曹天予教授譯本序

曹天予教授譯本序

丁印教授寫(xiě)的《20世紀(jì)文壇的概念發(fā)展》一書(shū)在上海世紀(jì)出版集團(tuán)科技教育出版社出版。這是一部杰作。這是自然科學(xué)史領(lǐng)域內(nèi)一部開(kāi)創(chuàng)性的而且是劃時(shí)代的著作。正是此書(shū)完整、翔實(shí)、準(zhǔn)確而且首先分析和總結(jié)了“20世紀(jì)場(chǎng)論的概念發(fā)展”;并根據(jù)大量歷史發(fā)展的史實(shí),在嶄新的科學(xué)事實(shí)、科學(xué)理念的基礎(chǔ)上,深入、具體地探討了人類(lèi)認(rèn)識(shí)物理世界的歷程和客觀規(guī)律。過(guò)去人們所認(rèn)識(shí)的物理世界,是由物質(zhì)的“三態(tài)”(即固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))組成的宏觀物理世界;后來(lái)就逐步深入、深化為分子、原子、原子核、質(zhì)子、中子、電子、中微子等粒子的系列;現(xiàn)在卻發(fā)現(xiàn)還要加上“場(chǎng)”的理念,由重力場(chǎng)、電磁場(chǎng)發(fā)展為膠子場(chǎng)、中間玻色子場(chǎng),還有有待超大型對(duì)撞機(jī)確證的希格斯場(chǎng)……;而極令人感興趣的是,原來(lái)被認(rèn)為屬于“粒子”系列的分子、原子、原子核、質(zhì)子、中子、電子、中微子等,竟然也“演化”為場(chǎng)的量子激發(fā)態(tài)的表現(xiàn);因此,物理世界,也就是物質(zhì)世界,就此統(tǒng)一在一個(gè)新的“圖景”,統(tǒng)一于由“場(chǎng)”的理念所描述、所刻畫(huà)的物質(zhì)世界!毫無(wú)疑問(wèn),這是人們對(duì)“物質(zhì)”世界認(rèn)識(shí)的大轉(zhuǎn)變,也可以認(rèn)為是大變革。不連續(xù)的“粒子”世界,竟然轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)的“場(chǎng)”的世界;連續(xù)介質(zhì)的“場(chǎng)”的物質(zhì)觀,竟然取代了不連續(xù)的“粒子”的物質(zhì)觀!所有這一觀念上的“大轉(zhuǎn)變”、“大變革”,究竟是怎樣發(fā)生的?這就是本書(shū)所要回答的中心內(nèi)容。如果略為追蹤一下認(rèn)識(shí)史,在20世紀(jì)以前,人們多半把“場(chǎng)”的理念,看作是空幻的“猜想”,有些人更看作是“精神”領(lǐng)域中的“事物”。自20世紀(jì)以來(lái),由于一個(gè)世紀(jì)來(lái)一連串大物理學(xué)家的共同努力,現(xiàn)在已完全確立了以所謂“規(guī)范場(chǎng)”為綱領(lǐng)的量子場(chǎng)論的“標(biāo)準(zhǔn)”模型!!!當(dāng)然,還要回答:這一“標(biāo)準(zhǔn)”模型,將往何處去?將會(huì)碰到什么新問(wèn)題?有哪些“理念”,需要進(jìn)一步深化、發(fā)展,甚而要作哪些修改?!這就是本書(shū)所要探討和回答的問(wèn)題。重要的是:本書(shū)并不是以某種虛無(wú)縹緲的“猜想”,或虛構(gòu)某種“高超的胡說(shuō)”,來(lái)探討、回答這些問(wèn)題,而是盡可能立足于現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ),來(lái)分析和研究這些問(wèn)題。這就是本書(shū)可貴之處!本書(shū)包含下列一些內(nèi)容。一、場(chǎng)綱領(lǐng)作為一個(gè)新的存在本書(shū)的第57頁(yè),作者曾扼要地做如下的概述:“經(jīng)典場(chǎng)論的興起,在尋求表觀超距作用的動(dòng)力因(efficientcause)方面有很深的淵源。就電磁學(xué)來(lái)說(shuō),威廉·湯姆孫與麥克斯韋在他們的以太場(chǎng)論中,通過(guò)引入新的實(shí)體(電磁場(chǎng))與新的本體(連續(xù)以太),成功地解釋了超距作用。場(chǎng)具有能量,因而代表物理實(shí)在。但是,作為機(jī)械以太的一種狀態(tài),場(chǎng)不能獨(dú)立存在。在洛倫茲的電動(dòng)力學(xué)中,場(chǎng)仍然是以太的一種狀態(tài)。但是,既然洛倫茲的以太被剝奪了所有物質(zhì)屬性,變成了虛空(voidspace)的同義詞,那么場(chǎng)就享有獨(dú)立的本體論地位,與物質(zhì)平起平坐。因此,在物理學(xué)研究中出現(xiàn)了新的研究綱領(lǐng),一種建立在場(chǎng)本體基礎(chǔ)上的場(chǎng)論綱領(lǐng),與建立在粒子本體(與空間和力一起)基礎(chǔ)上的力學(xué)綱領(lǐng)形成對(duì)照。”凡是在大學(xué)里學(xué)過(guò)麥克斯韋電磁定律的學(xué)生,對(duì)于這里的敘述,自然是很熟悉的!例如,早在60年前,我在清華大學(xué)物理系學(xué)習(xí)電磁學(xué)時(shí),葉企孫老師就向我們說(shuō)過(guò):“場(chǎng)是以太的力學(xué)的某種狀態(tài)接著,曹天予教授又寫(xiě)道:“當(dāng)電磁場(chǎng)被看作是世界的基本本體,而不只是一種數(shù)學(xué)裝置或機(jī)械以太的一種狀態(tài)時(shí),存在著比這表面差別更深刻的東西。場(chǎng)是一種新型的實(shí)體……場(chǎng)因其非機(jī)械的行為而既不同于物質(zhì)個(gè)體,也不同于機(jī)械以太。這種新的非機(jī)械本體的引入,開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的綱領(lǐng)———場(chǎng)綱領(lǐng)。場(chǎng)綱領(lǐng)不同于機(jī)械綱領(lǐng)之處在于:首先,它拋棄了機(jī)械以太,致使電磁相互作用的傳輸不能在機(jī)械綱領(lǐng)中得到解釋。其次,它引入了一種獨(dú)立的,不能還原為機(jī)械本體的電磁場(chǎng)實(shí)體。而這就為場(chǎng)綱領(lǐng)的進(jìn)一步發(fā)展鋪平了道路(見(jiàn)第2章)?！蔽乙詾樽髡叩倪@些論述是十分重要的。如果“場(chǎng)”不被看作是某種“世界的基本本體”的話,那還有什么對(duì)物質(zhì)世界場(chǎng)的綱領(lǐng)的研究?!但是,事情的發(fā)展,遠(yuǎn)沒(méi)有“圈外”人士想象的那么簡(jiǎn)單,因?yàn)楸仨毥忉尅半姾伞钡拇嬖?。例?描述靜電場(chǎng)勢(shì)能V的方程通常會(huì)寫(xiě)成,但勢(shì)能V是和電荷密度ρ有聯(lián)系的。如果我們把勢(shì)能V看成描述“世界的基本本體”的某種方程式,那么就要回答電荷密度ρ———其特殊情況會(huì)蛻化成一個(gè)點(diǎn)函數(shù)δ(x在第50-53頁(yè)上曹天予教授介紹了洛倫茲的工作。洛倫茲的以太“擯棄了所有機(jī)械的性質(zhì),因而完全從物質(zhì)中分離出來(lái)。在這個(gè)框架中,電磁場(chǎng)被當(dāng)作是以太的狀態(tài)。既然以太沒(méi)有機(jī)械性質(zhì),其性質(zhì)只是如同構(gòu)成電磁場(chǎng)與物質(zhì)之基礎(chǔ)的虛空一樣,那么電磁場(chǎng)就享有與物質(zhì)一樣的本體論地位。即,它代表著獨(dú)立于物質(zhì)的一種物理實(shí)在,而不是物質(zhì)的一種狀態(tài),像物質(zhì)一樣具有能量,因而具備非機(jī)械實(shí)體的資格”。但是洛倫茲并沒(méi)有完全拋棄以太的概念。因?yàn)檫€需要解釋“物體”,也就是指場(chǎng)體系中的“源”和“匯”,在運(yùn)動(dòng)時(shí)如何能保持內(nèi)部的力的平衡?！奥鍌惼澕僭O(shè),當(dāng)物體在以太中運(yùn)動(dòng)時(shí),除了電磁力,決定物體大小的分子力也受到影響……作為物理現(xiàn)象的原因,分子力的變化被設(shè)想為是由以太與物體分子之間一些未知的物理相互作用引起的,因此以太必定是實(shí)體的,這樣它才能與分子相互作用。”洛倫茲的“以太”也取得某些成功。因?yàn)樗皳?jù)此試圖對(duì)1887年邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)(Michelson&Morleyexperiment)的否定結(jié)果作出清楚解釋?！钡锹鍌惼澋睦砟?也遭到了許多批評(píng),“龐加萊(Poincar伢)批評(píng)洛倫茲……違背了牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律”。但是洛倫茲的杰出成就是:“洛倫茲的工作在電磁世界觀對(duì)機(jī)械世界觀的文化交鋒中很有影響,并起了決定性作用?！倍?愛(ài)因斯坦在“晚年曾經(jīng)對(duì)洛倫茲在發(fā)展場(chǎng)論過(guò)程中走的這一步的重要性作出評(píng)論:‘這是令人驚奇與大膽的一步,要是沒(méi)有它,以后[場(chǎng)論綱領(lǐng)]的發(fā)展將是不可能的。’(Einstein,1949)”為什么要在這一短“序”里,較長(zhǎng)地引用作者對(duì)“場(chǎng)”的觀念發(fā)展的某些概述?原因是:⑴這是“場(chǎng)綱領(lǐng)”或非機(jī)械的電磁場(chǎng)模型取代機(jī)械的或力學(xué)模型的“基礎(chǔ)”,而這是物理觀念的重大轉(zhuǎn)變;⑵這樣的觀念的轉(zhuǎn)變———并不如通常人們所設(shè)想的那樣———不能簡(jiǎn)單地歸結(jié)為由于狹義相對(duì)論的出現(xiàn),就此從物理世界力學(xué)模型轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶艌?chǎng)模型;⑶但是,本書(shū)作者卻將這一轉(zhuǎn)變過(guò)程細(xì)致地勾畫(huà)了出來(lái),這對(duì)于我們這些僅熟悉“近代”物理的發(fā)展,不熟悉“古典”物理的后學(xué)者來(lái)說(shuō),是一種教育和學(xué)習(xí);⑷順便說(shuō)說(shuō),本書(shū)對(duì)這類(lèi)觀念上大轉(zhuǎn)變的考證還有很多很多,不能一一細(xì)述,現(xiàn)在只較詳細(xì)地舉出一例,而且是易于理解的一例,足證此書(shū)的價(jià)值。二、等效原理還是“場(chǎng)”的“幾何領(lǐng)”?狹義相對(duì)論獲得了空前成功;進(jìn)一步發(fā)展是走向廣義相對(duì)論。隨著廣義相對(duì)論的三大觀測(cè)的驗(yàn)證的出現(xiàn),廣義相對(duì)論也就成為物理學(xué)界所認(rèn)同的理論。但是,廣義相對(duì)論是有重大爭(zhēng)議的理論,尤其是廣義相對(duì)論的進(jìn)一步發(fā)展,愛(ài)因斯坦盡畢生之力追求的統(tǒng)一場(chǎng)論實(shí)際上只限于引力和電磁力的統(tǒng)一,卻沒(méi)有成功!那么,人們將怎樣看待廣義相對(duì)論,怎樣看待伴隨廣義相對(duì)論的成功而出現(xiàn)的“場(chǎng)”的幾何化綱領(lǐng)?本書(shū)對(duì)這些問(wèn)題也有相當(dāng)細(xì)致而精辟的敘述。廣義相對(duì)論的基本理念,是用時(shí)空扭曲解釋引力。廣義相對(duì)論所以獲得成功,主要是基于下列實(shí)驗(yàn)事實(shí):慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量存在著嚴(yán)格的比例關(guān)系。愛(ài)因斯坦認(rèn)為,“一個(gè)物理系統(tǒng)的慣性質(zhì)量與能量,似乎表現(xiàn)為同一個(gè)東西”,“慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量之間的比例性,在目前所能達(dá)到的精度內(nèi),對(duì)于所有物體都是普適有效的;……我們必須把它作為普適有效的來(lái)接受它。(Einstein,1907b)”正是在上述思想指引之下,愛(ài)因斯坦做出如下假定:“從現(xiàn)在開(kāi)始,我們同意假設(shè),引力場(chǎng)與參考系里的加速度在物理上是完全等價(jià)的(1907b)?！薄皭?ài)因斯坦在論文(1912b)中把這個(gè)陳述稱(chēng)為等效原理(簡(jiǎn)稱(chēng)EP),在論文(1919)中,把這個(gè)思想稱(chēng)為‘我一生中最愉快的思想’?！边M(jìn)一步,愛(ài)因斯坦把引力場(chǎng)歸結(jié)為時(shí)空的彎曲本質(zhì)。到了統(tǒng)一場(chǎng)論,愛(ài)因斯坦則進(jìn)一步也希望將電磁場(chǎng)歸結(jié)為時(shí)空的某種特性。這就是“場(chǎng)”的“幾何綱領(lǐng)”的由來(lái)!問(wèn)題是:電磁場(chǎng)和引力場(chǎng)之間并不存在像“慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量”那樣的“同一性”,想從時(shí)空性質(zhì)來(lái)統(tǒng)一解釋引力場(chǎng)和電磁場(chǎng),只能認(rèn)為是缺乏實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的一種假想。歷史上有不少物理學(xué)大師作出種種嘗試———在《20世紀(jì)場(chǎng)論的概念發(fā)展》一書(shū)有較詳細(xì)的介紹———但均沒(méi)有獲得成功。雖然愛(ài)因斯坦及其追隨者在物理學(xué)基本理論方面作出許多劃時(shí)代的貢獻(xiàn),但總的來(lái)說(shuō),場(chǎng)體系的“幾何化”是一個(gè)失敗的綱領(lǐng)。極有意義的是:在“場(chǎng)”的“幾何綱領(lǐng)”方面,曹天予教授卻注意到“幾何綱領(lǐng)”存在強(qiáng)版本和弱版本的區(qū)別?！案鶕?jù)強(qiáng)版本,(i)時(shí)空的幾何結(jié)構(gòu)本身是物理上實(shí)在的,如同物質(zhì)與電磁場(chǎng)的實(shí)在性一樣,而且具有作用于物質(zhì)的實(shí)在效應(yīng);(ii)引力相互作用被看作物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空幾何效應(yīng)的局域測(cè)量,作為時(shí)空曲率的一種表現(xiàn),并通過(guò)測(cè)地線偏差方程得到表達(dá)?！敝劣凇皫缀尉V領(lǐng)的弱版本拒絕時(shí)空結(jié)構(gòu)的獨(dú)立存在,只是把它們看作場(chǎng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。愛(ài)因斯坦在他追求統(tǒng)一場(chǎng)論的晚年,堅(jiān)持這種立場(chǎng)。但是,從邏輯上講,弱版本不必預(yù)設(shè)統(tǒng)一場(chǎng)論。它所預(yù)設(shè)的是時(shí)空的幾何結(jié)構(gòu)在本體論上是由物理(引力)場(chǎng)構(gòu)成的。”為什么在“幾何綱領(lǐng)”中會(huì)存在這兩種版本?原因還在于“愛(ài)因斯坦為等效原理列出的唯一經(jīng)驗(yàn)證據(jù)是,‘所有物體在引力場(chǎng)中經(jīng)歷相同的加速度’。這個(gè)事實(shí)所支撐的只是所謂的弱等效原理(weakEP),弱等效原理要求力學(xué)實(shí)驗(yàn)在一個(gè)勻加速系統(tǒng)中與在一個(gè)處于匹配的均勻的引力場(chǎng)里的靜止系統(tǒng)中遵循相同的過(guò)程。但愛(ài)因斯坦主張的卻是所謂的強(qiáng)等效原理(strongEP),強(qiáng)等效原理假設(shè)兩個(gè)這樣的系統(tǒng)是完全等價(jià)的,以至于不可能借助于任何一種物理實(shí)驗(yàn)來(lái)區(qū)分它們?！睂?duì)于等效原理這兩種不同的理解,導(dǎo)致場(chǎng)體系幾何化也出現(xiàn)“強(qiáng)”和“弱”兩種不同的綱領(lǐng)。為什么這一“強(qiáng)”和“弱”的區(qū)分如此重要?因?yàn)檫@涉及如何理解哲學(xué)實(shí)在論。實(shí)在論的基本思想是:世界統(tǒng)一于不隨人們的主觀意志而轉(zhuǎn)移的客觀實(shí)在,而時(shí)間空間卻是客觀實(shí)在存在的形式。重要的是,形式并不等同于內(nèi)容。但是,在愛(ài)因斯坦的“強(qiáng)”幾何綱領(lǐng)中,卻把“時(shí)空的幾何結(jié)構(gòu)≡物理實(shí)在”。對(duì)此,曹天予教授歷述了愛(ài)因斯坦在“引力理論的幾何化”方面所獲得的成就,但同時(shí)又指出愛(ài)因斯坦的缺失———“將時(shí)空幾何引力化”的缺失———并公正地指出,這是愛(ài)因斯坦走向統(tǒng)一場(chǎng)論、但又是走向失敗的根本原因。其實(shí)愛(ài)因斯坦并非一點(diǎn)也沒(méi)有察覺(jué)“時(shí)空幾何引力化”或“時(shí)空幾何的場(chǎng)化”的假想里存在著某些原則性的困難。1915年,著名的廣義相對(duì)論學(xué)者施瓦西曾給出“真空中一個(gè)靜態(tài)球?qū)ΨQ(chēng)質(zhì)點(diǎn)的近似引力場(chǎng)解”,到了1916年,又得到了“一個(gè)孤立質(zhì)點(diǎn)的精確解”。這些“近似解”和“精確解”均具有一個(gè)特征:當(dāng)球坐標(biāo)R趨向無(wú)窮大時(shí),亦即在無(wú)限遠(yuǎn)處的度規(guī),一定是閔可夫斯基度規(guī)。這意味著廣義相對(duì)論并沒(méi)有能完全做到“時(shí)空的引力化”。至少,在R→∞大時(shí),時(shí)空是空無(wú)所有或沒(méi)有任何場(chǎng)的時(shí)空,亦即“時(shí)空是客觀實(shí)在存在的形式”。所以,在現(xiàn)代場(chǎng)論學(xué)者看來(lái),廣義相對(duì)論只是描述引力場(chǎng)的理論,原因就在于厄缶(E觟tv觟s)有關(guān)引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量成正比的實(shí)驗(yàn),所證明的僅僅是“弱”等效原理。三、《量子場(chǎng)論》的特色本書(shū)的第二篇和第三篇都是討論長(zhǎng)期以來(lái)物理學(xué)所追求的一個(gè)宏偉目標(biāo):物理世界能否在量子化的場(chǎng)的理念里,統(tǒng)一地由“場(chǎng)”來(lái)描述,而且是以某種“統(tǒng)一的場(chǎng)”來(lái)描述?其實(shí),在上述“走向場(chǎng)的幾何綱領(lǐng)”的追求中,即使已“做成”引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)的“統(tǒng)一”場(chǎng)論,但場(chǎng)的“源”和“匯”的問(wèn)題,其實(shí)仍需要在“場(chǎng)”綱領(lǐng)以外分別加以處理。洛倫茲曾經(jīng)有如下嘗試:用電磁場(chǎng)來(lái)解釋電子質(zhì)量,而且還能解釋洛倫茲收縮!但是,即令電子質(zhì)量可以用電磁場(chǎng)的“凝聚”來(lái)解釋,但不能由此而推廣到質(zhì)子、中子、μ子、中微子等其他粒子!極為有意義的是,這一“粒子”觀和“場(chǎng)”觀的矛盾,竟然在量子化的“場(chǎng)”的理念中得到較完滿的解決———但同時(shí)又提出許多原則性問(wèn)題!本書(shū)對(duì)這一歷史過(guò)程做了詳細(xì)的追蹤和回答。本書(shū)的第二篇和第三篇所涉及的內(nèi)容有:a)量子論的建立,即量子力學(xué)及其核心問(wèn)題,波粒二象性理念的建立;b)量子場(chǎng)論的基本概念的形成,其中包括玻色子場(chǎng)的量子化和更為困難一些的通常稱(chēng)為實(shí)物的費(fèi)米子場(chǎng)的量子化;c)可重正量子場(chǎng)論的形成;d)規(guī)范不變性和規(guī)范場(chǎng)概念的確立;e)走向量子規(guī)范場(chǎng)論;f)走向標(biāo)準(zhǔn)模型和量子規(guī)范場(chǎng)綱領(lǐng)的確立———這實(shí)際上是幾何綱領(lǐng)和量子場(chǎng)綱領(lǐng)的綜合,因?yàn)閺膸缀螌W(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看,規(guī)范場(chǎng)是和“纖維叢”相聯(lián)系的一種幾何學(xué)。對(duì)于我們這些長(zhǎng)年從事粒子物理學(xué)和量子場(chǎng)論的研究工作者來(lái)說(shuō),對(duì)這段長(zhǎng)達(dá)五六十年的現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展史,無(wú)疑既饒有興趣又耳熟能詳。但是,本書(shū)的突出優(yōu)點(diǎn)在于:不僅促使我們“溫故”,而且還啟示我們“知新”。下面僅舉兩例:事例一,是此書(shū)對(duì)韋爾特曼工作的評(píng)價(jià)。量子規(guī)范場(chǎng)論有兩大難點(diǎn):一是如何走向量子化,這首先是由法捷耶夫和波波夫用“費(fèi)恩曼路徑積分+法捷耶夫—波波夫鬼態(tài)”所回答和解決的;二是如何進(jìn)行重正化,而人們所熟知的“事實(shí)”是由特霍夫特發(fā)展的維數(shù)正規(guī)化方法所回答和解決的。實(shí)際上更準(zhǔn)確的歷史是,首先是韋爾特曼提出規(guī)范場(chǎng)論如何進(jìn)行重正化的許多理念,并最終由特霍夫特完整地實(shí)現(xiàn)。所以,就在與此書(shū)出版的1999年同年年底,韋爾特曼和他的學(xué)生特霍夫特共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。事例二,標(biāo)準(zhǔn)模型,亦即弱電統(tǒng)一模型的建立,有賴(lài)希格斯引進(jìn)的希格斯機(jī)制和希格斯粒子。至于希格斯工作的先驅(qū)———南部陽(yáng)一郎所做的真空自發(fā)破缺的經(jīng)典工作———卻為人們所忽略。但是,此書(shū)卻公正地作了敘述,準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)了南部陽(yáng)一郎所做的歷史性貢獻(xiàn)。2008年,南部陽(yáng)一郎也獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。令人驚訝的是,在本書(shū)的第二篇和第三篇中,曹天予教授不僅準(zhǔn)確無(wú)誤地?cái)⑹隽肆孔訄?chǎng)論、量子規(guī)范場(chǎng)論的基本概念以及這些概念的發(fā)展和變化,而且對(duì)各個(gè)階段不同學(xué)者的貢獻(xiàn)均給予了符合歷史事實(shí)并且是科學(xué)的評(píng)價(jià)。這是很不容易做到的事情,曹天予教授竟然做到而且極好地做到了!所以,此書(shū)得到一大群著名物理學(xué)家(其中有些是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者)的極高評(píng)價(jià)。這些物理學(xué)家包括格拉肖、韋爾特曼、賈基夫、施韋伯、法因、庫(kù)欣。四、以理論之名界定數(shù)據(jù)的“我不作假設(shè)”本書(shū)除了對(duì)物理學(xué)、物理學(xué)史作了巨大貢獻(xiàn)以外,還對(duì)科學(xué)哲學(xué)也作了重大貢獻(xiàn)———以大量的物理學(xué)發(fā)展史實(shí),科學(xué)地確立了結(jié)構(gòu)實(shí)在論。用中國(guó)人喜歡用的哲學(xué)語(yǔ)言來(lái)說(shuō),本書(shū)豐富和發(fā)展了唯物主義哲學(xué),自然界的實(shí)體或物理實(shí)在已統(tǒng)一于有“規(guī)范”不變特征的“量子”化的“場(chǎng)”。只不過(guò)在西方哲學(xué)著作里,他們認(rèn)為唯物論是一種低級(jí)的、庸俗的、品格不高的哲學(xué)名詞。有一個(gè)值得討論的問(wèn)題是:本書(shū)有沒(méi)有缺點(diǎn)?本書(shū)是一部開(kāi)拓性的著作。任何開(kāi)拓性或首倡性的科學(xué)工作,包括科學(xué)史,總是有缺點(diǎn)的。我以為本書(shū)在總體上是為了闡明作者所持的自然觀———結(jié)構(gòu)實(shí)在論———而如果自然界的某種物理“結(jié)構(gòu)”構(gòu)成了“實(shí)在”的話,那一部“20世紀(jì)場(chǎng)論的概念發(fā)展史”,就不能僅限于討論場(chǎng)的“理論”框架的演變和確立,而是還要看到構(gòu)成“場(chǎng)”的“實(shí)體”,是如何從紛亂的實(shí)驗(yàn)事實(shí)里涌現(xiàn)出來(lái)的。沒(méi)有電子、光子就不會(huì)有量子電動(dòng)力學(xué),沒(méi)有夸克和膠子和它們所滿足的“色”規(guī)范群,就不會(huì)有量子色動(dòng)力學(xué)。沒(méi)有中間玻色子,沒(méi)有希格斯機(jī)制及其相應(yīng)的希格斯粒子,就沒(méi)有弱電統(tǒng)一理論;甚而這一理論的可重正化性問(wèn)題,也有賴(lài)于夸克和輕子的對(duì)稱(chēng)性,才能消除三角形曲線圖的反常。2005年,已故著名物理學(xué)家、“兩彈一星”元?jiǎng)住⑽覀冞@代許多理論物理學(xué)工作者的老師彭桓武教授,在談及科學(xué)研究與創(chuàng)新時(shí)曾意味深長(zhǎng)地引述了兩段愛(ài)因斯坦名言:“Purelogicalthinkingcannotyieldusanyknowledgeoftheempiricalworld.Allknowledgeofrealitystartsfromexperienceandendsinit.”“Wenowrealize,withspecialclarity,howmuchinerrorarethosetheoristswhobelievetheorycomesinductivelyfromexperience.EventhegreatNewtoncouldnotfreehimselffromthiserror(Hypothesesnonfingo).”有不少人翻譯過(guò)愛(ài)因斯坦的這兩句話。我所喜歡的譯文是:“純粹的邏輯思維不能給我們關(guān)于經(jīng)驗(yàn)世界的任何知識(shí);一切關(guān)于實(shí)在的知識(shí),都是以經(jīng)驗(yàn)開(kāi)始,以經(jīng)驗(yàn)結(jié)束?！薄拔覀儸F(xiàn)在特別清楚地認(rèn)識(shí)到,那些相信理論是從經(jīng)驗(yàn)中歸納出來(lái)的理論家是多么荒謬,甚至偉大的牛頓也不能從這種錯(cuò)誤中擺脫出來(lái)!偉大的牛頓就說(shuō)過(guò),‘我不作假設(shè)’?！睋?jù)此,彭桓武教授指出:“愛(ài)因斯坦的兩段話是互補(bǔ)的,前段話強(qiáng)調(diào)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)的依賴(lài)性,后面這一段強(qiáng)調(diào)單純從經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納是不夠的,從經(jīng)驗(yàn)到理論的飛躍很