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物理学的风光和物理学家的风格 精选

已有 8090 次阅读 2009-7-23 08:42 |个人分类:物理|系统分类:科研笔记| 物理学, 风格

 
 
没人会说科学像枯草,却有很多人认为科学很枯燥,而科学家简直就是相当地“枯槁”——数学家和(理论)物理学家似乎尤其“应该”如此?
 
我向往物理学家,是跟着海森堡对1920年代的回忆(《物理学及其他》,可惜一时找不到这本书了),那是他发现量子力学矩阵形式的日子:  
"那是1925年5月底,我患了严重的花粉热,只好向玻恩请了半个月的假,直接去了赫里戈兰,我希望在远离花草  的海滨,那令人心旷神怡的空气能很快让我恢复健康……我的房间在三楼,能看到村庄远处的沙滩和大海的壮丽景象。我坐在阳台上,反复地考虑着玻尔说过的话。
 
……结果,差不多到凌晨三点,我才最后算完……我太兴奋了,通宵未睡。黎明时,我朝岛的南端走去。我曾渴望登上那块伸向大海的岩石。没费多大力气我就爬上去了,在那儿等着日出。"  
我也曾渴望登上那块伸向大海的岩石——但我那时只能躺在杭州植物园的草地上思考相对论。后来,在60年代的一群前辈黑洞物理学家那儿,我碰到了另一幅田园风情画(Kip Thorne《黑洞与时间弯曲》):  
"南山的雪闪着耀眼的光芒,勃朗峰直插我们头上的天空;在我们周围,牛群带着铃响牧在绿油油的草场;山  下离学校几百米的地方,是美丽如画的莱苏什的村庄……(第10章)
 
大多数下午的时间我们都在不断讨论新的问题:诺维科夫和我关在小木屋里,想发现吸积到黑洞的气体是如何发射X射线的;在学校休息室的长椅上,我的学生普雷斯和特奥科尔斯基在讨论小干扰下的黑洞是不是还稳定;在50米外的山坡上,巴丁、卡特尔和霍金在全神贯注地用爱因斯坦的广义相对论推导完整的黑洞演化方程组。那真是难忘的田园诗,醉人的物理学!(第12章)"?  
如果我们把里面的物理学名词去掉,这些场景出现的似乎都该是诗人(当然不是“我这样的”)。物理学家本来是诗人,只不过因为他们用的数学像“天书”,很多读者没看出是诗——正如我看不出五线谱写的是流水还是高山。和诗人一样,物理学家也“讲风格”。“文如其人”说作者的境界表现为作品的境界,科学家的风格呢,当然也表现在科学的作品,那就是问题的选择与解决问题的方法的选择。
 
还说海老师,他发现了矩阵力学形式的量子力学,对薛老师(Schrödinger)的波动力学却满不在乎:“我对薛定谔理论的物理想得越多,发现它越令人难受。”——其实,他给Pauli写这封信时,薛老师已经证明了他们两家的理论在数学上是等价的。而薛老师在论文里写了一个也许更有趣的脚注,感谢了德布罗意(de Broglie)和爱因斯坦的启发,然后指出:“我不知道与海森堡有什么渊源。我当然了解他的理论,但觉得他的超代数方法令人泄气(discouraged)……”(David C. Cassidy, Uncertainty, The Life and Science of Werner Heisenberg,这是一本很好的传记,好像有商务印书馆中译本)——这儿引出一个问题:不同的物理学风格一定会殊途同归吗?似乎不是。量子力学的数学统一了,他们的创立者的观点从来就不曾协调,爱因斯坦与玻尔的论战似乎至今也没有结果。(七十多年后,那场论战演变成了“弦与圈”的战斗。另外我记得,有一部多卷本的关于量子力学逻辑的巨著,没有读过,感觉是它把物理学引向哲学了。)
 
常有人问,假如没有爱因斯坦,会出现相对论吗?有人回答,狭义相对论可能有的(因为洛伦兹和庞加勒已经几乎发现它了),但广义相对论就难说了。这个问题本身没有什么意义,但相对论与量子物理学那么不同,我们似乎真可以说,是因为它们来自不同的父母。而爱因斯坦与玻尔这两位“父亲”的论战的核心,似乎不是物理,也不是哲学,而是兴趣和风格。我与爱老师能共鸣,对玻老师就不感觉那么亲近了。
 
当我们“走近黑洞”去追随那些前辈时,能感受不同的风格。黑洞的三个导师,“都有自己的风格。事实上,恐怕难以找到比这更鲜明的风格了。”惠勒是幻想家,泽尔多维奇像火种,而席艾玛像蜡烛。我们可以钻进惠勒深沉的哲学空间,捕捉泽尔多维奇跳跃的思想火花,感受席艾玛温暖无私的烛光……当然,还有其他个性和风格,如奥本海默的小心谨慎,茨维基的大胆猜想,朗道令人生畏的“堡垒”,钱德拉塞卡“洛可可”式的缤纷的数学,霍金头脑里直觉的思维方程和图像……我们忘不了加州理工学院满地的落叶,在阿尔卑斯山下夜幕中,霍金动人的笑脸;我们也不会忘记索恩输给泽尔多维奇的那瓶“白马”威士忌,还有霍金在为黑洞的赌约上按的手印……要走进一个陌生的世界,最好先认识一群属于那个世界的人。他们的生活距离我们有些遥远,他们的文字还在继续影响我们。我们读科学论文时常常感到,困难并不在于文章的逻辑和结果,而在于它的一些基本概念;如果熟悉了这些朋友,今后遇到这些问题时,我们也许会感觉,作者就站在身边,告诉我们,原来是那样的……不是很自然的吗?
 
这些在物理学的“正史”里大概都是看不到的。科学成果的形式(如论文和报告)几乎掩盖了科学家的个性,而他们的个性有时更迷人。圈子里的人也许知道,学生选择老师,不一定看他的成果,也看他的“人”。套一句老话说,科学是没有人情味的,但科学家不能没有风格。初进科学大门的同学,应该先认识科学家的风格,然后再学怎么做研究。同学们在生活里也许没有那么好的机遇,能有那么多彩的导师,但可以在“黑洞”或其他领域寻找你的榜样,随便喜欢哪个,尽管跟他走,走出黑洞,就是自己的新天地。
 


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