一
真正学有成就者,
无一例外不是依靠着非凡的自学能力。
法拉第正是这样一位有着超强自学能力的物理学家。
在他对物理世界的探索中,
由于无法理解错综复杂的数学计算,
他竟依靠过人的想象力来思考科学问题。
在他的想象中,
带电和带磁的运动物体是通过空间向外界施加影响的。
麦克斯韦之后这样描述自己的老师——
在数学家看到作用于物体中心的超距吸引力时,
法拉第凭借他特有的思维看到了穿过整个空间的力线;
数学家看到了距离,而法拉第看到的是一种媒介。
这种媒介,在法拉第感应定律中,被称为“场”。
从法拉第开始,到麦克斯韦、赫兹等诸多物理学家,
开始了横跨大半个19世纪的物理学研究,
这些研究成果恰是近代西方工业文明和强大生产力的源头,
而彼时,正值中国清朝晚期,
一个表面依然强大,但骨子里却蔑视西方先进技术,
开始错失重大发展机遇的时代。
二
人对统一的追求源自一种本能的天性,
这一点同样体现在对四种力的全部理解中,
它们分别是:电磁力、强力、引力和弱力。
电磁力和强力主导着我们对地球尺度的物质的理解,
弱力则主导着稳定粒子的衰变,
能够把一种粒子变成另一种粒子。
有关这四种力的理论的“至高荣耀”,
体现在物理学家只需用几个数学公式即可将其准确无误地表达中,
它代表着物质世界的“操作系统”。
维尔切克说,“它仍然比你家电脑上的操作系统要简短得多”。
所谓“大道至简”,除过东方哲学的洞察与领悟,
或许,只有在物理学家的世界中,
才能有更为精准的描述。
尽管现实世界复杂多变,
但抵达本质的层面却异乎寻常的简单平易。
这似乎也在提醒我们,
任何问题的解决之道都隐藏在化繁为简的智慧中,
那种试图通过复杂化、繁琐化解决问题的思维和方法,
终将被抛弃。
世界的本质尚且如此简单,
人类如果反其道而行,
终究会走入死胡同。
三
原子从较高能量的态,
衰变为较低能量态时,
会向外辐射一个光子。
通过对光子能量的计算,
可以得知原子衰变前后两种态能量的差值。
普朗克和爱因斯坦告诉我们,
光子能量与频率有关,
而频率与颜色是等价的。
从这个意义看,
迎着夺目的光,
那是原子发自灵魂的歌唱。
五彩斑斓的物质世界,
在物理学家眼中,
不过是光子在不同频率下的波动而已,
从源头看并无实质性的差异。
正是基于这一认识,
宇宙俨然成为一个巨大的、设备精良的化学实验室,
我们虽身居宇宙一隅,
但依靠光谱学的观测与计算,
却得以实现对遥远天体的有效测量与研究。
中国人所谓“宇宙在手,万化由心”的境界,
科学家正以另一种方式在接近与实现。
四
一个人的质量来自于体内包含的原子,
原子的质量主要集中在质子中,
质子则由夸克和胶子组成,
事实上,夸克的质量很小,
胶子的质量为零,
按照纯物质的称量计算,
人的质量实在是轻如鸿毛。
然而成年人的质量分明有着上百斤,
这么重的质量从哪里来呢?
研究发现,
夸克虽然质量很小,但它们在质子内部的运动速度非常快,
也就是说它们携带着能量,
按照m=E/c2的规律特点,
这些能量的组合相加,
使得质子和中子具备了足够大的质量。
从这个意义看,
包括人体在内的世间万物,
本质上无非是一股股川流不息的能量。
恰是这些能量的有序组合和联系,
形成了人的身体和世界万物。
万物皆是因缘和合所生,
实质上没有一个独存的个体。
量子色动力学的结论,
竟神奇暗合着禅学的意蕴。
五
A物体如何变成B物体,
这种类似魔法的愿望其实真实存在于大自然中。
弱力即具备这种能力,
它能够将较重的夸克变成较轻的夸克,
可以将原子核内的中子转变成质子,
而质子数量又决定着原子核的化学性质,
弱力通过将中子改造成质子,
实现了对物质实体的成功改变。
我们依靠感官体验,
认为的不可能实现的点石成金,
竟在大自然的手掌中轻易发生,
除了感叹无奇不有,
更让人生起无比的敬畏与叹服。
庄子讲:“天地与我并生,万物与我为一”,
抛开哲学上的探究,
物理学家站在量子层面,
同样得到了相通的结论。
如果说宇宙万物还有什么是我们无法理解的,
或许只是因为我们尚未抵达自然的真实。
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