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對於試圖理解量子力學的物理學家來說，阿爾伯特·愛因斯坦的思想仍然具有高度的相關性。“這個人比我們今天更深刻、更迅速地看到了困擾我們的問題，”一位量子物理學家告訴我。最新一卷的《阿爾伯特·愛因斯坦文集》收錄了愛因斯坦從1922年1月到1923年3月的出版物、草稿、信件和塗鴉，表明他對量子的深刻關注早於他與尼爾斯·玻爾的著名論戰，並在塑造新興理論中發揮了重要作用。許多這些著作以前從未公開過。我邀請了加州理工學院的蒂爾曼·紹爾（Tilman Sauer），他是愛因斯坦論文專案的高階編輯，來描述一些新出現的內容。——喬治·穆瑟 阿爾伯特·愛因斯坦和尼爾斯·玻爾在20世紀20年代末和30年代初，就量子力學的解釋和我們現在稱之為量子糾纏的現象發生了著名的衝突。然而，愛因斯坦多年來一直在理論上和實驗上探索量子力學。他不僅提出了思想實驗，還提出了真實的實驗，這些實驗在進行時，對於塑造物理學家對新興理論的理解至關重要。在我們研究他的論文的過程中，愛因斯坦思想的細節以及對他參與量子理論的新見解逐漸顯現。玻爾假定電子僅在某些固定的軌道上圍繞原子核運動，並且只有當它們從一個這樣的軌道落到能量較低的軌道時才會發出輻射。透過將發射光的能量等同於兩個軌道的能量差，他能夠解釋氫的光譜。這是一個驚人的突破。但儘管玻爾的假設在經驗上取得了成功，但它挑戰了經典電動力學的基本原則。每個人都感到困惑。玻爾打開了一扇通往神秘和驚喜世界的大門。愛因斯坦也被玻爾大膽的理論所挑戰和激發。作為早期量子理論的奠基人之一，也是光量子假設的提出者，他意識到這是一個無法用經典概念調和的問題，迫切需要新的思想和方法。1921年末，愛因斯坦設計了他認為將是確定光發射過程性質的關鍵實驗。當電子從一個軌道移動到下一個軌道時，原子發射的光是瞬間發射的（作為一個量子），還是逐漸發射的（作為一個連續波）？他提議使用所謂的運河射線來研究這個過程，運河射線是在玻璃管中透過電壓加速的粒子；它們穿過管子陰極中的孔隙（“運河”）流出。穿過陰極後，它們可能會重新中和，也可能不會，但在任何情況下都可以發出光（透過玻爾的電子躍遷到能量較低軌道的機制）。由於多普勒效應，光線的頻率發生了偏移，表明發光粒子正在快速移動。愛因斯坦預測，如果發射過程是經典的，那麼當你把以這種方式產生的光線透過色散介質時，波前應該會發生偏轉。當漢斯·蓋革和瓦爾特·博特使用二硫化碳氣體作為介質進行實驗時，他們沒有看到這種偏轉。愛因斯坦認為這是光以粒子而不是波的形式發射的證據。但是，正如新一卷的《愛因斯坦文集》所表明的那樣，愛因斯坦犯了一個錯誤。正如他的朋友保羅·埃倫費斯特（照片中他和他的兒子以及愛因斯坦在一起）向他指出的那樣，他的分析是有缺陷的。他沒有正確區分群速度和相速度。當你對此進行校正時，兩種理論選擇都不會導致偏轉。愛因斯坦撤回了他最初的手稿，並優雅地發表了一篇關於經典波在色散介質中傳播的分析，這樣其他人就不會陷入同樣的陷阱。但他並沒有放棄。他一次又一次地設計實驗，旨在闡明量子概念和經典概念之間的選擇。有些想法是短命的，有些想法正在接受檢驗。埃倫費斯特對此著迷。他夢想著把愛因斯坦和玻爾鎖在一個房間裡進行辯論，從而預見了幾年後在1927年索爾維會議上兩人之間關於哥本哈根解釋的著名辯論。事實上，在20世紀20年代初，愛因斯坦從量子問題的角度考察了大多數問題。很少有人像他那樣深入地探索。以超導性為例。早在10年前，萊頓就首次觀察到汞在液氦溫度下神秘的完全和突然的電阻消失現象，直到1923年，只有萊頓的卡末林·昂內斯才具備產生這種現象的設施。愛因斯坦假設超導體中的電荷電流是由電子在玻爾軌道的鏈條上運動而不發射輻射產生的。在超導金屬中，原子以這樣的方式排列，使得它們的軌道彼此相切，從而允許電子平穩地從一個原子的軌道傳遞到下一個原子的軌道。他推斷，如果是這樣，不同金屬之間的介面應該不是超導的。這是一個聰明的想法。但是，當昂內斯進行實驗並發現由鉛和錫交替組成的環中存在超導性時，愛因斯坦嘆了口氣：“又一線理解的希望破滅了。”與此同時，在法蘭克福，奧托·斯特恩和瓦爾特·革拉赫正在將銀原子穿過強烈的、不均勻的磁場，以觀察它們是否攜帶磁矩，如果攜帶磁矩，那麼該磁矩是否像量子理論所假設的那樣在空間中是量子化的。他們發現銀原子束分裂成兩條射線，對應於在磁場中排列其磁矩的兩種不同可能性。當愛因斯坦和埃倫費斯特在愛因斯坦訪問萊頓期間討論這個實驗時，他們立即意識到斯特恩-革拉赫實驗無法用經典方法解釋。他們做了一個小小的計算（左圖顯示了埃倫費斯特筆記的摘錄），估計銀原子透過拉莫爾旋進的經典輻射發射在磁場中對齊需要多長時間。他們發現這需要100年，而原子在飛行過程中只有幾微秒的時間。面對第一個真正的量子測量過程的例子，愛因斯坦和埃倫費斯特立即意識到了後來成為波函式坍縮的教科書例子的基本難題。愛因斯坦論文專案旨在以經過仔細註釋的學術版本，提供對愛因斯坦著作和通訊的訪問。該編輯專案建立在阿爾伯特·愛因斯坦檔案館的基礎上，這是一個收錄了他已出版和未出版的著作以及大量通訊的檔案合集，存放於耶路撒冷希伯來大學。該藏品的目錄可以在一個數據庫中訪問，其中包含超過80,000條記錄和許多傳真。編輯專案按時間順序組織。隨著最新一卷的出版，已出版的系列現在涵蓋了愛因斯坦的生活和工作，直到他44歲生日。誰知道在未來的卷冊中還會出現什麼其他的真知灼見呢？照片 (C) 荷蘭 Boerhaave 博物館。