物理学的宇宙情怀——由《春江花月夜》想到的......

相较于中学物理,大学物理的教学应该有一个全新的面貌。遍查各种书籍得到的都是:

"在传授知识的同时,注重学生分析问题和解决问题能力的培养,注重学生探索精神和创新意识的培养,努力实现学生知识、能力、素质的协调发展。"

话是不错,总觉得这样的定义空泛了点。

物理学的宇宙情怀——由《春江花月夜》想到的......

想起一首七言古诗,《春江花月夜》。

"春江潮水连海平,海上明月共潮生……"

作者张若虚。没有读过全唐诗的人未必知道此人,著述不多,仅留下两首。其中之一便是《春江花月夜》,享有孤诗盖全唐的殊荣。

且不论诗人是怎样的妙笔丹青,怎样的轻轻挥洒,为我们描绘出一个神话般的世界,单就凭什么能够在诗人辈出、并将中国的诗歌推向极致的大唐,做到力压群芳就足够令人深思。闻一多的评价更绝:

"诗中的诗,顶峰上的顶峰。"

高在哪里?我一直觉得应该是"江畔何人初见月,江月何年初照人"。

简直就是天问。因为在这里出现了一个宇宙的情怀,触及到了人类共同关注的"世界是个什么样子?怎么出现的?又要走向哪里?我是什么?要到哪里去?"这样终极性的追问。

既然是人类共通的,不同的人就会给出不同的答案。我常想:当时站在这样一个清明澄澈的江边,仰望星空的人如果不是诗人,而是乐尊和尚,该怎样反应?

突然觉得灵光普照,立即决定开始凿窟,还是搬出《圣经》宣读上帝的创世纪说,继而睁着一双救赎的眼睛,告诫你:

人来到这世界之初就是带有原罪的!

事实是站着一个诗人。虽然觉得上帝光辉耀眼,但他并不研究上帝是否存在的问题,直接反应是文人惯有的感怀伤逝,"人生代代无穷已,江月年年只相似;不知江月待何人,但见长江送流水"。感慨的结果是:

后来所有触及到这样大而无极问题的人读后产生相似的心情,除了拍案叫绝,便是与作者一起哀而不伤地慨叹人生、遥寄相思。

物理学的宇宙情怀——由《春江花月夜》想到的......

如果是一个科学家呢?

早在读大学时就曾接触过"宇宙大爆炸"的理论。

关于宇宙的起源最早是比利时的一位物理学家兼牧师,名乔治·勒梅特,提出"原生原子"的模型,并设定了相应的方程求解;后被前苏联的物理学家亚历山大·弗里德曼通过广义相对论对此观点进行反演;再后来又有美国物理学家埃德温·哈勃造出了太空望远镜,通过实验观测进一步支持了在宇宙的太初,宇宙可能就是一个温度极高、密度也极高的球体的设想……

直到今天,因为技术的原因还没有足够的直接或间接的证据描述高密度球体在膨胀初始的极短暂时间里宇宙的状态,已足以让人倾倒。

这里有个问题:

勒梅特虽为牧师,但更是一个物理学家。

提出宇宙大爆炸说之前,我想是不是也经历了和张若虚类似的情境?在一个春天的夜晚,漫步江畔,这时一轮明月伴潮而生,他该由生出怎样的心情?我想,一定也曾和诗人一样的感怀来着。

但科学家的果决让他毅然地抹去了眼泪。相较于诗人紧密联系人生的神思飞跃,勒梅特一定是冷静地坐下来,对春水、对明月进行了一番观察和设问后,又经过几次三番的推演,终于建立起 "原生原子"模型。

物理学的宇宙情怀——由《春江花月夜》想到的......

我想,这也许就是一个科学人与一个艺术人根本的不同。前者是借追问感慨人生境遇,后者却舍弃了个人情感,将追问视作目标,不达目的决不罢休。

执着!坚韧!严谨!誓将追问进行到底,这就是科学的精神。

翻开每一本物理学讲义,如果能够撇开那些晦涩的公式和枯燥的数学演算,你一定会发现处处有科学家们走过的痕迹,将这些脚印串接起来便是一个广褒、迷幻的世界:

时间、空间看似无关实则相融,能量看似连续实则不连续,物体运动今后的行为看似由过去、现在决定,实则是确定于随机兼而有之。

在这样的时域里,空间可以弯曲,时光可以变慢,物体的长度可以变短……空间可以由三维变为四维、五维……客观而又具体。

当艺术家们在自然界中为飘洒着的一片雪花、一枚树叶、甚至正在盛开着的一朵花而盛赞它们因对称而呈现出对称的美的时候,我不知道他是否也知道物理学中已为我们展现出了更深刻的对称性:

一个球是对称的、一个面是对称的,整个空间也是对称的,解决问题手法也是对称的,甚至可以经过一定的操作,让物理定律的形式保持不变。

物理学的宇宙情怀——由《春江花月夜》想到的......

当乐尊和尚面对广褒的宇宙说出"空就是色,色就是空"的偈语的时候,他是否也早已知晓物理学中的"场"。

与实物需要占据一定的空间相比,因为无形无样,不占有空间,便可以叠加,无限制地叠加。叠加了无数,一眼望去还是空空如也,却什么都在。

至于某一个特定的空间区域里究竟叠加了多少、叠加到多少是个头,物理学家抿着嘴不予回答。但我们却分明能感觉到有那么一批、一大批的科学家们前赴后继地演算着,电场、磁场、温度场、密度场……矢量场、标量场……让人心中充满了敬仰。想要知道,却又深感冥奥渊深。

表面的空灵,是不是可以理解为沉重的极致?神话小说中所描绘的那些可以穿越时空、无处不在,却又无处都在的幽灵大概就是这样吧!

夜已深了,我和女儿还在就这个问题讨论着。我指着教科书上牛顿的一张英气逼人的照片感慨道:

"万有引力,光学分析……微积分还是夺了数学家们的食粮。这该是怎样的一个人。过去、现在、未来,还会有多少代人会对他终身膜拜?

"牛顿的梦想就是宇宙和世界。"

是啊!这世界上还有多少和牛顿一样,为了找到自己、为了世界的本质、可以忘掉身外一切的人呢。"

物理学的宇宙情怀——由《春江花月夜》想到的......

他想到上帝的伟大和存在,想到无穷的未来这种奇异的神秘,也想到无穷的过去和更为奇异的神秘,还想到他眼前朝各个方向延展的所有无限……"

不自觉地,《悲惨世界》中的经典句子已从笔下渗出。

费曼曾出版过一本《费曼物理学讲义》,被一名书评家评论为"真是难啃,但是非常营养,尤其风味绝佳。"原本是面向加州理工学院大一大二的学生的,却让物理教师们从中产生出了教学的灵感:

"科学是研究大自然最好的方式……实验与观察是判断某种想法对错,唯一可拍板定案的方式。我喜欢科学,因为当你想到某个问题时,可以设计实验来检验这个想法的真伪。大自然借实验结果表示出意见,你会得到一些实质的进展。"

麦克斯韦、普朗克、爱因斯坦……我敬仰你们。

第二天,我在绪论中庄严地写下了文章开篇的几个字:物理学是探索……

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