還有一個(gè)非常容易被忽視的地方。那就是在量子理論的發(fā)展中，觀(guān)念的突破往往滯后于理論框架及實(shí)驗結果的出現。比如普朗克（Max Planck）是首先通過(guò)含義不清的數學(xué)內插手段得到與實(shí)驗相符的黑體輻射公式，然后才提出量子假說(shuō)；比如玻爾在構筑原子模型時(shí)，關(guān)注的是直接來(lái)自觀(guān)測的原子光譜問(wèn)題而非諸如“當電子從一個(gè)定態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)定態(tài)時(shí)，它怎么決定將以什么頻率來(lái)振動(dòng)”之類(lèi)的觀(guān)念性問(wèn)題；比如導致巨大觀(guān)念性困難的波粒二象性，主要是由實(shí)驗確立的……換言之，量子理論的發(fā)展往往是被逼上梁山，不得不做出解釋的情況下才確立完善下來(lái)的，非常被動(dòng)。
相反，在相對論的發(fā)展中，觀(guān)念的突破卻先行或同步于理論框架，甚至獨立于實(shí)驗結果。說(shuō)得再玄乎一點(diǎn)，無(wú)論是狹義還是廣義，都是愛(ài)因斯坦僅僅依靠他天才的頭腦通過(guò)數學(xué)和計算，紙和筆寫(xiě)出來(lái)的，很多理論在當時(shí)甚至直到現在都還難以驗證的（不是不想是條件不夠）。比如愛(ài)因斯坦在1916年基于廣義相對論預言了引力波的存在，但是直到100年后的2016年才被LIGO發(fā)現并證實(shí)，其科研團隊因此還獲得了諾貝爾獎。
可以看出，不用說(shuō)玻爾個(gè)人，即便算上海森堡、薛定諤、泡利、狄拉克等群星璀璨哥本哈根學(xué)派，其在量子論上被動(dòng)式突破也遠遠比不上愛(ài)因斯坦創(chuàng )立相對論時(shí)在難度、創(chuàng )造性、貢獻度方面的主動(dòng)式突破。
最后結論，愛(ài)因斯坦完勝，無(wú)愧是二十世紀的物理學(xué)第一人！
聯(lián)系客服
