偉大的物理學(xué)家（上下）

前言

這本書講述了偉大科學(xué)家的生平，特別是三十名物理學(xué)偉人的生活。他們一些人的名字我們很熟悉(牛頓、愛因斯坦、居里夫人、海森堡、玻爾)，而另一些人我們可能不熟悉(克勞修斯、吉布斯、邁特納，狄拉克、錢德拉塞卡)。他們?nèi)渴沁^去和現(xiàn)在的非凡人類，至少像他們研究的主題那樣引人入勝。這本書里的簡短傳記講述了這些人和他們的物理學(xué)問的故事。書中各章節(jié)的形式和篇幅各不相同，取決于能夠得到的傳記材料(有時不充足)。有些章里附有簡略的段落(標(biāo)題是“經(jīng)驗”)，包含數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)主題的背景信息，為不了解情況的讀者提供方便。常識認為，普通讀者懼怕數(shù)學(xué)公式。我沒有接受這項忠告，在一些章節(jié)里納入了公式。數(shù)學(xué)公式表達了物理學(xué)語言：不學(xué)習(xí)一些這種語言的知識你就不會領(lǐng)會要點。如果你具備基本的(高中)代數(shù)知識，并且需要的話注意一下“經(jīng)驗”部分，這應(yīng)該不成問題。術(shù)語表和大事記可能也會有所幫助。要想得到更多傳記材料，參考“進一步閱讀”部分引用的作品。并沒聲稱這是一項全面或者說學(xué)術(shù)研究，它的目的是作為科學(xué)家和科學(xué)研究者們(正式或非正式)的消遣讀物。我的并不過分的希望是，你能在閑暇時讀一讀這些章節(jié)，認識到科學(xué)終究是人類的一項努力。威廉·H.克勞普爾

內(nèi)容概要

　　《偉大的物理學(xué)家：從伽利略到霍金 物理學(xué)泰斗們的生平和時代（上下）》是一部翔實生動的現(xiàn)代物理學(xué)史，通過物理學(xué)圣殿中30位男女科學(xué)家生平得到充分的反映。作者生動描述了這些科學(xué)巨人的生活經(jīng)歷和科學(xué)工作，他們之中有伊薩克·牛頓、瑪麗·居里、恩斯特·盧瑟福、阿爾伯特·愛因斯坦和尼耳斯·玻爾，及至當(dāng)代的卓越物理學(xué)家……如理查德·費曼、默雷·蓋爾曼和斯蒂芬·霍金。我們在這里看到的科學(xué)家們，有的喜愛交友、有的喜歡獨處、有的自命不凡、有的為人友善、有的不屈不撓、有的飛揚跋扈、有的提師攜友、有的以鄰為壑。但他們?nèi)际菬o與倫比的天才，作者在把握這些科學(xué)偉人個性的同時，還同時生動描述了他們作出偉大發(fā)現(xiàn)的瞬間，他們的含辛茹苦、他們的親情友情、他們稟承的信仰、他們所受的教育。另外，作者還按專業(yè)對這些科學(xué)家進行了歸類—力學(xué)、熱力學(xué)、粒子物理學(xué)等，在每一類別的開頭都有一篇歷史概述，這樣，在量子力學(xué)一編中，讀者可以看到馬克斯·普朗克的工作是如何影響尼·玻爾的，以及玻爾又是如何影響海森伯的。

作者簡介

作者：(美)克勞普爾 譯者：中國科大物理系翻譯

書籍目錄

前言致謝Ⅰ  力學(xué)歷史概述1.宇宙是怎樣運轉(zhuǎn)的伽利略2.一個著迷的人艾薩克·牛頓Ⅱ  熱力學(xué)歷史概述3.兩場革命的故事卡諾4.噩夢醒來是早晨坎坷的人生，直覺的天才邁耶5.神圣的使命焦耳6.統(tǒng)一性和歸納整合型學(xué)者亥姆霍茲7.多面手型的科學(xué)家湯姆孫8.引入熵函數(shù)的人克勞修斯9.熱力學(xué)集大成者W.吉布斯10.熱力學(xué)大廈封頂之人能斯特Ⅲ  電磁學(xué)歷史概述11.自然力米開爾·法拉第12.魔術(shù)師式科學(xué)家杰姆斯·克拉克·麥克斯韋Ⅳ  統(tǒng)計力學(xué)歷史概述13.分子和熵路德維?！げ柶澛? 相對論歷史概述14.思想上的探險家阿爾伯特·愛因斯坦Ⅵ  量子力學(xué)歷史概述15.無可奈何的革命馬克斯·普朗克16.聊出來的科學(xué)尼耳斯·玻爾17.長于評論的科學(xué)家沃爾夫?qū)づ堇?8.矩陣力學(xué)沃內(nèi)·海森堡19.波動力學(xué)歐文·薛定諤和路易斯·德·布羅意Ⅶ  核物理歷史概述20.打開大門瑪麗·居里21.在波峰上奧內(nèi)斯特·盧瑟福22.物理學(xué)和友誼莉斯·邁特納23.全方位的物理學(xué)家恩里科·費米Ⅷ  粒子物理歷史概述24.iγ·αμ=mμ保羅·狄拉克25.你在乎什么理查德·費曼26.講夸克的故事默雷·蓋爾曼Ⅸ  天文，天體物理和宇宙學(xué)歷史概要27.超越銀河系埃德溫·哈勃28.完美的學(xué)者蘇布拉尼揚·錢德拉塞卡29.磨難、榮耀和命運史蒂芬·霍金物理學(xué)大事年表術(shù)語表進一步閱讀建議索引

章節(jié)摘錄

泡利會怎么說現(xiàn)代版本的量子理論——以“量子力學(xué)”而知名，從出生到成熟僅用了1925年到1930年的五年時間，卻取得了比過去二十五年，甚至，也比后來的七十年大得多的成就。1925年之前主要受概念更新、質(zhì)疑的掣肘，如波粒二象性這類的悖論，愛因斯坦光粒子理論和經(jīng)典波動理論的矛盾等，都遇到過煩惱和限制。但是到1925年，也許是因為大家已經(jīng)熟悉了，這些困難變得較少束縛手腳了。理論家不再擔(dān)憂量子王國概念上的奇異性，而是開始利用其中的奇異性做新物理了，越過概念上的障礙后，發(fā)展之快非常驚人，對于有著先見之明的人來說，似乎云消霧散了，突然可以看清楚許多從來沒想到過的方向。新一代量子物理學(xué)家1920年初就開始實踐了，他們大都是量子物理學(xué)家的后代，出生于1900年普朗克向柏林物理學(xué)會宣讀那篇著名文章之后(或許可以想象，普朗克的文章是一大批天才物理學(xué)家出生的信號：1900年，沃爾夫?qū)づ堇⒏ダ锏吕锟恕ぜ勇逄?、喬治·烏倫貝克?901年，沃內(nèi)·海森堡、恩里科·費米、奧內(nèi)斯特·勞倫斯；1904年，羅伯特·奧本海默、約翰·范·紐曼、喬治·伽莫夫。其中最出色、最有影響的是泡利，不僅自己作出了重要貢獻，而且和玻爾一樣，通過長期、尖銳的批評定型了很多同事的工作。在1920年代和1930年代最關(guān)鍵的歲月里，許多量子物理學(xué)家的工作，如果未曾經(jīng)過泡利不留情面的評判，或缺了泡利到場，都會覺得沒做完：“泡利會怎么說?”泡利的一個助手盧道夫·佩爾斯講述了泡利的評論家角色：“同泡利討論未完成的工作，或值得質(zhì)疑的新想法是非常珍貴的經(jīng)歷，他的理解力、極具理性的誠實，使他決不會放過一點漫不經(jīng)心或人為牽強的論證?！迸堇鳛樵u論家，有關(guān)其刻薄性的故事大都來自沒有顧及同事們寵物般的敏感性，“一些人有很敏感的雞眼，”他曾經(jīng)說，”唯一和他們生活的辦法是踩住這些雞眼，直到他們習(xí)慣?！迸堇u論的風(fēng)格；比如當(dāng)讀到一篇沒什么意義，也不相干的文章時，泡利會說：“連錯誤都沒有?！倍鴮ν乱黄|(zhì)量不太高的文章，他會評論道：“我不介意你想得這么慢，但是我反對你文章發(fā)表的比想得還快 ”泡利從無論是能力還是重要性等各個方面都能找到刻薄評論的靶子。同俄羅斯理論家列夫·朗道經(jīng)過長時間爭辯后，雖然朗道的工作很漂亮，只是表達上有瑕疵，朗道也反駁稱自己并非每件事都是一無是處地胡扯，泡利回應(yīng)道：“噢，當(dāng)然，遠遠不是，你說得這么亂，別人分不清這是不是胡扯。”泡利語言的刻薄風(fēng)格起源于在慕尼黑學(xué)生期間，有一次在討論會上聽到有關(guān)愛因斯坦一個評論的時候，他從擁擠的演講大廳后面回應(yīng)說：“你知道，愛因斯坦先生說的沒那么蠢。”反玄學(xué)血統(tǒng)從年輕時，泡利就是圓圓的瞼，與一點都不笨的智力相反，他圓圓的身材顯得有點笨拙，有一本傳記說泡利經(jīng)過上百次課才通過駕駛員考試。泡利最不朽的傳奇就是“泡利效應(yīng)”，據(jù)說，只要泡利出現(xiàn)，就會造成圖書館事故和各種各樣的災(zāi)難。佩爾斯告訴我們，在圖書館出現(xiàn)的泡利效應(yīng)是記錄在案的：機器停轉(zhuǎn)、真空漏氣、玻璃器皿破碎。泡利的魔力變得如此具有強大的破壞性，甚至有人認為他乘的火車停在哥廷根站就會使哥廷根實驗室爆炸，但是這種不幸當(dāng)然并沒有落到泡利頭上。由此可以毫無疑問地推斷，泡利效應(yīng)是人為精心設(shè)計的，當(dāng)泡利走到接待臺時，吊燈會掉下來；當(dāng)泡利出現(xiàn)時，將滑輪塞住，吊燈也就不動了。泡利的智力遺傳基因是很優(yōu)秀的。他父親沃爾夫?qū)ぜs瑟夫是維也納大學(xué)教授，蛋白質(zhì)物理化學(xué)專家。母親伯特·淑芝是報紙的通訊記者，維也納皇家歌劇院一個歌唱家的女兒。父親來自布拉格一個稱為帕斯克利斯的猶太家庭，在布拉格查爾斯大學(xué)學(xué)過醫(yī)藥，有一個同學(xué)就是恩斯特·馬赫的兒子，差不多當(dāng)馬赫到維也納大學(xué)時，沃爾夫?qū)?。帕斯克利斯就是那里的教授了，已?jīng)改名泡利，并加入了天主教。泡利唯一的兒子生于1900年，洗禮時的名字是沃爾夫?qū)ざ魉固亍じダ锏吕铮诙€名字取自孩子的教父恩斯特·馬赫，洗禮上“(馬赫)有與一般天主教徒不同的個性，”泡利解釋自己的宗教信仰時說，“結(jié)果似乎是我被洗禮成了一個天主教的‘反玄學(xué)’……，這一直是我攜帶的標(biāo)簽：反玄學(xué)血統(tǒng)。”少年的沃爾夫?qū)趯W(xué)校所有課程上，不僅僅是數(shù)學(xué)和物理，而且在經(jīng)典古代歷史上都堪稱神童。厭倦了大學(xué)預(yù)科課堂，他讀了愛因斯坦關(guān)于相對論文章(剛剛發(fā)表了沒幾年)并發(fā)表了三篇有關(guān)相對論的文章，給了著名數(shù)學(xué)家、相對論專家赫曼·惠勒很深的印象。與幾年內(nèi)將發(fā)起導(dǎo)致量子力學(xué)革命的沃內(nèi)·海森堡做伴，泡利開始到慕尼黑大學(xué)著名的理論物理教師阿諾德·索末菲教授門下作研究生，泡利喜歡和海森堡拿索末菲的軍人胡子、嚴厲態(tài)度開玩笑：“典型的老輕騎兵軍官?！钡菍W(xué)生對教師的尊重還是主要的。“后來幾年，”佩爾斯寫到，“很奇怪，索末菲來訪(泡利)時，從他的態(tài)度上可以看出對以前老師的尊重和敬畏，這在一個通常并不缺乏自信的人身上是很動人的?！彼髂┓埔埠苄蕾p自己天才的學(xué)生，曾給十九歲的泡利一項艱難的事情：寫一篇關(guān)于相對論的百科全書介紹文章，索末菲認為文章就像愛因斯坦也贊同的那樣“簡明扼要”。慕尼黑之后，泡利就恃才傲物地出現(xiàn)在了哥廷根。1921年，他作馬克斯·玻恩的助手，玻恩已經(jīng)建立了與玻爾哥本哈根研究院相媲美的哥廷根大學(xué)理論物理研究中心。玻恩發(fā)現(xiàn)泡利“非常刺激”，問題在于泡利“總是睡過頭”，上午11點玻恩有報告時，作為副手的他總是不能按時到，最后玻恩必須“讓傭人10點半去叫他起床。”和泡利大多數(shù)同事一樣，玻恩以非常幽默的方式容忍了他的毛病，玻恩和玻爾有相同的經(jīng)驗、眼力來識別科學(xué)才華，泡利：“無疑是最高級的天才”。在哥廷根一年后，泡利又到了玻爾的研究所，組成了一個現(xiàn)代物理中最富有成果、持續(xù)時間最久的伙伴關(guān)系。盡管玻爾和泡利從來沒有作為合作作者出現(xiàn)過——或許他們從未一致過——在關(guān)鍵的討論中總是各執(zhí)一詞。玻爾通過與視野內(nèi)所有人的爭論，優(yōu)化了發(fā)展自己理念的技術(shù)，有時是和學(xué)生或助手“爭論”不過是聲音大了點，有時和愛因斯坦、歐文’薛定諤討論，“爭論”成為難處理的概念問題僵局。但是具有無與倫比評論天賦的泡利，則是玻爾在爭論中最喜歡的伙伴。他們的爭論從來沒有停止過，但總是有進展，玻爾變得依賴于這種爭論。玻爾的一個助手里奧·羅森菲爾德告訴我們，如果泡利人不在，玻爾就凝視著他的信：“泡利的來信成了頭等大事，玻爾會隨身帶著信做自己的事，不失時機地再看上一眼，或向?qū)λ鶢幷搯栴}有興趣的人展示。用起草回信作借口，他會幾天都思念、想象著與不見面的朋友對話，就像泡利帶著譏諷的微笑坐在那里一樣生動?！迸堇橇孔游锢韺W(xué)家中流動最頻繁的人之一，繼慕尼黑、哥廷根、哥本哈根之后，又到了漢堡，在這里又跨越了一個學(xué)術(shù)臺階，1928年二十八歲時，他被任命為蘇黎世瑞士技術(shù)大學(xué)的物理主席。此后，他除1940到1945年五年間在普林斯頓高等研究所外都留在那里。

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