惠勒(1911——),美國物理學家。早年在巴爾的摩學院和霍普金斯大學學習,1933年獲博士學位。曾在哥本哈根大學從事核物理研究,在核裂變研究領域取得創造性成果,確定鈾為製造原子彈的原料。他是第一位從事原子彈理論研究的美國科學家。曾任美國物理學會主席。著有《幾何動力學》、《引力理論和引力坍縮》、《黑洞、引力波和宇宙學》等。

我們能否希望終有一天抓住宇宙構造的中心原理呢?不錯,愛因斯坦曾用一句名言向我們說過:「這個世界上最不可理解的事情就是世界是可以理解的。」 
愛因斯坦逝世24年以來,我們取得了多少進步呢?粒子物理學的巨大發展,統一自然力方面的某些進展,等等。但是到頭來我們必須說,所學越多,所知越少。在發揮這個主題之前,讓我試著概述一下將要講的東西。我要提起那條古代的物理學原理,「沒有悖論,就沒有進步。」此處我用「悖論」一詞指的是困難、明顯的不一致、所期望與所發現的東西之間的歧異等等。沒有悖論,我們就不能得到任何真正新的東西;而有了悖論,我們就有了一點希望。為了取得進步,需要有兩種因素既相對抗又相平衡。 
今日物理學使我們面臨著兩個悖論的挑戰。沒有比它們更大的陰影了,但由於它們是破壞和建設的結合,也沒有比它們更充滿希望和鼓舞人心的了。第一個悖論是破壞性的,它聲稱物理學在時間的大門口——大爆炸、大坍縮和黑洞——走到了盡頭;但另一方面,儘管有那麼多表面上的變化,物理學在人們心目中始終仍在走著它的永恆之路。所以說,物理學停止了,但是物理學在進步,這就是第一個悖論。怎樣消除這個困難呢?我想指出在物理學的描述中,「時間」不是一個原始範疇。因此我們使用時間已臨近「時間的大門口」這一觀念是錯誤的,正是這個錯誤才使我們陷入了第一個悖論。 
第二個悖論是建設性的。它和量子力學有關,即與基本的量子觀測行為——更確切地說是記錄行為——在「造成」對像方面所起的作用有關。悖論何在呢?我們歷來相信,物理學也總是預先假定:世界是存在於我們之外的,不依賴於任何觀測行為。然而量子力學卻告訴我們,世界並非存在於我們之外和獨立於所有的觀測行為。這就是第二個悖論。 
這些悖論的教訓是什麼呢?可以用三句乩語式的格言來表達:「必須構造!確在構造!怎樣構造?」沒有什麼東西能逃得脫第一條教訓:「必須構造」。大爆炸告訴我們,無論粒子、力場還是自然規律都不可能永久存在,它們必定都有開端。 
第二條教訓是量子物理學的中心教義。每做一次基本的量子觀測,我們就「構造」了一個我們稱為實在的微觀小體。第三條隱語「怎樣構造?」概述了一個中心問題:怎樣使一加一等於二?既然自然界已經通過基本的量子行為向我們顯示了一條我們用以「確在構造」的途徑,那麼我們又何須另外去執行「必須構造」的律令呢?然而,不計其數的基本量子記錄行為究竟是怎樣結合在一起構造成大尺度水平上的實在呢?對此我們還根本一無所知。「怎樣構造」這條隱語就是旨在號召我們解開這個謎。 
我們並沒有接觸粒子和場物理學(這是當代進展所開拓的一個極宏偉的領域)中的奇妙發現,卻怎麼能夠徑直達到中心點呢?答案是簡單的:所學越多,所知越少。 
孩子們都喜歡送給他們中國套箱作為禮物。揭開一個,露出一個,揭開一個,又露出一個,直至最後露出那個秘藏的珍品。然而,要是這一列套箱沒完沒了,孩子們終究是會失去興趣的。這難道就是我們在粒子物理學中的處境嗎?我們從分子開始,然後是原子、核子、中子和質子,再後是各種各樣的夸克。我的一位在這一領域貢獻頗多的傑出的同事認為,我們能夠做的只是設計更高能量的加速器,以便打開通向更小尺度的道路,去發現粒子世界更深層次的結構。我們距離那個古老的夢想——找到一種基本的單元,一種最終的粒子,一種其他所有一切賴以構成的魔術般的建築磚塊,依然和過去的人們一樣遙遠。 
如果根本不存在處於物理學最底層的魔術般的粒子,那我們為什麼不能轉而用一種魔術般的力場來解釋一切呢?在全部物理學中,再沒有比電磁場、引力場與所謂場——米爾斯夸克束場的「三和弦」更優美的東西了。人們相信這最後一種場把夸克集在一起構成了中子、質子以及其它的基本粒子。這組「三和弦」解釋了物體運動的所以然。 
能否將這些力統一起來,作為單獨一種場的諸方面呢?在過去若干年裡,某些最有才能的物理學家已經向這個目標邁出了意義深遠的步子。然而,不管我們是把這三種場看作彼此獨立的,還是設想它們處於某種尚有待發現的統一之中,我們在今日的場與一百年前的彈性之間發現了某種相似性。只需要假定物體是勻質和各向同性的,人們就能夠用簡單的對稱性論證表明彈性是僅僅由兩個常數就能充分刻劃的。在這個基礎上,當時的物理學家建立了一個完備的理論,有定理,有分析方法,也有工程上的應用。但是彈性對於物質的本性卻沒有提供任何線索。對彈性進行一百年的研究也沒揭示出分子與原子的存在。同樣,對分子、原子之間的力作一個世紀的研究也不會揭示出它們僅僅是建立在正負電荷之間的力以及薛定諤波動方程之上。我們先得知道,不能用彈性來說明電子運動,而應該用電子運動來說明彈性。在這個意義上,我們發現理解的方向不是從表面的對稱性指向內部機制,而應該反過來,從內部機制指向表面的對稱性。 (童世駿 陳克艱 譯) 

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