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评李政道先生的《对称与不对称》,兼论他的中国情怀

已有 4301 次阅读 2022-5-18 09:58 |系统分类:科普集锦

我买了一本李政道先生的科普书《对称与不对称》。一年前(2021年6月1日),这本书的新书发布会在上海交通大学闵行校区的李政道图书馆举行。这是一本非常有特点的书,第一次拿到,我就爱不释手。我相信每个人都会喜欢这本精致的小书。

在发布会上,王垂林(中国高等科学技术中心研究员)老师上有致词:

这本科普书中,可以看到李政道先生崇高的人文主义情怀。不止传递新知,更给人以广阔的格局。相对于李政道先生的科学研究成果来说,这本书简洁可爱,同时也让我们看到了一位世界著名科学大师的拳拳赤子之心。 --- 来自上海交大的宣传报道。

杨振宁先生和李政道先生是我最喜欢的两位华人科学家,在我的家里,有他们的传记,他们的书籍(李先生的《统计力学》和《量子场论(上、下)》是我必参考的教材),我也看过很多李先生的论文和他的艺术画。我在《物理学思想史》这门课中花了一次课时间介绍科学和艺术的关系,李先生的艺术观点、艺术创作和这本科普书,是我重点参考的内容。所以,我打算写一篇文章,讨论我为什么觉得这本书好,好在哪里?


补充:李政道先生说过 “艺术与科学是同一枚硬币的两面,它们同是源于人类活动最高尚的部分,都追求着深刻性、普遍性、永恒和卓越。” 他在晚年创作了很多国画。清华大学刘钝教授写了一篇文章 ,题目是“李政道先生的诗情画意“, 全面介绍了他的几十幅画作以及他的艺术观。有趣的是,李政道和杨先生尽管风格迥异,他们对中国文化的重视,和对艺术的重视,是类似的。杨振宁先生在很多场合介绍了科学之美和艺术之美。杨先生的是飞鸟式的人物(Dyson对杨先生的评价),他的报告,比如《物理学与美》,《20世纪理论物理学发展的主旋律》等,都是值得反复看、反复揣摩。杨先生可能是最早将埃舍尔艺术绘画介绍给中国的人。他的科普书《基本粒子发现简史》1963年由上海科学技术出版社出版,其封面是埃舍尔的画。相反,李政道先生是很好的科学与艺术联袂的实践者。


总结起来,这本书,我认为有两个好。

第一个好: 这本书充满了中国元素。这本书开篇介绍了他和毛泽东见面的经过。毛泽东约见李政道,第一件想了解的事情就是对称性---这和他们获诺贝尔物理学奖是有关系的。这本书开篇就强调,symmetry在英文字典里面是“均衡比例”的意思,在中文中,“对称”有几乎完全相同的含义。后来,李政道讲到了屈原的《天问》,并提到屈原应用对称性证明天地是圆的。这个分析我觉得有点勉强,但是对于历史,我们不能完全按照今天的科学标准来衡量。李政道先生讲的,不无道理。什么是物理? 他提到了公元8世纪杜甫的诗《曲江二首》总的“细推物理需行乐,何用浮名伴此生”。他用这首诗介绍研究的乐趣,而不是用虚浮的荣誉束缚自身---这是一种对知识的纯粹的兴趣。在第二章介绍对称和中国文化的关系,他提到了弘仁的山水画《天都峰画》,提到了中国古代的窗棂,中国古代的万字等,它们都有很高的对称性,但是它们也有某种非(不)对称性。如果是百分之百完全对称,就显得死板,缺乏灵性了。在第十三章基本粒子中,李政道先生提到了物理学、天文学和宇宙学的纽带是非常古老的。为此,他提到了公元前13世纪中国一个甲骨文中记载的新星观测记录(新大星),同时也提到中国古代的玉壁和璇玑,是古代“王者正天文之器”。据笔者查,2001年李政道先生就在报告中提到新大星的记录,在甲骨文记载中,这是“不吉”的事情。天文观测在古代有重要应用价值---现在我们知道这是某种迷信。他也介绍了张衡(公元125年)的浑天仪,强调类似的设备比西方早1400多年。最后他以老子的“道可道,非常道;名可名,非常名”结束了他的这本书。这本书,从中国文化开始,又从中国文化结束,画了一个完美的解决。对西方环境中,这是一本很好的包括中国历史、文化的物理科普书。有趣的是,文小刚老师(中美联合培养物理类研究生计划(CUSPEA))对老子的这句话也非常着迷,他在很多报告、书籍中都提到这句话。

二个好: 这本书是文化、艺术和科学的结合。在介绍标度不变性的时候,他提到了日本葛饰北斋的名画“神奈川冲浪里”。介绍对称的时候,他介绍了中国画家常沙娜和吴冠中的画,它们都体现了“似对称而非对称的美妙”。讲到时间不可逆的时候,他联想道了吉尔伯特和沙利文的轻歌剧《皮纳福号》中的台词:

永远不回吗?是的,永远不回! 永远不回吗?嗯,很难再回。

这首诗词可以很好地描述时间之箭和熵增加原理。即便放在今天物理学教材中,也是可以的。在介绍真空和粒子碰撞的时候,他用李可染的画《核子重如牛,对撞生新态》来比较。这幅画在刘钝的文章中有详细介绍。李可染先生的这幅画后来变成了清华科技园创新广场的雕塑(2007)。遗憾的是,这本书中没有提到高能所和它的太极图,这也是李先生找人设计的【见下面的图】。在介绍镜面对称的时候,他提到了刘易斯·卡罗尔的小说《爱丽丝镜中奇遇记》中的故事:

哦,这是镜子里的书呀!只要我把它对着镜子,这些字就会恢复原样了。

从这些介绍中,我们都可以看到李先生的宽广的兴趣和知识面。很多故事和典故,他信手捏来,读起来扰有兴趣。从这本书,李政道先生给我们展现展现了对称和不对称的美妙。书的封面上刻有这句话,是非常精确的总结:

对称展现了宇宙之美,不对称生成宇宙之美。在探索宇宙的征途中,对称与不对称交相辉映,构成了自然界的基本规律,成为指引人类探索大自然的灯塔。

这本小书有科学、有文化、有艺术,这才是好的科普的典范。这本书最早在1999年出版,在2020年8月他为这本书做的新序言中强调:

科普就是请科学家用深入浅出的方式,向公众讲述科学的道理,激发公众对科学的兴趣,启发对自然界各类现象的探索,提出各种深刻的问题,因而提高国民对科学的素质和修养,建立科技强国之本。

这本书可以作为科普的“标杆”,这是本文的落脚点。我希望不要把科普书写成故事书和八卦书,不要把科普书写成晦涩难懂的论文书,更不要把科普书写成牵强附会的联想书。是为记。


2021年11月14日初稿、2022年4月13日定稿。2022年1月11日,我在这本书上写到:

内容上,这本书有诗词、有(中国)文化、有艺术,有物理。在写作方面,文笔简洁、直观。这是科普的标杆。


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(李政道先生请人设计的高能所图标[logo],李政道的创意,由吴作人(1908—1997年)先生设计。吴先生是安徽泾县人,美术教育家、画家,1920年代末期师从徐悲鸿。2002年后,它成为高能所的图标。)



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例子:一些关于量子力学的牵强附会的介绍/科普,或者错误的介绍)



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