八十臺大前進百大2008杜鵑花節
動見体《哥本哈根》
3/21-23, 28-30臺灣首演@臺大劇場
劇作家:Michael Frayn
導演:符宏征
主演:邱安忱 謝俊慧 吳定謙
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延伸閱讀:〈哥本哈根〉 文/高涌泉
二十世紀物理第一人是愛因斯坦,這是大家公認的。第二人是波爾(N.
Bohr,1885─1962),這也是大家公認的。第三人則角逐者眾多,不容
易明確講是哪一位;不過在群雄之中,海森堡以他發現量子力學之功,
位居第三人,也說的過去。波爾是丹麥人,在1913年提出他出名的半古
典原子模型。快刀斬亂麻地將令人迷惑的光譜實驗數據一一歸位,收納
在他的量子條件之下。波爾的量子條件是全新的假設,無法從古典力學
中推導出來。但是因為他的模型依然用上了許多古典概念,所以稱之為
半古典模型。這個模型雖然成功,但大家都知道它還算不上是一個完整
的理論。今日看來,波爾的工作有極重要的指標性意義。他就像燈塔,
沒有他,人們只能在黑暗中瞎摸。要得到完備的量子力學理論,就得擺脫
例如軌道這種在古典力學裡,再自然不過的核心概念。這個還要等上十二年,
直到1925年才由海森堡石破天驚地破除了通往量子力學的障礙。
1920年夏天,還未滿十九歲的海森堡以極優的成績入慕尼黑大學就讀,
他的父親是大學裡的哲學教授。從小海森堡的數理成績就非常好,入學
前他已自修過相當深奧的數理名著。藉由父親的介紹,海森堡入了當時
理論物理權威索末菲耳德(A.Sommerfeld,1868-1951)門下。在索氏調教
之下,海森堡很快地就躍入理論物理的研究前線,寫出了幾篇論文。他也
因此認知到,原子光譜物理是最重要的研究領域。海森堡性格好勝,積極。
遇到困難,勇於多方嘗試。尤其是沒有「哲學」包袱,只要能解釋實驗結
果,與傳統觀點相左的理論,他也敢去碰。長他一歲的好友兼諍友,另一
位物理巨人包利(W. Pauli,1900-1958)對海森堡能如此大膽,有時感到
頗不以為然。
海森堡在1923年夏天得到博士學位後,就前往哥廷根大學當波恩(M.
Born,1882-1970)的助手,相當於今天的博士後研究員。哥廷根有
悠久深厚的數學傳統,波恩的數學功力自不在話下。因此後來波恩
才能第一個在海森堡1925年突破性文章中看出其中的運算其實就是
矩陣數學。雖然海森堡從索末菲耳德、波恩兩位老師及包利那裡學
到很多物理,但是在量子物理工作上影響他最大,在學問上與他有
最深刻切磋的其實是波爾。從1916年起波爾就是哥本哈根大學的教
授。他說服了丹麥政府與私人基金會,在哥本哈根設立了一所由他
主持的理論物理研究所。馬上這個研究所就成了年輕學子嚮往的學
問天堂。波爾是一個有「哲學」的人,任何原則性的問題,他都要
弄得清清楚楚。所以他會反覆不停地長時間思索,剔除任何矛盾。
其他的量子物理學家和他相比,僅僅可以算是量子「技師」而已。
波爾以他紮實的成就,深厚的學養,與旺盛的企圖心,理所當然地
成為量子物理的「教父」。
1922年夏天,波爾在哥廷根給了一系列的演講。海森堡以初生之犢
之勇提出一些批評,引得波爾邀請他在會後與他一起散步,好好聊
一番。就這樣二人開啟了一段誰也猜想不到因受命運捉弄而黯然結
局的情誼。波恩在1924─1925年間到美國訪問,他就與波爾安排讓
海森堡在那段期間到哥本哈根訪問。當時包利有一封信給波爾說:
「很高興你邀請他到哥本哈根,希望海森堡回家時,思考多了一些
哲學成分。」無論海森堡有沒有在哥本哈根增長了一些「哲學」智慧,
他的確在那裡接觸到波爾與他助手最新的理論,而他也在1925年夏
天敲開量子力學大門。
爾後的兩年,波爾與海森堡一起用功於了解這個怪異的理論。在兩人
不斷地辯論之後,海森堡提出了「測不準原理」(uncertainty principle)。
他們同意理論中的波函數描述的是一種機率波,也認為「實體」(reality)
在我們做測量之前並沒有意義。這一套目前大家接受為理解量子力學的正統
觀點就被稱為「哥本哈根詮釋」。他們兩人的歷史地位就確立了。
波爾與海森堡非常親密的公私情誼終於受到時代無情的考驗。1941年,
當德國還在趾高氣昂,四處侵略之時,海森堡到丹麥做「文化」之旅,
也就是宣傳之旅。他特別到哥本哈根一趟,求見波爾。兩人再度一起
散步、私談。這次見面是兩人情誼的分水嶺,從此兩人再也不是推心
置腹的朋友了。究竟兩人談了些什麼?海森堡在戰後回憶說,他想要
問波爾「科學家參與原子彈研究有沒有道德責任?」因為牽涉到機密
而且擔心蓋世太保竊聽,他不敢講得太明白,所以波爾誤解了他的用
意。而波爾則從來沒有公開談論到1941年這次會面,不過從蛛絲馬跡
可推測,他以為海森堡正在替希特勒造原子彈。從丹麥人的觀點,這
真是助紂為虐,不可原諒。後來有論者認為正直如海森堡者對於受壓
迫者的心情也太沒有同理心了。大戰後兩人再次會面,對於當時到底
彼此說了什麼,依然沒有共識。這場會面前幾年在英國被搬上舞台,
連演十八個月。去年也搬上了美國百老匯劇場,並獲東尼獎。以「哥
本哈根」為名的整齣劇只有三個角色,波爾及他太太和海森堡。導演
不願輕易下定論、判是非。戲中充滿量子物理、哲學、道德的對(獨)白。
這樣硬的戲能夠在英國受歡迎,不知道該不該覺得奇怪。
(本文經作者同意轉載,本文作者為台灣大學物理系教授)
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