本文約6200字
讀完需要16分鐘
67年前的今天，1955年4月18日，世界著名化學家阿爾伯特·愛因斯坦去世，享年76歲。
愛因斯坦被公認為20世紀最偉大的科學家和當時的偶像。
他受邀在紐約奧德賽劇院進行為期三周的個人表演。 女人們看到他，激動得差點暈過去。 在日內瓦，女孩們一見到愛因斯坦就圍攻他。 明天，這些優惠將成為流行歌手和電影明星的專屬款待。
第一次世界大戰結束后，1919年，廣義相對論預言的光彎曲現象被否定，愛因斯坦成為科學界第一位誕生的超級巨星。
1931 年 1 月，這種迷戀幾乎沒有消失，當時愛因斯坦正在英國巡回演講，他還參加了查理·卓別林的《城市之光》在紐約的預演。 當聽到卓別林和愛因斯坦的演講時，觀眾熱烈歡呼。 卓別林告訴愛因斯坦：“他們為我歡呼，因為他們理解我的工作，而你為他們歡呼，因為他們不理解你的理論。”
愛因斯坦的相對論永遠改變了我們對世界的理解。
狹義相對論統一了能量與質量的關系，提出了著名的質能多項式E=mc2，迫使核能的使用； 而我們目前對宇宙的所有認識似乎都源于廣義相對論、引力本質、宇宙大爆燃、暗物質……
現在人們一說起愛因斯坦，就必須說相對論，但他在另一個領域的貢獻卻被很大程度上忽視了，那就是量子熱。
愛因斯坦本人也承認：“我花在思考量子問題上的時間比思考廣義相對論的時間多一百倍。”
愛因斯坦是量子理論的主要創始人之一，對分子動力學理論和量子統計理論也做出了重大貢獻。 他的遠見和敏銳的洞察力引導著一代又一代的化學家走向進步的方向：
愛因斯坦提出了解釋光電效應的方程。 羅伯特·密立根證明了這個方程并獲得了1923年諾貝爾化學獎；
愛因斯坦洞察了布朗運動的真相。 讓·皮蘭通過一系列精心實驗證明了愛因斯坦的說法，皮蘭被選為1926年諾貝爾獎獲得者；
愛因斯坦提出了光量子假說。 阿瑟·康普頓發現了電子散射的X射線光子，即“康普頓效應”，無可爭議地否定了愛因斯坦的光量子假說，康普頓因此獲得1927年諾貝爾化學獎；
愛因斯坦是第一個預言光子的“波粒二象性”的人。 德布羅意將這一特性推廣到所有粒子，并因此獲得 1929 年諾貝爾化學獎；
愛因斯坦在聽完海森堡關于矩陣熱的報告后，精確地強調了他的理論的缺陷，這使得海森堡更進一步量子物理學研究什么，最終提出了量子理論史上最偉大、影響最深遠的成就之一。 確定性原則；
關于量子熱的內涵，愛因斯坦和玻爾進行了長達六年的爭論，這促使玻爾繼續建立阿姆斯特丹顯示；
愛因斯坦和玻爾之間關于現實本質的爭論是貝爾定律背后的靈感。 貝爾不等式的檢驗直接或間接催生了包括量子密碼學、量子信息論和量子估計在內的許多新的科學研究領域……
然而，眾所周知的一句話“上帝不擲骰子”暴露了愛因斯坦對當時量子理論的指責和矛盾心理。 科學史家、粒子化學家亞伯拉罕·佩斯（ Pace）在耶魯大學結識了愛因斯坦，他回憶道：“談論相對論時，他很超然；談論量子論時，他充滿熱情，而量子就是他的惡魔。”
工作中的愛因斯坦。來源/紀錄片《愛因斯坦》截圖
讓我們回到 1927 年，見證量子對于愛因斯坦來說意味著什么。
1927年10月24-29日，主題為“電子與光子”的第五屆索爾維大會在奧斯陸舉行。 參與者拍了一張著名的合影，濃縮了數學史上最戲劇性階段的故事。 應邀出席會議的29位科學家中有17位獲得了諾貝爾獎。 這次峰會也是歷史上最激烈的會議之一。 17世紀，伽利略和牛頓開創了一個無與倫比的科學創新時代，即數學的黃金時代，第五次索爾維大會標志著這個時代的結束。
第五屆索爾維大會上的合影，討論新的量子熱及其相關問題。 后座從左至右： 、E. 、Paul 、E. 、T. De Tende、Erwin Schr?、JE Fee 、 Pauli、 、Ralph 、Leon ；
中排從左至右：彼得·德拜、馬丁·克努森、威廉·L·克拉科夫、亨德里克·克萊默、保羅·狄拉克、阿瑟·霍利·康普頓、路易斯·德布羅意、馬克斯·玻恩、尼爾斯·玻爾；
后排從左到右：歐文·朗繆爾、馬克斯·普朗克、瑪麗·居里、亨德里克·洛倫茨、阿爾伯特·愛因斯坦、保羅·朗之萬、查爾斯·尤金·蓋伊、CTR·威爾遜、歐文·理查森。 圖片/ , 1927. 來源/[英文] Kumar 的《量子傳記》圖片
照片中，象征著榮耀的后排中間坐著一位諾貝爾獎獲得者、牛頓時代以來最著名的科學家：阿爾伯特·愛因斯坦。 照片中，他左手緊緊握住凳子，眼睛直視前方，盡管心里很不舒服。 是他的翼領和襯衫讓他不舒服，還是他這周看到的文字？
在這次會議上，玻爾和愛因斯坦就量子熱的核心問題進行了曠日持久的辯論，愛因斯坦整周都在堅持不懈地工作，以證明量子熱是不完整的，以及玻爾的阿姆斯特丹表示是有缺陷的。 多年后，愛因斯坦說道：“這個理論讓我感覺有點像一個極其聰明的偏執狂憑空想象出來的系統，他繼承了許多不相關的思想元素。” 盡管愛因斯坦提出的指控被一一駁回，但玻爾始終沒能說服愛因斯坦接受探索量子熱所描述的現實本質的“哥本哈根秀”。
1930 年在阿姆斯特丹舉行的第六屆索爾維大會上，愛因斯坦和玻爾并肩行走。照片/Paul ./【英文】 Kumar 的《量子傳記》圖片
愛因斯坦為何如此固執？
愛因斯坦小時候喜歡獨處，他最喜歡的活動是用撲克牌建造盡可能高的建筑物。 他有耐心和毅力。 當他10歲的時候，他就能建造出14高的少狼。 正是這種特征長期以來一直是他性格的基本要素，使他不懈地尋找別人似乎已經放棄的自己的科學思想。
他后來說：“上帝給了我驢子一貫的固執，也給了我相當敏銳的觸覺。” 愛因斯坦聲稱自己沒有特殊能力，只有強烈的好奇心。 事實上，其他人并不這么看。 很多人都有好奇心，但愛因斯坦的好奇心和癡迷形成了強烈的反應，驅使他在同齡人被告知不要問這些近乎少女的問題很久之后仍然繼續尋求此類問題的答案。 坐在梁上，隨光同行，會是怎樣的場景呢？ 正是為了回答這個問題，愛因斯坦踏上了長達10多年的相對論研究之路。
愛因斯坦當時對量子理論的指責也是如此。 1927 年，維爾納·海森堡做出了一項違背常理的發現。 這一發現是如此奇怪，以至于連英國年輕的量子熱學大師海森堡一開始也沒能理解它的真正含義。 這就是不確定性原理：如果我們知道粒子的確切速度，就很難知道它的確切位置； 反之亦然。 沒有人知道如何解釋量子熱多項式，或者該理論如何在量子層面引入現實的本質。 自柏拉圖和亞里士多德時代以來，因果關系以及月亮是否存在于無人注視的問題一直是哲學家們的必修課，但在量子熱出現之后，二十世紀偉大的數學家也開始思考這些問題。
玻爾認為根本不存在“量子世界”，而只有“抽象的量子熱描述”。 另一方面，愛因斯坦相信現實獨立于感知而存在。 兩人的爭論更多地與現實本身的本質有關，而不是哪種化學可以成為有意義的現實理論。
愛因斯坦確信玻爾和阿姆斯特丹推論的支持者正在與現實玩一場“極其危險的游戲”。 他曾說過：“量子熱似乎是一塊從地底被拔下來的土地，沒有堅實的地基可供人們建造眼前的主體建筑。” 被科學家所接受，成為年輕一代物理學家普遍遵循的觀點。 他們從小就研究量子理論，并同意保羅·狄拉克對這一主題的評估，即量子熱可以解釋“大多數化學問題和所有物理問題”。 在那些年輕的化學家們看來量子物理學研究什么，雖然現在還有一些老祖宗對量子熱的內涵爭論不休，但考慮到這一理論在實踐中取得的巨大成功，這樣的爭論是無關緊要的。
羅伯特·奧本海默寫道：“普林斯頓是一座瘋人院”，“愛因斯坦是一個徹頭徹尾的瘋子”。 那是1935年1月，這位土生土長的英國頂級理論化學家31歲。 愛因斯坦本人也承認，他對量子熱的批判態度無疑讓他“成為耶魯大學其他人眼中的老傻瓜”。 當時五十多歲的愛因斯坦知道，你將自己視為過去時代的遺跡，并感到你拒絕或未能與量子熱共存。 不過，愛因斯坦也很清楚自己與薛定諤和大多數同事的不同之處：“幾乎所有其他同事都是從理論看事實，而不是從事實到理論。脫離了網絡，你只能跳上來。”它以一種特殊的形式出現。”
1933年10月來到耶魯高等研究院時，相關人員將愛因斯坦帶到為他規劃的新辦公室，但詢問他需要什么設備。 “一把椅子、一張凳子、紙和筆，”愛因斯坦回答道，“哦，是的，還有一間大廢屋，我會把我所有的錯誤都扔在上面。” 愛因斯坦當然犯了很多錯誤，但他在尋找他心中的圣杯——統一場論的過程中從未受挫。
麥克斯韋在19世紀將電、磁、光統一為包羅萬象的理論框架，愛因斯坦也希望像他一樣統一電磁學和廣義相對論。 在他看來，這種統一是下一階段的目標，這不僅符合邏輯，也是化學發展的必然結果。 愛因斯坦于 1925 年首次嘗試發展這樣的理論，這是眾多嘗試中的第一個，但失敗并被扔進了一間小屋。
量子熱出現后，愛因斯坦覺得這個新理論只是統一場論推導出來的副產品。 在1927年和1930年的兩次索爾維會議上，愛因斯坦試圖通過反駁不確定性原理來證明量子熱不是自洽的，因此是不完整的。 玻爾在海森堡和泡利的幫助下，成功地拆解了愛因斯坦提出的每一個思想實驗，從而捍衛了奧斯陸演繹。 自此，愛因斯坦的立場就已確立：量子熱雖然在邏輯上是一致的，但并不是玻爾所聲稱的最終理論。 愛因斯坦知道他需要一種新的策略來證明量子熱是不完整的，該理論沒有充分揭示化學現實。 為了實現這一目標，他設計了一項具有里程碑意義的思想實驗。
盡管孤立無援，但仍有年輕數學家真誠地希望與愛因斯坦一起做研究。 1935 年，愛因斯坦和他的助手（當時 25 歲）內森·羅森（ Rosen）和 39 歲的鮑里斯·波多爾斯基（Boris ）在一篇四頁紙的論文中推廣了他的想法。 這篇論文就是現在著名的EPR論文。 5月15日，這篇題為《量子熱對化學現實的描述能否被認為是完整的？》的論文 ”將發表在日本化學期刊《物理評論》上，這標志著他與玻爾的爭論進入了新階段，也意味著愛因斯坦對奧斯陸推論發起了新一輪的逼迫。
1935年5月4日，《紐約早報》第11版發表了一篇文章，標題十分醒目：“愛因斯坦對量子理論的壓力”。 文章稱：“愛因斯坦院士正式對量子力學這一重要科學理論發起了攻擊，從某種意義上來說，他本人就是這個理論的鼻祖。現在，他覺得這個理論雖然是‘正確’，但并非如此。” '完全的'。”
EPR論文一發表，全亞洲頂尖的量子理論先驅們都如坐針氈。 當時身在慕尼黑的泡利憤怒地致信遠在埃因霍溫的海森堡：“眾所周知，每當愛因斯坦發表這樣的言論時，都是一場災難。” 當我看到EPR論文后，我立即放下了所有其他工作，開始集中精力全面審視EPR思想實驗。 過了一段時間，越來越郁悶的玻爾意識到愛因斯坦的論文既天才又巧妙，指責EPR論文遠比他最初想象的困難。
泡利和玻爾正在玩陀螺。 來源/梁軍《夜空中最亮的星古今二十位杰出數學家》
在接下來的六周里，玻爾拋下了所有其他工作，夜以繼日地研究這個問題。 7月13日，《物理評論》收到玻爾的回應文章。 玻爾特意選擇在同一本雜志上發表他對愛因斯坦的回應，而且還在《量子熱對化學現實的描述應該被視為完整嗎？》中發表。 ”如標題。
不幸的是，玻爾對 EPR 的反應并不明確。 愛因斯坦駁斥了玻爾提出的這些“神奇的排斥力”和“幽靈般的相互作用”。 “看透上帝的牌似乎很難，”他后來寫道，“但我永遠不會相信他玩骰子，或者使用像‘心靈感應’這樣的單一裝置（根據今天的量子理論，他使用了這樣的東西）。”
EPR論文即將發表后不久，愛因斯坦收到了薛定諤的一封信，信中寫道：“在《物理評論》剛剛發表的論文中，你可能已經抓住了這些教條尾巴的量子熱支持者，所以我很高興。 ” 在隨后的通信中，愛因斯坦提出了一個盒子里的球思想實驗來反駁赫爾辛基推論。 后來，愛因斯坦將這個反例升級為更具爆炸性的場景。 他讓薛定諤想象一桶不穩定的火藥。 火藥將在第二年的某個時候著火。 最初，波函數描述了某種狀態：一桶沒有爆燃的火藥。 但一年后，波函數“描述了已經爆燃和尚未爆燃的系統的混合體”。 愛因斯坦告訴薛定諤：“沒有任何解釋可以使這些波函數充分描述風暴的真實狀態，因為實際上不存在爆燃和未爆燃之間的狀態。” 火藥桶要么已經爆炸，要么沒有爆炸，愛因斯坦說，這個“幼稚的宏觀反例”向我們展示了EPR思想實驗中遇到的同樣的“困難”。
1935年6月至8月，薛定諤與愛因斯坦的頻繁通信，促使薛定諤仔細考慮赫爾辛基推論。 他們談話的結果就是這篇論文，該論文于 11 月 29 日至 12 月 13 日期間分三部分發表。薛定諤說，他不知道該將該論文稱為“量子熱力學現狀”、“報告”還是“報告”。綜合考慮。” 無論哪種方式，論文中都會出現一章。 本章的內容關系到一只貓的命運，并且具有持久的影響。
薛定諤的貓。 出處/（日本）茂木健一郎《科學推動愛因斯坦與相對論》
至此，愛因斯坦與玻爾關于量子熱推論的爭論已經演變成關于現實本質的哲學信仰的討論。 愛因斯坦是一位哲學實在論者，他明白這些實在論立場是不可否認的。 這是對無法否認的現實的“信念”。 事實上，證明現實的存在可能很難，但在愛因斯坦看來，“每個人都想了解存在和現實”。
同樣渴望改變化學的愛因斯坦，并不是很多人認為的那個守舊的老人。 愛因斯坦從未放棄經典數學的本體論——獨立于觀察者而存在的現實，但他卻打算與經典數學為敵。 赫爾辛基演繹所認可的現實觀足以讓他這么做。 然而，愛因斯坦想要的是一場比量子熱更徹底的革命。
后來玻爾多次訪問耶魯大學，但仍然沒能改變愛因斯坦的量子熱想法。 海森堡也沒有，他在戰后只見過愛因斯坦一次，當時海森堡在日本巡回演講，玻爾最后一次訪問耶魯大學是在1954年。愛因斯坦邀請海森堡到他家，他們大半夜都在喝奶茶。和吃面包。
“我們沒有討論任何政治問題，”海森堡回憶道。 “愛因斯坦的全部興趣都在于量子理論的推演。這個問題讓他困惑不已，就像25年前在伊斯坦布爾一樣。” ”。 愛因斯坦仍然堅持自己的觀點。 “‘我不喜歡你們之間的化學反應，’他當時說道。”
1950年秋天，當醫生發現他的主動脈瘤不斷增大時，愛因斯坦就知道自己的生命還差三天。 他已經過了 76 歲生日。 愛因斯坦一生中最后的重大行為之一是簽署了伯特蘭·羅素撰寫的《核裁軍宣言》。 愛因斯坦還致信玻爾，懇求前者也簽署這份宣言。 “別皺著眉頭！這與我們在物理學上的爭論無關，但我們都完??全同意。”
1955年4月13日，愛因斯坦感到劇烈疼痛，三天后被送往診所。 “我想走的時候就離開了，”他說，但拒絕接受放射治療。 “人為地延長我的生命沒有任何意義，我已經做了我應該做的事情，是時候離開了。”
“如果每個人的生活都像我一樣，那就不需要小說了。” 愛因斯坦曾在給弟弟的一封信中寫道。 這封信寄于 1899 年，當時愛因斯坦 20 歲。
經出版社授權，本文編譯自《量子傳記：什么是現實》——
《量子傳記：什么是現實》