小古谈量子物理(口语版)——第一讲:读不懂的收获

小古谈量子物理(口语版)

第一讲:读不懂的收获

读书沙龙这个活动是期盼已久了,大家知道我是非常喜欢书的,首先是喜欢买书,其次喜欢看书。在学生中间我买书恐怕是最多的了,当然不是全当摆设,读得也不算少。

现在市面上的书实在太多了,烂书一大堆,不过好书也太多,要我从那么多好书里头挑两本推荐给大家,是非常轻松的。但是,要我花个把钟头专门介绍一本书,那就有些困难了,因为我读书是“书读头”,就是往往一本书拿来读个开头就先搁架子上了。当然,有许多书是需要翻来覆去读、一字一句读的,但书读头方法也不是没有好处——我对那些书每一本大致涉及哪些话题、提到哪些观点有了个初步的了解,到以后突然需要想某个问题了,或者有什么灵感了、或者要写什么论文了,我马上可以记得相关的资料到哪里找,到时候再把书翻出来重新读。所以我写论文的时候虽然主要是依靠平时的积累,从来不是临时抱佛脚蒙混出来的,但往往还是要到临要交时一个礼拜才拼命找书看、交前一两天才熬夜写出来……

言归正传,我今天不是专门讲这一本书,主要还是借推荐这本书之名,谈一谈量子物理学与科学普及方面的一些话题。

讲到科学,大家可能不感兴趣,但正因如此,我觉得我才很有必要给大家谈谈科普。

现代科学与人文日益分化,正像我们上海市原师长徐匡迪院士严厉地说过的那样,科学家们普遍没文化、人文学者普遍不懂科学,

诚然,现代的自然科学与人文学科都越来越专业化,一个人的精力有限,很难全面地都去学习。然而,盖尔曼曾愤怒地指出过——或许偶尔会遇到一个不知道莎士比亚的科学家,但你永远也不会遇到一个以不知道莎士比亚为荣的科学家,但是艺术人文领域甚至社会科学领域却常有人以几乎不懂科学或数学为自豪!这话说得相当尖刻,但我们可以观察一下、反省一下,这样说不是毫无理由的,许多人文艺术领域的人,对科学没有兴趣的原因到底是因为接受能力有限,还是因为简直是不屑于去了解?在中国,这种情况更为严重——科学界与人文界之间存在互相鄙视、互相看不起。在我们系,各个专业之间是不是也有这种情况?我们当然不能指望搞西哲都像张祥龙老师那样中西会通,但我希望搞西哲的不要因不懂中哲为荣、搞逻辑的不要以不懂科哲为荣,等等。

我并不指望科学领域的人都能像薛定谔那样熟通古典文学和哲学、掌握英、法、意、西四种现代语言的读写,如同希腊文和拉丁文一样好。曾将《荷马史诗》译成英文,将法国人的诗译成德文。还于1949年出版了一本个人诗集。爱好绘图和雕塑,对戏剧情有独钟,热爱自然、喜欢登山……也不指望人文学者都能有多么高的科学背景。但至少应该多一点互相尊敬,要是你没听说过薛定谔正如没听说过怀特海,并不奇怪,但这绝不是什么光荣的事!

ZXM听说我非但要讲科学,还要讲量子力学,吓得不行,说这个主题太深了,最好普适性强一点、受众广一点什么的。我感到无奈得很。事实上,量子物理固然高深,恐怕再找不出比量子物理更高深的玩意了!但科普书实在称不上不高深,尤其是对咱们学哲学的人来说,连胡塞尔都敢读的,还会怕这通俗科普读物吗?我给大家推荐的这本书,是我最近读过的最俗的书之一,它不仅是通俗文学,还是网络文学。以我个人的感觉,这本书简直通俗过了火,我个人并不是最喜欢这样的风格,我最喜欢的量子科普书还是约翰·格里宾的《寻找薛定谔的猫》——这是我读的第一本量子科普书,虽然说这本书的中译质量奇差,但作为课余随便看看的话,术语混乱的关系也不大,格里宾的书非常好,哲人石丛书里还有他的几本书,都非常精彩;另外还有一本最近出的第一推动第四辑里头的《新量子世界》也不错,关于量子物理的优秀科普书在国内外都非常少,因为实在是太难写了!

提到这类所谓“高端科普”书,大家最耳熟能详的恐怕就是霍金的《时间简史》了,顺便提一句,《时间简史》这本书其实一般,当然霍金写得是非常精彩,但我并不作为首先推荐书给大家,关于相对论之类的主题,基普·索恩的《黑洞与时间弯曲》是我读过最好的,格里宾的《大爆炸探秘》也非常好。当然《时间简史》的最大好处是它比较薄,比较通俗和简短,但不如索恩或格里宾谈得清楚。

人们说《时间简史》是买的人多,读的人少,读了的也读不懂,因为太深奥。其实不然,物理学是深奥的,但那些科普书不深奥,这些科普书以中学的物理基础去读就足够了,时间简史我就是在初三时花了两三天读完的,其实中学物理也不用掌握得多好,只要知道几条守恒律就差不多了,第一条是质能守恒,不知道这一条老想着搞永动机那是不行的;第二条比如说是电荷守恒,其实只要知道除了质能守恒之外还存在别的守恒律就好了,我看到的几个民科都知道质能守恒,但不知道别的,以为把1800个电子压在一起就是一个质子,那是不行的。大概知道这样一些物理常识,不要读了科普书变民科就好了。我以信誉担保我所推荐的科普书都很通俗,至少比绝大多数没读过它们的人想象的要通俗。

但为什么人们都说《时间简史》读不懂呢?那也是很正常的,因为物理学是深奥的,读懂了才怪呢!要是你读了两本科普书就说相对论、量子力学我搞明白了!恭喜你,你已经变成民科了!

好像是传说中的刘兵老师给《时间简史》想了一条广告词“阅读霍金,懂与不懂都是收获”,这条广告语很成功。有个辛普里对此发表了一些异议,说得也不无道理,但关于读不懂究竟还能有什么收获,我有我的看法。

其实,首先有一个思维习惯转变的问题,例如量子力学那样的科普,与人们印象中的传统的科普是非常不同的,传统科普的目的就是让你“读懂”,以这种要求去看新物理学的科普,自然会觉得读懂了才算成功,读不懂就是失败,读者搞得越明白就越多收获。但其实不是这样。

我们印象中的传统科普,其典型就是《十万个为什么》,仅从书名上就可以知道这类科普的特点:

这种科普的特点是,首先从“为什么”出发,人们首先是带着迷惑不解的问题去读科普的,比如“为什么有彩虹?为什么天是蓝的?呀,这是怎么回事?哇,那又是怎么回事。”,然后科普书——常常又以一个秃顶白胡子戴眼镜穿白大褂的男性老头为形象代言人——就向我们揭示其中的奥妙:“这个是因为这个,那个是由于那个,因为所以科学道理……”,最后读者看明白了,说一句“噢,原来如此!”,这科普便算是成功了。

但是量子科普的情形正巧是颠倒的!我们首先并没有带着什么“为什么”去读这类书,生活大多数能想到的问题用经典力学解释足矣,有哪些人想得到问什么黑体辐射什么什么的问题?我们乍听到量子力学的概念,虽然不懂,但或许还是不以为然——“所谓量子,不就是说能量是非连续的、是一个单位一个单位的吗?不过如此吧。”但是,读量子科普不会是越读越明白的,反而是越读越糊涂!你读完这本量子科普书,最后把书一拍,说一句:“天哪!这都什么乱七八糟的啊!”——那说明本书的效果不错!

“十万个为什么”的科普,其目的是把我们从惊奇和疑惑变得理解,是“去惊奇”的、“祛魅”的科普。读完那些科普,即便还有惊奇,也只是对科学的威力的惊叹,这种科普当然是非常必要的,它让人们脱离蒙昧、摆脱迷信。然而,十万个为什么之类的科普接触得多了,容易养成习惯,以为无论是十万零一个为什么还是百万个为什么,一切的为什么都可以被科学解释似的,便容易以为科学能解决一切问题那般,便容易变成科学迷信、科学万能论者、唯科学主义者。

一般科普是为了破除神秘的,量子物理的科普却反其道而行,它希望将宇宙间最深奥难解的神秘展示给读者。它对于神秘并不提供解答——或者说提供了一打子解答,总之绝不同于一般科普只提供唯一的、科学的、正确的解答。它有助于人们理解在科学探索的最前沿,那帮科学家到底是怎么搞的!

前几天我刚刚写了一篇关于科学与宗教相似性的论文,其中谈到大科学家的宗教情结时,我引述了普朗克、爱因斯坦、波尔、海森堡、薛定谔、玻恩、费曼、玻姆等许多大科学家关于宗教的的言论,他们的观点虽各不相同,但态度全都是宽容的、接纳的甚至赞美的。而我所罗列的这串名单竟无一例外都是在量子物理学的探索中贡献突出的大物理学家!甚至,只要在这串名单上略添几个人物——例如狄拉克、泡利、德布罗意等,差不多就得到了20世纪理论物理学家的“梦之队”。除了对宗教普遍表示友善之外,这些最顶尖的物理学家往往都是多才多艺,爱因斯坦爱拉小提琴、普朗克、海森堡、玻恩等擅长钢琴、科学顽童费曼就更不必说了……

我们知道,物理学可谓是最纯粹的自然科学,而量子物理又是最基础的、最“还原”的、最前沿的领域。然而,为什么似乎在科学家中间最“不务正业”的、最喜欢“谈玄论道”的、对人文、艺术和宗教最接纳的,恰恰也是那帮搞量子物理的?虽然在理论物理学家中也有许多抵制和厌恶宗教之类的非科学的人,但例如于生物学、经济学等领域的其他科学家相对照,似乎可以说量子物理学家们简直是最少“唯科学主义”的一类科学家!

我相信,这绝不只是巧合。量子物理的探索是最令人着迷的,量子物理学家与自然的神秘是最亲近的,他们最容易体会到自然之美和深邃,

费曼曾说到:

诗人们总说,科学家看不见星星的美丽——星星在科学家眼里仅仅是一堆聚集的气质原子。没有什么是“仅仅是”。我能看见沙漠夜空里的星星,也能感觉到它们。但是我是不是看见得比别人少,或者多些?广袤的天空激起了我的幻想——盯着这个旋转的天穹,我用我的小眼睛能捕捉100万年以前发出的光线……或者可以通过帕洛玛山上的大眼睛(望远镜)来观测这些星星,望远镜能把大量从同一光源发射的光聚焦到一起。也许本来这些光就是在一起的。这是一幅什么图像,或者说这意味着什么,或者说为什么这样?我们知道一点宇宙,并不影响宇宙的神秘性。因为宇宙比以前任何一个艺术家能想象的都要奇妙得多。为什么现在的诗人们不说这个呢?

诗人们歌唱的自然当然也是美丽的,但科学家所探索的“自然”同样也应是美丽的,这些美丽应当是殊途同归的。我们对牛顿力学所描绘的冷冰冰的机械的自然图景过于熟悉了,想要摆脱这种冰冷感,一种方法是忘掉科学、拒斥科学,专搞人文;一种是求助于神秘主义的伪科学,看那些什么《未解之谜全纪录》;但是更好的方法是,不妨看一看量子物理!

注意到,量子物理所揭示的自然的“神秘”,与《未解之谜大全》、《神秘的麦田怪圈》、《神秘的百慕大三角》这些是完全不同的,那些所谓的科普书大都只是哗众取宠、故弄玄虚。当然,我也要提醒大家:不宜把量子物理过分神秘化了。科学一定是寻求对自然的理解的,不可能有研究“超自然”的科学。量子力学并非说自然不可理解,量子物理学家都是在执着的追求对自然的理解。但量子物理确实又在另一种意义上是不可理解的,因为它恐怕无法用日常的思维方式去理解,而且或许将会出现多种不同的理解而同时都是“对”的。

读量子物理的科普,不仅仅是“懂与不懂都是收获”,而恰恰是“读不懂才是收获”。我的意思当然不是说读作者的文字表述读不懂,而是说“读完书以后感觉到——不懂!”从而对自然的深邃、科学的奇妙有所感受,那就好了。波尔说:“谁不惊异于量子理论,谁就没有理解它。”

好了,下面让我们走近光怪陆离的量子世界,看看究竟如何诡异。在此之前,大家有什么问题?

(未完待续)

2006年4月4日

第二讲:量子世界

第三讲:关于这本书及其它

余论:量子物理的人生启示

关于 古雴

胡翌霖,清华大学科学史系助理教授。本站文章在未注明转载的情况下均为我的原创文章。原则上允许任何媒体引用和转载,但必须注明作者并标注出处(原文链接),详情参考版权说明。本站为非营利性个人网站,欢迎比特币打赏:1YiLinDDwvBLT19CTUsNHdiQhXBENwURb

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