[2011.11.03] 基础物理学：大爆炸

基础物理学

大爆炸

通俗物理学喜迎新找到的推崇。把数学引进这一另类时尚科目的大胆尝试现身。

Nov 5th 2011 | from the print edition



《量子宇宙：可能发生的一切确实在发生》；布赖恩•考克斯和杰夫•福肖；艾伦巷出版社；255页；20英镑；1月将在美国由初音岛出版社出版；25美元；请上Amazon.com和Amazon.co.uk购买

先前物理学是落满灰尘、置于粗花呢夹套内的学科，而近几年来物理学却喜迎复兴，令人惊讶地流行起来。美国的加来道雄是个弦理论学家，执笔写了几本成功的书，电视观众和广播听众对他深奥的学科讲座也抱以赞赏，讲座的主题有虫洞的存在和外星生命的可能性等等。英国的布莱恩•考克斯是前流行歌星，他的音乐把托尼•布莱尔助推上台，现在他已成为物理学的前台人物，最近在英国的课堂上物理学成为受欢迎的学科，恢复了它的地位，许多人把这种成效归因于考克斯的惊人魅力。

考克斯是粒子物理学家，也是知名的节目主持人，主持英国广播公司的两套电视系列节目，这两套节目吸引了数百万观众，而第三套系列节目将于明年播出。他还是知名的畅销书作家和公众演说家。他的最新著作《量子宇宙》是跟英国曼彻斯特大学的杰夫•福肖合著的，打破了二十年前斯蒂芬•霍金建立的科普写作规则。霍金用他的名著《时间简史》开启了科普写作的现代风格。

霍金文学上的成就归功于他回避了方程式。他的一位编辑警告他，这本书的销量会因他每写进一个方程式就减半一次，霍金只插入了一个方程式，E = mc2，即使如此这部书还是因为人们买而不读而声誉堪怜。相比之下，考克斯和福肖的前一本书是研究性著作《为什么E = mc2？》（2009年），通篇大胆地搅和进了一大堆的数学。

解释物理而又不用数学的难处长期存在着。爱因斯坦颇有感触，“世上永恒的奥秘就是它的可理解性，”以及“它是可理解的这一事实是个奇迹。”然而用来描述这个世界的语言却是数学语言，因为数学语言对需要理解的物理学家正在努力解决的难处以及可能的解决方案有个相对正确的把握。考克斯以他孩子气的好容貌、他的妙语如珠、以及他用简单的类比表达复杂构想的诀窍赢得了稳固的粉丝群。他还令人钦佩地回避了浅显化。《量子宇宙》不是一本枯燥的本科教科书，也不是一本特别容易的读物。

本书的主题是很难的。量子力学是在亚原子的层面上描述一个朦胧的世界，在这个世界中猫可以同时活着和死去，这可是出了名的难以把握。量子力学的实验得出了怪诞的结果，只能靠数学描述来解释，量子力学理论也得出了离谱的预测，像是反物质的存在，不过预测后来得到了证实。考克斯和福肖表示他们引进数学“主要是因为数学让我们能够实实在在地解释万物之所以然。如果没有数学，我们就该要有物理学专家的智力，借此我们才能凭空理解这么深奥的东西，两位作者对这种专家的状况都不会满意。”

这一立场可能会让作者感到安慰，但对许多读者来说，看来他们还是得凭空理解各个方程式。然而，两位作者决定引进一些难的东西，这让有些读者有可能顽强地实际参与进来，从而产生更高的兴致。对于没有顽强参与的人来说也有替代办法，考克斯和福肖用钟面来举例说明粒子如何相互作用，用一幅画图来说明琴弦如何发声，用一张照片来说明振动的鼓如何振动。解释物质如何获得质量这样一个大有可为的理论用了图表而不是方程式，物质如何获得质量这一问题正在日内瓦附近的欧洲核子研究中心粒子物理实验室里做着实验，有望很快就得到解答。

两位作者明智地选择了在20世纪20年代及以后发展了量子力学的学者之中特异人物的趣事来充实他们的大部头，以及明智地选择了记述与之拼杀且偶尔被粗鄙撇开的哲学斗争来充实他们的大部头。但凡题材有少许沉闷的，考克斯和福肖都加以告知，如一百年前完成了六卷本的参考用书，并在书中记下了所有已知元素发出的光谱线的海因里希•凯瑟。他们认为，“他一定在宴会上找到了很大的乐趣。”他们对钻研方程式的同事有些一概而论，“物理学家是很懒惰的，他们不会沾惹这一切麻烦，除非从长远来说会节省时间。”

无论《量子宇宙》的读者会不会明白所有的数学，两位作者对其主题的热爱在整本书中闪闪发光。他们写道，“没有比量子理论更能示范科学方法的力量的了。”也许是这样，但世界各地的物理学家们，包括考克斯和福肖在内，都渴望在未来有所突破，好取代这句断言。希望都寄托在目前正在欧洲核子研究中心进行的实验上，这些实验可能会迫使物理学家们重新思考他们对宇宙的认识，并激发考克斯和福肖写出下一本书，书中有方程式和一切。

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