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《科学素养文库·科学之美丛书:物理学之美》从浩淼的物理学历史中,寻找最有典型意义的物理学理论发现的过程,深入浅出地分析在不同时代,物理学家对物理学之美的观点,探讨他们如何利用自己的审美判断来建构物理理论,以及他们的困惑和成功。作者综合分析不同时代物理学之美的演变和进化,最后得到物理学之美的最高层次:数学结构美。《科学素养文库·科学之美丛书:物理学之美》史料丰富,行文自然流畅,整体归纳性强,加上数百幅珍贵图片,给读者以美的享受和智慧的启迪。
1627年以后,开普勒理论的经验价值更为明显易见,此时开普勒出版了《鲁道夫星表》。它汇编了用于预言月亮和行星位置的数据表和规则,依据的是开普勒的定律。本质上,它是对开普勒理论的观测结果的表格化,这样人们就容易对开普勒理论进行经验检验。天文学家很快发现,《鲁道夫星表》中提出的预言与观测到的行星位置充分吻合--甚至包括水星的观测位置,而这颗行星到此时为止一直是最不受天文模型约束的。
许多同时代的天文学家都是由于有使用《鲁道夫星表》的经历,而最终承认开普勒理论有巨大的经验价值。德国天文学家克鲁格教授(P.Cmger)下面的话表明了开普勒理论对他的影响:
我不再理会行星轨道的椭圆形式带给我的困扰。
这样,由于传统的美学标准与经验发生矛盾,最后导致美学标准的一次变革,并终于因为与经验观测更好地符合而宣告完成。在历史上,这种变迁方式是非常标准、经常如此发生的一种变革方式,也是大家十分熟悉的方式。但是请读者注意,到20世纪以后,这种由经验影响美学标准的变革方式,受到了很大的冲击。正因为如此,在这本书里我们还会遇到更有趣味、更加神奇的研究案例。
开普勒的功劳是伟大的,他的伟大不仅在于他发现了三大定律,而且在于他相当大胆地认识到,地球既然是一个行星,那么就应该有一种物理学规律,它既适用于天体,又适用于地球上的物体。这种天地平权的思想,是物理思想史上一次伟大的飞跃,有了这次伟大的飞跃,才有可能建立一种普适的物理规律。这一任务,后来由伽利略和牛顿完成了。开普勒虽然勇敢地破除了毕拉哥拉斯主义中的一些美学信条,但他仍然被毕达哥丢勒的名画《四使徒》。
《四使徒》是丢勒晚年的成功之作,这幅画不仅体现了他的人文主义思想,而且带有强烈的新教色彩。四个使徒形象高大,丢勒采用大胆奔放的宽笔触把四个形象描绘得粗犷有力,像雕塑一样丰满结实。
左图画的是约翰与彼得。年轻的约翰内穿绿色上衣外披鲜红的大氅,他正专注地看着手上的《圣经》。约翰有一头赭色的卷发,面目俊美,心平气和。他身边镇静的彼得手持金黄的大钥匙,正与他在研究某一段经文的含义。
右图的右边身穿灰色长袍、身材高大的是保罗。他手捧着厚厚的经书,另一手握着一柄支在地上的长剑。保罗脸色忧郁,怀疑地斜睨着我们。保罗身边站着脸色苍白的马可。马可圆睁双眼,内心激动,欲言又止,右手紧握一卷檄文。
四使徒的形象不仅仅代表四种性格,而且代表当时对宗教改革和农民运动充满信心和力量的战士,是公正、真理与智慧的象征。
……
物理学家并小会因为懂得了美丽的彩虹是因为光的散射定律,就失去了对蔚蓝色天空和紫红色落日的感动。
——玻尔兹曼(奥地利物理学家)
我们可以开诚布公地说,在精密科学中,丝毫也小亚于在艺术中,美是启发和明晰的最重要的源泉。我感到,透过原子现象的外表,我看到了一场美丽的内部结构;当想到大自然如此慷慨地将珍贵的数学结构展现在我眼前时,我几乎陶醉了。
——海森伯(1932年诺贝尔物理学奖获得者)
学物理的人用不着对物理方程的意义操心,只要关心物理方程的美就够了。
——狄拉克(1933年诺贝尔物理学奖获得者)
科学研究的成果,也是一首很美丽的诗歌。我们所探求的方程式就是人自然的诗歌。
——杨振宁