沈惠川://我的纠缠态:量子力学(之一上)

沈惠川://我的纠缠态:量子力學(之一)
“纠缠”(Entanglement)一词(德文的和英文的)是多才多艺的量子力学创始人之一Erwin Schrodinger(1887-1961)于1926年发明的. 1935年,Albert Einstein(1879-1955)、B. Podolsky(1896-1966)和N. Rosen(1909-)在著名的“EPR论文”讨论了量子力学中的纠缠现象. Niels Bohr(1885-1962)比David Bohm(1917-1992)、J. S. Bell(1928-1990)和A. Aspect更早意识到量子力学中的纠缠现象,在他的1935年答复“EPR论文”的同名论文中已可见到这种意识的存在.
近几年来,随着所谓“量子信息论”论文的迅速膨胀,“纠缠态”一词也迅速蔓延. 在谷歌和百度上现在起码可以搜索到30万条有关信息. 在《现代物理知识》2005年第3期上有一篇文章中说,“目前,关于纠缠态(Entanglement)的文章在国外一些科技期刊上屡屡出现,例如2004年的《物理评论通讯》(Physical Review Letters)几乎每期都登载有有关“纠缠态”的学术论文。”美国数学家Amir D. Aczel的一本新书题名就叫《Entanglement: The Greatest Mystery in Physcs》(Four Walls Eight Windows, part of the Avalon Publishing Group,2001;中译本《纠缠态:物理世界第一谜》,上海科学技术出版社,2008);但是,他的这本书写得要比他的另一本书《God’s Equation》(中译本《上帝的方程式》)来得差劲. 《上帝的方程式》一书中有一些名言和实验分析,而《纠缠态:物理世界第一谜》一书则完全是Copenhagen学派的观点,在哲学上和物理学上都有值得推敲之处.
在国内任何大学的物理学教学讲台上所教授的量子力学课程都是Copenhagen学派的观点,更何况清华大学我所在的数力系当时并未开设量子力学课程(现在不知开设了没有). 关于量子力学的初步知识是在学习“原子物理学”时顺带得到的. 因此,可想而知,这种知识是浑浑噩噩的,与现在大部分非物理专业甚至物理专业的本科大学生差不多. 我之所以能进入量子力学领域,与大量阅读物理学的课外读物有关. L. de Broglie(1892-1987)的《非线性波动力学:因果解释》(上海科学技术出版社,1966)和Erwin Schrodinger的《关于波动力学的四次演讲》(代山译,商务印书馆,1965)对我的影响极大. 这两本书曾在藏书颇丰的清华大学图书馆看到过(尽管当时并不能完全看懂),若干年后在上海的旧书店中购得(如获至宝). Schrodinger的《关于波动力学的四次演讲》(范岱年译,范岱年就是代山)现在已有北京大学出版社的新版本.
一.早期“纠缠”
一.早期“纠缠”
我与量子力学之间的“纠缠”始于1976-1977年间. 现在已记不清当时在何时何种报刊上看到了Steven Weinberg(1933-)、Sheldon Lee Glashow(1932-)等人(Weinberg、Glashow后来与Abdus Salam一同因弱-电统一理论而获得1979年Nobel物理学奖)的文章,引起了我的兴趣、关注和思考. 由于在文革期间我与上海复旦大学“炮打司令部”的周谷声和邱励欧相识相熟,而“炮打司令部”和“红革会”是上海“炮打张春桥”的主要力量,我于1970年2月22日至同年8月25日受林彪集团上海王维国的空四军控制的“公检法”迫害,以“与所谓‘胡守钧小集团’有联系”、“可能是516分子,要抓起来”(均摘自“徐老三”徐景贤的“批示”)的“理由”被“拘留审查”. 林彪集团和“四人帮”倒台后的1977年春夏之交,我去上海复旦大学等候“平反”,与同在等候“平反”的周谷声、王卜熊(即王滋,他后来是邱励欧的老公)一起在复旦大学图书馆共同讨论了量子力学问题. 我与周谷声讨论了量子力学与相对论之间的矛盾. 周谷声认为,量子电动力学有10的“负8次方”的精确度,应当引起重视,应当得到肯定(但周谷声将量子电动力学的系综诠释等同于非相对论量子力学的普遍的Copenhagen诠释是有误的). 我当时就觉得量子力学与相对论在哲学方面、物理方面和数学方面有着不可调和的矛盾. 若干年后,已在美国改为经商以养家糊口的周谷声有一次甚至越洋给我打来一个长达两小时的电话与我讨论量子力学的诠释问题;他表示他已经信奉量子力学的系综诠释,只是对“量子信息论”中所说的“光子纠缠”有点疑虑、需要继续观察. 周谷声的老家就在上海现在的“新天地”处;他曾经一度在苏州张罗一家公司,经常回国.
1977年8月,“平反书”下达(“平反书”中留有的一个“尾巴”,也于一年后因形势发展而撤销);10月,接到中国科学技术大学的“调令”;我与王滋(我们两人都是由邱励欧介绍,通过当时在中国科大物理系半导体专业的唐正调入科大的;我的调动还得到清华校友许明贤、陈谦红的帮助),以及同受“胡守钧小集团”案牵连的北京大学女同学殷爱娥(就因为周谷声在她那里“躲”过)同时进入科大. 进入科大后,课余时间中我与殷爱娥都去听了当时由科大近代物理学尹鸿钧教授主讲的“量子力学”课(尹鸿钧当时的讲义就是他1999年出版的《量子力学》的蓝本). 中国科学技术大学当时为了培训新调入的年轻教师和为“考研”教师作准备,开设了许多热门课程,其中最叫座的就是“量子力学”课和“线性代数”课. 尹鸿钧教授在未担任校领导之前还是很客气的,上课时经常下来征求意见. 尹鸿钧当年用的书是复旦大学周世勋(周世勋与周衍柏、郭硕鸿、汪志诚被戏称为“‘老’四大天王”)的《量子力学》(也是当时唯一的一本中文量子力学教材;同济大学教授、《量子力学概论》(同济大学出版社,1990)的作者李梧龄生前在一篇题名为“不堪回首”的遗文中说,周世勋“不学无术”). 那时候,曾谨言的《量子力学》第一版刚出版;殷爱娥在先我在后都各去买了一套. 殷爱娥说她“喜欢看中国人写的书”(并特地为曾谨言的《量子力学》包了书皮). 不过,根据现在有人在互联网上发“贴子”说,周世勋《量子力学》“抄”的是L. I. Schiff的《Quantum Mechanics》(McGraw-Hill Book Co.,1963;中译本《量子力学》,人民教育出版社,1981);而曾谨言《量子力学》“抄”的则是S. Flugge的《Practical Quantum Mechanics》(Springer-Verlag,1974;中译本《实用量子力学》,人民教育出版社,1981)等书;真正中国人写的《量子力学》,只有吴大猷的. 当然,网上的贴子或言论,只能参考,不用当真. 平心而论,周世勋书尽管厚度不够但书的最后一节还比较不偏不倚,而曾谨言的洋洋洒洒的两卷本书的观点则完全是Copenhagen学派观点的. 中国大陆Copenhagen思潮泛滥,与曾谨言书的大量发行不无关系.
关于尹鸿钧,另有一件事可说. 有一年,北京石油学院(现在是北京石油大学)的戈革(即“郁韬”)先生来科大宣传Niels Bohr;戈革在发言中说:“在北京的一次学术会议上我指出,到底是Einstein伟大还是Bohr伟大,这是可以讨论的问题. 当时就有一个教授站起来说,这个问题已有公论,用不着讨论……”戈革的言外之意就是,Bohr比Einstein伟大. 当时作为会议主持的尹鸿钧立即予以反驳,使戈革挂在当场,有点难堪. 尹鸿钧所举的文献,我后来找科大老师阎沐霖教授核实过. 阎沐霖称尹鸿钧所说不确;他给了我两篇论文的出处,后来我查明这两篇论文是关于“立方非线性Schrodinger方程”方面的. 尹鸿钧的书,基本上也是正统观点的.
戈革此人(他是清华大学的校友)于文革期间在文章中批判过Niels Bohr,文革过后又大力吹捧Bohr;这倒没有什么,那时许多文人(包括很知名的文人)都那样. 但是他到处吹捧Bohr比Einstein伟大,却使很多人反感. 由于他在翻译Niels Bohr著作(主要是十卷本《尼耳斯.玻尔集》以及有关Niels Bohr的小册子)方面功劳显著,而且年事已高,所以大多数人不愿与他多罗嗦. 他的十卷本《尼耳斯.玻尔集》我也买到了九本(第十卷在香港出版,没有买到),每一卷出版我都很注意发行的日期;他的《尼耳斯.玻尔哲学文选》(商务印书馆,2007)我也买了好几本;从此事可以看出,我对他的工作是十分尊重的. 王福山先生(1907-1993)私下也称赞戈革外语很好,很会抓紧时间翻译,会篆刻治印. 当然,王福山先生作为Werner Heisenberg(1901-1976)的学生,对戈革为抬高Bohr而故意贬低Heisenberg的言论多次在给我的信中表示不满. 王福山先生过世后,我将王先生与我之间的部分涉及Heisenberg的通信以“王福山先生谈海森伯”为题,整理发表于1995年第24卷第2、5期《物理》杂志(为了避讳,文中故意用他的笔名“郁韬”而不用“戈革”). 戈革知道后还是迁怒于我,并强迫《物理》杂志刊登他的一篇骂人“声明”;后来又在两本小册子中含沙射影、指桑骂槐于我. 一把年纪了,像个小孩子似的;我看后,只能苦笑. 戈革现在已经死了;在他死之前,我没有理睬过他,不值. 我在“回忆Heisenberg的学生王福山教授:王福山先生言论钩沉”有一段“书签”,说的就是这件事:
——戈革先生“必欲将Heisenberg打成反革命而后快”,必欲将“不同意见者”打成反革命而后快的脾气一点都没有改!按理说,关于Heisenberg在二战其间为纳粹服务的问题,关于Heisenberg的人格问题,是他与王老师之间争论的事,与我不相干;但戈革先生几次三番在书刊中或明或暗对我进行攻击诽谤,找不到王老师就找到我头上,理由是我“为纳粹说话”. 我再说一遍:我对希特勒法西斯和美国帝国主义都没有好感;Heisenberg为纳粹造原子弹和Bohr为美国帝国主义造原子弹我都同样反对,尤其反对将原子弹扔到无辜老百姓的头上. 戈革先生认为“Bohr比Einstein伟大”的观点,也是我和几乎所有物理学家所不能同意的. 戈革先生明着对我进行攻击诽谤,实际上暗藏私心. 看在他年事已高已高的份上,看在王老师对他尚很尊重的份上,看在他为中国物理学家翻译了许多Bohr文集的份上,我不想与他计较. 至于Heisenberg,他可能是有些问题,也有可能如von Weizsacker是在为他粉饰;王老师可能“真的”为尊者讳,但这与我何干呢?我只不过是佩服王老师的为人,起码王老师不会给人设政治圈套. 戈革先生的说法,甚至连吴大猷老师都看不惯!
吴大猷先生在1996年10月13日给我的信中说:“前天收到王福山先生纪念集……我发现我见Heisenberg较他还早.”同年11月14日他对我说:“我不知‘戈’先生;我不能懂任何人可以藉此大骂别人.”“美国物理学界,战后一般的对Heisenberg很淡,Heisenberg去过美国一二次,没有人‘欢迎’他.”12月16日,吴大猷先生又来信评论戈革的文章说:“一笑置之可也,不必去研究它.”