一 真正学有成就者, 无一例外不是依靠着非凡的自学能力。 法拉第正是这样一位有着超强自学能力的物理学家。 在他对物理世界的探索中, 由于无法理解错综复杂的数学计算, 他竟依靠过人的想象力来思考科学问题。 在他的想象中, 带电和带磁的运动物体是通过空间向外界施加影响的。 麦克斯韦之后这样描述自己的老师—— 在数学家看到作用于物体中心的超距吸引力时, 法拉第凭借他特有的思维看到了穿过整个空间的力线; 数学家看到了距离,而法拉第看到的是一种媒介。 这种媒介,在法拉第感应定律中,被称为“场”。 从法拉第开始,到麦克斯韦、赫兹等诸多物理学家, 开始了横跨大半个19世纪的物理学研究, 这些研究成果恰是近代西方工业文明和强大生产力的源头, 而彼时,正值中国清朝晚期, 一个表面依然强大,但骨子里却蔑视西方先进技术, 开始错失重大发展机遇的时代。 二 人对统一的追求源自一种本能的天性, 这一点同样体现在对四种力的全部理解中, 它们分别是:电磁力、强力、引力和弱力。 电磁力和强力主导着我们对地球尺度的物质的理解, 弱力则主导着稳定粒子的衰变, 能够把一种粒子变成另一种粒子。 有关这四种力的理论的“至高荣耀”, 体现在物理学家只需用几个数学公式即可将其准确无误地表达中, 它代表着物质世界的“操作系统”。 维尔切克说,“它仍然比你家电脑上的操作系统要简短得多”。 所谓“大道至简”,除过东方哲学的洞察与领悟, 或许,只有在物理学家的世界中, 才能有更为精准的描述。 尽管现实世界复杂多变, 但抵达本质的层面却异乎寻常的简单平易。 这似乎也在提醒我们, 任何问题的解决之道都隐藏在化繁为简的智慧中, 那种试图通过复杂化、繁琐化解决问题的思维和方法, 终将被抛弃。 世界的本质尚且如此简单, 人类如果反其道而行, 终究会走入死胡同。 三 原子从较高能量的态, 衰变为较低能量态时, 会向外辐射一个光子。 通过对光子能量的计算, 可以得知原子衰变前后两种态能量的差值。 普朗克和爱因斯坦告诉我们, 光子能量与频率有关, 而频率与颜色是等价的。 从这个意义看, 迎着夺目的光, 那是原子发自灵魂的歌唱。 五彩斑斓的物质世界, 在物理学家眼中, 不过是光子在不同频率下的波动而已, 从源头看并无实质性的差异。 正是基于这一认识, 宇宙俨然成为一个巨大的、设备精良的化学实验室, 我们虽身居宇宙一隅, 但依靠光谱学的观测与计算, 却得以实现对遥远天体的有效测量与研究。 中国人所谓“宇宙在手,万化由心”的境界, 科学家正以另一种方式在接近与实现。 四 一个人的质量来自于体内包含的原子, 原子的质量主要集中在质子中, 质子则由夸克和胶子组成, 事实上,夸克的质量很小, 胶子的质量为零, 按照纯物质的称量计算, 人的质量实在是轻如鸿毛。 然而成年人的质量分明有着上百斤, 这么重的质量从哪里来呢? 研究发现, 夸克虽然质量很小,但它们在质子内部的运动速度非常快, 也就是说它们携带着能量, 按照m=E/c2的规律特点, 这些能量的组合相加, 使得质子和中子具备了足够大的质量。 从这个意义看, 包括人体在内的世间万物, 本质上无非是一股股川流不息的能量。 恰是这些能量的有序组合和联系, 形成了人的身体和世界万物。 万物皆是因缘和合所生, 实质上没有一个独存的个体。 量子色动力学的结论, 竟神奇暗合着禅学的意蕴。 五 A物体如何变成B物体, 这种类似魔法的愿望其实真实存在于大自然中。 弱力即具备这种能力, 它能够将较重的夸克变成较轻的夸克, 可以将原子核内的中子转变成质子, 而质子数量又决定着原子核的化学性质, 弱力通过将中子改造成质子, 实现了对物质实体的成功改变。 我们依靠感官体验, 认为的不可能实现的点石成金, 竟在大自然的手掌中轻易发生, 除了感叹无奇不有, 更让人生起无比的敬畏与叹服。 庄子讲:“天地与我并生,万物与我为一”, 抛开哲学上的探究, 物理学家站在量子层面, 同样得到了相通的结论。 如果说宇宙万物还有什么是我们无法理解的, 或许只是因为我们尚未抵达自然的真实。 |
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