聽(tīng)諾獎(jiǎng)得主講述光的歷史

  ICC訊 自古以來(lái)，人類一直為光著迷。帶來(lái)光明和溫暖的太陽(yáng)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里都是原始宗教崇拜的對(duì)象。當(dāng)然這些崇拜是非理性的、盲目的。隨著理性思維和邏輯思維的發(fā)展，人類開(kāi)始探索光的成因。如古希臘的哲學(xué)家就思考過(guò)人眼為什么可以觀察到物體？他們認(rèn)為，光可以從人的眼睛發(fā)射出來(lái)，收集到遠(yuǎn)處的信息，從而讓人產(chǎn)生視覺(jué)。這當(dāng)然是不正確的。但同時(shí)，他們也認(rèn)識(shí)到了光的反射和折射現(xiàn)象。同一時(shí)期，《墨經(jīng)》中也有很多關(guān)于光的記載。

  隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展以及精密儀器的研制，人類抽絲剝繭、去偽存真，逐漸發(fā)現(xiàn)了光背后的真正成因。

  由法國(guó)物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主塞爾日·阿羅什教授撰寫(xiě)的新書(shū)《光的探索——從伽利略望遠(yuǎn)鏡到新奇量子世界》，日前由世界圖書(shū)出版社發(fā)行。阿羅什教授從事量子光學(xué)研究50年，對(duì)光的本質(zhì)有獨(dú)特的認(rèn)識(shí)，他可能是介紹人類對(duì)光的探索歷史的最佳人選。

  本書(shū)有兩條主線，一條是作者半個(gè)世紀(jì)的研究經(jīng)歷，一條是人類對(duì)光的探索歷程，彼此相互交織，交相輝映。作者把人類探索光的歷史娓娓道來(lái)，像一個(gè)優(yōu)秀的導(dǎo)游，帶領(lǐng)大家穿過(guò)幾百年的科學(xué)探索歷程，經(jīng)歷一場(chǎng)精彩絕倫的光的旅行。

  在第一章，作者介紹了他的求學(xué)歷程。作者在二戰(zhàn)后就讀于巴黎高等師范學(xué)院，其間聽(tīng)過(guò)很多諾獎(jiǎng)得主的課。同時(shí)該時(shí)期也是激光發(fā)展的黃金時(shí)期。就這樣，在好奇心的驅(qū)動(dòng)下，他開(kāi)始致力于研究如何操控單個(gè)原子和光子。這本書(shū)的最后兩章以“激光、光子和巨型原子”和“馴服薛定諤的貓”為題，介紹了作者在這個(gè)領(lǐng)域做的一些代表性工作。2012年，他因?yàn)檫@些工作和物理學(xué)家維因蘭德一起獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

  該書(shū)的第二章到第五章，介紹了和光有關(guān)的歷史。第二章介紹了人類對(duì)光的初步認(rèn)識(shí)，如對(duì)于光的顏色、光的運(yùn)動(dòng)和光的本性等認(rèn)識(shí)。這些認(rèn)識(shí)幾乎都是17—18世紀(jì)的科學(xué)研究成果。第三章介紹了波動(dòng)光學(xué)以及電磁場(chǎng)理論，它們主要是在19世紀(jì)完成的。后來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，“物理學(xué)大廈”開(kāi)始出現(xiàn)了裂縫。這就引出了第四章開(kāi)爾文爵士提到的“兩朵烏云”，并最終孕育了20世紀(jì)最重要的兩個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)：相對(duì)論和量子力學(xué)。第五章則介紹了量子力學(xué)的各種新奇現(xiàn)象，包括疊加性、波函數(shù)、塌縮、薛定諤貓等。

  此外，本書(shū)還有許多優(yōu)點(diǎn)。其語(yǔ)言優(yōu)美，通俗易懂，幾乎不用公式，讀起來(lái)饒有趣味。我最喜歡的還是作者對(duì)科學(xué)和歷史拿捏得恰到好處。科技史只是一堆過(guò)往事實(shí)的堆砌，可是我們對(duì)歷史的解讀，卻可以因人而異、因事而異。這是歷史的魅力所在。因此，優(yōu)秀的科普?qǐng)D書(shū)，不完全是還原歷史的真相，而是應(yīng)當(dāng)有真知灼見(jiàn)，給人啟發(fā)。這本書(shū)完全符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。作者并不拘泥于各種科學(xué)史細(xì)節(jié)，而是以“大歷史”的手筆勾勒出這些科學(xué)概念是如何被提出，如何被慢慢糾正，并最終建立了今天的“科學(xué)大廈”。

  因?yàn)檠芯亢凸ぷ鞯脑?，我讀過(guò)阿羅什教授以及同時(shí)代很多科學(xué)家的論文。掩卷沉思，感慨良多。一方面感嘆人類科學(xué)思想像接力棒一樣，一代一代薪火傳承，另外一方面又驚嘆人類可以通過(guò)理性、想象力和精妙的實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)現(xiàn)象背后的規(guī)律。今天，科學(xué)家可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)原子和光子的調(diào)控，但這不是人類認(rèn)識(shí)自然的終點(diǎn)。這本書(shū)提到這樣一個(gè)有趣的故事。1900年，世界博覽會(huì)在巴黎舉辦，當(dāng)時(shí)大家信心滿滿地暢想100年后的科技是什么樣子。有人想到如何利用放射性元素進(jìn)行加熱，但大家都無(wú)法預(yù)測(cè)到計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星、磁共振成像等技術(shù)?？梢?jiàn)，未來(lái)的量子技術(shù)雖很難預(yù)測(cè)，但必定更加精彩。