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主题:EPR的故事 -- 2、爱因斯坦光盒
发信人: charmer()
整理人: jeter(2000-02-19 22:24:02), 站内信件
EPR的故事 -- 2. 爱因斯坦光盒

  三年后,第六届Solvay Congress开幕了.各国科学家都热烈地
期待着 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.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/2π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.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 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.


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心若行云流水,不滞于物

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