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错误疑云

已有 791 次阅读 2019-12-1 10:38 |系统分类:科普集锦| 错误, 物理教材, 两朵乌云, 开尔文

      常看到一些科普书籍或网络文章的明显错误,开始还尽量向作者指出,后来遇到多了也就见怪不怪了。以前铅字时代书籍的错误相当多是排字过程中造成的,现如今也许只能怪罪各类办公软件的bug。

最近看到新版人教版高中物理教材,饶有兴致的拜读了序言,居然发现原文中也把两位知名物理学家搞错了,一时一脸懵懂……

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首先,J.J.汤姆孙当然不是开尔文勋爵,但凡有点儿物理素养的人都应该可以区分,所以我更相信这是一处笔误。J.J.Thomson 即Joseph John Thomson (1856-1940),英国物理学家,电子的发现者。通过对阴极射线管射线的研究测出电子荷质比,1906年获诺贝尔物理学奖。曾担任剑桥卡文迪许实验室主任,培养了一大批年轻有为的物理学家……暂且放下不谈。

而同为英国物理学家的开尔文勋爵资格更老,无疑是J.J.汤姆孙的前辈,原名William Thomson (1824-1907)是热力学的开创者之一,对电磁学及物理诸多领域贡献卓著,是维多利亚时代英国最知名的物理学家。主要因为铺设横跨大西洋的通讯电缆的杰出贡献而获得女王特颁的男爵封号,之后就被人尊称作Lord Kelvin。老先生也欣然接受这样的称谓,也许是为了避免与本国科学界众多的汤姆孙混淆所表现出的高风亮节……sorry失敬失敬。

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其次,教材中问题更主要的一点在于所谓“科学大厦已经基本建成……后辈物理学家只需做一些零碎的修补工作就行了”云云,以笔者肤浅的研究来看,这实在是科学史上又一个人云亦云的美丽传说。那个所谓的“新春献词”或许是开尔文在新年、新世纪暨新千年(后二者当时也曾引来争议)来临之际在英国科学促进会(British Association for the Advancement of Science)上的一次即席讲话,可惜当时并无会议记录留存。这种流传已久的说法已无对证,很多人引用开尔文的“There is nothing new to be discovered in physics now. All that remains is more and more precise measurement“的论断更有可能是来自美国实验物理学家迈克尔孙在十九世纪末的观点的总结。

殊不知这种物理大厦已基本建成的气氛与情绪曾在那个时代的物理学家中蔓延,应该比较普遍,从北美到欧洲物理学界。比如普朗克曾回忆老师曾劝他不要投身物理研究,因为物理重要的问题都研究的差不多了……,当然有传言曾作为英国皇家学会主席的开尔文或多或少在不同场合流露过类似观点,但并未见诸确凿的文字。中学或大学正规物理学教材采用这种流传多年的传言就不那么令人信服了,至少在措词与引用上应该更严格一些,让开尔文一人承担了那个时代的偏见也并非公正之举。

如若是我未寻到原始文献或孤陋寡闻,也请知者达人不吝赐教,无妨严肃的批评。若不然,作为善意的提醒,希望教材编者能在再版时及时勘误,毕竟基础教材影响广泛、读者众多啊。

此外想再澄清的是,开尔文勋爵常被人提及的是关于物理学天空上的两朵乌云的预言性描述,更为著名也有史可证。在1900年4月27日,他于英国皇家学会做了相关问题的演讲,后来又经大幅修改与扩展,以《十九世纪热和光的动力学理论上空的乌云》为题发表在《哲学杂志》1901年七月刊上。文章开门见山地指出:动力学理论阐明热和光是运动的某种模式,如今它的优美性与清晰性被两朵乌云所遮蔽。

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这篇论文中展开来谈,第一朵乌云是关于以太和有重量物体的相对运动问题。迈克尔孙-莫雷实验是准确而可靠的,但并没有观察到以太相对地球的运动。第二朵乌云是有关能量均分原理所面临的挑战,他主要从气体比热方面来探讨,并没有像许多相关书籍所想当然的那样——直接指出解释黑体辐射所遇到的难题,甚至都没有提及黑体辐射,尽管二者必定是相关联的。

地平线上的这两朵乌云当然不会那么简单的消散,这一点即便乐观的开尔文也有所准备。但后来乌云演变成风暴,引发了近代物理学的重大革命,所催生出的相对论与量子力学撼动了经典物理大厦的地基,这一定是开尔文所始料未及的。勋爵尽管年事已高,对诸多新鲜事物抱有保守权威特有的怀疑态度,比如他曾不相信飞机能够飞起来等等,但客观的讲,作为一名经典物理学领域的代表人物,他的物理直觉与理论的前瞻性还是由衷令人钦佩的。我们也许不应过分苛责前人的认识误区,因为科学毕竟是一项不断纠错的事业。

对物理学有过辉煌贡献的开尔文曾在纪念他从教五十周年的大会上这样谦逊地自省:“有两个字最能代表我在科学研究上五十年的奋斗经历,那就是’失败’二字“。

诚哉此言,不畏惧错误和失败,直面头顶的乌云,困难终将会被解决。或许这是科学先贤留我们更加有益的格言。




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