《物理學(xué)的進(jìn)化》,[美]阿爾伯特·愛因斯坦、[波]利奧波德·英費(fèi)爾德著,周肇威譯,光大·見識城邦2019年3月出版,304頁,48.00元
愛因斯坦和英費(fèi)爾德專著的這本書,在我的書柜上早已半個多世紀(jì)。由于學(xué)理論化學(xué),愛因斯坦的書自然是看見就買,在那時期我還買了愛因斯坦的《狹義與廣義相對論概說》,也是屬于面向通常讀者的,也稱“科普讀物”。前者比后者講得稍為深入一點,給出了一些簡單的公式。
《物理學(xué)的進(jìn)化》、《狹義與廣義相對論概說》
與愛因斯坦合寫《物理學(xué)的進(jìn)化》這本書的英費(fèi)尓德,他的名子我在胡寧的《電動熱學(xué)》中讀到過。他與玻恩(M.Born,量子熱學(xué)創(chuàng)始人之一)合作研究怎樣更改電動熱學(xué)的麥克斯韋多項式,以描述電子的精典結(jié)構(gòu),被稱之為Born-模型或Born-理論。這是1933-1934年在劍橋卡文迪什時的事,當(dāng)時他還與玻恩鬧了一點小小的誤解和不愉快,但此次合作的結(jié)果使他在數(shù)學(xué)學(xué)中留名。他在數(shù)學(xué)學(xué)中留下刀痕的,還有1937-1938年在澳大利亞斯坦福與愛因斯坦合作,研究用廣義相對論描述恒星運(yùn)動的--多項式,以及1950年從紐約雜波蘭后,于1953年做的求解量子熱學(xué)薛定諤多項式的-Hull因式分解。他是二次大戰(zhàn)后知名的羅素-愛因斯坦宣言十一位簽名者中惟一沒有獲得諾獎的。而在我的記憶中,還有一個模糊的印象,就是愛因斯坦與他合寫這本書,是為了幫他降低一點收入,如同霍金寫《時間導(dǎo)論》等科普讀物,是為了賺點錢一樣。他身為猶太人,那時先是離開激烈動亂的歐陸到了英倫,接著又離開大戰(zhàn)前夕的法國到了北美,謀生不易。并且我記憶中的這個印象從何而至,早已難以說清,很可能是莫須有的張冠李戴。下邊是他1938年在澳大利亞的相片,取自。
(1898-1968)
我初讀《物理學(xué)的進(jìn)化》,還是在念研究生的時侯。1956年我進(jìn)清華時,數(shù)學(xué)系分化學(xué)和氣象兩個專業(yè)。那時向科學(xué)挺進(jìn),學(xué)制改成兩年,又是學(xué)習(xí)蘇俄,學(xué)科界定很細(xì),數(shù)學(xué)專業(yè)分成光學(xué)、磁學(xué)、金屬、理論、地球、電子、無線電、半導(dǎo)體等八個專門化。我在七年級分到理論化學(xué)專門化,接著學(xué)制改成十年,學(xué)了許多原先屬于理論化學(xué)研究生的課程。記得量子場論和廣義相對論這兩門課,就是五、六年級時胡寧先生給我們講的,而周光召先生也在那時給我們講過量子場論中的泛函剖析課。所以到研究生時,自我覺得是所有基本和重要的理論化學(xué)都學(xué)過了,只有有新東西的學(xué)術(shù)論文才要花時間仔細(xì)看,通常的書都看得很快。當(dāng)時看一本Pines寫的固體理論方面很專業(yè)的書,只用了三天的時間。那時怎么讀這本《物理學(xué)的進(jìn)化》,我已毫無印象。似乎也就是大致翻翻快速瀏覽了一遍,認(rèn)為都是數(shù)學(xué)常識,沒有哪些新的數(shù)學(xué),隨手就放下了,自此再也沒有拿上去翻過。
記得楊振寧先生說過,有些書是始終置于書柜上從來不去動的。不過愛因斯坦的書,是我永遠(yuǎn)看重和典藏的。后來“文革”中我去陜北榆林,“文革”戛然中止后又遷回南京,隨后多次搬遷,以及退職和歸國后的搬家,都要輕裝減負(fù)。非常是去西安那次,我以為自此與化學(xué)無緣,處理和扔掉了很多心愛的書。并且愛因斯坦的書我舍不得,只是把一本《相對論的意義》送了人,可是還是由于我還有這本書的中文版Theof。后面的圖片,就是跟著我去過延安仍然典藏了半個多世紀(jì)的兩本愛因斯坦的書。其實也還有下邊的這本,它如今早已成了母親留給我的記念。
Theof
成為精典的專著,是永遠(yuǎn)不會過時的,每一代人都須要。于是經(jīng)過了幾代人的時間,五十七年過去,光大出版集團(tuán)又把這本《物理學(xué)的進(jìn)化》精心編輯重新出版,以滿足當(dāng)代讀者的急切須要,促使我也有了機(jī)會再來閱讀。
這不是或,而是
你若果檢測了某種晶體的結(jié)構(gòu),或則研究了它的磁性,可以寫成論文領(lǐng)到有關(guān)的專門大會上發(fā)表,大會的組織者會編輯出版選集,這稱為,一般譯為“進(jìn)展”。而某一專門領(lǐng)域,例如說核化學(xué)物理學(xué)的進(jìn)化內(nèi)容概述,會請有關(guān)的專家來總結(jié)概括一段時間以來的發(fā)展,隔一段時間就寫出專門的述評,這稱為,如Thein。有的發(fā)展重要而影響深遠(yuǎn),包含了思維觀念的改變,例如狹義相對論、廣義相對論和量子熱學(xué),這就稱之為,即改革或革命。楊振寧先生說,這是二十世紀(jì)數(shù)學(xué)學(xué)的三大革命。而在歷史發(fā)展的整個進(jìn)程中,數(shù)學(xué)學(xué)的歷次改革所包含的基本觀念和思維方法在形態(tài)上的發(fā)展和變遷,就是數(shù)學(xué)學(xué)的,即演變或進(jìn)化。從時間和影響來說,限于近來一三年,涉及最近幾年十幾年,重大的可以幾六年,而則涉及整個數(shù)學(xué)學(xué)歷史的三百多年。愛因斯坦和英費(fèi)爾德合寫的這本《物理學(xué)的進(jìn)化》,原文Theof,所談的就是整個數(shù)學(xué)學(xué)三百多年來的進(jìn)化和變遷。
看一本,關(guān)注的主要是這個領(lǐng)域近日有什么新的發(fā)覺和創(chuàng)造,獲取新的知識。讀一部專門的,關(guān)注的主要是這個領(lǐng)域在一段時間以來的總體形勢和前沿與熱點,做到心里有數(shù)。而這數(shù)學(xué)學(xué)的演進(jìn),,對我們來說重要的就不是新鮮的知識或發(fā)展的態(tài)勢,而是提高觀點擴(kuò)寬眼界掌握歷史脈絡(luò)的經(jīng)驗與教訓(xùn)。所以,在讀這本《物理學(xué)的進(jìn)化》時,要注意和記住這不是或,而是,閱讀的方式和視角要掌握好。其實,內(nèi)行看貓膩,外行看熱鬧,各取所需,只要認(rèn)真的讀就會有收獲。而對于愛因斯坦和英費(fèi)爾德設(shè)定的讀者,即盡管完全缺少化學(xué)學(xué)和物理的實際知識,而且卻具有很強(qiáng)的理解能力,并對化學(xué)學(xué)和哲學(xué)的觀念很感興趣,則是一定會有巨大的收獲的。
化學(xué)學(xué)的開端
談化學(xué)學(xué)的進(jìn)化,其實要從數(shù)學(xué)學(xué)的開頭說起。數(shù)學(xué)學(xué)從哪些時侯算起?愛因斯坦和英費(fèi)爾德說從伽利略算起。這早已是一個常識。而且,早在兩千多年前,亞理斯多德就寫過一部《物理學(xué)》了,沒準(zhǔn)“物理學(xué)”這個名稱就是他首先使用的呢。為何不從亞理斯多德算起,為何法國人不爭這個優(yōu)先權(quán)?連我們都有人說早在《墨經(jīng)》里就有光學(xué)了嘛!愛因斯坦和英費(fèi)爾德早已為我們想到這個問題了,所以她們一開篇就說:伽利略的發(fā)覺以及他所運(yùn)用的科學(xué)的推理方式是人類思想史上最偉大的成就之一,并且標(biāo)志著化學(xué)學(xué)的真正開端。這就是說,數(shù)學(xué)學(xué)誕生的標(biāo)志,是伽利略的發(fā)覺和造成這個發(fā)覺的推理方式。
人類在這個世界上生活,必須有一些覺得臟器來偵測周圍的環(huán)境,偵測的結(jié)果會在腦子中產(chǎn)生直覺。諸如亞理斯多德見到靜止的物體不推它不會自己運(yùn)動,墨子注意到了光的針眼成像,這都屬于我們的直覺。但直覺常??坎蛔。仨毥?jīng)過理智的思索能夠產(chǎn)生正確的認(rèn)識,產(chǎn)生理論。化學(xué)學(xué)不是感觀現(xiàn)象的記錄和列舉,也不是一套規(guī)則或定理的匯編,而是一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S和觀念的邏輯體系。這個思維和觀念的邏輯體系,是從伽利略才開始誕生的。愛因斯坦和英費(fèi)爾德詳盡表述了造成伽利略發(fā)覺物體慣性的思索、假設(shè)和推理,以及最后被牛頓總結(jié)和歸納成熱學(xué)體系,這兒就不重復(fù)。愛因斯坦一生中多次反復(fù)指出,沒有理論根據(jù)的經(jīng)驗是不可信的,緣由就在于此。經(jīng)驗只是一種直覺,重要的是基于直覺和經(jīng)驗的理智思維和觀念。所以愛因斯坦和英費(fèi)爾德說,她們寫這本《物理學(xué)的進(jìn)化》,主要是表述思維和觀念在探求客觀世界的知識中所起的作用。
她們根據(jù)化學(xué)學(xué)演變的歷史時序,表述了機(jī)械觀的盛行、機(jī)械觀的沒落、場和相對論、以及量子這樣四個部份。機(jī)械觀是指從伽利略和牛頓開始產(chǎn)生的觀念,它把世界看作是物質(zhì)及其在互相斥力的推進(jìn)下在時空中的運(yùn)動與變化。這兒“機(jī)械”一詞的英語,亦譯為“力學(xué)的”,所以機(jī)械觀實際上就是把世界當(dāng)成物質(zhì)在作熱學(xué)運(yùn)動的觀念。世界是物質(zhì)的和熱學(xué)的,這些觀點顯然就是機(jī)械唯心論的初衷。
雖然在或這個詞中,并沒有絲毫“力”的影子,不知當(dāng)年的翻譯如何就跟“力”的觀念扯上了。因為牛頓熱學(xué)的巨大成功,這些機(jī)械唯心論的觀念成為化學(xué)學(xué)觀察世界的支配觀念,以至于拉普拉斯說,只要曉得了世界的初始條件,他就可以估算出整個世界之后的運(yùn)動發(fā)展和變化。由于根據(jù)牛頓熱學(xué)的程序,按部就校規(guī)規(guī)矩矩就可以把一切都搞定。所以在我們的語境里,“機(jī)械”已經(jīng)成了毫無變通沒有一點靈活性的僵化的代名詞,“機(jī)械唯心論”也成為退守成規(guī)刻板死板的褒義詞。雖然,沒有規(guī)矩不成方圓,不守規(guī)矩豈不亂了套!不過,明天的化學(xué)學(xué)家可不會再說拉普拉斯這樣的豪言了。
相對論的開局者
在整個數(shù)學(xué)學(xué)的進(jìn)化過程中,光總是飾演著一個特殊的另類角色。以前如日中天的機(jī)械觀,也就是物質(zhì)粒子做熱學(xué)運(yùn)動的觀念,或則哲學(xué)化的說法機(jī)械唯心論,硬是被光給攪得沒落出來??梢哉f,光是機(jī)械觀的攪局者,是機(jī)械唯心論的克星。愛因斯坦和英費(fèi)爾德在第二章中有詳盡的講解,核心和關(guān)鍵的是,光是一種電磁波,是遍布整個空間的波動,這就沖破了物質(zhì)粒子在空間中順著一條軌道運(yùn)動的機(jī)械觀。這個世界不只是在運(yùn)動著的物質(zhì)粒子,還有在波動回落著的電磁場。這就是法拉第和麥克斯韋的他者觀。圖式觀與機(jī)械觀博弈的結(jié)果,是機(jī)械觀的衰亡。
問題是,機(jī)械觀與他者觀這二者并不能相互完全協(xié)調(diào),焦點就在于光。機(jī)械觀有伽利略的相對性,電磁場有光速不變性,要想把這兩條都保持,就必須更改我們的時空觀:同時具有相對性,在車上看是同時的兩件事,在地上看一先一后并不同時,這最后造成時間與空間是互相關(guān)聯(lián)的一個整體,而不相互獨(dú)立!這就是愛因斯坦和英費(fèi)爾德在第三章中后面詳盡講解的狹義相對論。所以,光既是機(jī)械觀的攪局者,也是相對論的開局者。接出來的問題是,愛因斯坦推廣之后的伽利略相對性,是以慣性參考系為基礎(chǔ)的,而這個基礎(chǔ)并不牢固,我們不能獨(dú)立地判定一個參考系是不是慣性參考系。所以愛因斯坦決定舍棄慣性參考系的特殊地位,考慮在任意參考系都適用的理論,這就是第三章前面講的廣義相對論。為了考慮非慣性參考系中粒子的運(yùn)動,愛因斯坦借助了引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量相等這一假定,因而把引力與慣性力都?xì)w結(jié)為時空的彎曲。這又進(jìn)一步更改了我們的時空觀:時空的性質(zhì)與物質(zhì)的分布和運(yùn)動有關(guān),不是獨(dú)立于物質(zhì)運(yùn)動的一種虛構(gòu)的“空腔”。
廣義相對論的可觀測效應(yīng)比狹義相對論要精細(xì)得多。愛因斯坦和英費(fèi)爾德在書中提及了光線經(jīng)過太陽時的彎曲,水星近期點的進(jìn)動,以及引力場中的時鐘變慢。在愛因斯坦1916年提出廣義相對論時,不僅水星近期點的進(jìn)動以外,其余的效應(yīng)都還有待觀測和發(fā)覺。以后這種精細(xì)的效應(yīng)均被逐一發(fā)覺和否認(rèn),就連1949年才發(fā)覺的小行星,也測出了它的近期點進(jìn)動。而時鐘變慢,則是現(xiàn)今在人造衛(wèi)星定位系統(tǒng)中須要考慮的問題。
不僅上述三大效應(yīng)以外,還有幾個知名的廣義相對論效應(yīng)。而有沒有引力波,亦稱引力幅射,卻有過爭辯。就在寫《物理學(xué)的進(jìn)化》的那一年,愛因斯坦、英費(fèi)爾德和霍夫曼還合作發(fā)表了一篇論文《引力觀察和運(yùn)動問題》,被稱為EIH文章。在這篇文章里,她們剖析引力幅射對“兩個有質(zhì)量的引力體的相對運(yùn)動”的影響,但估算太繁,沒有得到有確定意義的結(jié)果。1943年胡寧到耶魯跟泡利做博士后,泡利讓他研究這個問題。胡寧到檔案庫找出EIH的一大摞算草,用了改進(jìn)的模型和算法,推出了雙星系統(tǒng)能量衰減因子,可以和觀測比較。而在多年后,泰勒和赫爾斯通過對雙星的常年觀測,總算得到了引力幅射的第一個證據(jù)。泡利眼光犀利話語粗魯從不輕易許人,被玻爾譽(yù)為數(shù)學(xué)學(xué)之良心。他二十一歲還是學(xué)院生時的成名作《相對論》至今依舊還是精典,而他在1956年因此書的單行本再版時所加的補(bǔ)注中,就專門談到胡寧的上述論文“研究了因為發(fā)射引力波而導(dǎo)致的微小的減振力”。
德布羅意的聯(lián)想
第四章量子,是數(shù)學(xué)觀念更大的改變,破局的還是光。上世紀(jì)一開始,普朗克就按照宋體幅射譜的分布提出了量子假定,假定幅射的能量是一份一份量子化的。這有點從法拉第、麥克斯韋的視域觀向伽利略、牛頓的物質(zhì)粒子觀倒退的氣味,因而普朗克仍然想舍棄這個量子化的假定,退回到電磁場的視域觀。是愛因斯坦,他在1905年,還是在英國聯(lián)邦專利局做專利審查員的時侯,業(yè)余地研究這個幅射的量子化,把普朗克的假定往前推動了一大步,進(jìn)一步假定這一份一份量子化的能量還具有動量,是伽利略、牛頓那類既有能量又有動量的粒子。愛因斯坦稱之為光量子,而且建議用光電效應(yīng)來驗證。愛因斯坦提出的這光量子,后來被稱為光子。這還真有點要回到伽利略、牛頓的機(jī)械觀的樣子。并且歷史并沒有走回頭路,下一步是日本青年德布羅意邁出的。
普朗克
德布羅意是貴族子弟,他姓前的這個“德”,德語原文為de,類似于美國人姓前的“馮”(原文von),是士族的標(biāo)記。青年朗道被南斯拉夫派往歐洲游學(xué)時,一次在柏林學(xué)院聽講演,冒失地問“剛才那講演的是誰”,講演者從座位站上去點頭說“在下馮勞埃”,就是貴族勞埃的意思。其實有的假冒士族,也在姓前加個von,這就隨他了。法蘭西歷史上原來是許多小國,所以貴族也多,這大約就是法蘭西人姓前帶von的人多的緣由,以至于她們本人以及我們翻譯時都常常把它略而不提。如同錢學(xué)森的業(yè)師馮卡門,經(jīng)常只稱他卡門一樣。并且下邊要說到的馮諾伊曼,他可就不樂意人家把這個von省略了只叫他諾伊曼。德布羅意原先想學(xué)歷史和文學(xué),是受了他姐姐的影響,才改攻數(shù)學(xué),看來他與許多士族一樣,還是位文藝范。文藝范的思維,擅于比喻。這比喻,即使為物理與邏輯所鄙夷,但在數(shù)學(xué)中卻經(jīng)常出彩。
德布羅意
在思維中,比喻始于聯(lián)想。使德布羅意形成聯(lián)想的,是電子與光子。既然愛因斯坦的光電效應(yīng)表明作為電磁波的光還具有粒子性,這么作為粒子的電子也就應(yīng)當(dāng)具有波動性。這個從光子聯(lián)想到電子的比喻,被稱為德布羅意假定。德布羅意假定成為完善波動力學(xué)的突破口,除了促使德布羅意還致使薛定諤都因而大為出彩在數(shù)學(xué)學(xué)中留下大名。這個假定是說,電子和光子一樣,既有粒子性也有波動性,后來被稱之為波粒二象性。所以,不是從他者觀退回到機(jī)械觀,而是糅合他者觀與機(jī)械觀這三者的波粒觀。這波粒觀是一種數(shù)學(xué)學(xué)的二元論。二元論總是不受歡迎的,由于它不符合人們對于基本和簡約的追求。愛因斯坦和英費(fèi)爾德在這本《物理學(xué)的進(jìn)化》中說了,若果不相信我們世界的內(nèi)在和諧性,就不會有任何科學(xué)。而波粒二象性這些二元論本身,就是沒有內(nèi)在和諧的矛盾體。玻爾企圖在這波粒二象性的基礎(chǔ)上構(gòu)建一種新的哲學(xué)上的認(rèn)識論,這不是真正的解決問題,而是在做秀。才能解決問題的,是玻恩對量子熱學(xué)中薛定諤波函數(shù)的統(tǒng)計演繹。這就要說到量子熱學(xué)至今爭辯不休的核心問題了。
薛定諤
從決定論的因果關(guān)系到統(tǒng)計性的因果關(guān)系
薛定諤是從維也納學(xué)院下來的,當(dāng)時在赫爾辛基,出席德拜主持的一個討論會。德布羅意當(dāng)時剛才完成他的博士論文,皇皇二百多頁。我國知名理論化學(xué)學(xué)家王竹溪后來看過這篇英文的論文,說真正有價值的就是這么幾頁。當(dāng)時朗之萬把這篇論文寄給愛因斯坦,愛因斯坦立刻在自己的一篇論文中作了引用。薛定諤看了愛因斯坦的這篇論文,曉得了德布羅意的工作。于是德拜讓他做一次講演,介紹德布羅意這個關(guān)于電子具有波動性的工作。薛定諤講完后德拜評論說,一個波動理論,就應(yīng)當(dāng)有個波動多項式。等到她們下一次再派對時,薛定諤說,我找到了一個波動多項式。這就是著名的薛定諤多項式,它在量子熱學(xué)中的地位,相當(dāng)于精典熱學(xué)中的牛頓第二定理。
由于是與光子類比,所以德布羅意腦子中想像電子的波,與光波類似,是一種物質(zhì)性的圖式波。薛定諤所做的事,是仿造從光的微粒到波動的類似程序,用試探的方式從粒子的運(yùn)動多項式猜出了電子的波動多項式。所以在薛定諤的腦子中想像的電子的波,也是一種物質(zhì)性的圖式波。他覺得電子波動的幅度表示物質(zhì)分布的強(qiáng)弱。并且這個圖象與實際顯著不符,由于波會很快彌漫到整個空間,電子也就不成其為一個粒子,而是一團(tuán)稀泥一樣的東西了。解開這個難題的,是哥廷根的玻恩。
玻恩
玻恩是哥廷根學(xué)派希爾伯特的中學(xué)生,在與他的助手海森伯和約當(dāng)成立量子熱學(xué)后到加拿大講學(xué),當(dāng)時剛從英國回去。他的朋友弗蘭克做電子與原子碰撞散射的實驗,整天與粒子打交道。所以在她們腦子中沒有波物理學(xué)的進(jìn)化內(nèi)容概述,完全是一幅粒子的圖象。于是玻恩就用薛定諤的波動多項式來算這些散射過程。他發(fā)覺,假如把薛定諤的波展現(xiàn)為粒子散射的機(jī)率幅,才能挺好地解釋實驗的結(jié)果。這就是玻恩對薛定諤波函數(shù)的統(tǒng)計演繹,機(jī)率具有統(tǒng)計性。而因為這些機(jī)率的統(tǒng)計性,粒子的位置與速率不能共同測準(zhǔn),即具有測不準(zhǔn)性,因而沒有確定的軌道,這就不是伽利略牛頓機(jī)械觀的粒子了。
量子熱學(xué)是整個化學(xué)學(xué)這座大樓最底層的基礎(chǔ),在這個基礎(chǔ)中引入統(tǒng)計性,在化學(xué)學(xué)的思維和觀念上而且一件石破驚天的大變局。一定的結(jié)果總是由某種確定的緣由所決定的,這些決定論的因果關(guān)系仍然是化學(xué)學(xué)家乃至所有科學(xué)家的信仰和追求的目標(biāo)。而玻恩的這個統(tǒng)計演繹說,一定的原因會造成各類可能的結(jié)果,只是不同結(jié)果的機(jī)率不同,在緣由與結(jié)果之間并沒有確定的聯(lián)系!這不妨稱之為統(tǒng)計性的因果關(guān)系。從決定論的因果關(guān)系到統(tǒng)計性的因果關(guān)系,無疑是觀念與信仰的一大倒退。玻恩其實意識到這些倒退的嚴(yán)重性,并且他說沒有辦法,事實這么,只能接受。而且,許多大化學(xué)學(xué)家都不接受,非常是愛因斯坦。將近三六年后玻恩為這統(tǒng)計演繹而獲諾獎,愛因斯坦向他慶賀,并說這遲到的獎早就應(yīng)當(dāng)給你的,玻恩回答說,這是由于人們太難接受這統(tǒng)計性的因果關(guān)系了。確實,愛因斯坦和英費(fèi)爾德在她們的書中說,現(xiàn)代化學(xué)學(xué)目前所提出的解是暫時的還是最終的解,后世一定會作出判定。爭辯的焦點,在于這統(tǒng)計包含了人的誘因,由于統(tǒng)計是要由人來做的。這樣一來,化學(xué)學(xué)甚至整個科學(xué)就不完全客觀,而有了主觀的誘因。把這主觀性進(jìn)一步發(fā)揮,就步入心靈和信仰的范疇。有一位日本名校的院士寫出了著作《靈魂的化學(xué)學(xué)》,這就扯遠(yuǎn)了。還是回歸題外話,來說愛因斯坦和英費(fèi)爾德這本書所討論的化學(xué)學(xué)思維與觀念的發(fā)展。
《靈魂的化學(xué)學(xué)》
既然薛定諤多項式的波不是物質(zhì)性的,借以所謂波粒兩象性中的波不具有物質(zhì)性,只是拿來估算粒子的統(tǒng)計機(jī)率的物理的波,這波與粒子就不再對立沖突,而都統(tǒng)一于粒子了。作為物質(zhì),只有粒子而沒有波!只是這粒子沒有確定的軌道,不是精典的伽利略牛頓的粒子,而是具有測不準(zhǔn)的量子熱學(xué)的粒子。概括上去說,就是三百多年來,化學(xué)學(xué)思維與觀念的變遷和進(jìn)化,經(jīng)歷了從粒子到波場,又從波場到粒子的過程,只是后來的粒子具有量子性,具有測不準(zhǔn),不再是伽利略牛頓機(jī)械觀的粒子;后來的波場也具有量子性,不是物質(zhì)分布的場而是機(jī)率幅的場,不再是法拉第、麥克斯韋和后來愛因斯坦相對論性圖式觀的物質(zhì)場。愛因斯坦和英費(fèi)爾德的這本書,說的就是化學(xué)學(xué)思維與觀念這三百多年來的進(jìn)化與變革。
小結(jié)
愛因斯坦和英費(fèi)爾德在一開頭就強(qiáng)調(diào),三百多年來,化學(xué)學(xué)從精典機(jī)械觀到場域觀再到量子機(jī)率觀的變遷與進(jìn)化,基礎(chǔ)在于思維方法的轉(zhuǎn)變,即從亞里士多德經(jīng)驗思維到伽利略推理思維的轉(zhuǎn)變。也就是說,從經(jīng)驗上升到理論。所以愛因斯坦一再指出,沒有理論的經(jīng)驗不可信。德布羅意提出電子具有波動性,薛定諤猜出波動多項式,玻恩想到波是機(jī)率幅,海森伯認(rèn)識到測不準(zhǔn),等等,這一切雖然與實驗相符,但都還須要理論的論證。非常是玻恩的統(tǒng)計演繹,和由此帶來的統(tǒng)計性因果觀,太難接受和須要論證了。這就要說到希爾伯特和馮諾伊曼。為了讓我們接受量子熱學(xué)的機(jī)率性,馮諾伊曼邏輯地論證了這是希爾伯特空間最恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)。但這又是一段理智思維的故事,愛因斯坦和英費(fèi)爾德在書中沒有接著往下說,我們就不進(jìn)一步展開,還是在此打住吧。
總結(jié)一下,讀愛因斯坦和英費(fèi)爾德的這部《物理學(xué)的進(jìn)化》,有兩點值得指出。
首先,化學(xué)學(xué)或則通常地說科學(xué),是客觀外部世界在我們腦子中的反映,是人類腦子的創(chuàng)造,不要以為科學(xué)就是完全客觀的,它會隨著我們認(rèn)識的改變而改變。以為科學(xué)的就是客觀的,這完全是一種習(xí)慣性的誤會。
另外,我們腦子中的思維觀念具有慣性,習(xí)以為常,總想保持不變,以為固有的思維觀念是永遠(yuǎn)正確的。從牛頓的三維空間+絕對時間到相對論統(tǒng)一的四維閔可夫斯基空間,從平直的閔可夫斯基空間到廣義相對論彎曲的黎曼空間,再到量子熱學(xué)的無限維希爾伯特空間,每一次演化都要經(jīng)歷觀念的轉(zhuǎn)換和克服巨大的慣性。愛因斯坦的名子當(dāng)時在亞洲婦嬰皆知,就是由于相對論沖擊和改變了傳統(tǒng)的時空觀。
化學(xué)學(xué)思維觀念三百多年的演進(jìn)給我們提了個醒,要求我們的思維隨著觀測世界的變化而有完全的修身和靈活,不能腦子死板頑固不變。