年輕時(shí)我們不懂量子力學(xué)

——讀《量子力學(xué)（少年版）》

李輕舟

奧地利詩人里爾克（R.M.Rilke）在《羅丹》（Auguste Rodin, 1903-1907）的上半部中寫道：當(dāng)榮耀加身時(shí)，他或許更孤獨(dú)。因?yàn)闃s耀不過是匯集在一個(gè)新名稱周圍一切誤會(huì)的總和罷了（Und der Ruhm, der kam, hat ihn vielleicht noch einsamer gemacht. Denn Ruhm ist schlie?lich nur der Inbegriff aller Mi?verst?ndnisse, die sich um einen neuen Namen sammeln.）。在我看來，這段話與其說在評(píng)價(jià)羅丹，倒不如說是品味他創(chuàng)造的雕塑。它不單適用于羅丹那樣的青史留名者，更適用于他們所構(gòu)造的“精妙藝術(shù)品”——那個(gè)被命名為“量子力學(xué)”的學(xué)問自不例外。

曹則賢老師的《量子力學(xué)（少年版）》封面

量子力學(xué)，連同相對(duì)論，被譽(yù)為現(xiàn)代物理學(xué)（或者說十九世紀(jì)末以來的物理學(xué)）乃至整個(gè)自然科學(xué)的基石。即使是對(duì)職業(yè)的物理學(xué)工作者而言，它們也好似“云霧中的雙子星”（蘇聯(lián)詩人帕斯捷爾納克的第一部詩集名），甚至它的創(chuàng)立者普朗克、愛因斯坦、玻爾、海森堡、薛定諤、德布羅意......也不同程度地身陷“誤會(huì)”的云霧，執(zhí)著于各自心中的彼岸，樂此不疲。耐人尋味的是，這些“云霧”本身竟也構(gòu)成了一門精深的學(xué)問——“量子力學(xué)的詮釋”。今天，如果有人宣稱他“懂”量子力學(xué)，絕大部分情況下是表明自己有弄懂量子力學(xué)的愿望或者他只是習(xí)慣了自己的“不懂”，而正因?yàn)槿绱耍@門學(xué)問才具有了生生不息的活力和得天獨(dú)厚的魅力。毫不夸張地說，在過去的一百年以及可預(yù)見的未來，量子力學(xué)都是物理學(xué)中的一位“大眾情人”。

相對(duì)論和量子力學(xué)就像是一枚硬幣的兩面，狄拉克方程則是兩者間的橋梁之一

“窈窕淑女，君子好逑”，銳意求知、尋覓“佳人”本應(yīng)是少年意氣，何況量子力學(xué)這樣的“男孩子物理學(xué)”（Boys’ Physics）?，F(xiàn)在，中科院物理研究所的曹則賢老師畢十年之功，將《量子力學(xué)（少年版）》呈于眼前，試問少年動(dòng)心否乎？

然而親近“佳人”之路卻從來不是坦途，“溯洄從之，道阻且長。溯游從之，宛在水中央”——在今天高等院校物理專業(yè)的基礎(chǔ)課程體系中，如果從易到難給理論物理的所謂“四大力學(xué)”排序，或許有這樣一個(gè)序列：數(shù)學(xué)工具層面的量子力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、分析力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和物理圖像層面的量子力學(xué)。那個(gè)最后的物理圖像，對(duì)普朗克、愛因斯坦一眾巨人來說，或許就是心中彼岸的執(zhí)念；而對(duì)于勉強(qiáng)通過量子力學(xué)解算程式試煉的普通人而言，它尚“宛在水中央”，可望而不可及......那么絕大多數(shù)還在和受力分析、杠桿平衡以及透鏡成像做斗爭的少年讀者是否可以期望一個(gè)平易而親切的“量子力學(xué)”嗎？

答案當(dāng)然是否定的！曹則賢老師的《量子力學(xué)（少年版）》為大家扯下了那些量產(chǎn)的廉價(jià)科普為量子力學(xué)編織的溫情面紗，它要將你不熟悉的數(shù)學(xué)毫不客氣地推到你面前，斷絕你幻想以粗淺經(jīng)驗(yàn)的綜合與自然語言的比附來取悅“佳人”的僥幸。如果你只是葉公好龍，期望從中隨意拾取幾個(gè)足以懾服同齡小伙伴的唬人名詞，大可不必費(fèi)此周章。我相信，曹老師之所以甘愿冒高估讀者數(shù)理能力的風(fēng)險(xiǎn)，是因?yàn)椤读孔恿W(xué)（少年版）》所挑選的讀者，不是休閑客，而是探險(xiǎn)家，他們應(yīng)樂于接受對(duì)自己智力和學(xué)識(shí)的挑戰(zhàn)，以強(qiáng)烈的求知欲克服理智上的懶惰，為自己開辟智識(shí)層面的新大陸。他們會(huì)在這場(chǎng)非比尋常的跋涉中收獲真正的精神財(cái)富，如曹老師在序言所云：把一本看不懂的書看完是一個(gè)大學(xué)者的基本素養(yǎng)。

量子力學(xué)的奠基人之一——狄拉克

其實(shí)，在通向量子力學(xué)乃至物理學(xué)各個(gè)分支的道路上并沒有真正可怕到無法弄懂的東西，只有尚需熟悉和理解的事物：所謂“熟悉”是屬于可預(yù)見的未來。對(duì)少年讀者來說，初次遭遇諸如偏微分方程、線性代數(shù)、泛函空間這樣已成體系的數(shù)學(xué)表述，難免心生畏懼，如果你選擇略過，并不影響走馬觀花。但是，你一旦略過了這些人所罕至的險(xiǎn)遠(yuǎn)之處，也就遺憾地略過了“世之奇?zhèn)?、瑰怪、非常之觀”，舍棄了窺見“佳人”真容的誠意——我們雖然不知道最后的物理圖像如何，但我們相信它就藏在這些看似冰冷的數(shù)學(xué)語言中。初識(shí)的畏懼與折磨是《量子力學(xué)（少年版）》為未來的熟悉定下的誓約，或許在此后更深入的求知之旅中，你會(huì)為與它們的無數(shù)次“故人重逢”而感到欣喜和親切；而“理解”則是一個(gè)不厭其煩的過程。這一個(gè)世紀(jì)以來的量子力學(xué)本來就是數(shù)百年的物理學(xué)乃至上千年的自然哲學(xué)不斷演化生長之結(jié)晶。《量子力學(xué)（少年版）》的一個(gè)顯著特色正是沿著歷史和邏輯的雙重脈絡(luò)重構(gòu)和還原創(chuàng)建者們篳路藍(lán)縷的心路歷程，由經(jīng)典物理（這位“資深美人”與量子力學(xué)相比也未必如大眾印象中那么“平易近人”）到量子力學(xué)（包括早期量子論）自然生發(fā)的主干旁及原子物理、固體物理、半導(dǎo)體物理以及相對(duì)論性量子力學(xué)，蔚為大觀。少年讀者在這廣闊天地中所遭遇的智力挑戰(zhàn)往往也是普朗克、愛因斯坦等人開辟鴻蒙時(shí)直面的困惑，或許未來你還會(huì)有興趣尋著《量子力學(xué)（少年版）》提供的線索去挖掘更精深的文獻(xiàn)，一遍又一遍地復(fù)盤歷史現(xiàn)場(chǎng)，與普朗克、愛因斯坦諸君一道身陷“誤會(huì)”的云霧，在不厭其煩的過程中深化理解，體驗(yàn)屬于他們也屬于你自己的樂此不疲。

此間少年也好，曾經(jīng)少年也罷，我不知道你是否可以堅(jiān)持到《量子力學(xué)（少年版）》的最后一頁。我只知道，當(dāng)你合上本書時(shí)，你有資格對(duì)那些臨淵羨魚者感慨：年輕時(shí)我們不懂量子力學(xué)。