莎士比亚、牛顿和贝多芬 8.0分
读书笔记 第197页
绝缘儿

P15

任何人想要突然作出惊人的发现,这是不符合事物的发展规律的。科学是一步一个脚印地向前发展,每个人都要依赖前人的工作。…… 科学家并不依赖于某一个人的思想,而是依赖于千万人的集体智慧,千万人思考着同一个问题,每一个人尽他自己的一份力量,知识的大厦就是这样建造起来的
大家可以理解到为什么科学家往往是国际主义者,为什么科学家现在对科学自由的可能限制极为忧虑。

P25-26

带着一种自信的微笑,他曾对我说:“我是足够幸运的,当亲爱的上帝还在工作时,我能越过他的肩膀瞧了一下。”对他来说,那就够了,完全够了。这给了他巨大的喜悦和勇气,使他能镇定自如地对付他在这个世上一再遭到的敌意和误解,并且不致于误入歧途。”

P28

到现在为止,我已通过列举一些科学巨匠的生活中的事件,来描述他们对科学追求的各个侧面。现在我回过来讲一些更一般的例子。同样,我从一个实例开始。在迈克尔逊晚年,有人问他,为什么他花这么多时间去测量光速。据说他的回答是:“它太有趣了。”不可否认,在对科学的追求中,“有趣”起了一定的作用,但是“有趣”这个词并不意味着缺乏严肃。确实,在《简明牛津字典》中,“有趣”(fun)被解释成“滑稽举动”(drollery)。但是我们能够肯定,当迈克尔逊把他生活的主要兴趣描述成“有趣”时,绝对没有那样的含义。然而,我们赋予迈克尔逊所用的“有趣”这个词的准确含义又是什么呢?更一般地说,愉悦和乐趣的作用是什么呢? 尽管愉悦和乐趣经常被用来描述一个人在科学中的奋斗结果,但失败、挫折及绝望起码也是追求科学的人常常碰到的事。毫无疑问,克服了困难,将会给人带来最终成功的快乐。那么,失败纯粹是科学追求中一个否定的方面吗? 在20世纪20年代中期和末期,随着量子力学的基本原理的建立,物理学有了迅猛的发展。狄拉克对这种发展的描述是:  将它描述成一种游戏(game),一种非常有趣的游戏,这种说法是很恰当的。无论什么时候,某人解决了一个小问题,他都能就此写一篇论文。当时,对于一个二流的物理学家来说,很容易做出一流的工作。此后,再也没有一个如此辉煌的时代了。

P53

现在谈一谈《原理》的风格。与早期先学发现时表述思想的方法极不相同的是,《原理》是用冷漠的风格写成的。这种风格常使读者无周旋的余地。正如惠威尔(whewell)贴切地描述的那样: ……当我们读《原理》的时候,感到如同像身在古代的军械库中,那里的武器尺寸如此之大,以至当我们看到它们的时候,会不由自主地感到惊奇:能用它们做武器的是什么样的人?因为我们几乎提不动它…… 显然,《原理》以刻板的层叠的风格出现,很显然是经过深思熟虑的。因为在出版《原理》时,牛顿告诉德勒姆(Dreham)说: 为了避免让那些在数学上知之甚少的人损害我的思想,我故意把《原理》写得深奥一些。但是,有才能的数学家,还是可以理解的。我想,他们理解我的证明之后,会赞同我的理论。

P59

有一些科学巨匠的魁力在于,他们对一个课题首先作出了说明,在于他们提出了以后被证明是很有成效的新思想。还有一些科学家的魅力则在于他们完善了某一课题,使该课题变得具有连贯性和明确性。我认为瑞利勋爵实质上属于第二类。

P60

如果这位年过60的科学家喜欢对青年人的成就指手划脚,那很可能害多益少。但是,如果你只做你所理解的事,那情况就可能不相同了。

P68-69 《美与科学对美的追求》(1979)

我们对于自然界的美都十分敏感,这种美的某些方面为自然与自然科学所分享,这不是没有道理的。但人们也许要问:在什么程度上追求美才是科学研究的目的?对于这个问题,彭加勒是一点也不含糊的。他在一篇文章中曾经写道:  科学家之所以研究自然,不是因为这样做很有用。他们研究自然是因为他们从中得到了乐趣,而他们得到乐趣是因为它美。如果自然不美,它就不值得去探求,生命也不值得存在……。我指的是本质上的美,它根源于自然各部分和谐的秩序,并且纯理智能够领悟它。 彭加勒还指出:   正因为简单和深远两者都是美的,所以我们特别刻意于寻求简单和深远的事实;我们醉心于探求恒星的巨大轨道,我们热衷于用显微镜寻觅极为细小的东西,我们欢欣于在遥远的地质年代中寻觅过去的痕迹,都是由于这些活动给我们带来了欢乐。  对于彭加勒的这些话,曾为牛顿和贝多芬撰写过杰出传记的沙利文(J.W.N.Sullivan)评论说:  由于科学理论的首要宗旨是发现自然中的和谐,所以我们能够一眼看出这些理论必定具有美学上的价值。一个科学理论成就的大小,事实上就在于它的美学价值。因为,给原本是混乱的东西带来多少和谐,是衡量一个科学理论成就的手段之一。 我们要想为科学理论和科学方法的正确与否进行辩护,必须从美学价值方面着手。没有规律的事实是索然无味的,没有理论的规律充其量只具有实用的意义,所以我们可以发现,科学家的动机从一开始就显示出是一种美学的冲动……科学在艺术上不足的程度,恰好是科学上不完善的程度。 

P75-76

因此,我们有根据说,一个具有极强美学敏感性的科学家,他所提出的理论即使开始不那么真,但最终可能是真的。正如济慈很久前所说的那样:“想象力认为是美的东西必定是真的,不论它原先是否存在。” 确实,人类心灵最深处感到美的东西能在自然界得以成为现实,这是一个不可思议的事实。 凡是可以理解的也是美的。 我们也许会问:精密科学中的美在它被人们很好地了解和合理地阐明之前,怎么被认识到?阐明这种美的动力来自哪里? 这个问题自古以来就使许多思想家感到迷惑。正是在这一点上,海森堡注意到柏拉图在《斐德罗》中表述的下述思想:  灵魂对美的光芒感到震惊,因为它感到灵魂深处有某些东西被唤醒了,这些被唤醒的东西并不是从外部输入的,而是一直潜藏在无意识领域的深处。  休谟(David Hume)在一句名言中表达了同样的思想:“事物的美存在于思考它们的心灵之中。”

P77

“热力学疯狂了。”热力学创建者之一开尔文勋爵( LordKelvin)在评论玻耳兹曼推导出维恩-斯忒藩定律时说。 “你从恒星的观点看;而我从大自然的观点看。”爱丁顿在和我的一次争论中说。 “正是在这一点上我不同意当今大多数物理学家的观点。”狄拉克在谈到量子电动力学中的重整化方法时说。 “确实,我们好像第一次有了一个巨大的框架,它足以包罗整个的基本粒子和它们之间的相互作用。我在1933年就有过的梦想由此得以实现。”1957年海森堡在谈到他与泡利合作研究统一场论时说(不过,这次合作的结果很不幸)。 “上帝不掷骰子。”这是爱因斯坦说的;他甚至还说过一句更带刺激性的话:“在评论一个物理理论时,我常问自己:如果我是上帝,我会不会这样来安排宇宙?” 爱因斯坦的后一句话,使人想起玻尔的劝告:“我们的责任不是规定上帝如何安排这个世界。”

P105-106

这里我只想说说他1929年的斯沃思莫尔演讲“科学与未知世界”。爱丁顿在这篇演讲里极其诚恳地表述了他对宗教、科学和生命的看法: 宗教信条是一种巨大的障碍,它阻碍着科学家的观点与宗教所经常要求的观念达成完全一致…… 探索精神激励着我们,它拒绝将任何形式的信条作为探索的目标。如果发现有那么一所大学,那里的学生们需要完成的一项练习就是吟诵自己对牛顿运动定律、麦克斯韦方程和光的电磁理论的笃信和忠诚,我相信你一定震惊不已。即便背诵的是我们自己钟爱的理论,或者是近几年新的理论,我们依然为此遗憾。如果教育学生应将这些结果当作 需要背诵和认可的东西,学生们就根本理解不了科学训练的意图。科学可能达不到自己的理想;而且尽管冲突的危险不至于以这种极端的形式表现出来,可真要在信条和教义面前坚持我们的立场,通常并不容易做到,对通俗科学来说尤其如此。 拒绝信条与保持生活信念并不矛盾。科学没有信条,并不等于我们对信仰漠不关心。我们的信念不在于相信已有关于宇宙的全部知识永远正确,而是确信我们仍在前进途中,如果说我们所谓的事实是变化着的阴影,那么这阴影正是永恒真理之光投下的。 信念与盲目自信是完全不同的两回事。

P154

1920 年,在英国学术协会演讲中,爱丁顿讲述了蒂达洛斯(Daedalus)和伊卡洛斯(Icarus)的故事,或许当时他已预见到他未来科学探索的方向: 古代有两位飞行员,他们给自己装上翅膀。蒂达洛斯在不太高的空中安全地飞越了大海,着陆的时候理所当然地受到赞誉。年轻的伊卡洛斯迎着太阳高飞,最后捆绑翅膀的蜡熔化了,飞行也就因此彻底失败。在衡量他们的成就时,也许要为伊卡洛斯说几句话。第一流的权威们告诉我们说他仅仅是在“玩特技飞行表演”,可我更愿意这样看:是他明确地暴露出他所处时代的飞行器在结构上存在着缺陷。所以,在科学中,谨慎的蒂达洛斯也会将自己的理论应用到他确信非常安全的地方,可它们的潜在弱点不会被他的过分小心揭露出来。伊卡洛斯会将其理论拉至强度极限,直到脆弱的接合点裂开。仅仅是作一次壮观的特技吗?也许有几分道理:他也是一个普通的人嘛。但是,虽然他命中注定到不了太阳,无法彻底解开飞机的构造之谜,但我们可以指望从他的失败中得到一些启发,去建造一个更好的飞行器。 因此,在今天,我们怀着极其崇敬的心情,纪念一位曾朝向太阳勇敢高飞的伟大灵魂。

P178

可以理解为什么他最初的理论工作属于天体力学,这个知识部门的基础比起其他任何精密科学部门的基础来,可以在更大程度上认为是已经完全建立起来了的。在这些论文中,我在这里要提到的,只是关于三体问题周期解的论文,以及关于彭加勒的转 动流体平衡理论的论文。 史瓦西最重要的天文学论文是他关于星体统计学的研究。星体统计学是一门试图按照那些包括我们的太阳在内的恒星亮度、速度和光谱类型的观测资料的统计规律,来确定这些巨大的天体构造的科学。在这个领域内,天文学界靠他来进一步深化和发展了对卡普坦新发现的了解。

P187-191

今天,他对那天下午发生的事有了不同的看法。 与爱丁顿的争论还持续了几年时间,这使钱德拉塞卡失去了在英国取得一个有任期职位的任何机会。最后,他终于明白应该完全放弃这个研究课题(不过,这两位都十分出色的人终生都保持着友谊)。他相信自己的理论,但别人不相信。所以,在 1937 年他到了芝加哥大学以后不久,他把他的理论写进了一本书里,并不再去理会它。他改弦易辙,开始研究星体在星系中的几率分布,并发现了被称之为动力学摩擦的奇怪特性——即任何星体在穿越另外一个星系时,由于它四周星体的引力作用,它的速度将会降低。然后,他又转而考虑:天为什么是蓝色的?这个问题的简单答案是:大气的分子允许其他颜色的光通过,但将波长短的蓝色光散射开。这个结论在上一个世纪被英国的瑞利爵士(Lord Rayleigh)发现,但瑞利本人及后来的物理学家们没有能够找到精确的数学方法,以计算光是如何被散射的。在本世纪 40 年代中期,钱德拉塞卡找到了这个精确的数学方法。 对此,钱德拉塞卡十分满意,以至他决定此后将不断地更换研究领域。接下去他研究了许多课题:磁场中热流体的行为,旋转物体的稳定性,广义相对论,最后,他又回到了黑洞,但这次他从一种完全不同的角度研究它。他现在感到十分幸运,幸亏当年他被赶出原来研究的专业。 “假定当时爱丁顿同意自然界有黑洞,”说到这儿钱德拉塞卡停顿了一下,考虑如何把这个见解表达得尽可能准确。 “推测是非常困难的。如果爱丁顿当时承认了黑洞理论,他将会使这整个领域变成一个引人注目的研究领域,黑洞的许多性质将会提前 20 到 30 年被人们发现,不难想象,理论天文学将会大不相同。但这种判断不该由我来作——喏,我想我可以说,这种结局对天文学是有益处的。” “但我不认为对我个人有益。爱丁顿的赞美之词将使我那时在科学界的地位有根本的改变,我会在天文学界里大有名气。但我的确不知道,在那种诱惑的魔力面前我会怎么样。” “有多少年轻人在功成名就之后,还能长久保持青春活力呢?即使是 20 年代里对量子力学作过伟大贡献的科学家——我指的是狄拉克、海森堡、福勒 —— 他们也未能始终如一。即使是麦克斯韦和爱因斯坦,也同样未能始终如一。” 钱德拉塞卡急忙停住自己的话头,说他并不是要把自己与这些科学家相比,也并不是想批评他们。“你可别搞混了,我算老几,竟能批评爱因斯坦?”他认为,这个问题只是在抽象的意义上使他感到兴趣。贝多芬在 47 岁时对一位朋友说:“现在我知道怎么作曲了。”这件事使钱德拉塞卡大为吃惊,留下了难忘的印象。钱德拉塞卡相信,决不会有一位年满 47 岁的科学家会宣称:“现在我知道怎么作研究了。” “当你讨论一位伟大的艺术家或作家的作品时,总会认定这些作品有一个从早期、中期到成熟期的发展过程。艺术家的本领越来越精,使他们最终能处理十分棘手的难题。要写出一部像《李尔王》这样的剧本,显然需要付出巨大的努力,要具备巨大的感情控制能力。如果与早期作品《罗密欧与朱丽叶》相比较,你就会发现其间的差别。” “现在我们来看一看,为什么科学家不能使他们的思想越来越精呢? 爱因斯坦是一位具有伟大科学头脑的科学家。他在 1905 年就发现了狭义相对论和一些其他重大理论。他以惊人的刻苦精神从事研究,1916 年他又发现了广义相对论;到 20 年代早期,他还作出过一些重要的发现。但从此以后,他停步不前,孤立于科学进步之外,成为一个量子理论的批评家,再没有为科学和他本人增添什么光彩。爱因斯坦在 40 岁以后的研究工作中, 没有任何迹象表明他的智慧和悟性比以前更强一些。这是为什么?” “由于缺乏更合宜的词,我只能说,似乎是人们对大自然逐渐产生了一种傲慢的态度。这些人曾经具有伟大的洞察力,作出过意义重大的发现。 此后,他们就相信,他们能在一个领域里取得如此辉煌的胜利,说明他们有一种看待科学的特殊方法,而且这种方法一定是正确的。但是,科学并不承认这种不切实际的想法。大自然曾一次又一次地表明,作为大自然基础的各种真理,比最聪明的科学家更加强大和有力。” “以爱丁顿为例。他是一位伟人,他说一定有一条自然法则阻止星体变成一个黑洞。他怎么会说这样的话呢?仅仅是因为他认为那样不好吗?为什么他能认定,他有办法决定自然法则应该是怎样的呢?相似地,爱因斯坦因为不赞成量子理论说过一句人人都知道的话:‘上帝不会掷骰子。’ 他怎么知道上帝不掷骰子呢?” 谈到瑞利爵士,钱德拉塞卡乐于承认他是一个例外。瑞利是 19 世纪的一位物理学家,他在 50 年的研究生涯中,在各种不同领域里都作出了富有创造性的贡献,而且在后期还作出了一些最著名的发现,例如发现了氩气。 “你一定听说过,当瑞利 67 岁时他的儿子曾经问他对托马斯·赫胥黎说的一句名言有什么看法,赫胥黎说:‘在科学界一个 60 岁的人的作为只会弊多利少’。瑞利想了很久,回答说,‘啊,我想如果你只做你所理解的事,不和年轻人发生矛盾,就不致于一定会像赫胥黎说的那样。’我认为爱因斯坦、狄拉克或海森堡不会说出这种话来。爱丁顿肯定说不出这种话的。瑞利说的话中,含有某种谦虚的精神。有人曾经向丘吉尔说艾德里是一个谦虚的人,丘吉尔回答说‘他还有许多方面需要谦虚’。丘吉尔的这句话完全可以用到科学界。能够作出真正伟大发现的人,一般都非常自信,敢于对大自然作出判断。当然啦,瑞利不具有爱因斯坦或麦克斯韦那样的真正伟大的根本性的洞察力。但是,瑞利对科学的影响是巨大的,因为他对伟大的知识宝库增加了一些内容,不断地发现了许多虽不是蔚为壮观但却很重要的东西。我认为在理解大自然的过程中具有某种谦虚精神,是持续进行科学探索的先决条件。” 他一再声明,他只是从抽象的意义讨论这个问题,而不是说他自己。 但他不可避免地会谈到他自己的研究生涯。每隔十年就投身于一个新的研究领域,可以保证研究者保持谦虚的精神,因为你无法与年轻人发生矛盾,他们在新领域里研究的时间比你还长。像瑞利一样,钱德拉塞卡使自己关心那些重要但并不壮观的工作,以严格的研究精神为知识宝库增添内容,而不是去设法推翻它。他不追求轰动效应,不追求独一无二的令人目眩的洞见,也不追求可以获得诺贝尔奖的革命性发现。他总是坚持对整个领域作长期和全面的分析,而不计较别人认为他的作法可能毫无价值。 例如,在 60 年代,钱德拉塞卡写过一本关于蜜柑状的几何图形(称为椭球)的书,这种工作在当时肯定不会给任何人带来名和利。在该书的引言中钱德拉塞卡写道,他写这本书的理由是,以前虽然对这项课题作过许多研究,但留下“许多空白和漏洞,还有一些明显可见的错误和谬见。如果对这种状态听之任之,不免令人感到遗憾。”他通过系统地分析作用在旋转椭球体上的诸力,例如使它聚在一起的引力、使它分裂的离心力等,终于将这个难题理出了一个头绪,他找到了使旋转椭球体开始变得不稳定的点。其他科学家认为,研究这些理想物体是浪费时间,研究宇宙中不存在的抽象东西有什么价值?但到 20 年以后的今天,这本书却得到了广泛的应用,这真是人们始料未及的。例如,现在已经知道许多真实的星系具有这些想象客体的性质,科学家们正在利用这本书的结论来了解,银河系在自旋时为什么能聚在一起而不散开。 “我想,我的动机与许多科学家的不一样,”钱德拉塞卡说,“沃森(James Watson)说,当他还是年轻人时,就想到要解决一个问题,使他因此而获得诺贝尔奖。他努力向前干下去,后来发现了 DNA。很明显,这种方法对沃森是很合适的,但我的动机不是为了解决一个单一的问题,我需要的是对整个领域有一种透视的看法。” “八年前我开始研究黑洞,而且特别专注于研究一个旋转的黑洞对外来的(如引力波、电磁波)扰动如何反应。如果把这个问题弄清楚了,你就可以知道当一个诸如星体之类的物体落入黑洞时,会发生什么情况。你瞧,这项研究的某些成果已开始引起人们的注意了,但对我来说,最重要的是研究的最终观点。这就是我为什么写这本书的缘由,我把它看作是能够洞察未来的一个整体。很明显,在这个领域里还有许多工作让我干,但我不想干下去了。打个比喻,如果你完成了一个雕塑作品,你一旦完成就不想再在这儿或那儿进一步修饰它。” 下一步做什么呢?对于一个年届 71 岁的人来说,这可是一个问题。主要的障碍是由他的研究风格决定的,这种风格需要他投入大量的时间和精力,意味着他将每天从早晨六点钟一直干到半夜。

P192-193

虽然他不再认为自己是一个印度教徒,而认为自己可以划归为无神论者,但有时他也有点拿不定主意,是不是应该跟随印度教的传统:断绝一切世俗的联系,到森林里一个人去冥思默想。当然啦,对他来说这就意味着完全放弃科学,最终地变换领域。 “我追求科学的方式给我带来不幸的事实是,它扭曲了我的个性。我不得不放弃生活中其他一些兴趣,例如文学、音乐、旅游等等。我把所有的时间都奉献给了科学事业。我想精读莎士比亚所有的剧本,一个字也不漏,一行也不漏。但我总是没有时间去读。如果我能满足我的兴趣,我将成为另样的一个人,这点我十分清楚。我不知道,能不能用遗憾这个词表达我的这种感觉。但人迟早总会习惯这些损失,人总不会跟自己过不去,他总得跟自己妥协。要把事物整理得有条有理,那总是要花费一定的时间的。” (译自 Sciencesept.1982,PP.69—74)

Tierney P195 译后记

正如作者在前言中所说, 他思考的是一些我们大家应该思考但又“从未认真思考过的问题”;而且我还深深感到,钱德拉塞卡思考的这些问题对中国读者一定很有价值。于是我决心将这本书译出。开始我在《世界科学》上陆续译出了几篇,颇受编辑和读者的青睐,这更加深了我的信心:一定要把这本书奉献给中国读者。
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《莎士比亚、牛顿和贝多芬》的全部笔记 22篇
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