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普朗克一些物理哲学论文翻译出来,照亮青年一代的道路。
我不知道他心里是怎样想的?其实我们很少谈心。他不善言谈。他的译文同样结结巴巴,但方格子里面的一个个汉字却写得非常工整,有如刻出来一般,是标准的一丝不苟,令我敬佩,尽管我最后没有走上翻译的道路。
他译完了《热力学讲义》这部世界名著,对普朗克的这些著作,爱因斯坦的评价是:“这些书都是物理学文献中的杰作。没有一个物理学家的藏书室可以没有这些书。在这些书中普朗克把自己的大部分最重要的研究成果都概括进去了,并使他的同行都能看懂。”林先生的译稿没有付印。我见过他的译稿,里面的数学物理公式写得尤其规范。
普朗克和他的译者都走了,这些公式还活着。即使是有朝一日地球上连一个人都没有,人类已经绝迹,热力学的数学物理公式依旧会有效。——普朗克多次提到这一点,给了我难忘印象。所以在我眼里,研究物理学是走近永恒,是“朝圣”。这才是普朗克的论著给我最大的启蒙。
三、 普朗克和他的量子物理学世界
从林先生家出来的第二天,我便一头栽进图书馆的卡片目录室。我受不了普朗克的诱惑。北大6年,是我受诱惑的6年。有诱惑的人生才值得一过。普朗克和有关他的论著卡片总共有40多张。这又一次加深了我对北大图书馆的热爱和眷恋。因为它能最大满足我对“哲学世界观”的追求。即便有的书是北大没有的,也可以通过馆际从北京图书馆和中国科学院图书馆借来。
只要把条子递上去,第三天即可到我手中。我多次尝到了这种甜头!
当时我不可能去读普朗克的专业性很强的专著,比如他的名著《理论物理学导论》(共5卷);《理论物理学8讲》和《热力学讲义》等。这些论著不断再版,饮誉世界科学界和高等教育界,培养了世界各国好几代的物理学家。日本杰出物理学家、诺贝尔奖金获得者汤川秀树就是因为深受《理论物理学导论》的鼓舞和感召才决定献身物理学研究,当时汤川还是个高中生。
当时(1958—1961)我主要读两方面的书:
A. 普朗克论述自然哲学,即物理学同哲学的关系;
B. 普朗克生平(包括自传和学生、朋友对普朗克的回忆录)。
1958年适逢普朗克诞生一百周年,两个德国都把它看成是一件大事,都出了纪念文集,并把他的许多著名讲演印成单行本发行。王府井外文科技书店有买(包括影印)。为了买下这些著作,我只好卖掉一只金戒指。其中有三卷本的《物理学论文和讲演集》。第三卷最动我心弦,内容包括:
《物理学中的因果概念》;
《科学观念的起源和作用》;
《物理作用量子发现的历史》;
《能量和温度》;
《从新近研究眼点看物理学的规律性》;
《营构物理世界图像的20年工作》;
《理论物理学》;
《物理世界图像的统一性》。
凡是普朗克发表的有关这类自然哲学的论著,我都借来精读,一句也不放过,而且做读书笔记,写批注,写读后感。于是才有1990年我决心动手撰写《普朗克之魂——感觉世界·物理科学世界·实在世界》一书,1992年12年出版,四川人民出版社,55万字,775页,厚如一块砖头,沉甸甸的。
10本样书是我在德国收到的,通过慢件从中国寄到我手中。当时我在波恩莱茵河岸边一家咖啡屋读到它,我自然想起我在北大精读普朗克论著的峥嵘岁月。这部砖头厚的书是我多年(包括我在海边放羊6年)“俯而读,仰而思”的总结。我用普朗克的物理学道路作为一根红线,贯穿全书,涉及量子物理学的一些主要概念进化的历史和它的哲学意义。
沿着莱茵河作长距离散步,我又一次记起方以智的幸福感:
“我得以坐集千古之智,折衷其间,岂不幸乎!”
早年阅读普朗克的论著,撰写《普朗克之魂》,是在中国;书印出来了,到我手中,看样书,却是在德国——普朗克的祖国,是我先前没有料想到的!
今天我要问:当年我作为北大一个文科学生,毅然决然潜心阅读普朗克的书,勇敢地走进量子物理学及其哲学世界的动机是什么?究竟是什么东西如此吸引我?从德国文学转到量子物理学的跨度是很大的。完成这个跨度要有一定的胆识。
“我崇拜,故我在”(7)
学物理的,去涉及文学艺术,这不新鲜。比如去拉琴,写诗,写剧本。但从文科到理科,并不常见。我想有以下4个地方深深吸引我:
第1,冬天,我们在室内生一个炉子取暖。一群孩子坐在炉子周围听外婆讲童话故事:“很久很久以前……”
直觉告诉我们,炉火的能量是以连续方式向四周发射的。
白天,阳光从窗口射进卧室,直觉告诉我们,日光也是以连续方式发射的。千万年来,人类都是这样感觉的,认为的。我们的直觉经验告诉我们的,难道还有错?!但是我们的感觉常常会出错,掩盖了事物的本性或真相。
黑格尔说:“哲学观念常常是通常观念的反面。”
1900年普朗克发现:能量的发射是以不连续的、跳跃式的方式发射的!或者说,能量是一份份发射的!——这可是通常观念(常识)的反面。
这是革命性的。就是说,能量的真相是量子化的。
光和所有其他种类的电磁辐射(比如炉子向屋里发射热,使我们感到温暖)并不像千万年的传统直觉告诉我们的那样是连续的波列,而是由一个个“能量包”所组成,每个“能量包”有着完全确定的、分立的能量。
后来(1932年)普朗克说:“我认识到,光原来是由最小的东西所组成,它们是一份份地被发射出来的。这种发射只能是以最小的量子——我们称它为基本作用量子——的整数倍进行的。”
1900年,他和儿子在柏林郊区森林中散步。我在柏林逗留期间,特意造访了这片森林,为的是看看,当年这里的“森林场”究竟给了普朗克什么样的灵感闪烁?他曾对儿子说:“今天我作出了一项发明,其重要性堪与牛顿的发现相比。”(这是我从一本英文杂志中读到的。原文是:Today I have made a discovery as important as that of Newton)
我查阅了其他几处文献,说法不尽相同。只有把这几种说法放在一起,加以比较,才能呈现出一个较全面的真相。(北大图书馆的丰富藏书为我提供了便利)。
其中一种说法是:“我现在所发现的那个东西要么就是荒诞无稽的,要么也许就是牛顿以来物理学最伟大的发现之一。”
另一种说法是:“我要么作出了一个头等重要的发现,这个发现或许可以同牛顿的发现媲美,要么可能会证明是大错而特错。”
普朗克的发现在我内心激起了一个特大的惊叹号!这个惊叹号属于自然哲学的性质。
在北大最后三年多(1958—1961),“自然哲学”(Natural Philosophy)是个关键词,它成了我的中心兴趣。我对理论物理学的热爱,说到底就是迷恋“自然哲学”。
能量(Energy)及其交换存在于一切自然现象(all natural phenomena)中。——这个命题在我内心又激起一个惊叹号!
根据我的理解,北风乍起,万叶吟风,便有能量在交换,否则风和叶就驱动不起来。
阳光照着原野上一株小草,也有能量交换。因为光合作用的主角是能量。
蜻蜓在飞,或停在空中不动,也在耗能。
夏夜,蛙声一片,青蛙也在耗能。否则它便发不出声音。
正是能量及其交换推动了自然界一切大小动作的发生。
关于能量的本性和结构引起了我的极大兴趣。这兴趣在本质上属于自然哲学,层次最高,远远脱离了我最初逃避不正常政治社会现实这个低级、表层的动机。
即便是社会变好了,进入太平盛世,十全十美,我对“自然哲学”追求的热情也不会衰退。因为这种探索的动机才是永恒的。
第2,有两个公式吸引我这个文科学生(当年我刚好是