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愛因斯坦和玻爾的世紀之争誰赢啦
愛因斯坦和玻爾的世紀之争誰赢啦
更新时间:2024-10-05 02:20:54

愛因斯坦和玻爾的世紀之争誰赢啦?愛因斯坦和玻爾誰才是20世紀最偉大的物理學家呢?不知道這是否算是一個問題,我來為大家講解一下關于愛因斯坦和玻爾的世紀之争誰赢啦?跟着小編一起來看一看吧!

愛因斯坦和玻爾的世紀之争誰赢啦(誰才是20世紀最偉大的物理學家)1

愛因斯坦和玻爾的世紀之争誰赢啦

愛因斯坦和玻爾誰才是20世紀最偉大的物理學家呢?不知道這是否算是一個問題。

我們中國人最熱衷于排名,既然要排名自然是仁者見仁智者見智,但如果在全球範圍内對科學家的曆史地位進行排序,那麼20世紀的物理學家中唯一沒有懸念的就是第一名,即愛因斯坦(類似地,20世紀之前的物理學家中唯一沒有懸念的也是第一名,即牛頓),這也是包括大部分科學家在内的共同看法。

但是,在下這個結論之前總有一個繞不過去的人,那就是尼爾斯·玻爾,他與他領導的哥本哈根學派不但是丹麥這個歐洲彈丸之地的永遠的驕傲,也是20世紀閃耀整個科學界最耀眼和璀璨的星辰。

二十世紀興起的最偉大的物理學理論無疑是相對論(狹義相對論與廣義相對論)和量子論,愛因斯坦和玻爾分别是兩者的重要代表。之所以會有愛因斯坦與玻爾誰是第一這樣的争論,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講,相對論顯然是強于量子論的,無論是狹義還是廣義相對論都對于人類産生了重大的影響,可以用“上天滅地”來形容,上天指的是人類對于宇宙有了新的認識,大大拓展了宇宙觀、天文學以及航天事業的發展;滅地是指的它讓人類妥妥地進入了原子能時代,戰争時期可以當武器,和平時期以及未來宇航時候可以當能源,其重要性如何評價都不為過。

但是如果從深度和廣度來看,量子理論可以說是一種相當超前的基礎理論,甚至不應該在這個時代出現。雖然直到2021年,量子論基本上還是處于緩慢發展,不溫不火的狀态,量子通信、量子計算等應用都還遠遠沒有實現突破,但是,這個理論相當于再次重塑了人類的宇宙觀甚至有可能颠覆既有全部的物理學常識,将我們帶入了微粒時代,也許,等到量子論真正揭開面紗的時候,那才是物理學的終極。

特别是量子理論的兩個基本應用,量子通信和量子計算從理論上說将帶來魔幻式的颠覆。比如量子通信,很多人都以為既然是“通信”無非就是像手機通話、短信、微信這樣傳遞信息而已,但我要告訴你,這個“通信”的可能性會遠遠超出你的想象。量子通信是基于量子态疊加和量子糾纏的新技術,兩個建立了糾纏的粒子分别在宇宙反方向的盡頭,依然可以保持一緻,發生關聯,又稱為超距作用。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一個價值5.5元的愛的包裹,用探測器或者航天器去送有點太費錢,那麼我可以通過量子通信将這個包裹傳輸過去,無非就是粒子群的重塑;而如果包裹可以這樣傳輸,那麼人是否可以呢?理論上,人也可以進行這樣的超距傳輸,那會發生什麼?我想你會驚呼的。

相對于量子通信這樣的“魔法”,量子計算也許更實際一些,目前谷歌、IBM都稱自己實現了“量子霸權”,這麼霸氣側漏的名字其實也實際效果也确實很驚人,比如谷歌研發的53量子位的量子計算機在3分20秒時間内,完成傳統計算機需1萬年時間處理的問題。理論上,50個量子位的量子計算機就比全球所有超級計算機加起來的算力還要強,你想想,假如量子計算機可以商用量産并且濃縮成筆記本大小,這個世界會變成什麼樣子?但是量子計算最重要的作用将是加速人工智能的發展,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,那麼人工智能有望突破奇點,甚至成為一種新的生命形态。

這樣看來,量子論對于人類來說代表着更加輝煌(或者黑暗)的未來。不過,用這一條分析玻爾與愛因斯坦的地位時,最大的困難在于:相對論的創立基本上是愛因斯坦的“獨角戲”,也就是說,愛大神單槍匹馬的就創立了狹義和廣義兩大相對論理論(這裡需要注意,廣義并非是狹義的升級版,隻是領域和方向的不同);而量子理論的創立卻是一大批物理學家共同努力的結果,其中就包括愛因斯坦,他甚至起到了除了普朗克之外特别關鍵的基礎性作用,在第二個物理學大奇迹年(1905年)中,愛因斯坦一口氣發表了五篇論文,其中那篇關于光量子假說的論文闡述了光電效應,深刻地揭示了麥克斯韋場的連續性與粒子分立性之間的矛盾,成為量子論發展進程中的重要裡程碑,而玻爾主要是起到了凝聚人心,領導量子理論小分隊不斷探索發展的作用。因此從量子理論與相對論的對比到玻爾與愛因斯坦的對比,其間存在巨大的鴻溝。

量子理論對觀念的突破比相對論更深刻,這是幾乎所有物理學家的共識。用這一條分析玻爾與愛因斯坦的相對地位時,除面臨與前一條同樣的問題外,其實還有一個非常容易被忽視的地方。那就是在量子理論的發展中,觀念的突破往往滞後于理論框架及實驗結果的出現。比如普朗克(Max Planck)是首先通過含義不清的數學内插手段得到與實驗相符的黑體輻射公式,然後才提出量子假說;比如玻爾在構築原子模型時,關注的是直接來自觀測的原子光譜問題而非諸如“當電子從一個定态過渡到另一個定态時,它怎麼決定将以什麼頻率來振動”之類的觀念性問題;比如導緻巨大觀念性困難的波粒二象性,主要是由實驗确立的……換言之,量子理論的發展往往是被逼上梁山,不得不做出解釋的情況下才确立完善下來的,非常被動。

相反,在相對論的發展中,觀念的突破卻先行或同步于理論框架,甚至獨立于實驗結果。說得再玄乎一點,無論是狹義還是廣義,都是愛因斯坦僅僅依靠他天才的頭腦通過數學和計算,紙和筆寫出來的,很多理論在當時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年後的2016年才被LIGO發現并證實,其科研團隊因此還獲得了諾貝爾獎。

可以看出,不用說玻爾個人,即便算上海森堡、薛定谔、泡利、狄拉克等群星璀璨哥本哈根學派,其在量子論上被動式突破也遠遠比不上愛因斯坦創立相對論時在難度、創造性、貢獻度方面的主動式突破。

最後結論,愛因斯坦完勝,無愧是二十世紀的物理學第一人!

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