物理學(xué)之美

前言

對(duì)科學(xué)的美和妙要有鑒賞力    《科學(xué)之美》叢書即將出版了，我向各位作者朋友和北京大學(xué)出版社表示祝賀。    我得知，《科學(xué)之美》叢書是我國(guó)第一套以傳播科學(xué)情趣、吸引科學(xué)鑒賞、培育科學(xué)志向?yàn)槭姑目茖W(xué)普及讀物，目標(biāo)是引導(dǎo)青少年熱愛(ài)科學(xué)，投身科學(xué)事業(yè)。出版社把《科學(xué)之美》叢書的宗旨寫成這樣兩句話：“共享科學(xué)的情與趣，共賞科學(xué)的妙與美”。我以為，它的出版，是很有意義的。    1997年1月17日，我在香港中華科學(xué)與社會(huì)協(xié)進(jìn)會(huì)與香港中文大學(xué)主辦的演講會(huì)上發(fā)表演講《科學(xué)工作有沒(méi)有風(fēng)格？》。后來(lái)，在收入《曙光集》的時(shí)候，把此演講的標(biāo)題寫作了“美與物理學(xué)”。在那次演講中，我談到，物理學(xué)自實(shí)驗(yàn)、唯象理論到理論架構(gòu)，是自表面向深層的發(fā)展。表面有表面的結(jié)構(gòu)，有表面的美。進(jìn)一步的唯象理論研究顯示出了深一層的美。再進(jìn)一步的研究，就顯示出了極深層的理論架構(gòu)的美。    牛頓的運(yùn)動(dòng)方程、麥克斯韋方程、愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論方程、狄拉克方程、海森伯方程，以及其他五六個(gè)方程是物理學(xué)理論架構(gòu)的骨干。它們提煉了幾個(gè)世紀(jì)的實(shí)驗(yàn)工作、唯象理論的精髓，達(dá)到了科學(xué)研究的最高境界。它們以極度濃縮的數(shù)學(xué)語(yǔ)言寫出了物理世界的基本結(jié)構(gòu)，可以說(shuō)它們是造物者的詩(shī)篇。    我以為，年輕朋友們應(yīng)該對(duì)科學(xué)的這些不同層次的美擁有鑒賞力。常常有年輕朋友問(wèn)我，他應(yīng)該研究物理，還是研究數(shù)學(xué)。我的回答是，這要看你對(duì)哪一個(gè)領(lǐng)域里的美和妙有更高的判斷能力和更大的喜愛(ài)。愛(ài)因斯坦在1949年談到他為什么選擇物理學(xué)，他說(shuō)：“在數(shù)學(xué)領(lǐng)域里，我的直覺(jué)不夠，不能辨認(rèn)哪些是真正重要的研究，哪些只是不重要的題目。而在物理學(xué)里，我很快學(xué)到怎樣找到基本問(wèn)題來(lái)下工夫?！?   因此，對(duì)年輕朋友來(lái)說(shuō)，要對(duì)自己的喜好與判斷能力(也就是科學(xué)鑒賞力)，有正確的自我估價(jià)。從這個(gè)角度來(lái)看，《科學(xué)之美》叢書邀請(qǐng)讀者“共享科學(xué)的情與趣，共賞科學(xué)的妙與美”，是很有意義的。

內(nèi)容概要

《物理學(xué)之美》從浩淼的物理學(xué)歷史中，尋找最有典型意義的物理學(xué)理論發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，深入淺出地分析在不同時(shí)代，物理學(xué)家對(duì)物理學(xué)之美的觀點(diǎn)，探討他們?nèi)绾卫米约旱膶徝琅袛鄟?lái)建構(gòu)物理理論，以及他們的困惑和成功。作者楊建鄴綜合分析不同時(shí)代物理學(xué)之美的演變和進(jìn)化，最后得到物理學(xué)之美的最高層次：數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)美?！段锢韺W(xué)之美》史料豐富，行文自然流暢，整體歸納性強(qiáng)，加上數(shù)百幅珍貴圖片，給讀者以美的享受和智慧的啟迪。

作者簡(jiǎn)介

楊建鄴，1935年出生，華中科技大學(xué)物理系教授，在物理學(xué)史、科學(xué)家傳記和科普讀物方面著譯豐富，曾出版相關(guān)作品約50部（其中譯著11部），代表著作有《量子史話》、《窺見(jiàn)上帝秘密的人——愛(ài)因斯坦傳》、《霍金傳》等，主要譯作有《基本粒子物理學(xué)史》和《愛(ài)因斯坦全傳》等。

書籍目錄

緒言
此曲只應(yīng)天上有——開(kāi)普勒的和諧宇宙
上帝說(shuō)：讓牛頓出生吧！——牛頓的引力理論
一首美麗的交響樂(lè)——熱力學(xué)兩定律
哪位神明寫出了這些符號(hào)？——麥克斯韋方程組
愛(ài)因斯坦的“連鎖倒轉(zhuǎn)法”
越過(guò)上帝的肩膀瞧了一眼——海森伯發(fā)現(xiàn)矩陣力學(xué)
秋水文章不染塵——“有魔力”的狄拉克方程
θ-τ之謎——宇稱守恒坍塌記
“大自然有一種異乎尋常的美”——規(guī)范場(chǎng)的故事
后記
參考書目

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：楊振寧接受了特勒的建議之后，就開(kāi)始專心致志地寫《論核反應(yīng)分布與測(cè)量問(wèn)題》這篇文章，作為他的博士論文。1948年6月，楊振寧終于順利通過(guò)了博士論文答辯，獲得了芝加哥大學(xué)物理學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。1949年春，普林斯頓高等研究院院長(zhǎng)奧本海默應(yīng)邀到芝加哥大學(xué)作學(xué)術(shù)演講，演講的內(nèi)容正好是楊振寧以前思考過(guò)的，因此他對(duì)奧本海默的研究很有興趣，不由動(dòng)了心，想到普林斯頓去工作一段時(shí)間。于是，他請(qǐng)費(fèi)米和特勒為他寫一封推薦信給奧本海默。很快，就給楊振寧寄來(lái)了邀請(qǐng)函。1949年秋天，楊振寧來(lái)到了普林斯頓高級(jí)研究院。楊振寧和米爾斯合作1952年底，據(jù)楊振寧自己說(shuō)：“1952年對(duì)我來(lái)說(shuō)一事無(wú)成。”其原因是他同時(shí)對(duì)幾個(gè)研究對(duì)象有興趣，在它們之間“搖來(lái)擺去”，結(jié)果“我的努力并沒(méi)有得到任何有用的成果”。“幸而，我仍然感到心安理得而信心十足，并未因一事無(wú)成而過(guò)分煩惱。”

后記

首先談?wù)勎遗c“物理學(xué)之美”的緣分。    我曾經(jīng)在記憶里盡力搜索，在我讀書期間(包括中學(xué)和大學(xué))，實(shí)在找不到任何有關(guān)“物理學(xué)之美”的概念。第一次知道“科學(xué)美”這個(gè)概念是1989年，那時(shí)我在華中科技大學(xué)物理系任教。有關(guān)這段往事我在翻譯錢德拉塞卡的《真與美》一書的后記中曾經(jīng)寫道：    我是學(xué)物理出身的，對(duì)錢德拉塞卡傳奇般的經(jīng)歷早有所聞，但卻從來(lái)沒(méi)有讀過(guò)他的著作。1989年7月24日，我忽然收到在美國(guó)紐約工作的大哥寄來(lái)的一包書，打開(kāi)封皮，我一眼就盯上了錢德拉塞卡著的《真與美》(Truth and Beauty)。按慣例，我翻開(kāi)目錄：“科學(xué)家”、“科學(xué)的追求及其動(dòng)機(jī)”、“莎士比亞、牛頓和貝多芬：不同的創(chuàng)造模式”、“美與科學(xué)對(duì)美的探求”，還有“廣義相對(duì)論的美學(xué)基礎(chǔ)”！我似乎覺(jué)得眼睛一亮，一個(gè)嶄新的世界在我面前打開(kāi)了。一篇一篇看下去，這種感受越來(lái)越強(qiáng)烈。正如作者在前言中所說(shuō)，他思考的是一些我們大家應(yīng)該思考但又“從未認(rèn)真思考過(guò)的問(wèn)題”；而且我還深深感到，錢德拉塞卡思考的這些問(wèn)題對(duì)中國(guó)讀者一定很有價(jià)值。于是我決心將這本書譯出。    后來(lái)這本書的中譯本幾經(jīng)周折，終于在1996年由湖南科學(xué)技術(shù)出版社的“第一推動(dòng)叢書”里出版了。雖然出版幾經(jīng)周折，但是出版以后正如我所想象的這本書將“對(duì)中國(guó)讀者一定很有價(jià)值”，所以到2007年這本書已經(jīng)再版13次，累計(jì)總有10萬(wàn)冊(cè)以上。在當(dāng)今中國(guó)，科學(xué)普及書能夠出到這個(gè)數(shù)，就足以說(shuō)明這本書的價(jià)值。    2000年，在得到楊振寧教授允許后，我選編并出版了《楊振寧文錄》，在選編的過(guò)程中，我仔細(xì)閱讀了楊振寧寫的“美和理論物理學(xué)”、“科學(xué)美與文學(xué)美”、“美與物理學(xué)”等一系列文章，因此對(duì)于物理學(xué)之美有了比較深人的認(rèn)識(shí)。    接著在2007年，我受湖南科學(xué)技術(shù)出版社的委托，與我的學(xué)生肖明等人翻譯克勞(H.Kragh，1944—  )的《狄拉克傳》(Dirac：A Scientific Biograph)，)時(shí)，這使我有幸認(rèn)真閱讀了其中的一章“數(shù)學(xué)美原理”，真是獲益匪淺，對(duì)于“物理學(xué)中的數(shù)學(xué)之美”，有了一個(gè)新的理解。    但是，當(dāng)王直華先生和北京大學(xué)出版社周雁翎先生在2007年底邀請(qǐng)我為《科學(xué)之美叢書》寫一本《物理學(xué)之美》時(shí)，我仔細(xì)想了一下，覺(jué)得自己雖然對(duì)物理學(xué)之美有了一些認(rèn)識(shí)，但是真要寫一本物理學(xué)之美的書，還是力不從心，沒(méi)有這個(gè)能力，不知道從何談起，因此不敢貿(mào)然答應(yīng)。后來(lái)幾經(jīng)切磋，我們意見(jiàn)統(tǒng)一了：談物理學(xué)之美，不是談物理現(xiàn)象之美，而要從物理學(xué)歷史的發(fā)展中，尋找物理學(xué)理論和理論結(jié)構(gòu)之美，以及它們的發(fā)展、挫折、成功和變化。我對(duì)物理學(xué)史一直有很大的興趣，因此覺(jué)得如果從這個(gè)角度切人，也許可以試一試。    李白在《望廬山瀑布》這首詩(shī)中寫出了廬山瀑布的神秘雄奇：    日照香爐生紫煙，    遙看瀑布掛前川。    飛流直下三千尺，    疑是銀河落九天。    我想，當(dāng)讀者在讀到本書中物理學(xué)大師鐘情于物理學(xué)之美時(shí)，也會(huì)對(duì)他們神奇的智慧，有“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”的驚嘆。

媒體關(guān)注與評(píng)論

科學(xué)真是迷人，根據(jù)零星的事實(shí)，添加一點(diǎn)猜想，就能贏得那么多收獲!　　——馬克·吐溫(美國(guó)作家)科學(xué)的真正主題是世界之美?！　　f伊(法國(guó)社會(huì)哲學(xué)家)物理學(xué)家并小會(huì)因?yàn)槎昧嗣利惖牟屎缡且驗(yàn)楣獾纳⑸涠?，就失去了?duì)蔚藍(lán)色天空和紫紅色落日的感動(dòng)。　　——玻爾茲曼(奧地利物理學(xué)家)我們可以開(kāi)誠(chéng)布公地說(shuō)，在精密科學(xué)中，絲毫也小亞于在藝術(shù)中，美是啟發(fā)和明晰的最重要的源泉。我感到，透過(guò)原子現(xiàn)象的外表，我看到了一場(chǎng)美麗的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；當(dāng)想到大自然如此慷慨地將珍貴的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)在我眼前時(shí)，我?guī)缀跆兆砹恕！　　Ｉ?1932年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者)學(xué)物理的人用不著對(duì)物理方程的意義操心，只要關(guān)心物理方程的美就夠了?！　　依?1933年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者)科學(xué)研究的成果，也是一首很美麗的詩(shī)歌。我們所探求的方程式就是人自然的詩(shī)歌?！　　獥钫駥?/pre>


編輯推薦
《物理學(xué)之美》是楊振寧教授作序推薦。





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