推迟22年颁发的诺贝尔奖——遭到权威反对的波函数“统计解释”

1－1938），还有量子化学的重要创始人伦教（F．London，1900－1954）和
“原子弹之父”奥本海默（J．R．Oppenhe-imer，1904－1967）等。

提出背离经典力学的波函数统计解释
1926年1月，几乎在玻恩等人创立矩阵力学的同时，奥地利物理学家薛定谔（E．
Schrodinger，1887－1961）建立了波动力学的基本方程，即著名的薛定谔方程。方程
中的未知量Ψ被称为波函数。从此，波函数Ψ做为一个重要的新概念登上量子力学舞台
。
薛定谔的新理论提出不久，就取得了非凡的成功，应用薛定谔方程，从Ψ中做出了大量
有用的运算结果。但是Ψ函数本身的物理意义却模糊不清，使许多物理学家感到迷惑不
解，大伤脑筋，明显地影响了量子力学的发展和传播。几个月之后，薛定谔把Ψ函数解
释为电子形成的波，并且用|Ψ|2来量度电子电荷分散开的程度。然而，这种解释与电
子真实行为完全不一致，很快就被否定了。
就在薛定谔的论文（第四篇通信）投到《物理学年鉴》后的第四天，另一家杂志
《物理学时代》收到了玻恩的一篇论文，题目是“碰撞过程的量子力学”，发表在1926
年6月25日出版的《物理学时代》第37卷上。在这篇不足5页的简短论文中，玻恩首次提
出波函数的几率解释。
玻恩当时认为，薛定谔的“波动力学是量子定律更深刻的表达形式”，其方式是每
个物理学家都比较熟悉的，“但是在他看来，薛定谔的波动解释是站不住脚的”。玻恩
回忆道：“我在弗兰克（J．FRANCK，1882－1964）关于原子和分子碰撞的卓越的实验
中每天都目睹粒子概念的丰硕成果，因而确信，粒立不能简单地取消。必须发现使粒子
和波一致起来的途径。我在几率概念中发现了衔接的环节”。玻恩又说：“爱因斯坦
（A．Einstein，1879－1955）的观念又一次引导了我。他曾经把光波的振幅解释为光
子出现的几率密度，从而使粒子（光量子或光子）和波的二象性成为可以理解的。这个
观念马上可以推广到Ψ函数上：|Ψ|2必须是电子（或其它粒子）的几率密度”。在紧
接着发表的长篇论文和以后的著述中，玻恩详细讨论并进一步发展了他对波函数的统计
解释。
“玻恩解释的描述方式，同光的波动理论把电磁波振幅的平方看做辐射强度相
似，……Ψ（x）Ψ(x)dx与无穷小区间x～x＋dx内发现电子的几率成正比”。德布罗意
（L．DeBronglie，1892－1960）所说的物质波实际是几率波。以氢原子为例，|φ（q）

|2表示电子在核外某点q处出现的几率密度，很明显，电子在核外“各处出现的几率密
度总和必定为1（100％），∫|Ψ（q）|2dq＝1”。几率是多次观测的统计平均值，对
单独一次实验而言，无法预言电子出现的准确位置，多次观测结果则可以找到电子在各
处出现的几率。由于几率是用统计的方法得出的，因此，几率解释也常常被称为统计解
释。通过粒子“统计分布的确定”和波函数的“三个性质原则”，可以看出波函数的明
确物理意义和巨大应用价值。
玻恩早就注意到，1921年关于原子束在不均匀磁场中偏转的实验“是古典力学在原
子范围里不适应和必须代之以新的量子力学的基本证明之一”。1927年海森堡发现的
“不确定原理”则进一步证明波函数统计解释的正确性。它反映了电子运动的不确定性
和遇然性，揭示了波粒二象性的本质和微观世界的特殊规律，物理含义明确，与量子力
学其它部分连贯一致，很快被绝大多数物理学家所接受，充满了几乎所有涉及量子力学
的教科书和各种文献而广泛传播。
1975年8月25日，英国物理学家、量子力学创始人之一狄拉克（P．A．M．Dirac）
在澳大利亚新南威尔士大学做“量子力学的发展”演讲中指出：“当然，对原子所做的
实验结果确与几率有关。根据新力学，我们能够计算出这些几率，……我们发现计算和
观测结果互相符合。……根据公认的标准原理概念，……以薛定谔方程中波函数为基础
的几率解释，是人们能够做出的最好解释，人们为改进这种解释做了许多努力，力求获

上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页