玻爾VS愛因斯坦，誰才是20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家？

東西二王 2021-09-11

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愛因斯坦和玻爾誰才是20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)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，但如果在全球范圍內(nèi)對科學(xué)家的歷史地位進(jìn)行排序，那么20世紀(jì)的物理學(xué)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(jì)之前的物理學(xué)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(xué)家在內(nèi)的共同看法。

但是，在下這個結(jié)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(lǐng)導(dǎo)的哥本哈根學(xué)派不但是丹麥這個歐洲彈丸之地的永遠(yuǎn)的驕傲，也是20世紀(jì)閃耀整個科學(xué)界最耀眼和璀璨的星辰。

二十世紀(jì)興起的最偉大的物理學(xué)理論無疑是相對論（狹義相對論與廣義相對論）和量子論，愛因斯坦和玻爾分別是兩者的重要代表。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(dāng)前的影響力來講，相對論顯然是強(qiáng)于量子論的，無論是狹義還是廣義相對論都對于人類產(chǎn)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(rèn)識，大大拓展了宇宙觀、天文學(xué)以及航天事業(yè)的發(fā)展；滅地是指的它讓人類妥妥地進(jìn)入了原子能時代，戰(zhàn)爭時期可以當(dāng)武器，和平時期以及未來宇航時候可以當(dāng)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(dāng)超前的基礎(chǔ)理論，甚至不應(yīng)該在這個時代出現(xiàn)。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(yīng)用都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實現(xiàn)突破，但是，這個理論相當(dāng)于再次重塑了人類的宇宙觀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代，也許，等到量子論真正揭開面紗的時候，那才是物理學(xué)的終極。

特別是量子理論的兩個基本應(yīng)用，量子通信和量子計算從理論上說將帶來魔幻式的顛覆。比如量子通信，很多人都以為既然是“通信”無非就是像手機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)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)，又稱為超距作用。量子通信最極端的應(yīng)用是超距傳輸，比如我在地球，想給遠(yuǎn)在火星殖民地的情人發(fā)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，那么我可以通過量子通信將這個包裹傳輸過去，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，那會發(fā)生什么？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(xiàn)了“量子霸權(quán)”，這么霸氣側(cè)漏的名字其實也實際效果也確實很驚人，比如谷歌研發(fā)的53量子位的量子計算機(jī)在3分20秒時間內(nèi)，完成傳統(tǒng)計算機(jī)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(jī)就比全球所有超級計算機(jī)加起來的算力還要強(qiáng)，你想想，假如量子計算機(jī)可以商用量產(chǎn)并且濃縮成筆記本大小，這個世界會變成什么樣子？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(dāng)前人工智能是靠算法、算力、大數(shù)據(jù)三條腿走路，其中算力是算法和大數(shù)據(jù)的地基，一旦算力獲得指數(shù)級突破，那么人工智能有望突破奇點，甚至成為一種新的生命形態(tài)。

這樣看來，量子論對于人類來說代表著更加輝煌（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(chuàng)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(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(jié)果，其中就包括愛因斯坦，他甚至起到了除了普朗克之外特別關(guān)鍵的基礎(chǔ)性作用，在第二個物理學(xué)大奇跡年（1905年）中，愛因斯坦一口氣發(fā)表了五篇論文，其中那篇關(guān)于光量子假說的論文闡述了光電效應(yīng)，深刻地揭示了麥克斯韋場的連續(xù)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(dǎo)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(xué)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(fā)展中，觀念的突破往往滯后于理論框架及實驗結(jié)果的出現(xiàn)。比如普朗克（Max Planck）是首先通過含義不清的數(shù)學(xué)內(nèi)插手段得到與實驗相符的黑體輻射公式，然后才提出量子假說；比如玻爾在構(gòu)筑原子模型時，關(guān)注的是直接來自觀測的原子光譜問題而非諸如“當(dāng)電子從一個定態(tài)過渡到另一個定態(tài)時，它怎么決定將以什么頻率來振動”之類的觀念性問題；比如導(dǎo)致巨大觀念性困難的波粒二象性，主要是由實驗確立的……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的，非常被動。

相反，在相對論的發(fā)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(jié)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(shù)學(xué)和計算，紙和筆寫出來的，很多理論在當(dāng)時甚至直到現(xiàn)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(yù)言了引力波的存在，但是直到100年后的2016年才被LIGO發(fā)現(xiàn)并證實，其科研團(tuán)隊因此還獲得了諾貝爾獎。