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漫说物理学家的心像(范洪义作)

已有 1954 次阅读 2022-3-6 21:33 |系统分类:观点评述

 漫说物理学家的心像

   范洪义 

物有循规,然天不示人;物无遁形,故探究者如烛幽索隐,往往无功而返。不妨将解物理题比喻是案件侦探员干的活,侦探需凭感觉找寻和解释(那怕是部分地)每个案件中各个环节之间的联系,才能串珠呈镯。解物理题则需凭物理感觉(我和吴泽特地为此写了《物理感觉启蒙读本》和《物理感觉从悟到通》两本专著),即便是为了得到这个问题的部分解决,好学生也必须针对似乎是漫无秩序给出的已知条件,用创造性的想象力去理解和联贯它们,当物理感觉积累到一定程度,通彻霡透,便"聚焦"成心像。

心像是人孤身徜徉在自然变迁沧桑中辨识到的唯美图像积淀,是人郁闷期的灵魂中射入的几缕阳光之返照,是微风掠过荷叶池漾起的涟漪到人之心涛的互动。

物理师生若能有意识地培养物理感觉进而积淀"聚焦"成心像,通真达灵,解题中便觉得有意趣 (意之所不尽而有余者之称谓趣)。做到宋代词人姜白石所谓:"人之难言,我易言之,自不俗。"这易言,来自心像,因言为心声。

物理心像是高于人们常说的物理图像的东西。它是在物理感觉的基础上,按问题的物理图像追源索骥,分成许多意念,然后再按原定题意,把这些不同的意念有机地、艺术地组织在一起,结合已有的经验,附上自己的想象,"聚焦"成心像。

伟大的物理学家牛顿十分重视心像。牛顿认为,人眼中出现的图像在某种程度上必有想象或者幻想的成分,因为即使闭上眼睛,单凭意志,人还是能够在眼前形成图像。引申开去,牛顿引证说,想象的力量也许能够发展成为某种心灵感应现象。牛顿马上做实验,他睁大眼睛直视太阳,然后闭上眼,看眼前会出现什么颜色。为了这个实验的精确,他连续几个星期呆在暗室里。牛顿的这种"以身试物"的精神令人感动,他正是上帝派遣来为人类揭示自然奥秘的吗?

可见,物理心像包含有想象以至幻想的成分。有个非物理的小故事也许可以稍许说明什么是心像。1927年冬,量子力学创始人之一薛定谔在美国结束访问乘船返回途中经过纽约,看到了自由女神像。他认为这个雕塑"风格荒诞,介于滑稽和可畏之间",他对同行者说:"应该在自由女神高举起的手腕上添加一只巨型手表,这样的画面才算完整"。薛定谔的想象放浪形骸可见一斑。

另一位伟大的物理学家玻尔兹曼认为构造物理心像并使之适合外部世界,是人类精神的一种特殊动力。他写道:"⋅⋅⋅我们不得不经常地运用复杂的公式来表征已经变得复杂的图像中的一部分,它们依然是非本质的,不是表示中最有用的形式,在我们看来,哥伦布、罗伯特⋅迈尔和法拉第是真正的理论家。因为他们的指路星辰不是实际中的所得,而是他们心目中的图像。于是,这一图像的即时修改和不断完善,成为理论的任务。想象始终是它的摇篮,而审慎的理解则是它的导师。"玻尔兹曼自己想象了如何将熵与系统无序性的关连起来。

我对量子力学的几率假定用数学塑造了一个心像,即探测粒子的位置相当于用一个正规排序的高斯正态分布来衡量。

可见建立心像之重要,曲折和艰辛,真正的物理学家会很自觉地将物理感觉聚焦或凝练成心像。

初学者也许觉得心像这个词很抽象,其实不然,像由心生,日常生活中我们无时无刻不在无意中用心像与人交流。例如说某人良心好,是因为此人的所作所为在评价人的心目中已经形成善人之像。说某人有心机,是因为此人精于在算计别人中获利。

清代文人进金圣叹曾写过“不亦快哉!”三十三则,其中有一则道:"朝眠初觉,似闻家人叹息之声,言某人夜来已死。急呼而讯之,正是一城中第一绝有心计人。不亦快哉!"可见他痛恨心怀叵测的人。但心计不是心像。

日常生活中心像也包括有虚的成分,譬如龙,谁也没见过,但它还是十二生肖之一为人津津乐道,说是龙的传人。




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