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量子力学九十年的一些回响

對於近代物理科學來說,九十年前一九二六年的重要,乃是量子力學發展的成型,三位科學家波恩(M. Born)、海森堡(W Heisenberg)以及約旦(P. Jordan)做出一些理論猜想,引導發展出一套新的數學模式,成功詮釋了當時觀察到的一些物理實驗現象, 這個被泡利稱作量子力學的理論,讓人類以一種新視野看待宇宙,一個科學的新時代也於焉展開。

  今年一月舊曆年前,新加坡舉行了一個「量子力學九十年」的國際會議,請來近代物理科學中具有代表意義的幾位諾貝爾獎得主,其中最重要的,是要出席會議發表開幕演講的當代大科學家楊振寧。楊振寧在近代物理科學上的重要,不只是他得到了諾貝爾獎,楊振寧的受到當代物理學家推崇,主要因為他在一九五四年所完成的「楊-密爾斯規範理論」,已經成為當前物理科學理論的基石,影響深遠,另外楊振寧一生科學工作所顯現的精簡風格和深邃內涵,也得到物理學界真正內行大科學家的高度推崇,一九九四年美國地位甚高的包爾獎頒給楊振寧,頌詞說「楊-密爾斯規範理論」在物理科學上,可與麥克斯威爾以及愛因斯坦的理論工作相提並論。

  此次會議的新加坡主辦機構是南洋理工大學,其實主要人物是物理學家潘國駒。潘國駒在英國得物理博士,八○年代創辦起World Scientific 出版社,後來發展起飛,成為國際科學學術出版很成功的出版集團,世界許多重要科學期刊都由其負責編輯出版,也出版許多專書,潘國駒還支持許多學術會議與活動,累聚出國際科學學術界的人脈與影響力,World Scientific成為在波士頓與倫敦都有分部的國際科學出版集團,潘國駒因此成為新加坡傑出人物,僑界領袖,也成為南洋理工大學的高等研究院院長。

  潘國駒雖然沒有致力投入學術研究工作,但是對科學認識深入,特別支持楊振寧等亞洲物理學家創辦的亞太物理會議,也對於楊振寧在物理科學上的大師地位,有卓識眼光。

  此次在新加坡舉行的「量子力學九十年」會議,時間上當然正好是量子力學一九二六至二七年開始發展後的九十週年,這個會議使人想起量子力學發展之時,歐洲舉行的索爾未會議(Solvay Conference)。那個由比利時工業家索爾未(Ernest Solvey)出資支持的會議,對於二十世紀物理科學發展有極關鍵影響。

  索爾未會議頭一次是一九一一年在布魯塞爾舉行,主要人物是主持人勞倫茲(Hendrik A. Lorentz),另外有居禮夫人 (Marie Skłodowska-Curie),彭加萊(Henri Poincar),當時最年輕的參與者是已發表狹義相對論的愛因斯坦。很快的歐洲在一九一四到一八年爆發第一次世界大戰,因此一九二一年才有下一次的索爾未會議,但是會議抵制德國科學家而不成功,當時已因廣義相對論且得到日蝕觀測證實而聲名大噪的愛因斯坦,也拒絕了那次會議的邀請。

  科學歷史上最出名的索爾未會議,是一九二七年的第五次會議,當時量子力學已經發展成型,但是那次會議的受到較多談論,是其中愛因斯坦與波爾的辯論,主要是爭論量子世界的觀測不同於古典物理世界的巨觀現象,只能是一種機率表述,愛因斯坦不相信這樣一種對於自然世界的機率表述,他的名言是「上帝不丟骰子」。

  再下一屆的索爾未會議在一九三○年舉行,愛因斯坦與波爾再借用構思理想實驗,進行辯論,起初似乎愛因斯坦問倒了波爾,但是第二天波爾用愛因斯坦自己提出的理論規範,讓愛因斯坦承認自己的挑戰沒有成功。愛因斯坦的辯論沒有得勝,但是到他一九五五年過世,卻一直沒有接受量子力學,愛因斯坦認為儘管量子力學可以解釋許多量子現象,卻不是最後的終極理論。

  科學的辯論勝負不是決定科學進展的關鍵,科學進展決定於一些現象的有效性,一九三二年出現不受電場影響的中子,造成後來原子分裂現象的發現,以及因此物理現象而製成的原子彈,這決定了二十世紀以物理科學現象主導的科學發展,也成就一個物理科學的世紀。

  在這回的「量子力學九十年」會議舉辦時候,中國也有對於由原子物理而來的粒子物理發展的爭論,爭論的主角是後來因醫生建議,取消由北京到新加坡長程飛行的楊振寧。若以楊振寧在物理上的地位,他出席此會議的開幕演講,必將成為物理科學歷史中的一個經典文獻。楊振寧沒有出席,只發表五分鐘的簡短影像短片,他強調量子力學對於二十世紀發展的重大影響,也向年輕科學家宣告二十一世紀的新機遇與挑戰。

  期望聽到楊振寧對於量子力學及其發展歷史評價的人,當然難免失望,那麼楊振寧對於量子力學以降的近代基本理論物理,是什麼樣一個看法呢?

  二○一五年同樣在新加坡舉行的「楊密爾斯規範理論六十年」國際會議,楊振寧發表了一個「物理學的未來 重新回顧」演講,回顧也呼應他一九六一年在麻省理工學院百年慶一個討論會上的「物理學的未來」報告,這個回顧再次呼應他對於一個完整有意義物理理論的信念,整個基調與愛因斯坦面對量子力學有相類似的思維,就是除了要求數學發展的完備性,更著重於物理圖像上要有清楚的意義。楊振寧說他的看法不是悲觀,而是實事求是。

  由楊振寧對於物理理論評價的準則,也就可以瞭解他去年開始公開談論不贊成中國蓋大加速器的道理所在,這個爭議餘波盪漾,近日還引起其他科學家的後續交鋒。一點不錯,科學從來不是在一個絕對是非的抉擇中進展,這發生在愛因斯坦時代,也發生在當下。

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