物理学,作为一门基础学科,进入我们的初高中教材。声、光、热和电、磁、力既是生活常识,又是专门知识,无疑都有应用价值。这是初级物理,而高级物理或称现代物理,直至相对论和量子理论,就显得深奥、抽象和神秘,非一般学者所能涉猎和理解。大家印象,陷入一串数据和公式,即使辅以图表,仍旧无法入门,遑论登堂。这门学科,似乎与大众越行越远。
 
  上海科技出版社在2010年7月出版的这本书,一下子缩短了物理学与读者和求知者的距离。这不是一本与《十万个为什么》等类齐观的大众化读物,让你出手就接,而是寓普及于提高,向你介绍一个物理世界,就在我们周围,生活和工作都碰上了。“美哉”两字,贯串全书,也渗透到物理的全领域和各层次、各侧面、各支系。正如资深经济学家夏禹龙为本书所写序的题目所示:“美的向往大有助于真的追求”,主要表现在三点:一是从纷纭复杂中寻求内蕴的简单;二是欣赏对称性,掌握对称与对称破缺的辩证统一;三是探索寓于随机紊乱中的和谐、有序。作者在后记中也提及,她酷爱数理科学尤其是物理学,觉得它的逻辑严密、表述简洁、内涵丰盈而有趣;……从事教学以来,越来越体会到它真是一门非常优美的学科,在其任何哪个领域里都闪耀着科学美学的灿烂光芒。读来,有缘登山跨岭,不无艰辛,而两侧风光绚丽,更充满着欣喜和快乐。
 
  全书共30万字,由20篇专题和两则附录组成。其中第一篇是总论,勾画了现代物理――理论及其应用――一百余年来的进展概况以及某些领域的本世纪发展趋势,论列了物理理论的美学特征以至十分丰厚、充实的科学美学意义。第二至第九篇及后面几篇都是专论,涉及量子理论的概念和原理,相对论的时空对称性,比较详细地描绘了现代宇宙学的最新进展。第十、第十一两篇阐述哈密顿原理和量子场系统的内禀对称性原理;第十二篇从论述牛顿力学构建起始,直到量子理论创建,综合性地说明现代物理之美学蕴含的历史渊源;第十三、十六篇,或者描绘物质特殊形态,或者描绘非物理运动规律;第十四、十五篇则是说明线性物理理论的非线性延拓。第十七、十八、十九篇也是综合性讨论,围绕对称性原理来阐解物理理论创造过程中的臻美探索以及理论体系趋于和谐的拓展途径,尤其是臻美对于求真和创新的促进作用。第二十篇点及科学美学研究的根本意义,即阐述了求真、臻美、为善三者的有机联系,为善才是求真和臻美的目的,造福人类方为科学美学旨意的真诠。
 
  从各篇的题目看,以经济学为专业的我,站在门外,仅体会到物理学的轮廓恢宏、内含深细,看到了热闹,却不懂门道。出于好奇和求知,硬着头皮,从(粗)看书到(精)读书,才进入山阴正路,摸索到物理之美,美在哪里,美有多美。这里,不能逐一道来,只能略举三条:
 
  第一篇的题名即书名。作者开口就说:20世纪可谓物理学的世纪,百年之中,物理学以科学史上最伟大的理论突破及其技术应用,把人类文明引向堪称发达的现代水准,其两大理论支持――相对论和量子理论以及二者的结合体系,正是现代科技文明发祥和自然哲学观念变革的重要渊源。爱因斯坦以为,真的东西总是美的;狄拉克以为,美的东西总是真的。庄子也说:“原天地之美而达万物之理。”当代,从航天科学到信息科学,宏微并举,正像朱熹有诗:“等闲识得春风面,万紫千红总是春。”物理之美,就在我们身边。
 
  我也学过哲学,一度沉迷,始终不解的是时间和空间,有限还是无限。本书第八篇讲时空对称性,肯定这是经典物理之美学精粹,使我有所感悟。相对论是时空对称性探索的结晶,引发了一串时空模型理论,包括相对论动力学、相对论引力论、相对论宇宙学。原来,绝对空间和绝对时间是截然分离的,相对论把时空结合为四维的时空统一体,对宇宙的起源和演化有新的解答。量子力学引入时空对称性原理,从而建成若干相对论性量子力学体系,说明了能量与动量的关系,并付诸应用,也提高了量子理论的审美价值。我们每个人,生活在新理解的时空里,不断创造新的物质和精神享受,时空一致的哲学原理越来越亲切可悟。
 
  推进科学,造福人类,当代世界的人类努力以此为旨;物理学的真理性及其实用性即在此。本书的最后一篇作了更深刻的表述,指出:“凡真者、美者,必蕴有巨大的物质力量。”能量守恒是物理学最基本的概念之一,能量守恒和转化定律则是其最重要的基本定律之一。从工具制造开始,至今技术文明遍地开花,人类过着越来越丰富多彩的现代生活,无不是科技创新之赐,其中物理科学是主力之一。我们搞社会科学,同样体会科学与民主之互动,如信息科技的飞跃,同当年的蒸汽机诞生一样,导致民主法治体制的必成和不可逆转。自然与社会的发展,相辅相成,人类终将臻达真、善、美统一的至高境界!
 
  以上简述,未免止于概念,少及具体。其实本书,深入浅出,把莫测高深的物理科学给予美的注释,使读者也能从不同层次收获不同的理解,开拓眼界,增添认知。两篇附录,一是《相对论的百年辉煌》,一是《量子力学的光辉八十年》,都是由浅入深,比较通俗和系统地介绍了现代物理两大支柱的来龙去脉,从理念到实践,与我们的生活和工作可以接轨。同时,对专业者来说,也有助于进一步提高。这就不能不谈到,作者不仅是理科教学和研究者,出于家学渊源,文史修养同样有较高造诣,娓娓道来,引经据典,触类旁通,处处可点,舍其公式和图表,正是一部散文集,文采斐然,卓尔不群。
 

责任编辑 彦 隐

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沈立人,经济学家,退休前为江苏省社会科学院经济研究所研究员、所长,并任江苏省社科联副主席。