教學(xué)隨筆:物理學(xué)不相信直覺(jué)
覺(jué)得物理好高深,是不是代表不聰明?意大利理論物理學(xué)家卡洛·羅韋利的看法可算是小小安慰:蓋因我們太相信直覺(jué)了。
在《七堂極簡(jiǎn)物理課》一書(shū)中,羅韋利談到幾個(gè)例子:雙胞胎兄弟一個(gè)住在山頂,一個(gè)住在山腳,若干年后,山頂那個(gè)明顯比他的同胞蒼老;通常情況下,熱量從熱的物體傳向冷的,但也存在極小的概率,熱的物體碰到冷的物體,溫度不降反升;地球在一個(gè)傾斜的空間中行進(jìn),“就好像彈珠在漏斗中滾動(dòng)一樣”……聽(tīng)到這些,可能我們的'直覺(jué)已經(jīng)亮起紅燈了,然而這偏偏就是物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中屢見(jiàn)不鮮的事,物理學(xué)家常常要和直覺(jué)對(duì)著干。愛(ài)因斯坦也曾被直覺(jué)困擾,他一方面承認(rèn)量子理論的巨大價(jià)值,一方面又抱怨它太不合理,并且終其一生都未找到荒謬離奇背后能夠信服的解釋。
較之更甚的是,20世紀(jì)物理學(xué)的兩顆明珠——廣義相對(duì)論和量子力學(xué)——本身就是相互矛盾的。盡管它們奠定了當(dāng)代科技的基石,盡管它們非常好用,但它們不可能同時(shí)正確?茖W(xué)家們正致力于解決這個(gè)悖論,也深信矛盾統(tǒng)一后,會(huì)是物理學(xué)的巨大飛躍。
不讓先入為主的直覺(jué)封閉內(nèi)心,才有可能探索到科學(xué)本質(zhì)。羅韋利說(shuō):“直覺(jué)建立在我們有限的經(jīng)驗(yàn)之上。相信直覺(jué)而罔顧科學(xué)家們理性、嚴(yán)謹(jǐn)、智慧的集體驗(yàn)證,是不明智的!碧热粑覀円晃断嘈胖庇X(jué),恐怕到現(xiàn)在還以為地球是平的,太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)。更不會(huì)想到,看似矛盾的伽利略拋物線運(yùn)動(dòng)和開(kāi)普勒天體橢圓運(yùn)動(dòng)會(huì)醞釀出萬(wàn)有引力,電和磁的理論結(jié)合起來(lái)會(huì)誕生出電磁場(chǎng)方程,電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的沖突下有了相對(duì)論。與玻爾見(jiàn)招拆招的愛(ài)因斯坦深諳其道,不為直覺(jué)左右,提出相對(duì)論時(shí)遭遇過(guò)多少質(zhì)疑和誹謗,他就有多理解后輩科學(xué)家面臨的困境,愿意拋開(kāi)直覺(jué)接納新的可能。
對(duì)普通讀者而言,相較于掌握幾個(gè)物理學(xué)公式、幾個(gè)經(jīng)典理論,了解科學(xué)的思想或許更有意義。這也正是羅韋利在《七堂極簡(jiǎn)物理課》中所要表達(dá)的。所以這本薄薄的小冊(cè)子沒(méi)有平鋪直敘的知識(shí)點(diǎn),更像是一本物理史觀的讀本,娓娓講述那些癡迷于科學(xué)的研究者如何拓展世界的可能性,想象馳騁寰宇,包容萬(wàn)物的美,如同一個(gè)裝不滿的容器,填滿了石子還能裝沙子,裝滿了沙子還能盛水。這樣就裝滿了嗎?物理學(xué)家說(shuō),沒(méi)有!縱使現(xiàn)在未知,怎知將來(lái)不會(huì)發(fā)現(xiàn)?
物理學(xué)得好,不必自喜,一切尚在變化中,隨時(shí)有新的可能出現(xiàn);物理學(xué)得不好,不必沮喪,只要放下成見(jiàn),尚有大把機(jī)會(huì)去體驗(yàn)世界的美妙。物理學(xué)是包容的,任何人都可從感興趣的地方涉足,歡迎讀者諸君暫別直覺(jué),愿者上鉤。
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