给物理大师李政道教授的建议(二)
2009-07-18 13:27:43
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请讲讲从近代物理学历史我们可以学些什么

作者 苟文俭

如在作者《给物理大师李政道教授的建议(一)》中所述:李政道教授是世界著名的美籍华人物理学家,他在量子场论、基本粒子理论、核物理、统计力学、流体力学、天体物理方面的工作都颇有建树;他不仅仅只是获得了诺贝尔物理学奖,而是在世界范围内产生了重要影响,是道道地地的当今物理学大师,也是我们华人的骄傲。

(一)

2009527,大师李政道教授在上海交通大学闵行校区菁菁堂,做了“以天之语,解物之道”的演讲(见网页http://www.sjtu.edu.cn/newsnet/shownews.php?id=21481),在约6500个字的讲稿中,就有约5500个字的内容是讲近代物理学历史,可分三个部分,其要点是:

1、400多年前伽利略在物理学的贡献。他用自制望远镜发现了木星的卫星,完成了集他一生之大成的名著《对话》,对物理学有着伟大贡献,但却受到了罗马教皇的打击和迫害,后来他非常的惨。1991年,李教授设计了我国邮政纪念伽利略的邮票和纪念封,1993年5月8日,在梵蒂冈教皇给伽利略平反的仪式上,他代表了全球科学家发了言。

2、中国古代就对新星与超新星做过详细记录,有非常发达的天体物理学,也发明了印刷术、指南针、火药,但没有近代的科学,其社会原因是中国有严厉的帝王统制。

3、20世纪物理发展主要是相对论,量子力学和对核能的了解,非常著名的人物是爱因斯坦和费米。费米在40年以前是李教授的老师,在那里他们有过真正最上层的一对一的学习与教育;爱因斯坦有影响全球人类文化的伟大贡献,也曾经与李教授讨论过一个多小时的论文,并站起来相互握手道别。

作者要特别感谢李教授。因为通过他的演讲,又丰富了我们对近代物理学历史的了解,也了解了李教授本人不同寻常的经历。但作者认为:对近代物理学历史而言,仅仅这些还不够。讲历史,首先就应当讲我们可以从历史中学到什么。

(二)

十九世纪至二十世纪之交物理学的革命性变革,是近代物理学最关键的历史事件。结合对现代物理学的学习与了解,作者在对该历史事件的学习中意识到:二十世纪的现代物理学,也有与十九世纪经典物理学有同样的境遇;与十九世纪至二十世纪之交物理学的革命性变革一样,在二十世纪至二十一世纪之交,物理学也将会再次发生革命性变革。

为此,对十九世纪至二十世纪之交这一近代物理学历史的学习中,我们就必须特别注意最关键的以下两个方面:

1、十九世纪末经典物理学遇到了困难,一般称是物理学危机;那么什么是物理学危机?物理学危机是哪些要素构成?对此我们必须分析经典物理学遇到困难的事实,从而归纳总结出物理学危机的构成要素,给出物理学危机的准确定义。

2、面对经典物理学危机,在近代物理学历史上就曾经出现过两种截然不同的态度。

我们知道,当年英国物理学界元老开耳芬,他就认为那个时期经典物理学发展不过是遇到了几个较为严重的困难而已,这些都能够通过适当的方案逐一加以解决,而无须触动整个物理学的基础。因此他对于动摇这个基础的新实验和新理论往往持怀疑态度,甚至公开站出来反对。还有当年最著名的维恩、瑞利、洛伦兹等人,他们也都力图在经典理论的框架内解决面临了危机的那些难题;维恩、瑞利直到1905年都不同意普朗克为解决“紫外灾难”提出的量子概念,洛伦兹在1908年的罗马讲演中,也还是表示难以接受普朗克理论。

对经典物理学危机的解决,也有如下两种截然不同的做法选择:

(1)以那个时代经典物理学的一些权威为代表,由于他们总是不承物理学面临了危机,试图用经典力学理论框架内演绎法的主流和时尚,凭籍自身天才头脑,试图采取修补的办法来解决。如经典物理学泰斗洛仑兹就在经典力学逻辑体系内,提出了长度收缩假说和以太绝对静止假说就是如此。但这虽然展示了他们的大家风范,其结果则是经典物理理论面临的危机并没有真正被消除,对物理理论也并没有任何发展。

(2)进入二十世纪后,以爱因斯坦、普朗克、玻尔、德布罗意等那个时代物理学后生为代表,他们首先认识到,经典物理理论难以克服的那些困难,已超越了经典物理理论的描述范围,因此他们离开了经典物理理论框架内演绎法的主流和时尚,以现象事实为依据,在经验领域给出了“同时性”、“量子态”、“物质波”等基本概念的实在性意义后,提出了物理理论全新的逻辑起点,创建了量子力学与相对论,对彻底解决经典物理理论困难做出了成功选择,也实现了物理理论革命性突破,当年的物理学后生也一跃成为了现代物理理论先驱。

十九世纪至二十世纪之交物理学的革命性变革的历史,给了我们如下两点启迪:

1、当物理理论出现困难时,首先就要有发现物理学面临危机的敏銳眼光,也还要有勇气离开主流的成功与时尚的诱惑,特别对那些主流的科学大家,千万不要让自己头上的闪闪光环遮蔽了视线。

2、解决超越了某个成功理论描述范围的困难,成功选择就是在困难涉及的新的描述范围,通过对相关现象事实的分析归纳,在经验领域提出全新的逻辑起点后,再以此为依据,构建出与这个成功理论的逻辑体系完全不同的全新理论。

(三)

什么是物理学危机?物理学危机哪些要素构成?

二十世纪的现代物理学,是否也有与十九世纪经典物理学同样的境遇?与十九世纪至二十世纪之交物理学的革命性变革一样,在二十世纪至二十一世纪之交,物理学是否也将会再次发生革命性变革?

对十九世纪至二十世纪之交物理学的革命性变革的历史,作者总结的上述上述两点启迪对吗?

上述所有这些问题,首先都需我们认真学习近代物理学历史,这对推动当今物理理论探索关系重大,因此特别想对物理大师李政道教授的提点建议,在讲近代物理学历史时,也请讲讲从近代物理学历史我们可以学些什么行吗?

完成于2009-7-18

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