书单推介——从一到无穷大:科学中的事实和臆测

想读这本书是电子科技大学校长李言荣在人民日报世界读书日推荐的书单。

敬佩之处还在于:李言荣校长讲出我电作为理工科院校既是利器也是短板的一面:太过理工化造成的缺乏人文熏陶,太过注重效益造成的功利化。

他在毕业典礼上的发言:做一个有趣的人。

看到当下的人们都被“有用强迫症”所绑架,习惯用“有用”和“无用”来划分这个世界、衡量生活甚至来区分朋友。久而久之,我们多了很多精致的利己主义者,少了很多理想主义色彩。在漫长的人生旅途中,如果总是以“有用”来衡量一切,那会是多么的“无趣”呀!二三十岁的人或许就活出了七八十岁的沧桑感。的确,社会是很需要有硬本事的人,但世界又是由那些能说会道、知识渊博的人来领导的。那如何让我们成电的学子不仅靠专业的硬实力走得快,也要靠软实力走得远呢?为此,今天我想与大家分享的主题就是:除了继续增强“有用”的硬实力外,大家还应该尽快弥补和提升软实力,争取做一个风趣的人、有趣味的人、有意思的人。

这一发言也在毕业季引起我电学子朋友圈广泛转发。


《从一到无穷大:科学中的事实和臆测》去年从公司的图书馆借回来,在炎热的夏天里缩在客厅里一天看完畅快淋漓,感想良多,却没想到这篇文拖到一年半之后的寒冷冬季里写观后感。

这本书从计数到四维空间,从原子到生命到宇宙。其中的相对论,反物质,熵那些读书时听到就头大的名词都有提及。

可读完后,我在想,如果早点遇到这本书,我可能会没有那么讨厌数学物理等基础学科。

我们总是“受限于从里面观察”,很难做到“从外面观察”。

书中在介绍思维空间的时候说

作为一种三维的生物,我们觉得很容易理解线和面的几何性质,这是因为我们能“从外面”观察它们。

对于我们这些具有三维空间概念的人来说,要想象比三维多的多维空间是困难的,主要的困难在于,我们本身也是三维空间中的生物,我们只能“从内部”来观察这个空间,而不能像在观察各种曲面时那样“从外面”去观察。

这样我想到《三体》开篇里讲到的“科学边界”。

射手假说:有一名神枪手,在一个靶子上每隔十厘米打一个洞。设想这个靶子的平面上生活着一种二维智能生物,它们中的科学家在对自己的宇宙进行观察后,发现了一个伟大的定律:宇宙每隔十厘米,必然会有一个洞。它们把这个神枪手一时兴起的随意行为,看成了自己宇宙中的铁律。

农场主假说则有一层令人不安的恐怖色彩:一个农场里有一群火鸡,农场主每天中午十一点来给它们喂食。火鸡中的一名科学家观察这个现象,一直观察了近一年都没有例外,于是它也发现了自己宇宙中的伟大定律:每天上午十一点,就有食物降临。它在感恩节早晨向火鸡们公布了这个定律,但这天上午十一点食物没有降临,农场主进来把它们都捉去杀了。

如果我们是靶子上的二维智能生物,如果我们是农场里的火鸡,我们在自己信奉的生活里信誓旦旦。可一旦有了更高的格局,成为了射手成为了农场主就知道自己的理所当然有丝可笑。

可是你很难和靶子上的二维智能生物和农场里的火鸡讲清楚。因为人很难跳脱出自己所存在的维度里。

就像现实生活里,生了孩子的人认为人的一生中要有下一代,生命才能称为完满。

结了婚的人认为有了婚姻才能称为幸福,如果一辈子不结婚的人叫孤独终老。

单身的人也能找到让自己一直单身下去的理由。

我们总认为自己生活的方式才是最对的方式,可也许我们就是那农场里的火鸡。

所谓天上一天,地上一年

书中介绍相对论的时候也很有意思:

如果你了解到了相对论,大概知道运动系统中时间会变慢这个情况。

假定你打算到天狼星一距离我们9光年一的行星上去于是,你坐上了几乎有光速那么快的飞船。你大概会认为,往返一趟至少要18年,因此打算携带大量食物。不过,如果你乘坐的飞船确实有近于光速的速度,那么,这种小心就是完全多余的了。事实上,如果飞船的速度达到光速的99.999991你的手表、心脏呼吸、消化和思维都将减慢7万倍,因此从地球到天狼星往返一趟所花费的18年(从留在地球上的人看来),在你看来只不过是几小时而已。地球上的18年,对你这个近于光速的旅客来说,只不过是一天而已。

那么,如果运动得比光还快呢?如果速度接近光速可使时间变慢,超过光速可不就能把时间倒转了吗!

不过:没有任何物体能以光速或超光速运动。

这一条基本自然律的物理学基础在于:有大量的直接实验证明,运动物体反抗它本身进一步加速的惯性质量,在运动速度接近光速时会无限增大。因此,如果一颗左轮手枪子弹的速度达到光速的99.9999999%,它对于进一步加速的阻力(即惯性质量)相当于一枚12英寸的炮弹;如果达到99.9999990颗小子弹的惯性质量就等于一辆满载的卡车。无论再给这颗子弹施加多大的力,也不能征服最后一位小数,使它的速度正好等于光速。光速是宇宙中一切运动速度的上限! 

让我想到郑渊洁里讲皮皮鲁去外太空一圈,回来他的家人朋友都变老了。所以你看,郑渊洁的童话里也是希望孩子们可以接触的到科学的。

什么样的书是一本好书

这本书的译者是暴永宁,我对于译者本身就非常佩服。他毕业于北京大学物理系,中学任教多年,获得中国科学技术大学理学硕士学位。一直业余从事科学与科普著作的翻译工作。

学习物理的人可能很多,但能成为一个好的物理学翻译并不多。

而他的译后记也相当精彩,有画龙点睛之笔。

记得上中学时,在科学兴趣小组里与同学和老师聊起什么的书是好书这个话题时,我给好书下过这样一个定义:能让我生“学而时习之”的愿望——看过以后,过了一段时间还想再读,读时能常有温故而知新的感觉一一的书。大家认为这个标准太泛了些,适用于各类读物。于是,我们最后就科技书刊达成了这样的共识:能使读者觉得越读越薄的,就是好的科技作品。(当然,不是指无聊文人叶灵风之对鲁迅的《呐喊)那样的薄法。)有趣的是,我们所给出的定义都相当抽象,但在座的人似乎都能意会如鉴酒家多能理解同行对某种酒的风味所下的诸如“中间宽、底下小”之类的考语。

我当过不少年的中学教师我的同行中,有一位是教物理的,他的教学水平是人人折服的。至于好在哪里,却是仁者见仁、智者见智。从只需捏着几只粉笔上课,到信手能在黑板上画出不比用圆规逊色的圆来,都是众师生津津乐道的话题。我曾经同他梳理过别人对他的评论,他告诉我说,这些评论,大多涉及的只是些皮毛,其实,最使他莫逆于心的评论是一名学生在毕业后来信所说的—这位老师使他认识到,物理学竟这样有趣。

希望伽莫夫所著的《从一到无穷大》这本书,能被读者认为是符合上述标准的好书,是那位物理教师一样的良师。至少我在每次看这本书的时候,这种感觉都是非常强烈的。

看了这本书而不承认科学的有趣,恐怕是不大可能的。固然作者本人所继承的俄罗斯博大精深的文学传统,移民美国后感染开朗乐天的情绪、妙趣横生的行文,与之相得益彰的作者亲手制的浸画式插图,生动贴切的比喻及科学家的名言轶事,都对增加这本书的可读性大有裨益。

不过,真正吸引人的本质性东西是这本书道出了真理,揭示了真理间的关联,提出了令人信服的预言,并将科学知识与民众生活交织起来。这就使读者有幸体验悟道的欣喜、出谷迁乔的舒畅,以及“万物皆备于我”的自信。从这个意义上说,《从一到无穷大》既像渊博的历史书,娓娓面谈,又像满腹哲理的老叟在从容讲述,丰富、生动、形象而又不强加于人。这些才是使这本书有趣的根蒂所在就一部综合性的科普著作而言,这本书的篇幅实在是不算大成中文后只有300页出头,去掉其中100多幅插图后,也就只有不到20万字。比起伊林的《十万个为什么》或阿西莫夫的《阿西莫夫科学导游》(中译本是分为四册出版的,每册都比《从一到无穷大》厚出不少来)等同类书籍来,只能算是个小不点儿。然而就在这区区20万字中,作者伽莫夫以一名长期处于科学前沿的一流科学家的学识,用一流的表现技巧,全面讲述了近代科学活动中最提纲挈领的内容,实在令人叹服,真是名家大手笔!

这本书有一条明显的主线,就是世界是无穷的,认识是无穷的,然而也是相互联系的。人类的认识与知识的发展,既有沿逻辑在现行体系内的延伸,也有打破现有框架、另辟蹊径的突破,而突破后出现的新体系,又会将原有体系作为特例包含在内,如此发展,既有循序渐进的登攀,又不时会出现柳暗花明的大胆越堑。能认识到这一点,这本书也就读到了最薄的程度,也就是使读者确立了一种世界观、科学观与研究观。即使这不是读者的目的,书中精彩的逻辑推理,采用近似方法时的行事原则,对理论进行实践检验时所应遵照的规范,也都会使读者从根本上理解后有了融会贯通的能力,于是这本书也就相应薄了不少越是博大精深的著作,就越值得一再拜读,而且会觉得越读越有味道。这正像看《红楼梦》或金庸的小说那样,第一次读时可能会猜奇心太重,因急于知道下文的内容而只是勿勿览一遍以后再时,悬念少了,注意到的内容就不同了。也可能就在这时,我们才能发现其他的、或许更值得一读的东西一一人物心和性格的铺排,优美的修辞技巧,不同理念的冲突,社会前进的必然,以及看到美被丑吸灭的可叹可泣,虚美之下的丑恶被揭穿时的痛快淋滴,对了,还有对时弊的巧妙针砭,等等。而且,读者在不同的心态下,有所悟的内容也会不同。《从一到无穷大》也有这样的功效。此时阅读会因推理的言简意赅击节赞叹,彼时又会发现这段与那节间的联系而若有所悟,再次打开时,也许又会对科学发现的必然和偶然有了更深的体会。即使是无意于高屋建瓴地掌握科学思想、也不希冀参与科学研究工作的人,经常翻翻这本书,也可以增进对人类文明进程的理解——毕竟,人类的文明活动是现代社会中的每个人都在积极参与的,而科学技术活动又是人类文明的重要组成部分,而且其重要性正与日俱增。此外,通过浏览此书,而附带地了解科学界的软闻趣事,连同发现引人一粲的行文,也不失为积极的休息之道。

这样寒冷的天气里,适合在家中捧杯热咖啡读书哟。

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