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義大利北部的科莫市(Como)是一個美麗的小城，北臨風景勝地科莫湖，與米蘭相去不遠。它市中心那幾座著名的教堂洋溢著哥特式風格以及文藝復興時代的氣息，折射出這個國家那悠遠的歷史和文化沉澱。這個小城也有一支足球隊--科莫隊，在上個賽季(2002-2003)還打入了甲級聯賽，可惜現在又降級了。一度報導說，它對中國球員吳承瑛有興趣，想來對球迷不算陌生。

不過，科莫市最著名的人物，當然還是1745年出生於此的大科學家，亞裡山德羅‧伏打(Alessandro Volta)。他在電學方面的成就如此偉大，以致人們用他的名字來作為電壓的單位：伏特(volt)。伏打於1827年9月去世，被他的家鄉視為永遠的光榮和驕傲。他出世的地方被命名為伏打廣場，他的雕像自1839年起聳立於此。他的名字被用來命名教堂和科莫湖畔的燈塔，他的光輝照耀這個城鎮，給它帶來世界性的聲名。

鬥轉星移，眨眼間已是1927，科學巨人已離開我們整整100周年。一向安靜甯謐的科莫忽然又熱鬧起來，新時代的科學大師們又聚集於此，在紀念先人的同時探討物理學的最新進展。科莫會議邀請了當時幾乎所有的最傑出的物理學家，洵為盛會。赴會者包括玻爾、海森堡、普朗克、泡利、波恩、洛倫茲、德布羅意、費米、克萊默、勞厄、康普頓、魏格納、索末菲、德拜、馮諾依曼(當然嚴格說來此人是數學家)...遺憾的是，愛因斯坦和薛定諤都別有要務，未能出席。這兩位哥本哈根派主要敵手的缺席使得論戰的火花向後推遲了幾個月。同樣沒能趕到科莫的還有狄拉克和玻色。其中玻色的case頗為離奇：大會本來是邀請了他的，但是邀請信發給了「加爾各答大學物理系的玻色教授」。顯然這封信是寄給著名的S.N.玻色，也就是發現了玻色-愛因斯坦統計的那個玻色，他和愛因斯坦還預測了有名的玻色-愛因斯坦凝聚現象。2001年，3位分別來自美國和德國的科學家因為以實驗證實了這一現象而獲得諾貝爾物理學獎。

不過在1927年，玻色早就離開了加爾各答去了達卡大學。但無巧不成書，加爾各答還有一個D.M.玻色。陰差陽錯之下，這個名不見經傳的「玻色」就參加了眾星雲集的科莫會議，也算是飯後的一大談資吧。

在準備科莫會議講稿的過程中，互補原理的思想進一步在玻爾腦中成型。他決定在這個會議上把這一大膽的思想披露出來。在準備講稿的同時，他還給Nature雜誌寫短文以介紹這個發現，事情太多而時間倉促，最後搞得他手忙腳亂。在出發前的一剎那，他竟然找不到他的護照--這耽誤了幾個小時的火車。

但是，不管怎麼樣，玻爾最後還是完成那長達8頁的講稿，並在大會上成功地作了發言。這個演講名為”量子公設和原子論的最近發展”，在其中玻爾第一次描述了波-粒的二象性，用互補原理詳盡地闡明我們對待原子尺度世界的態度。他強調了觀測的重要性，聲稱完全獨立和絕對的測量是不存在的。當然互補原理本身在這個時候還沒有完全定型，一直要到後來的索爾維會議它才算最終完成，不過這一思想現在已經引起了人們的注意。

波恩讚揚了玻爾「中肯」的觀點，同時又強調了量子論的不確定性。他特別舉了波函數「坍縮」的例子，來說明這一點。這種「坍縮」顯然引起了馮諾伊曼的興趣，他以後會證明關於它的一些有趣的性質。海森堡和克萊默等人也都作了評論。

當然我們也要指出的是，許多不屬於「哥本哈根派」的人物，對玻爾等人的想法和工作一點都不熟悉，這種互補原理對他們來說令人迷惑不解。許多人都以為這不過是一種文字遊戲，是對大家都瞭解的情況「換一種說法」罷了。正如羅森菲爾德(Rosenfeld)後來在訪談節目中評論的：「這個互補原理只是對各人所清楚的情況的一種說明...科莫會議並沒有明確論據，關於概念的定義要到後來才作出。」尤金‧魏格納(Eugene Wigner)總結道：「...(大家都覺得，玻爾的演講)沒能改變任何人關於量子論的理解方式。」

但科莫會議的歷史作用仍然不容低估，互補原理第一次公開亮相，標誌著哥本哈根解釋邁出了關鍵的一步。不久出版了玻爾的講稿，內容已經有所改進，距離這個解釋的最終成熟只差最後一步了。

在哥本哈根派聚集力量的同時，他們的反對派也開始為最後的決戰做好準備。對於愛因斯坦來說，一個沒有嚴格因果律的物理世界是不可想像的。物理規律應該統治一切，物理學應該簡單明確：A導致了B，B導致了C，C導致了D。每一個事件都有來龍去脈，原因結果，而不依賴於什麼「隨機性」。至於拋棄客觀實在，更是不可思議的事情。這些思想從他當年對待玻爾的電子躍遷的看法中，已經初露端倪。1924年他在寫給波恩的信中堅稱：「我決不願意被迫放棄嚴格的因果性，並將對其進行強有力的辯護。我覺得完全不能容忍這樣的想法，即認為電子受到輻射的照射，不僅它的躍遷時刻，而且它的躍遷方向，都由它自己的『自由意志』來選擇。」

舊量子論已經讓愛因斯坦無法認同，那麼更加「瘋狂」的新量子論就更使他忍無可忍了。雖然愛因斯坦本人曾經提出了光量子假設，在量子論的發展歷程中作出過不可磨滅的貢獻，但現在他卻完全轉向了這個新生理論的對立面。愛因斯坦堅信，量子論的基礎大有毛病，從中必能挑出點刺來，迫使人們回到一個嚴格的，富有因果性的理論中來。玻爾後來回憶說：「愛因斯坦最善於不拋棄連續性和因果性來標示表面上矛盾著的經驗，他比別人更不願意放棄這些概念。」

兩大巨頭未能在科莫會議上碰面，然而低頭不見抬頭見，命運已經在冥冥中安排好了這樣的相遇不可避免。僅僅一個多月後，另一個歷史性的時刻就到來了，第五屆索爾維會議在比利時布魯塞爾召開。這一次，各路冤家對頭終於聚首一堂，就量子論的問題作一個大決戰。從黃金年代走來的老人，在革命浪潮中成長起來的反叛青年，經典體系的莊嚴守護者，新時代的冒險家，這次終於都要作一個最終了斷。世紀大辯論的序幕即將拉開，像一場熊熊的大火燃燒不已，而量子論也將在這大火中接受最嚴苛的洗禮，鍛燒出更加璀璨的光芒來。

布魯塞爾見。

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飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫(一)

如果說玻爾-愛因斯坦之爭是二十世紀科學史上最有名的辯論，那麼海森堡在二戰中的角色恐怕就是二十世紀科學史上最大的謎題。不知多少歷史學家為此費盡口水，牽涉到數不清的跨國界的爭論。甚至到現在，還有人不斷地提出異議。我打算在這一章的飯後閒話裡專門地來談一談這個話題，這件事說來話長，可能要用掉一整章，我們還是廢話少說，這就開始吧。

納粹德國為什麼沒能造出原子彈？戰後幾乎人人都在問這個問題。是政策上的原因？理論上的原因？技術上的原因？資源上的原因？或是道德上的原因？不錯，美國造出了原子彈，他們有奧本海默，有費米，有勞倫斯、貝特、西伯格、魏格納、查德威克、佩爾斯、弗里西、塞格雷，後來又有了玻爾，以致像費因曼這樣的小字輩根本就不起眼，而洛斯阿拉莫斯也被稱作「諾貝爾得獎者的集中營」。但德國一點也不差。是的，希特勒的猶太政策趕走了國內幾乎一半的精英，納粹上臺的第一年，就有大約2600名學者離開了德國，四分之一的物理學家從德國的大學辭職而去，到戰爭前夕已經有40%的大學教授失去了職位。是的，整個軸心國流失了多達27名諾貝爾獲獎者，其中甚至包括愛因斯坦、薛定諤、費米、波恩、泡利、德拜這樣最傑出的人物，這個數字還不算間接損失的如玻爾之類。但德國憑其驚人的實力仍保有對抗全世界的能力。

戰爭甫一爆發，德國就展開了原子彈的研究計畫。那時是1939年，全世界只有德國一家在進行這樣一個原子能的軍事應用項目。德國佔領著世界上最大的鈾礦(在捷克斯洛伐克)，德國有世界上最強大的化學工業，他們仍然擁有世界上最好的科學家，原子的裂變現象就是兩個德國人-奧托‧哈恩(Otto Hahn)和弗里茲‧斯特拉斯曼(Fritz Strassmann)在前一年發現的，這兩人都還在德國，哈恩以後會因此發現獲得諾貝爾化學獎。當然不止這兩人，德國還有勞厄(1914年諾貝爾物理)、波特(Bothe，1954諾貝爾物理)、蓋革(蓋革計數器的發明者，他進行了α散射實驗)、魏紮克(Karl von Weizsacker)、巴格(Erich Bagge)、迪布納(Kurt Diebner)、格拉赫(Walther Gerlach)、沃茲(Karl Wirtz)...當然，他們還有定海神針海森堡，這位20世紀最偉大的物理學家之一。所有的這些科學家都參與了希特勒的原子彈計畫，成為「鈾俱樂部」的成員之一，海森堡是這個計畫的總負責人。

然而，德國並沒能造出原子彈，它甚至連門都沒有入。從1942年起，德國似乎已經放棄整個原子彈計畫，而改為研究製造一個能提供能源的原子核反應爐。主要原因是因為1942年6月，海森堡向軍備部長斯佩爾(Albert Speer)報告說，鈾計畫因為技術原因在短時間內難以產出任何實際的結果，在戰爭期間造出原子彈是不大可能的。但他同時也使斯佩爾相信，德國的研究仍處在領先的地位。斯佩爾將這一情況報告希特勒，當時由於整個戰場情況的緊迫，德國的研究計畫被迫採取一種急功近利的方略，也就是不能在短時間，確切地說是六周內見效的計畫都被暫時放在一邊。希特勒和斯佩爾達成一致意見：對原子彈不必花太大力氣，不過既然在這方面仍然「領先」，也不妨繼續撥款研究下去。當時海森堡申請附加的預算只有寥寥35萬帝國馬克，有它無它都影響不大。

這個計畫在被高層放任了近2年後，終於到1944年又為希姆萊所注意到。他下令大力撥款，推動原子彈計畫的前進，並建了幾個新的鈾工廠。計畫確實有所進展，不過到了那時，全德國的工業早已被盟軍的轟炸破壞得體無完膚，難以進一步支撐下去。而且為時也未免太晚，不久德國就投降了。

1942年的報告是怎麼一回事？海森堡在其中扮演了一個什麼樣的角色？這答案撲朔迷離，歷史學家們各執一詞，要不是新證據的逐一披露，恐怕人們至今仍然在雲裡霧中。這就是科學史上有名的「海森堡之謎」。

上帝擲骰子嗎-量子物理史話(曹天元)

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