《你错了，爱因斯坦先生！》，[德] 哈拉尔德·弗里奇著，邢志忠、邢紫烟译，上海科技教育出版社2012年3月出版
■郑志鹏
在一般人眼中，爱因斯坦是相对论的创始人、20世纪最伟大的科学家、世界上最聪明的人，他也会在科学上犯错吗？《你错了，爱因斯坦先生！》以书名直接回答了这个问题，让人觉得不可思议。再看副标题就更令人费解：“牛顿、爱因斯坦、海森伯和费恩曼探讨量子力学的故事”，让相隔300年的人聚会在一起讨论“量子力学”？而量子力学是在牛顿逝世后200年才出现的，这种做法是否有点离奇？
作为现代物理学两大基石的相对论和量子力学，听说过的人不少，知道爱因斯坦对相对论及光电效应贡献的人也不少，但了解量子力学发展的来龙去脉以及爱因斯坦在其中所持立场的就为数不多了。本书作者弗里奇（国际著名的理论物理学家与科普作家、与诺贝尔物理学奖得主盖尔曼曾合作多年）巧妙地以五人（除了上述四位大物理学家，还有作者本人的化身哈勒尔教授）对话的方式，向我们详细地讲述了这段历史。在书中很有趣地让爱因斯坦讲述他自己的观点，他的对与错读者自然可以从中作出判断。
量子力学的产生和发展是从20世纪初开始的，前后经历了二三十年，充满了新观念与旧观念、创建与保守的矛盾，是一段波澜壮阔的历史，也是近代物理发展的重要阶段。让年轻人去了解它，自然十分必要。谈量子力学，要从普朗克创立量子理论开始。普朗克引入“量子”的全新概念，解释了令当时物理学家一筹莫展的“黑体辐射”问题。随后，爱因斯坦提出光量子理论，认为光是由粒子组成的，携带的能量与光的频率有关，成功解释了光电效应现象，为量子理论的发展作出了重要贡献。以后，玻尔、索末菲创立了描述原子和量子过程的新理论——量子力学。而海森伯、泡利和薛定谔等则完善和发展了这一理论。
这种新理论与以往的经典力学有本质的不同。在这里，光不但具有粒子特性而且具有波动特性，只有这样，才不但能解释光电效应，又能解释光的干涉和衍射现象。这就是人们常说的光具有“波粒二象性”特征；在这里，量子所取的作用量不像经典力学那样是连续的，而是断续的、“量子化”的；在这里，由于受“不确定关系”的约束，粒子运动的位置和动量、时间和能量等物理量不能同时被精确测定，从而无法精确描述微观内部的物理过程，只能给出其发生的概率，因此量子物理学的定律只具有统计意义，完全不同于经典力学的“因果性原理”。这些观点，完全违背了我们在宏观世界生活中所积累的知识，但却被以后大量的实验所证明，被越来越多的物理学家所接受。
在很长一段时间里，爱因斯坦对这种新理论持怀疑态度。他坚信自己提出的光的量子性才是正确的，而很难直面光的波动性观点；他坚持经典力学的“因果性原理”而不认可量子的统计观念。他对玻恩提出的概率解释不以为然，反对的理由是——“上帝并不掷骰子，这个世界也不是赌场”。
作者在本书中忠实地记录了量子力学发展的这段历史，在客观地承认爱因斯坦早期对量子理论贡献的同时，也坦率地指出了他对量子力学所持的怀疑态度，让更多的人了解事实真相。爱因斯坦对量子力学的态度，业内人士大多是知道的，已不是什么秘密。但像本书那样系统地、有根据地在历史的长河中去加以分析、评价，并道出他错在哪里，是不多见的。这种敢于向权威挑战的勇气以及向公众传播真相的决心十分难能可贵。从中我们也可以得到启示：科学是在不同观点的矛盾和冲突中发展起来的，充满了是与非、正确与错误的辩争，在错综复杂的情况下，伟人也难免犯错。作者向我们呈现的是一个从神位上走下来的活生生的真实的爱因斯坦，比传说中的更可信、更可爱。
作者用不多的篇幅叙述了中微子是一个什么样的粒子、有几种、是如何发现的。作者只用了两句话就点到了要害：“中微子是唯一能在宏观尺度上显示出量子力学效应的粒子。中微子的质量很小，不同种类的中微子可以通过振荡而相互转化。”真是言简意赅，一语道出了中微子振荡的本质。随后又介绍了几项中微子振荡实验以及测量到的三种中微子混合状况及中微子质量差的结果。很高兴看到书中第一时间报道了以中国科学家为主的大亚湾国际合作组在2012年3月8日向世界宣布他们观测到了最小的中微子混合角为9度左右的消息。
作者借牛顿之口提出“原子核和电子都有质量，这些质量从何而来”这样一个人人关心的大问题。于是作者让哈勒尔教授回答，并就此问题引出：为了赋予规范玻色子以质量，英国物理学家希格斯等引入一个被称为希格斯标量场方法来解决，相应的机制（规范对称性自发破缺），相应的粒子都以希格斯命名。于是寻找希格斯粒子成了物理学家近期的头等大事。哈勒尔还提到，前些年在欧洲核子研究中心（CERN）的大型电子对撞机上没找到这个粒子，现在正在大型强子对撞机上寻找。直至2012年7月4日，CERN向全世界宣布，大型强子对撞机上的两个实验以较大的确定度同时发现了一个新的玻色子，质量为125~126吉电子伏，特性与希格斯粒子相似。虽然这只是初步结果，但仍抑制不住物理学家的兴奋心情。大家知道离牢牢抓住这个被称为“上帝粒子”的希格斯粒子为时不远了。在热议这一新发现的时候，有许多人会问：什么是希格斯粒子？它有多重要？在本书第十三章“粒子的质量”中，早有答案。
弗里奇的这本书，不但是年轻人的入门书，对我这个从事物理学研究多年的人来说也从中获益良多。读了那段量子力学发展史，回顾那些开拓者们的丰功伟绩，有温故知新的感觉。且作者那精练严谨的叙述，流畅通达的语言，会令你感觉阅读本书是一种美好的享受。
《中国科学报》 (2012-09-07 B2 读书)
