科普書：《你錯了，愛因斯坦先生》介紹

愛因斯坦最被人津津樂道的大約就是相對論和質(zhì)能方程了，愛因斯坦對廣義相對論極為癡迷，晚年的愛因斯坦全身心投入到引力和電磁力的統(tǒng)一理論。然而，物理學(xué)家們都知道，愛因斯坦的相對論并未打動諾貝爾獎評委們的心，他們更為感興趣的是他在26歲時所做的關(guān)于光電效應(yīng)的工作。究竟光電效應(yīng)有何魅力，令這些瑞士人如此鐘情？想知道答案的話就來看看《你錯了，愛因斯坦先生》這本書吧！

    光究竟是個什么東西？這是物理學(xué)家們長期爭論不休的話題，有的說是粒子，有的說是波，人們各執(zhí)一詞，公說公有理，婆說婆有理，誰都說服不了誰。當(dāng)勒納公布了他的光電效應(yīng)實驗之后，愛因斯坦敏銳地發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象應(yīng)該采用普朗克的量子理論進(jìn)行解釋，并且提出光是由微小粒子組成的，它的能量與光的頻率有關(guān)。愛因斯坦的這個理論成功地解釋了光電效應(yīng)，為嬰兒期的量子理論打了一劑強(qiáng)心針，為“粒子說”增加了一個砝碼，也使人們對微觀世界的認(rèn)識前進(jìn)了一大步。然而，遺憾的是，愛因斯坦對光量子的研究就此止步，正如這本書借由海森伯之口所說的：“您（愛因斯坦）創(chuàng)立了一個理論，如同給一個孩子當(dāng)了‘父親’，可您又遺棄了它——愛因斯坦先生，您不是個好‘父親’啊！這個‘孩子’被其他人收養(yǎng)了，其中包括我本人（海森伯）以及泡利和薛定諤，尤其還有索末菲。”

    愛因斯坦止步于光電效應(yīng)是有原因的，因為海森伯和薛定諤把量子理論帶向了一個令人不安的世界，在他們的眼中，光既是波又是粒子，但是，如果你看到了光子，你就看不到光波；看到了光波，就看不到光粒子。也就是說：人們爭吵了幾千年，最終發(fā)現(xiàn)唯一的出路是和自己的敵人握手言和。還有一件更可怕的事情是：一切是不可預(yù)測的，連上帝也是靠擲骰子來規(guī)劃這個世界的。電子沒有軌跡，它在哪里出現(xiàn)純粹出于偶然，人們只能說它有多大的概率在哪里出現(xiàn)，而我們這個世界的存在也是一個偶然的結(jié)果。如此一個世界，我們該何去何從？不僅愛因斯坦，相信還有無數(shù)人對此難以忍受，但是，與時光穿越不同的是，不確定理論早已被各種實驗驗證（如單光子實驗），甚至投入到實際應(yīng)用，如隧道顯微鏡和量子保密通訊。

    《你錯了，愛因斯坦先生》這本書通過虛構(gòu)物理學(xué)教授哈勒爾的一個夢境講述量子力學(xué)的發(fā)展。在這個夢境中，牛頓、愛因斯坦、費恩曼、海森伯和哈勒爾齊聚柏林這個量子物理學(xué)的發(fā)源地討論量子物理。牛頓對量子力學(xué)一無所知，他不斷地提出各式各樣的問題，在討論中慢慢地也變成了一位量子物理學(xué)家。愛因斯坦則如其本人，難以接受量子力學(xué)，把量子力學(xué)區(qū)別于經(jīng)典力學(xué)的關(guān)鍵點一一指出來。費恩曼作為量子力學(xué)的一代名師，與量子力學(xué)體系的創(chuàng)立者之一——海森伯一道，耐心地解釋量子理論。哈勒爾則不時為他們補(bǔ)充一些量子力學(xué)的新進(jìn)展。作者用通俗的語言，借由這些名家之口，把量子力學(xué)的發(fā)展歷史、核心思想娓娓道來，為讀者描繪出微觀世界奇妙的景象。在作者看來，量子力學(xué)并非只有物理學(xué)家才能理解，而且也不局限于微觀領(lǐng)域，他認(rèn)為在現(xiàn)代社會，量子物理學(xué)至關(guān)重要，理應(yīng)被公眾所了解。

    其實，在我看來，量子力學(xué)不過是在換個視角看問題，難或不難，關(guān)鍵在于你的觀念是否能夠跟著調(diào)整，這與許多社會變革是一樣的。

《你錯了，愛因斯坦先生！》這本書的書名很有吸引力，堪稱“標(biāo)題黨”的楷模！毫無疑問，為自己的書起上一個十分煽情、吸引讀者眼球的好名字是無罪的，這體現(xiàn)了弗里奇教授在科普創(chuàng)作方面的聰明過人之處，也是該書的賣點之一。書的獨特之處在于其對話式的寫作手法，不僅生動有趣，而且符合人們通過討論甚至爭論來學(xué)習(xí)新知識的常理。在本書中，愛因斯坦討論量子力學(xué)的伙伴包括牛頓、海森伯、費恩曼以及弗里奇教授本人的化身。讓經(jīng)典物理學(xué)的鼻祖牛頓一步一步地去領(lǐng)會現(xiàn)代物理學(xué)的宗師愛因斯坦的思想，這是一個非常高明的技巧，因為我們都經(jīng)歷了類似的學(xué)習(xí)過程。書的另一個特色是作者不局限于量子力學(xué)本身，而是進(jìn)一步描述了它在基本粒子物理學(xué)和宇宙學(xué)中的一些重要應(yīng)用以及一些未解之謎，順理成章地將好奇的讀者帶到科學(xué)研究的最前沿。書的第四個吸引人之處是它包含了一些先前鮮為人知的科學(xué)史掌故。比如玻爾力阻他的好朋友索末菲與他分享諾貝爾獎這件事，折射出來的信息就是許多大科學(xué)家們也具有普通人的“羨慕嫉妒恨”，有時不免在榮譽(yù)與友誼面前顯出小家子氣。此外，書的賣點還在于弗里奇教授本人在學(xué)術(shù)界和科普界的巨大影響力。他與默里·蓋爾曼率先創(chuàng)建了強(qiáng)相互作用的規(guī)范理論并預(yù)言了膠子的存在，這是公認(rèn)的諾貝爾獎量級的工作；他的數(shù)本科普著作都成為暢銷書，被譯成多種文字，并為他帶來了可觀的財富。

特別值得一提的是，《你錯了，愛因斯坦先生！》一書花了一整章的篇幅講述了量子效應(yīng)的一個極其神奇的實例：中微子振蕩。就在該書的編輯和校對即將完成的最后階段，發(fā)生了一個重要的科學(xué)事件，即大亞灣國際合作組于三月八日這一天向全世界宣布：他們在位于中國大亞灣核電站所做的反電子中微子振蕩實驗中首次成功地測量到了最小的輕子味混合角，其數(shù)值約為八點八度加減零點八度，恰好體現(xiàn)了“三個八”的婦女節(jié)精神。這是粒子物理學(xué)一個非常重要的基本參量，決定了輕子之間相互轉(zhuǎn)化的強(qiáng)度。作為大亞灣合作組的成員，我在第一時間得知了實驗結(jié)果并在婦女節(jié)當(dāng)天下午的新聞發(fā)布會之后通知出版社將它加入到了《你錯了，愛因斯坦先生！》的第十二章。這是一個奇跡，因為大亞灣合作組投給美國《物理評論快報》的論文還沒有正式發(fā)表出來，我們的新書就已經(jīng)實現(xiàn)了在全國范圍內(nèi)傳播最新科學(xué)成果的科普之夢。

最后我還想告訴大家一件趣事。《你錯了，愛因斯坦先生！》這本書的序言是諾貝爾物理學(xué)獎得主謝爾登·格拉肖撰寫的。本來弗里奇教授想請自己的最親密朋友與合作者、諾貝爾物理學(xué)獎得主蓋爾曼來為該書寫序，然而當(dāng)蓋爾曼聽說書中的主人公之一是理查德·費恩曼時，斷然拒絕了弗里奇教授的邀請。眾所周知，蓋爾曼和費恩曼是一對老冤家，前者在后者去世多年之后依舊耿耿于懷，體現(xiàn)了一個大科學(xué)家原生態(tài)般的真性情。如果你想知道那些為量子力學(xué)和量子場論做出過巨大貢獻(xiàn)的物理學(xué)家們的更多故事，那么最省事的途徑就是買一本《你錯了，愛因斯坦先生！》。我可以負(fù)責(zé)任地說，這是一本從內(nèi)容到形式都特別有趣的好書，而且價格特別公道（僅19元）！

《你錯了，愛因斯坦先生！》是粒子物理學(xué)家、著名科普作家哈拉爾德·弗里奇的科普著作之一，德文版出版于2008年，英文版——根據(jù)譯者邢志忠說， 是德文版的簡化版，出版于2011年。邢志忠和邢紫煙的中文譯本出版于今年，主要根據(jù)英文版譯出，難怪我覺得在短短的157頁中文版中，要完全把握作者企 圖解釋的所有物理有一定難度。
 
我喜歡這本書的形式，即是近代科學(xué)祖宗伽利略用過的對話方式，當(dāng)然這種方式起源于柏拉圖。對話方式容易將比較困難的內(nèi)容分解成邏輯上連貫的，但形式 上也許有點跳躍的方式端出來給讀者。這種方式還讓讀者產(chǎn)生親切感。我覺得，作者在這本書中做到了讓讀者基本理解了二十世紀(jì)物理學(xué)在基礎(chǔ)方面取得的主要成 就，從量子力學(xué)到量子色動力學(xué)，甚至還解釋了中微子振蕩以及希格斯機(jī)制。當(dāng)然，本書沒有介紹相對論。
 
在介紹和評論本書主要內(nèi)容之前，我想說兩句關(guān)于作者和譯者的話。作者哈拉爾德·弗里奇（Harald Fritzsch）是一個我在研究生階段就熟悉的名字，今年69歲了，小霍金一歲。他這一代人有機(jī)會參與粒子物理第一個黃金時代中的粒子物理理論大發(fā)展， 他也確實做到了。在慕尼黑他見過海森堡，而在加州理工學(xué)院，他不僅見到了費恩曼和蓋爾曼，還和后者合作提出色是夸克的新量子數(shù)，這對后來的量子色動力學(xué)的 建立起到關(guān)鍵作用。在色量子數(shù)基礎(chǔ)上，他和蓋爾曼以及威廉·巴丁解釋中性π介子衰變率。1975年，他和彼得·閔可夫斯基提出SO(10)大統(tǒng)一理論。在 這個理論中，中微子可以有質(zhì)量。他在德國也是著名科普作家，此前有名著《夸克》和《從大爆炸到崩潰》。他的書使得不少德國青年決心選擇物理學(xué)作為研究方 向。他另有自傳《逃離萊比錫》，描述了他如何逃離共產(chǎn)主義東德。譯者邢志忠，在科學(xué)網(wǎng)被網(wǎng)友們親切地稱為邢捕頭，是一位內(nèi)向而幽默的人。邢捕頭在粒子物理 學(xué)中的主要建樹是中微子的研究，對中微子可能在宇宙早期物質(zhì)起源中扮演重要角色這個理論作出了貢獻(xiàn)，在中國大亞灣中微子實驗中作為理論家起到了自己的重要作用。邢捕頭在中國拿到博 士學(xué)位后于1993年赴慕尼黑大學(xué)物理學(xué)做博士后研究， 成為弗里奇的合作者。他們合作了二十篇學(xué)術(shù)論文，其中關(guān)于中微子混合矩陣的論文很有影響。
 
在《你錯了，愛因斯坦先生！》中，弗里奇化身為伯爾尼大學(xué)物理系教授艾德里安·哈勒爾，在去柏林參加物理學(xué)年會的火車上墮入夢鄉(xiāng)。“哈勒爾”這個名 字讓我感到親切以及一種說不出的感覺，因為這個名字也是德國作家黑塞著名小說《荒原狼》中主角的名字。在夢中，哈勒爾先生在酒店穿越了，遇到了兩位老鄉(xiāng)： 愛因斯坦和海森堡，還遇到了十七世紀(jì)物理學(xué)家牛頓以及二十世紀(jì)物理學(xué)家費曼。除了哈勒爾本人，其余四人現(xiàn)在都已不在世。
 
五位物理學(xué)家開始討論物理。因為身在柏林，量子物理的誕生地，話題自然從普朗克發(fā)現(xiàn)量子開始。黑體輻射、普朗克常數(shù)、愛因斯坦光量子理論、原盧瑟福 的原子模型，直到玻爾的原子理論，所有這些討論進(jìn)行得很順利。在對話中，我不覺得牛頓是來自十七世紀(jì)的人，雖然他說這些概念對他老說都不熟悉，但接受起來 一點障礙都沒有，這有點奇怪。我們知道，一個已經(jīng)有了自己世界觀的人是很難改變自己的世界觀的，特別是牛頓這樣自己還建立了一套世界觀的人。我覺得，這本 書本來可以寫得更好看，可以加入牛頓是如何固執(zhí)而艱難地改變看法的過程。另外，我覺得這些人的對話沒有體現(xiàn)每個人的性格，如果我們將任何一段話換一個角色 說出來，似乎沒有任何不同。
 
在短短的一百六十頁中，作者能夠從量子物理開始解釋，途中經(jīng)過原子物理，自旋，元素周期表，狄拉克方程和反粒子，中微子與神岡核子衰變探測器，費曼 圖和量子輻射修正，夸克和膠子，色禁閉和漸近自由，中微子振蕩，直到粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中的二十八個物理常數(shù)。如果讓我在這么長的篇幅中寫完所有內(nèi)容，我會 覺得非常困難。當(dāng)然，作者不是沒有犧牲，我覺得有時作者強(qiáng)制性地將一些概念和知識灌輸給讀者。
另一方面，能夠覆蓋這么多的內(nèi)容以及幾乎所有重要的理論和實驗，也表明了作者的功力。在這本書中，不可避免地出現(xiàn)了一些公式，讀者甚至需要具備矩陣 概念。所以，我不會將本書推薦給任何一位中學(xué)生。這本書無疑最適合學(xué)習(xí)物理的本科生閱讀，研究生讀了這本書也不會浪費時間。極個別的中學(xué)生可以閱讀這本 書，我自己就在中學(xué)時代學(xué)了一點微積分和矩陣?？上?，在我中學(xué)畢業(yè)之前，還沒有一本類似的書。
 
弗里奇這本書的德文版出版于2008年，那時他六十五歲。我過去常想，如果我到了六十五歲，也會將很多精力放在寫科普書而不僅僅是科普文章上。這本 書無疑給了我一些啟發(fā)，例如對話體，例如無所不包。在將物理說清楚的同時，我會加入一點八卦，也會注重刻畫涉及到的人物的性格，這些元素?zé)o疑會給閱讀帶來 更多快感。但在快感之外，讀者的入神是更重要的。我覺得與柏拉圖的那些著名對話相比，弗里奇的書欠缺的就是入神。要做到這一點，也許一百六十頁遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠， 篇幅需要加倍甚至更長，也許這樣會給讀者帶來負(fù)擔(dān)。但我覺得這值得作者和讀者的共同努力。
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