何焱林

20世紀(jì)伊始，1900年8月，在巴黎召開(kāi)的國(guó)際數(shù)學(xué)家代表大會(huì)上，德國(guó)數(shù)學(xué)家希爾伯特作了《數(shù)學(xué)問(wèn)題》的講演，提出了23個(gè)尚待解決的數(shù)學(xué)問(wèn)題，幾乎涵蓋數(shù)學(xué)的各個(gè)分枝，具有極高的前瞻性，推動(dòng)了數(shù)學(xué)的研究與發(fā)展。有的問(wèn)題，已為數(shù)學(xué)家（包括希爾伯特本人）解決，有的已逐步推進(jìn)，離解決只有一步之遙，例如哥德巴德多巴赫猜想，20世紀(jì)6、70年代,中國(guó)數(shù)學(xué)家陳景潤(rùn)已得到1+2之成果，離1+1，即一個(gè)充分大的偶數(shù)，由兩個(gè)素?cái)?shù)相加而成，雖然為只有1之差，或離證明只一步之遙，但這一步，四五十年來(lái)，卻無(wú)人跨出。希氏提出的問(wèn)題，有的至今仍為懸疑。

會(huì)上，希氏并未提及困擾數(shù)學(xué)家近300年的費(fèi)爾瑪定理，這是有原因的，希氏說(shuō)過(guò)，他已經(jīng)證明了費(fèi)氏定理，但定理本身是一只會(huì)生金蛋的母雞，他不忍將這只母雞殺了。雖然人們從他的遺稿中，或任何其他文字資料中，找不出他證明費(fèi)氏定理的只字片言，但他說(shuō)的話是可信的。80年代，中國(guó)人用幾乎純粹的初等方法，證明了費(fèi)氏定理。

上世紀(jì)90年代前期，有兩位日本數(shù)學(xué)家相繼宣稱證明了費(fèi)氏定理，稍后即發(fā)現(xiàn)他們的論述存在漏洞，雖則如此，說(shuō)明離費(fèi)爾瑪大定理的證明為期不遠(yuǎn)。果然不久，1997年英國(guó)人魏爾斯成功地證明了費(fèi)氏定理，歷經(jīng)300余年的努力，費(fèi)爾瑪大定理終于有了完滿的結(jié)果。

費(fèi)氏定理所以拖這么久的時(shí)間，與費(fèi)氏解決這一問(wèn)題的方法，“無(wú)窮遞降法”不無(wú)關(guān)系，方程未知數(shù)指數(shù)的提高，其解決難度也指數(shù)級(jí)提高。后續(xù)研究者為其所囿，總在指數(shù)上做文章，這不是一條出路，解決了指數(shù)是n_1，指數(shù)是n₂又如何辦？哥德巴赫猜想之證明，是否也可以換一種方法解決？或者，我們或許能看到哥氏猜想，是用何種方法解決的？

20世紀(jì)前20年，物理學(xué)方面的成就，可謂華彩紛呈，藯為大觀。出現(xiàn)了一批載入史冊(cè)的，作出基礎(chǔ)性及開(kāi)拓性工作的科學(xué)家，對(duì)當(dāng)時(shí)及后世的科學(xué)研究及技術(shù)發(fā)展，都有深遠(yuǎn)影響。他們的名字可以列出一張長(zhǎng)長(zhǎng)的表單。

洛倫茲（1853-1928）：賀蘭物理學(xué)家。

　　洛倫茲可謂從經(jīng)典物理學(xué)過(guò)渡到近代物理學(xué)之重要人物，他的電子論將經(jīng)典物理推到它所能達(dá)到的極致，他所發(fā)明的洛倫茲變換，不僅于愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)狹義相對(duì)論以重大啟迪，且成為重要表達(dá)式之一。洛倫茲變換大致是這樣：

當(dāng)兩個(gè)慣性坐標(biāo)系S、S^*重合時(shí)，同一點(diǎn)之坐標(biāo)在兩坐標(biāo)系內(nèi)有

    z^*=z,   y^*=y,   x^*=x.   (1)   

設(shè)坐標(biāo)系S^*沿x軸正方向作勻速直線運(yùn)動(dòng)。一個(gè)電磁波在S及S^*重合時(shí)發(fā)生，在慣性系S內(nèi)，經(jīng)t時(shí)間到達(dá)D點(diǎn)，有

SD=（x²+y²+z²）^1/2

即x²+y²+z²=c²t².    (2)

x^*=a(x-vt)  （3）. 

t^*=βt+γx.   (4)   

y^*=y,  z^*=z.  (5)

在S^*坐標(biāo)系內(nèi)有x^*2+y^*2+z^*2=c²t^*2.   (5)(光速不變?cè)?。

有c²(βt+γx)²=ɑ²(x-vt)²+y²+z²，展開(kāi)，有

c²（β²t²+2βtγx+γ²x²）

= ɑ²(x²+2xvt+v²t²)                  (6)

整理，得（c²β²-v²ɑ²）t²

=(ɑ²-c²γ²)x²+y²+z²-2(vɑ²+c²βγ)xt.   (7)

只有當(dāng)（7）式中x²之系數(shù)為1,t²之系數(shù)為c²，而xt項(xiàng)系數(shù)為0，則（7）與（4）同，故有：

C²?²-v²ɑ²=c².

ɑ²-c²γ²=1.

vɑ²+c²?γ=0.

解此方程組，得ɑ²= ?²，得

?²=1/（1-v²/c²）

x^*=(x-vt)/(1-v²/c²)^1/2.       

y^*=y.    z^*=z.

t^*=(t-vx/c²)/(1-v²/c²)^1/2.

此即羅倫茲變換，c表示真空中光的速度。當(dāng)v 甚小時(shí)，得經(jīng)典力學(xué)公式。

愛(ài)因斯坦在洛倫茲墓前說(shuō)：洛倫茲的成就"對(duì)我產(chǎn)生了最偉大的影響"，他是"我們時(shí)代最偉大、最高尚的人"。狹義相對(duì)論中，洛倫茲變換是最基本的關(guān)系式。

普朗克(1858-1947)，德國(guó)物理學(xué)家和量子力學(xué)重要?jiǎng)?chuàng)始人，與愛(ài)因斯坦并稱為二十世紀(jì)兩大最重要物理學(xué)家。他因發(fā)現(xiàn)能量量子化，對(duì)物理學(xué)的又一次飛躍做出了重要貢獻(xiàn)。

盧瑟夫（1871-1937），新西蘭人，他提出放射性能使一種原子變?yōu)榱硪环N原子，開(kāi)原子物理學(xué)之先河。根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，提出原子結(jié)構(gòu)的行星模式，被譽(yù)為原子物理學(xué)之父，為量子力學(xué)的先驅(qū)。發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，實(shí)現(xiàn)了人工核反應(yīng)，為核能的人工釋放打下基礎(chǔ)。

愛(ài)因斯坦（1879-1955），出生于德國(guó)，美籍、瑞士籍猶太人。一生對(duì)物理學(xué)多所貢獻(xiàn)，最著名的是1905年根據(jù)相對(duì)性原理，光速不變?cè)?，提出狹義相對(duì)論，提出能量守恒定律，得出公式：E＝ｍC²。1915提出廣義相對(duì)論。著名物理學(xué)家，皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)湯姆孫說(shuō)：“這是自從牛頓時(shí)代以來(lái)所取得的關(guān)于萬(wàn)有引力理論的最重大的成果”，“愛(ài)因斯坦的相對(duì)論是人類思想最偉大的成果之一”。

玻爾(1885-1962)，丹麥物理學(xué)家，丹麥皇家科學(xué)院院士，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)和劍橋大學(xué)名譽(yù)博士學(xué)位，玻爾通過(guò)引入量子化條件，提出了玻爾模型來(lái)解釋氫原子光譜;提出互補(bǔ)原理和哥本哈根詮釋來(lái)解釋量子力學(xué)，他還是哥本哈根學(xué)派的創(chuàng)始人，對(duì)二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。

1937年5、6月間，玻爾曾經(jīng)到中國(guó)訪問(wèn)和講學(xué)，曾與中國(guó)學(xué)者如束星北等有過(guò)深度學(xué)術(shù)交流，玻爾稱束星北是愛(ài)因斯坦一樣的大師。束星北的文章《引力與電磁合論》《愛(ài)因斯坦引力理論的非靜力場(chǎng)解》是相對(duì)論早期的重要論述。

薛定諤（1887-1961），奧地利物理學(xué)家，量子力學(xué)奠基人之一，發(fā)展了分子生物學(xué)，是分子生物學(xué)的先驅(qū)。建立了波動(dòng)力學(xué)。其所建立的薛定諤方程，是量子力學(xué)中描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的基本定律，在量子力學(xué)中的地位大致相似于牛頓運(yùn)動(dòng)定律在經(jīng)典力學(xué)中的地位。

上述諸先賢，只是上世紀(jì)前20 年活躍于近代物理學(xué)前沿的一小部分科學(xué)家，他們的工作，可謂繼往開(kāi)來(lái)，對(duì)于近當(dāng)代物理學(xué)既是奠基性的，也是開(kāi)拓性的，今天眾多的物理學(xué)家，仍然在他們開(kāi)拓的道路上繼續(xù)前進(jìn)。限于篇幅，所引僅是他們小部分成就。

本世紀(jì)的首20年，沒(méi)有像希爾伯特那樣的數(shù)學(xué)大師，提出當(dāng)今有哪些要解決的數(shù)學(xué)問(wèn)題，也沒(méi)有狹義相對(duì)論，廣義相對(duì)論，量子力學(xué)，原子物理學(xué)，分子生物學(xué)等重要基礎(chǔ)理論與方法論的提出。無(wú)論理論物理或?qū)嶒?yàn)物理，都沒(méi)有上世紀(jì)首20 年出現(xiàn)過(guò)那樣多的大師級(jí)人物。也許，可以歸結(jié)為兩大原因。

上世紀(jì)物理學(xué)的基礎(chǔ)理論與方法論經(jīng)過(guò)井噴式的發(fā)展，理論問(wèn)題已經(jīng)大多解決，留給當(dāng)代物理學(xué)家的未知領(lǐng)域已經(jīng)不多。當(dāng)代的物理學(xué)家，似乎更重視技術(shù)的革新與應(yīng)用，更重視財(cái)富的創(chuàng)造與積累。一項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)與利用，可以立即掙得現(xiàn)銀子，且財(cái)源滾滾，數(shù)年間即富可傾城，富可敵國(guó)?；A(chǔ)理論研究，則要坐冷板凳，可能數(shù)十年若熬，一生心血灑盡，卻一事無(wú)成。昔人有“青春作賦，皓首窮經(jīng)”之譏。坐冷板凳者，青春之賦未作，皓首之經(jīng)難窮，轉(zhuǎn)眼間廉頗老矣！不如五子登科差強(qiáng)人意。

物理學(xué)的基本理論是否已經(jīng)窮盡，未來(lái)的物理學(xué)家是否只能在應(yīng)用技術(shù)上有所作為？例如受控?zé)岷耍?959年，在下曾經(jīng)參觀蘇聯(lián)在成都辦的原子能展覽館，蘇聯(lián)的物理學(xué)家曾斷言，受控?zé)岷藢⒃谏鲜兰o(jì)70年代中后期實(shí)現(xiàn)。他們過(guò)于樂(lè)觀了，受控?zé)岷朔磻?yīng)至今未能實(shí)現(xiàn)。除了技術(shù)問(wèn)題，是否還有基礎(chǔ)理論問(wèn)題？熱核反應(yīng)究竟能否受控？能的原理是什么？不能的原理又是會(huì)么？

萬(wàn)有引力是何時(shí)產(chǎn)生的？是大爆炸時(shí)產(chǎn)生的還是以后產(chǎn)生的。萬(wàn)有引力是不是能量？如果是能量，必須遵守能量守恒定律。這就引出一個(gè)悖論。悉知，物體間的引力，與物體質(zhì)量成正比，與距離平方成反比。物體的質(zhì)量是固定的，照今日的宇宙說(shuō)，宇宙在不斷膨漲，物體間的距離不斷加大，宇宙引力總量將不斷減小，以致趨于0？

引力既稱波，每一星體，有沒(méi)有固定的波長(zhǎng)，波頻？如果有，一個(gè)星體對(duì)另一星體，能否實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，就像收音機(jī)，電視機(jī)一樣，如此，就可以借助引力調(diào)頻，排除其他星球引力干擾，直接飛向這一星球？則宇宙航行，就不用自帶動(dòng)力，想到哪兒去，就到哪兒去。