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对于试图理解量子力学的物理学家来说，阿尔伯特·爱因斯坦的思想仍然具有高度的相关性。“这个人比我们今天更深刻、更迅速地看到了困扰我们的问题，”一位量子物理学家告诉我。最新一卷的《阿尔伯特·爱因斯坦文集》收录了爱因斯坦从1922年1月到1923年3月的出版物、草稿、信件和涂鸦，表明他对量子的深刻关注早于他与尼尔斯·玻尔的著名论战，并在塑造新兴理论中发挥了重要作用。许多这些著作以前从未公开过。我邀请了加州理工学院的蒂尔曼·绍尔（Tilman Sauer），他是爱因斯坦论文项目的高级编辑，来描述一些新出现的内容。——乔治·穆瑟 阿尔伯特·爱因斯坦和尼尔斯·玻尔在20世纪20年代末和30年代初，就量子力学的解释和我们现在称之为量子纠缠的现象发生了著名的冲突。然而，爱因斯坦多年来一直在理论上和实验上探索量子力学。他不仅提出了思想实验，还提出了真实的实验，这些实验在进行时，对于塑造物理学家对新兴理论的理解至关重要。在我们研究他的论文的过程中，爱因斯坦思想的细节以及对他参与量子理论的新见解逐渐显现。玻尔假定电子仅在某些固定的轨道上围绕原子核运动，并且只有当它们从一个这样的轨道落到能量较低的轨道时才会发出辐射。通过将发射光的能量等同于两个轨道的能量差，他能够解释氢的光谱。这是一个惊人的突破。但尽管玻尔的假设在经验上取得了成功，但它挑战了经典电动力学的基本原则。每个人都感到困惑。玻尔打开了一扇通往神秘和惊喜世界的大门。爱因斯坦也被玻尔大胆的理论所挑战和激发。作为早期量子理论的奠基人之一，也是光量子假设的提出者，他意识到这是一个无法用经典概念调和的问题，迫切需要新的思想和方法。1921年末，爱因斯坦设计了他认为将是确定光发射过程性质的关键实验。当电子从一个轨道移动到下一个轨道时，原子发射的光是瞬间发射的（作为一个量子），还是逐渐发射的（作为一个连续波）？他提议使用所谓的运河射线来研究这个过程，运河射线是在玻璃管中通过电压加速的粒子；它们穿过管子阴极中的孔隙（“运河”）流出。穿过阴极后，它们可能会重新中和，也可能不会，但在任何情况下都可以发出光（通过玻尔的电子跃迁到能量较低轨道的机制）。由于多普勒效应，光线的频率发生了偏移，表明发光粒子正在快速移动。爱因斯坦预测，如果发射过程是经典的，那么当你把以这种方式产生的光线通过色散介质时，波前应该会发生偏转。当汉斯·盖革和瓦尔特·博特使用二硫化碳气体作为介质进行实验时，他们没有看到这种偏转。爱因斯坦认为这是光以粒子而不是波的形式发射的证据。但是，正如新一卷的《爱因斯坦文集》所表明的那样，爱因斯坦犯了一个错误。正如他的朋友保罗·埃伦费斯特（照片中他和他的儿子以及爱因斯坦在一起）向他指出的那样，他的分析是有缺陷的。他没有正确区分群速度和相速度。当你对此进行校正时，两种理论选择都不会导致偏转。爱因斯坦撤回了他最初的手稿，并优雅地发表了一篇关于经典波在色散介质中传播的分析，这样其他人就不会陷入同样的陷阱。但他并没有放弃。他一次又一次地设计实验，旨在阐明量子概念和经典概念之间的选择。有些想法是短命的，有些想法正在接受检验。埃伦费斯特对此着迷。他梦想着把爱因斯坦和玻尔锁在一个房间里进行辩论，从而预见了几年后在1927年索尔维会议上两人之间关于哥本哈根解释的著名辩论。事实上，在20世纪20年代初，爱因斯坦从量子问题的角度考察了大多数问题。很少有人像他那样深入地探索。以超导性为例。早在10年前，莱顿就首次观察到汞在液氦温度下神秘的完全和突然的电阻消失现象，直到1923年，只有莱顿的卡末林·昂内斯才具备产生这种现象的设施。爱因斯坦假设超导体中的电荷电流是由电子在玻尔轨道的链条上运动而不发射辐射产生的。在超导金属中，原子以这样的方式排列，使得它们的轨道彼此相切，从而允许电子平稳地从一个原子的轨道传递到下一个原子的轨道。他推断，如果是这样，不同金属之间的界面应该不是超导的。这是一个聪明的想法。但是，当昂内斯进行实验并发现由铅和锡交替组成的环中存在超导性时，爱因斯坦叹了口气：“又一线理解的希望破灭了。”与此同时，在法兰克福，奥托·斯特恩和瓦尔特·革拉赫正在将银原子穿过强烈的、不均匀的磁场，以观察它们是否携带磁矩，如果携带磁矩，那么该磁矩是否像量子理论所假设的那样在空间中是量子化的。他们发现银原子束分裂成两条射线，对应于在磁场中排列其磁矩的两种不同可能性。当爱因斯坦和埃伦费斯特在爱因斯坦访问莱顿期间讨论这个实验时，他们立即意识到斯特恩-革拉赫实验无法用经典方法解释。他们做了一个小小的计算（左图显示了埃伦费斯特笔记的摘录），估计银原子通过拉莫尔旋进的经典辐射发射在磁场中对齐需要多长时间。他们发现这需要100年，而原子在飞行过程中只有几微秒的时间。面对第一个真正的量子测量过程的例子，爱因斯坦和埃伦费斯特立即意识到了后来成为波函数坍缩的教科书例子的基本难题。爱因斯坦论文项目旨在以经过仔细注释的学术版本，提供对爱因斯坦著作和通信的访问。该编辑项目建立在阿尔伯特·爱因斯坦档案馆的基础上，这是一个收录了他已出版和未出版的著作以及大量通信的档案合集，存放于耶路撒冷希伯来大学。该藏品的目录可以在一个数据库中访问，其中包含超过80,000条记录和许多传真。编辑项目按时间顺序组织。随着最新一卷的出版，已出版的系列现在涵盖了爱因斯坦的生活和工作，直到他44岁生日。谁知道在未来的卷册中还会出现什么其他的真知灼见呢？照片 (C) 荷兰 Boerhaave 博物馆。