Re: [問卦] 電磁學對人類比較重要還是相對論?

看板Gossiping作者Schwinger (千金之子不死於盜賊)時間8年前 (2015/08/27 00:26)推噓14(15推 1噓 5→)

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Dirac本來是念英國Bristol大學電機的,因為一些事情想學廣相所以去當時重鎮劍橋大學念物理,但是生性害羞不敢找當時的大物理學學Eddiington,但是他卻遇到了人類科學史上最大的威力彩量子力學的誕生!!! 分享他的故事給大家念物理的都知道,Dirac很少講這麼多話的XD Dirac曾說過 1930年代,三流的物理學家可以做一流的工作,1980年代一流的物理學家只能做三流的工作,可惜台灣應該算不入流吧 ------ 回憶激動人心的年代保羅·狄拉克 (Paul Dirac) 我很高興到瓦倫納來參加這個暑假討論班。在這裡我學到了很多東西，不僅從各個不同的學術報告中獲知了科學史中種種獨特的事實，而且還學會了重視科學史家的觀點。那確實同從事研究工作的物理學家的觀點迥然不同。搞研究工作的物理學家，如果有所發現，那麼他關心的是站在他取得的新的有利地位上，全面審視他而臨的領域。他的問題是，我們將從這裡走向何處？這一新發現有什麼用？它在闡明目前尚存在的問題時有多大效力？我們現在面臨的主要問題是什麼？他寧願忘記掉他如何獲得這個發現的道路。他曾沿著崎嶇的小道前進，跟蹤過種種錯誤的足跡，現在他不願再想起這些了。也許他對自己花了這麼長時間而感到有點慚愧，有點悔恨。他對自己說，沿著這條特殊的小路我浪費了多少時間呀！可我本應一眼就看出此路不道。一旦有了發現，它往往顯得是那麼明顯以致人們奇怪為什麼以前會沒有人想到它。有了這種想法，人們就不願意記住導致這一發現的全部工作了。而這恰恰與科學史家的要求相反。科學史家想知道各種有效的影響，各種中間步驟，他甚至會對錯誤的道路感興趣。這些是完全對立的觀點。我一生大部分時間都持有作研究工作的物理學家的觀點，這也就包括著，盡可能快地忘記各種中間步驟。然而，由於理解了科學史家所關心的東西，我曾努力把往事仔細地想了一想，並儘力回憶五十年前發生的種種事情。我試圖指出那些影響，我的各位老師和我受到的訊練對我的影響，以便看出這些事情如何使我有了後來所遵循的那種工作風格。我已把《回憶激動人心的年代》作為標題提出來了。而這一年代則應從1919年開始算起。那時，發生了—件驚人的事件。這就是相對論突然問世，帶來了巨大的影響。突然間，每個人都談起相對論來，各家報紙都滿載相對論。雜誌上也登著各界人士撰寫的關於相對論的文章，這些文章並不全是讚同相對論的，其中也有反對它的。相對論是在非常廣泛的意義上加以理解的，它為哲學家和各界人士所接受。要看出產生這個巨大影響的原因很容易。我們剛剛經歷過一場可怕的、十分嚴酷的戰爭。這多少也是一場相當無聊的戰爭。除了那些我們曾經不斷獲悉的重大傷亡以外，戰爭的全貌並沒有多大變化。前線的位置由於各種不同的進攻而有極微地變化，可能只是前進幾百碼或撤退幾百碼，如此而已。後來，這場可怕的戰爭結束得相當突然。結果是每個人都十分厭倦這場戰爭。每個人都想忘記它。那時，相對論作為一種通向新的思想境地的奇妙的想法出現了。這是對戰爭的一種逃脫。我認為相對論所產生的影響，不論過去或未來，任何一種扣人心弦的科學思想都是無法與之匹比的。相對論的這種影響同時包括狹義相對論和廣義相對論在內。當時，從1905年算起，狹義相對論實際上已經很老了，但是除了大學裡少數幾個專家外，沒有什麼人懂得它。普通老百姓從來沒聽說過愛因斯坦。突然之間，愛因斯坦掛在每個人的嘴上。愛因斯坦在外國還是一個關係相當疏遠的人物。一個現實得多的人是愛丁頓。他在當時英國是相對論的領導人。他是一個大權威，每個人都極其尊敬地聽從他的意見，更確切地說，他被視為是相對論的主要倡導人。而愛因期坦則處在遙遠的幕後。那時，我是布里斯託(Bristol)大學的一個工科學生，當然，我也被捲進這種由相對論引起的激動人心的浪潮中。我們大家對此談論得很多。學生們彼此討論相對論，但極少有什麼精確知識可以把討論繼續下去。相對論曾經是每個人都覺得自已有資格以一般的哲學方式寫文章討論的主題。哲學家們只是提出了每一事物都必須相對於其它事物來加以考慮的觀點，他們倒聲稱自己一貫懂得相對論。你們從霍爾頓的講演中可以得到一個樣本，說明那時形形色色討論相對論的文章像什麼樣。他實際上是宣讀了奧立弗·勞傑爵士某些作品的摘錄。奧立弗·勞傑爵士對相對論十分挑剔。但你們看是不是，用那樣的筆調寫出來的文章不會有說得很準確的東西，所以，我們這些工科學生捲入的一場討論談的是一個我們很少有什麼過硬的論據的問題。聽了白勞特一系列的講演之後，我才首次獲得有關相對論的確切知識。那時，白勞特是一個從哲學觀點看問題的哲學家。他當時是布里斯託大學的哲學講師，後來成為劍橋大學教授。幾年前才去世。他從哲學觀點上討論相對論，作了十次或十二次學術報告。開始時有幾個工科學生聽他的課，但他們後來不再來了。我一直堅持到最後。我竭力想搞懂哲學。這些和我在一起的工科學生有一種很實際的觀點，他們說，這些哲學問題對一個工程師說來是毫無用處的，所以他們不再來聽講了。然而，我則認為哲學中可能會有某些道理，並且盡力去理解這位哲學家的觀點。我也曾讀過一點哲學。我還讀完了彌爾關於邏輯學的書。不過，我試圖領悟哲學家的努力並不十分成功。那時我感到哲學家所說的一切都是相當不確定的，最後我還得出結論：我並不認為哲學對物理學的進展會有任何貢獻。我並不是—下了就有這種看法的，只是在經過許多思考，並且研究了哲學家的議論，特別是白勞特的議論之後才得出這種看法的。從白勞特那裡我不僅聽到了這位哲學家的一般見解；而且還得到了一些有關狹義相對論及廣義相對論的精確知識。我還記得(我想這是在第二次或第三次講演時)他在黑板上寫了一個公式 ds^2=dx^2+dy^2+dz^2-(c^2)dt^ 2 當我看到那個負號時，它對我產生了巨大的影響。我立刻看出某種新東西。早先，在我還是個學童時，我就對時間和空間的關係極感興趣，也許我可以用這一事實來解釋這種巨大影響的原因。我對這些時空關係曾想過很多，時間很像另一個維度，對我來說，這已經是顯而易見的了。我想到了有這樣的可能，就是，時間和空間之間也許存在有某種聯繫，我們應該從一般的四維的觀點來考慮它們。然而，當時我所知道幾何學只有歐幾里得幾何。如果空間和時間可以任何方式結合起來的話，那就必須在這裡用一個加號把它們結合在一起，但顯而易見，那是不行的，並且只要有人試圖在他的時間軸上作出任何大的改變，就立即會導致荒唐的結果。在這個問題上，也許我能夠說明我為什麼總是對幾何學極感興趣。這是使我著迷的數學分支。你們可以把全部數學家分成兩類，一類數學家的主要興趣是幾何學，一類主要興趣在代數學，這種分成兩類的方法在很大程度上也是一種種族上的分類法。受過歐洲教育訓練的，具有歐洲經歷的人，繼承著古希臘學派的傳統，傾向於對幾何學感興趣。那些主要興趣在於代數學的人多半是亞洲人，他們繼承著阿拉伯人發現代數的傳統。一個好的數學家必須是精通幾何學和代數學的能手，他必須能夠按照所處理的問題的性質相當自由地從這種數學轉到那種數學。但他還是會常常對一種思想有所偏愛，我就強烈地偏愛幾何學這方面，而且一向如此。這樣，白勞特在黑板上寫的那個公式使我對幾何學有了新的想法。我記得，以前，當我上中學的時候，我的一位數學老師曾經對我說，我可能會對非歐幾何很感興趣、並且提出了這方面我該讀的書籍。可是，我那時對此並不感興趣，其原因是我對現實的物理世界感興趣，而在我看來，現實的物理世界的基礎顯然是在於歐幾里得幾何。因此沒有必要考慮任何別的幾何學。對於僅從邏輯上的發展，或者是，從不同的一組公理出發，考察可能得到的結果，我都不感興趣。這也是我終生保持著的一種傾向。我感到興趣的是現實的物理世界，而不是單純的邏輯問題。這種對現實的物理世界的興趣無疑正是我受的工程教育所支持的。當我從白勞特寫在黑板上的公式得到了這個新見解，我立刻就能自己描繪出狹義相對論的基本關係。我修完了我的工科課程，我很想試圖說明這種工程教育對我的影響。我並沒有進一步在細節上應用這項成果，但它確實在很大程度上改變了我的整個觀點。原先，我只對精確的方程有興趣。在我看來，如果誰要是用近似法來工作，那麼在他的工作中就有不可容忍的醜陋。我非常想保持數學的優美。然而，我接受的工程教育教我容忍近似值，我還能看到，甚至以近似法為基礎的理論，它們有時也會有相當多的美。像繞電動機轉子中的線圈這樣的問題就涉及到一些數學。這是關於整數的數學，但其中就有相當多的美。這是觀點上的一種全面變化，也許還有由相對論引起的觀點上的另一種變化。我過去的出發點是，相信存在著一些嚴格的自然定律，我們所必須做的一切工作則是求出這些嚴格的定律的結果。典型的嚴格的定律曾經是牛頓運動定律。現在我們弄懂了，牛頓運動定律並不嚴格，只是一些近似而已，我開始由此作出推論，也許所有的自然定律都僅僅是近似而已。那時我已作好準備把我們的全部方程都看成僅僅表現我們現有知識狀態的近似，並且把力圖改進它們作為一項任務。我想，如果我沒有受過這種工程教育，在我後來從事的那種工作上就必定不會取得任何成果，因為實際上必須擺脫那種觀點，即認為只應當處理精確的方程,只應當處理那些邏輯上能從我們已接受並絕對信任的已知的嚴格的定律推導出來的結果。工程師所關心的只是要想獲得對描述自然界有用的方程。他們不太過問如何得到這些方程。一旦他們得到了這些方程，他們就開始用他們的計算尺來計算它們，獲得對他們的工作來說是必要的結果。那當然使我認為這種觀點確實是最好的觀點。我們想要描述自然界。我們想要找到可以描述自然界的方程，而我們可能期望的最好的方程通常是近似方程，我們必須安於缺乏嚴密的邏輯，並把自己侷限於力求得到那些在描述自然界實際上很成功的方程。學完了工學院課程之後，我在布里斯託大學又進修了兩年數學。在此數學訓練期間，對我影響最大的是弗雷塞。他是一個從未作過任何研究，從未發表過什麼論文的數學家，但他是一個了不起的教師。他能夠激起他的學生對於數學基本觀念的真正的熱情。除了在他死時霍傑為他撰寫一篇訃告(發表在《倫敦數學學會雜誌》1959年之外，我想，現在他是湮沒無聞的。霍傑稱頌他是一個真正偉大的教師。我從弗雷塞那裡學了兩樣東西。一是嚴密的數學。以前我一直只用工程師所滿意的那種不嚴密的數學。工程師只想得到實際的結果。他們不關心嚴格的極限定義，或者級數加起來有多長等等諸如此類的問題。弗雷塞教導說，處理這類問題有時必須有嚴格的邏輯觀念。然而，在我後來的工作中，我繼續使用的主要是工程師用的不嚴密的數學。我想，你們會發現我後來的著作大部分涉及到不嚴密的數學。當我引進一個函數時，我不會停下來說它是否連續或可微，或者寫下一位純粹數學家在對這個函數可作出任何陳述之前所要求的其他所有的條件。我只是採取這樣的觀點，這種函數是物理學家感興趣的。然而，這種不嚴密的數學並不總是有效的。有幾次，我曾止步不前，因為需要考慮更加精確的定義，考慮不嚴密的數學使人陷入的錯誤的可能來源。我向弗雷塞學到的第二件東西是投影幾何。因為投影幾何中有數學美，它對我就有一種深遠的影響。它所採用的方法也十分有效。我想，也許大多數物理學家都很少懂得投影幾何，那是他們的教育中的一個缺點。投影幾何處理的總是平直空間，但它是處理平直空間的一種最有力的工具，它提供一些方法，比如一一對應的方法，這些方法顯得很巧妙地給出各種結果；當你運用投影幾何的論據時，長期以來使你大傷腦筋的歐幾里德幾何中的定理就可用最簡單的可能的方法得出。當時，我對數學美深感興趣，把投影幾何介紹給我，對我鼓勵很大，可以說，它使我終身受益。你們也許會認為投影幾何對物理學家來說是不大重要的，其實不然。今天的物理學家很關心閔可夫斯基空間。如果你要描繪閔可夫斯基空間中的關係，描繪矢量和張量之間的關係，最好的辦法通常是利用投影幾何的概念。在我的研究工作中，我一直運用投影幾何的觀念。如果你要想發現一個特定的量在洛侖茲變換下是怎樣變換的，那麼處理這個問題經常用的最好的辦法是從投影幾何的觀點出發。這是最有用的研究工具，但在已出版的我的著作中我卻沒有提到它。我想，我之所以從來沒有在我已出版的著作中提到過投影幾何（但我不敢確信這一點），乃是因為我覺得大多數物理學家並不熟悉它。如果我獲得了一個特定的結果，我就把它翻譯成解析的形式，並用方程來寫下這個論據。那種論據是任何一個物理學家都能理解的，即使他不具有這種特殊訓練。然而，為了作研究，當我們進入一個新的領域而不知面前存在著什麼的時候，我們就很想把要研究的東西形象化，對此，投影幾何的確提供了最好的工具。這也適用於我後來的旋量工作。我們必須處理一種完全嶄新的量；而討論旋量之間的關係，投影幾何的觀念也是很有用的。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.162.45.95 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1440606417.A.AC0.html ※ 編輯: Schwinger (1.162.45.95), 08/27/2015 00:28:42

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