科學(xué)觀念的變革既是科學(xué)革命的先導(dǎo)，又是科學(xué)革命的歸宿。物理學(xué)的發(fā)展，充分地說明了這一點(diǎn)?，F(xiàn)代物理學(xué)的革命是以提出“量子”觀念和“相對(duì)同時(shí)性”觀念為開端的。隨著量子力學(xué)和相對(duì)論的發(fā)展，這些觀念得到了進(jìn)一步的擴(kuò)張?，F(xiàn)代物理學(xué)革命的完成，使一系列的物-觀念發(fā)生了根本的變革，從而成為現(xiàn)代物理學(xué)的思維方式。要使青年學(xué)生和青年科學(xué)工作者具有現(xiàn)代科學(xué)革命的頭腦，必須進(jìn)行現(xiàn)代物理觀念的教育，使他們掌握現(xiàn)代物理學(xué)革命的脈搏。
現(xiàn)代美國理論物理學(xué)家、紐約科學(xué)院物理學(xué)部主席H·R·佩格斯的科'hwu著‘、‘于二宙密碼一一作為自然語言的量子物理》(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1988年出版)以清晰生動(dòng)的筆法，形象地描述了物理學(xué)家獻(xiàn)身于破譯宇宙密碼、創(chuàng)造現(xiàn)代物理學(xué)觀念的辛勤勞動(dòng)和戰(zhàn)斗歷程，值得一r1Y.0《星期六評(píng)論》說:“佩格斯關(guān)于人物和事件的描寫優(yōu)美、清晰而又富于想象力，一卜子把讀者帶到了一個(gè)迅速變化的現(xiàn)代知識(shí)領(lǐng)域的最前沿?！?/span>
什么是宇宙密碼?它就是宇宙的歷史演變的程序，即自然界物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和發(fā)i}的規(guī)律。在經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期，人們探索的是宏觀物質(zhì)的發(fā)展規(guī)律。普朗克關(guān)于量子假說的提出，打開了通向量子世界的大門，人類開始踏上了破譯量子世界中宇宙密碼的歷程。‘多宙密碼要由科學(xué)家去破譯，這就不能不帶有時(shí)代的特征和科學(xué)家的主體性。因此，人類在破譯宇宙密碼的時(shí)候，部分地創(chuàng)造了宇宙密碼。宇宙密碼是客觀的，但是，它又是在發(fā)展著的。因?yàn)槿魏慰陀^規(guī)律都是發(fā)展變化的。這種發(fā)展變化，部分地是由于客觀環(huán)境的變異，部分地是由于觀察者的參與和創(chuàng)造。這是量子理論的一個(gè)重要結(jié)論。正是這個(gè)結(jié)論，把它同經(jīng)典物理學(xué)區(qū)別開來了。
在歷史上，相對(duì)論建立在量子力學(xué)之前，愛因斯坦是最后一個(gè)經(jīng)典物理學(xué)家。盡管愛因斯坦業(yè)不相信i_子力學(xué)的描述的完備性，但是，這不妨礙相對(duì)論和量子力學(xué)合流的客觀進(jìn)程。量子場(chǎng)論就是這個(gè)臺(tái)流的產(chǎn)兒，從而成為探索物質(zhì)深處的強(qiáng)大理論_E具。它幫助我們理解基本粒子的世界，描寫粒子的產(chǎn)生和消滅，繪幽出物質(zhì)世界的全新圖象。近半個(gè)世紀(jì)以來，場(chǎng)論也經(jīng)歷著種種變一firl。今大，利用新的統(tǒng)一場(chǎng)論，物理學(xué)家們?cè)佻F(xiàn)-} .創(chuàng)世時(shí)大爆炸最初幾秒鐘的情景，把微不可見的粒子和浩瀚的宇宙聯(lián)結(jié)年一起，友現(xiàn)一」人類智力的r仁大成就。
人類在探索宇宙密碼的歷史過程中，對(duì)一系列的物理觀念進(jìn)行j一根本的變革。物理學(xué)的這些現(xiàn)代觀念，已經(jīng)成f現(xiàn)代精神文明的組成部分，指學(xué)著現(xiàn)代物理學(xué)和J其他自然科學(xué)的進(jìn)步。因此，實(shí)現(xiàn)物理觀念的現(xiàn)代化，是進(jìn)行現(xiàn)代物理教育的一項(xiàng)重要任務(wù)。長宇宙密碼》在介紹作為自然語言的量子理論的過程中，對(duì)現(xiàn)代物理觀念作了清晰的分析，:是實(shí)現(xiàn)物理觀念現(xiàn)代化的好教材。這些觀念主要是:
做出了很好的說明。這些特征是:
第一，不變性。在變化著的世界中，存在著不變的天地。物理定律就是對(duì)這種不變性的陳述。為什么物理學(xué)家在自己的研究中，總是去尋求對(duì)稱性呢?因?yàn)樵趯?duì)稱性中包含著不變性?？梢?，對(duì)稱性就是物理定律，找到一種新的對(duì)稱性，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一種新的物理定律。平移不變性是普通空間的一種對(duì)稱性，物理定律應(yīng)用到具體事件上與它們?cè)诳臻g的位置無關(guān)。時(shí)間平移的不變性是另一種對(duì)稱性。這些對(duì)稱性都對(duì)應(yīng)于一個(gè)守恒定律，能量守恒定律就是時(shí)間平移對(duì)稱性的邏輯結(jié)果。近代物理學(xué)的大部分歷史，就是發(fā)現(xiàn)新的對(duì)稱性的歷史。
第二，普適性和簡單性。以不變來描述變化，以簡單來描述復(fù)雜，這是科學(xué)理論普適性的奧秘。愛因斯坦說:u };1.學(xué)的目的，首先是盡可能全面地對(duì)感覺到和觀察到的各種事物作概念性的理解和聯(lián)系，其次是利用最少的初級(jí)概念和關(guān)系把這目的完成(尋求關(guān)于世界圖象最大可能的邏軌一致，即它的基礎(chǔ)邏輯簡單性)?！迸ｎD引力定律就是簡單而又普適的例子，它統(tǒng)一了地球上的引力和天上的引力，表明引力與位置無關(guān)(只依賴于物質(zhì)的質(zhì)量與距離)，也無涉于它們的時(shí)刻。這種簡單性與普適性，是對(duì)自然的內(nèi)部邏輯的反映。因之，五花八門的自然界，只需用簡單的普遍定律給予描述。
第三，完備性。科學(xué)的發(fā)展，走著從不完備到完備的路徑。物理學(xué)的最終目標(biāo)，是尋求一個(gè)包括全部物理內(nèi)容的統(tǒng)一理論。牛頓力學(xué)實(shí)現(xiàn)了一次大的統(tǒng)一，它把地球表面的力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一起來一J‘。狹義相對(duì)論是一次更高層次的統(tǒng)一，溝通了力學(xué)和電磁理論。廣‘義相對(duì)論勾勒了慣性運(yùn)動(dòng)和非慣性運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一，把引力歸結(jié)為時(shí)空的彎曲?，F(xiàn)在，不僅證實(shí)」’弱電統(tǒng)一理論，而且正在為探索大統(tǒng)一理論和超統(tǒng)一理論而奮斗。物理理論的每一次統(tǒng)一，都登上了一個(gè)新的臺(tái)階。在每一個(gè)新高度上，都看到了自然界的新現(xiàn)象，明顯地暴露出我們?cè)?/span>先立場(chǎng)的偏狹性，而且又可能向我們提出新的問題，激勵(lì)著我們?nèi)プ非蟾碌亩傻陌l(fā)現(xiàn)。理論總是要去追求物理定律的完備性，而在實(shí)現(xiàn)了每一次的追求之后，似乎還有更完備的物理定律，等待著我們?nèi)ヌ剿?。這就是物理理論不斷發(fā)展的內(nèi)部動(dòng)因。
第四，精確性。物理定律的表述，不應(yīng)該是模棱兩可的，而應(yīng)該是精確的，因此，必須用定量的數(shù)學(xué)語言表達(dá)。數(shù)學(xué)能使物理定律的陳述毫不含糊，只有這樣，理論才能用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證或否定。海森堡說:“如果不要求清晰或精確性，那我們思想中最抽象的原則是不可能作出非常離奇的推廣的，科學(xué)已經(jīng)給出這個(gè)事實(shí)的一個(gè)重要例子?！蔽锢矶刹辉偈墙?jīng)典決定論的，而是統(tǒng)計(jì)的，這就要求數(shù)學(xué)的形式應(yīng)該是多種多樣的。
上述四個(gè)方面的物理觀念，顯然不能反映現(xiàn)代物理學(xué)的全部觀念內(nèi)容。但是，在現(xiàn)代物理學(xué)中，這些觀念是帶有根本性的。它是現(xiàn)代物理學(xué)最新成果的升華，對(duì)從事物理研究和教學(xué)的人，都具有方法論的意義，在具體的研究和教學(xué)中，它將發(fā)揮著思維方式的作用。如果在講課中，在文章和著作里，能夠正確地普及這些現(xiàn)代物理觀念，不漢可以幫助我們樹立正確的世界觀，同時(shí)，也是一種文化建設(shè)。它的深遠(yuǎn)意義，是不能低估的。
整理：董友軍（汕頭實(shí)驗(yàn)中學(xué)）
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