這是一篇書(shū)評(píng)。 書(shū)評(píng)作者不僅熟悉晶格動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域，還熟悉《晶格動(dòng)力學(xué)理論》一書(shū)的作者之一黃坤先生。 因此，書(shū)評(píng)是深入而準(zhǔn)確的。 他特別揭示了《晶格動(dòng)力學(xué)理論》兩位作者的風(fēng)格截然不同且互補(bǔ)，這或許對(duì)科學(xué)史有一定的啟示。 這篇書(shū)評(píng)深受讀者喜愛(ài)，網(wǎng)上點(diǎn)擊率很高。
晶體中的原子圍繞其平衡位置作微小的振動(dòng)，這是晶體原子最基本的運(yùn)動(dòng)方式。 晶格動(dòng)力學(xué)主要研究晶體結(jié)構(gòu)、晶格原子振動(dòng)譜和晶格振動(dòng)對(duì)固體力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)的影響。 馬克斯·玻恩和黃昆合著的《晶格動(dòng)力學(xué)理論》[1]，1954年由牛津大學(xué)出版社出版，是一部基于量子力學(xué)的晶格動(dòng)力學(xué)經(jīng)典著作。
作為量子力學(xué)和晶格動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的先驅(qū)，玻恩早在20世紀(jì)20年代建立量子力學(xué)時(shí)就計(jì)劃在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地重新闡述晶格動(dòng)力學(xué)理論并撰寫(xiě)一本書(shū)。 “晶格動(dòng)力學(xué)理論”。 第二次世界大戰(zhàn)之前和期間，玻恩斷斷續(xù)續(xù)地寫(xiě)了幾章，但戰(zhàn)后由于工作繁忙和年事已高，這本書(shū)的寫(xiě)作被擱置了。 1947年春，黃昆在布里斯托大學(xué)用了一年半的時(shí)間完成了博士論文。 由于他獲得了耿助學(xué)金在英國(guó)停留三年的公共資助，今年夏天他到愛(ài)丁堡大學(xué)拜訪了玻恩。 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的接觸，玻恩發(fā)現(xiàn)黃坤對(duì)晶格動(dòng)力學(xué)這門(mén)學(xué)科很熟悉，于是就把自己寫(xiě)的部分晶格動(dòng)力學(xué)手稿給了他看，并建議他們合作寫(xiě)一本書(shū)。 在獲得國(guó)內(nèi)許可和利物浦大學(xué)ICI博士后研究員的資助后，黃坤決定接受博恩的建議物理學(xué)家拉，合作寫(xiě)書(shū)。 從1948年開(kāi)始，黃昆用一半的工作時(shí)間撰寫(xiě)《晶格動(dòng)力學(xué)理論》。 1951年10月啟程回國(guó)時(shí)，手稿已基本完成。 然而，剩余的整理工作卻被拖延了很長(zhǎng)時(shí)間，直到1954年才正式出版[2]。
自出版以來(lái)，本書(shū)迅速成為所有固體物理教科書(shū)和晶格動(dòng)力學(xué)專著的標(biāo)準(zhǔn)參考書(shū)。 該書(shū)已重印十余次，并被翻譯成俄文、中文。 通過(guò)研究這本專著，一代又一代的固態(tài)物理學(xué)家被引入了晶格動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域。 英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)理學(xué)院前院長(zhǎng)、晶格動(dòng)力學(xué)權(quán)威W.在其著作《晶格中的原子動(dòng)力學(xué)》（1973年出版）的序言中說(shuō)，“玻恩與黃坤1954年出版的《晶格動(dòng)力學(xué)理論》至今仍是該學(xué)科主要方面的權(quán)威著作”[3]。 1980年，牛津大學(xué)出版社決定停止印刷； 但三年后，美國(guó)物理學(xué)家JL等人呼吁重新發(fā)表。 于是，牛津大學(xué)出版社出版了新版，并收錄在《牛津經(jīng)典物理叢書(shū)》中。 出版社編輯評(píng)論道：“這部經(jīng)典之作在剛出版時(shí)無(wú)疑是該學(xué)科的代表作；在很多方面，今天仍然如此。” 半個(gè)多世紀(jì)后的今天，人們?nèi)匀辉谫?gòu)買(mǎi)它，這本書(shū)仍然在重印，人們?nèi)匀辉谝盟?據(jù)筆者在Web上檢索，該書(shū)被SCI引用超過(guò)6750次，近年來(lái)平均每年約200次。 除黃坤本人引用外，其余引用均為他人引用。 無(wú)論被別人引用的次數(shù)還是被引用的時(shí)間長(zhǎng)短，《晶格動(dòng)力學(xué)理論》在國(guó)際上都是罕見(jiàn)的。
1989年，黃坤先生70歲生日，《晶格動(dòng)力學(xué)理論》中文版（葛維坤、賈維毅譯，蔣丕煥主編）由北京大學(xué)出版社出版。 印刷的千份，瞬間就被搶購(gòu)一空。 2006年3月，為了紀(jì)念去年去世的黃坤先生，也為了方便年輕一代物理學(xué)家對(duì)晶格動(dòng)力學(xué)的研究，北京大學(xué)出版社決定重印中文版《晶格動(dòng)力學(xué)理論》 》并入選《北京大學(xué)物理叢書(shū)》。 原譯者之一葛維坤先生重新編輯了譯文，夏建白先生為重印作序。
我跟隨黃老師多年，把《晶格動(dòng)力學(xué)理論》讀了一遍又一遍。 這本書(shū)給我感觸最深的是以下幾個(gè)特點(diǎn)：
首先，《晶格動(dòng)力學(xué)理論》這本書(shū)是玻恩和黃坤完全不同風(fēng)格的互補(bǔ)而精彩的結(jié)合。 玻恩的研究風(fēng)格是從一般到具體。 玻恩在寫(xiě)《晶格動(dòng)力學(xué)理論》一書(shū)時(shí)，打算從量子理論最普遍的原理出發(fā)，用演繹的方式盡可能地推演晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 然而，玻恩的抽象演繹表達(dá)方式并不符合黃坤的風(fēng)格。 黃坤深受NF·莫特的影響。 他的研究并不是從哈密頓量開(kāi)始，而是從具體的物理問(wèn)題出發(fā)建立模型，從而獲得最有意義的物理結(jié)果。 “黃博士堅(jiān)信科學(xué)的主要目的是社會(huì)效益”[1]。 為此，黃坤建議增加一個(gè)更容易理解的第一部分——“基本理論”，然后由“具體”過(guò)渡到“抽象”，發(fā)展到博恩主張寫(xiě)的第二部分——“普遍理論”。 黃昆和玻恩對(duì)于書(shū)中是否在量子力學(xué)推導(dǎo)前增加三個(gè)介紹性章節(jié)發(fā)生了爭(zhēng)論。 后來(lái)玻恩屈服了物理學(xué)家拉，因?yàn)檫@是黃坤合作寫(xiě)書(shū)的前提條件[2]。 因此，該書(shū)的“最終形式和寫(xiě)作應(yīng)很大程度上歸功于黃博士”[1]。 《晶格動(dòng)力學(xué)理論》分為“基礎(chǔ)理論”和“一般理論”兩部分。 黃坤主講的“基礎(chǔ)理論”部分包括“原子鍵合力”、“晶格振動(dòng)”、“晶體彈性與穩(wěn)定性”三章，包括晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用：“普適理論”部分由“量子力學(xué)基礎(chǔ)”、“長(zhǎng)波方法”、“自由能”和“光學(xué)效應(yīng)”四章組成，包括一般理論和由此產(chǎn)生的一些更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。回顧起來(lái)，這兩章《晶格動(dòng)力學(xué)理論》這本書(shū)的巨大影響固然與該書(shū)出版后固體物理學(xué)的興起和蓬勃發(fā)展有關(guān)，但不可否認(rèn)的是，這也離不開(kāi)本書(shū)第一部分中“基礎(chǔ)理論”的開(kāi)放，因?yàn)楹芏鄬?shí)驗(yàn)工作者往往對(duì)現(xiàn)象學(xué)基礎(chǔ)理論更感興趣，覺(jué)得更容易掌握，尤其是第一部分中的現(xiàn)象學(xué)“黃方程”，晶格振動(dòng)與電磁波的耦合模式、均勻變形等。當(dāng)然，這部分對(duì)于理論物理學(xué)家來(lái)說(shuō)也是相當(dāng)有用的。 我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)是，學(xué)完第一部分，再看第二部分，實(shí)物圖像會(huì)更清晰，更容易與具體實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)。
其次，《晶格動(dòng)力學(xué)理論》中的許多內(nèi)容尚未在其他文獻(xiàn)中發(fā)表過(guò)，這使其具有獨(dú)特性。 正如玻恩在序言中指出的那樣，“本書(shū)并不完全是已發(fā)表成果的匯編”。 這部專著不僅總結(jié)了玻恩學(xué)派已發(fā)表的研究成果，而且黃坤在寫(xiě)作過(guò)程中也做出了進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。 系統(tǒng)創(chuàng)新。 例如，玻恩近似（即絕熱近似）的闡述、晶格理論的長(zhǎng)波長(zhǎng)方法、有限應(yīng)變下的晶格彈性理論、彈性、熱電和壓電的溫度依賴性方程電介質(zhì)的性質(zhì)、色散的獨(dú)特方程圖像處理和微觀理論、紅外光譜線寬的量子理論、晶格力常數(shù)的10個(gè)不變關(guān)系等。有些討論雖然發(fā)表了，但在文獻(xiàn)中已經(jīng)不再容易找到。 例如，黃方程的詳細(xì)推導(dǎo)和聲子極化子理論發(fā)表在ERA等內(nèi)部通訊期刊上。 這些或許也是本書(shū)“長(zhǎng)壽”的另一個(gè)原因。 此外，本書(shū)寫(xiě)作時(shí)還預(yù)言了一系列新的光學(xué)現(xiàn)象：如晶體中紅外吸收的精細(xì)結(jié)構(gòu)（所謂的“殘余線”）、晶體中的拉曼散射，以及激光出現(xiàn)后的一一預(yù)測(cè)。 20世紀(jì)60年代。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。 這進(jìn)一步說(shuō)明本書(shū)是一本學(xué)術(shù)專著，而不是“編輯”。 在研究偶極子超晶格模型時(shí)，我特別受益于《偶極子晶格中的庫(kù)侖場(chǎng)-Ewald's and of 》這本書(shū)的第30節(jié)。 將場(chǎng)的長(zhǎng)程緩慢變化部分與短程快速變化部分分開(kāi)，是凝聚態(tài)物理理論中的常用方法，也是黃昆的看家本領(lǐng)之一。 本書(shū)這方面的內(nèi)容特別簡(jiǎn)潔易懂。
“晶格動(dòng)力學(xué)理論”的第三個(gè)顯著特征是它的無(wú)誤差性。 本書(shū)包含許多復(fù)雜的理論計(jì)算。 出版后，幾乎沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)這本書(shū)有任何錯(cuò)誤。 博恩對(duì)此非常滿意。 這似乎歸功于黃坤，有一個(gè)有趣的事件可以作為證據(jù)。 玻恩非常擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)，他曾經(jīng)猶豫過(guò)是選擇數(shù)學(xué)還是物理作為自己的職業(yè)。 但他不擅長(zhǎng)復(fù)雜的計(jì)算，經(jīng)常犯一些低級(jí)的低級(jí)錯(cuò)誤，這是他周圍人都知道的。 有一次他寫(xiě)了一篇關(guān)于電子和氫原子碰撞的論文。 寫(xiě)完后，他請(qǐng)奧本海默幫忙檢查論文中的計(jì)算。 奧本海默讀完后說(shuō)道：“我完全沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤——這真的是你一個(gè)人寫(xiě)的嗎？” 玻恩并沒(méi)有因此被冒犯，反而很欣賞奧本海默的性格，因?yàn)閵W本海默·莫是唯一一個(gè)當(dāng)著他的面直率而魯莽地說(shuō)出這句話的人[4]。 黃坤不僅擅長(zhǎng)科學(xué)計(jì)算，而且一生嚴(yán)謹(jǐn)、追求完美。 對(duì)于所研究問(wèn)題的每一個(gè)方面，黃坤都要反復(fù)思考，有時(shí)要經(jīng)過(guò)“否定之否定”的n次方才能得出正確的結(jié)論。 黃坤常說(shuō)自己的想法十有八九不靠譜，所以他總是仔細(xì)考慮。 黃坤并不同意用過(guò)于繁瑣的數(shù)學(xué)方法來(lái)研究物理問(wèn)題。 但當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算時(shí)，他卻非常仔細(xì)，反復(fù)測(cè)試。 因此，黃坤的研究成果是經(jīng)得起時(shí)間檢驗(yàn)的。 轉(zhuǎn)載者和翻譯者葛偉坤中英文都非常出色。 他最近告訴我，在這次重印過(guò)程中，他把英文原版讀了一遍又一遍，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤。 相反，他在中文版第一次印刷時(shí)就發(fā)現(xiàn)了一些翻譯不準(zhǔn)確和印刷錯(cuò)誤，他對(duì)此感到非常難過(guò)。 此中文版已重印出版。 除了外觀和紙張質(zhì)量的改進(jìn)外，首次印刷時(shí)的一些缺點(diǎn)也得到了糾正和提高，達(dá)到了更高的水平。
當(dāng)然，作為一本50多年前出版的經(jīng)典著作，它不可能包含該學(xué)科后來(lái)的發(fā)展。 但經(jīng)典作品的啟發(fā)和作用更為長(zhǎng)遠(yuǎn)，是新發(fā)表的評(píng)論文章或新書(shū)所無(wú)法取代的。
參考
[1] 出生M，黃K.。 出版社，1954 年； 出生，黃坤。 葛偉坤、賈偉毅譯. 姜皮煥曉。 晶格動(dòng)力學(xué)理論，前言。 北京大學(xué)出版社，2006年。V-ix
[2] 朱邦芬. 黃昆——聲子物理學(xué)第一人。 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2002
[3] W.The of ;:, 1973; 柯克蘭寫(xiě)的。 盧世濟(jì)譯. 盧東曉. 晶體原子動(dòng)力學(xué)。 北京高等教育出版社，1983
[4] 馬克斯·玻恩. 我的生活 - 馬克斯·玻恩的自傳。 陸浩、江曉東、楊洪斌譯. 上海：東方出版中心，1998
補(bǔ)充說(shuō)明
2005年7月，黃昆先生不幸因病去世。次年，北京大學(xué)出版社決定在《北大物理叢書(shū)》中重印出版黃昆先生的經(jīng)典著作。 出版社的編輯邀請(qǐng)我寫(xiě)書(shū)評(píng)。 我當(dāng)然不能接受。 衰退。 經(jīng)過(guò)深思熟慮，我覺(jué)得我應(yīng)該寫(xiě)一些我從黃先生那里聽(tīng)到的書(shū)和我對(duì)此書(shū)的感受。 我覺(jué)得最有趣的就是他和玻恩之間關(guān)于如何寫(xiě)這本書(shū)的爭(zhēng)論。 玻恩主張從量子力學(xué)入手。 我從本書(shū)的基本原理出發(fā)，演繹地寫(xiě)了這本書(shū)。 黃昆認(rèn)為，科學(xué)的主要目的是社會(huì)效益。 為了使本書(shū)更具實(shí)用性，應(yīng)增加三個(gè)基礎(chǔ)介紹章節(jié)來(lái)解釋該領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)。 像黃坤這樣的人很難找。 他是合著者，所以最后博恩不得不讓步，讓黃坤按照自己的想法來(lái)寫(xiě)。 因此，這本書(shū)的序言是由玻恩一人署名，頗不符合慣例。 只是玻恩想表明“這本書(shū)的最后一章的形式和寫(xiě)作很大程度上應(yīng)該歸功于黃博士。”我有一個(gè)觀察：圖書(shū)館里新書(shū)的側(cè)面都是白色的，而舊書(shū)的側(cè)面是白色的。書(shū)從側(cè)面看是灰色的——讀得比較多的部分相對(duì)來(lái)說(shuō)比較暗，我發(fā)現(xiàn)在很多大圖書(shū)館里，這本書(shū)的前三章確實(shí)是比較暗的，這說(shuō)明黃坤的堅(jiān)持是正確的。
朱邦芬
2012 年 1 月 25 日
《物理學(xué)》50年文選
