现代科普经典:《万物简史》,本文主要内容关键词为:简史论文,万物论文,经典论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
[导读]
《万物简史》是继霍金的《时间简史》之后,又一部在欧美引起极大轰动的科普畅销书。该书2003年5月在美国出版后,连续数十周高居《纽约时报》、《泰晤士报》图书排行榜最前列,被美国《科学》杂志评选为该年度最佳科学著作之一。与《时间简史》的深奥难懂形成鲜明对比,《万物简史》写得非常生动好读。作者以漫谈的方式,以清晰明了、幽默风趣的笔法,讲述了现代科学发展史上的各种逸事和奇迹出现的时刻,科学史上的那些人物与事件,都奇特得超出我们的想象,但又似乎每天都发生在我们的周围,譬如:宇宙起源于一个要用显微镜才能看得见的奇点,全球气候变暖可能会使北美洲和欧洲北部地区变得更加寒冷,达尔文居然为蚯蚓弹起了钢琴,富兰克林不顾生命危险在大雷雨里放风筝……
《万物简史》的内容贯穿了整个科学史,可谓为万物写史,为宇宙立传。它纵向的顺序是从宇宙的诞生开始沿着科学史的脉络进行,横向上又把许多学科的发展联系起来,两条线索交织得水到渠成。作者在讲述科学奇迹与辉煌成果的同时,还有着强烈的人文关怀意识,全书从科学发展史的角度对“我们从哪里来?我们是谁?我们到哪里去?”等著名问题作了相当准确的阐释,带领我们对生命、对我们所生活的这个世界进行全新的思考。
作者比尔·布莱森是享誉世界的旅游文学作家,他对科学的理解客观、真实,对自然界充满感动和敬畏,他的科学观念很值得我们学习。他读过大量的科学史著作,掌握很多领域的科学知识,综合能力非常强,他能在海量的内容中信手拈来他所需要的东西,组成一个有内在逻辑性的严密结构。同时,他有着良好的人文素养和语言能力。从他这里,可以看到一个优秀的科普作家所应具有的全部素养。
下面的片段,作者讲述的是关于科学人物爱因斯坦的故事。
[选评]
第八章 爱因斯坦的宇宙
随着19世纪渐渐远去,科学家们可以满意地回想,他们已经解开物理学的大部分谜团。我们略举数例:电学、磁学、气体学、光学、声学、动力学及统计学,都已经在他们的面前俯首称臣。他们已经发现了X射线、阴极射线、电子和放射现象,发明了计量单位欧姆、瓦特、开尔文、焦耳、安培和小小的尔格。
凡是能被振荡的,能被加速的,能被干扰的,能被蒸馏的,能被化合的,能被称质量的,或能被变成气体的,他们都做到了,在此过程中,他们提出了一大堆普遍定律。这些定律非常重要,非常神气,直到今天我们还往往以大写来书写:“光的电磁场理论”、“体积结合定律”、“原子价概念”、“质量作用定律”……多得数也数不清。整个世界叮叮当当地回响着他们发明创造出来的机器和仪器的声音。许多聪明人认为,科学家们已经没有多少事可干了。
(点评:作者对科学史具有透彻的了解和很强的概述能力,语言风趣。)
实际上,世界即将进入一个科学的世纪。……科学正从宏观物理学向微观物理学转变。前者,物体看得见,摸得着,量得出;后者,事情倏忽发生,快得不可思议,完全超出了我们想象的范围。我们快要进入量子时代,而推动其大门的第一人就是那位迄今为止一直很倒霉的马克斯·普朗克。
1900年,普朗克42岁,已是柏林大学的理论物理学家。他揭示了一种新的“量子理论”,该理论认为,能量不是流水般连续的,而是一包包地传送的东西,他称其为量子。……从短期来讲,它能为迈克尔逊—莫雷实验之谜提供一种解释,因为它表明光原来不一定是一种波动。从长远来讲,它将为整个现代物理学奠定基础。无论如何,它是第一个迹象,表明世界快要发生变化。
(点评:表明科学发展既有突破性又有连续性。)
但是,划时代意义的事件——一个新时代的黎明——要到1905年才发生。当时,德国的物理学杂志《物理学年鉴》发表了一系列论文,作者是一位年轻的瑞士职员。他没有大学职位,没有自己的实验室,通常跑的也只是伯尔尼国家专利局的小小图书馆。他是专利局的三级技术审查员。(他申请提升为二级审查员,但遭到了拒绝。)
(点评:伟大人物未成名的时刻,往往是这样。)
他的名字叫阿尔伯特·爱因斯坦。在那重要的一年,他向《物理学年鉴》递交了五篇论文,其中三篇“称得上是物理学史上最伟大的作品”——一篇使用普朗克刚刚提出的量子理论审视光电效应,一篇论述悬浮小粒子的状况(即现在所谓的布朗运动),一篇概述了狭义相对论。
第一篇解释了光的性质(还促使许多事情成为可能,其中包括电视),为作者赢得了一个诺贝尔奖。第二篇提供了证据,证明原子确实存在——令人吃惊的是,这个事实过去一直存在一些争议。第三篇完全改变了世界。
(点评:非常简洁地讲明了爱因斯坦论文的内容和巨大意义。)
有一次,诗人保罗·瓦莱里问爱因斯坦,他是不是随身带着个笔记本记录自己的思想,爱因斯坦稍稍而又着实吃惊地看了他一眼。“哦,那是没有必要的,”他回答说,“我极少带个笔记本。”爱因斯坦的下一个点子,是一切点子中最最伟大的点子——布尔斯、莫茨和韦弗在他们很有创见的原子科学史中说,这确实是最伟大的点子。“作为一个脑子的独创,”他们写道,“这无疑是人类最高的智力成就。”这个评价当然很高。
1907年,反正有时候书上是这么写的,有个工人从房顶上掉了下来,爱因斯坦就开始考虑引力的问题。天啊,像许多动人的故事一样,这个故事的真实性似乎存在问题。据爱因斯坦自己说,他想到引力问题的时候,当时只是坐在椅子上。
(点评:作者能从科学史料中信手拈来他所需要的东西,以睿智幽默的语言,生动地描述那些逸闻趣事。这样,既能凸现人物的个性,又能吸引读者的注意力。)
实际上,爱因斯坦想到的更像是开始为引力问题找个答案。他从一开始就清楚地认识到,狭义相对论里少一样东西,那就是引力。狭义相对论之所以“狭义”,是因为它研究的完全是在无障碍的状态下运动的东西。但是,要是一个运动中的东西——尤其是光——遇到了比如引力这样的障碍会怎么样?在此后10年的大部分时间里,他一直在思索这个问题,最后于1917年初发表了题为《关于广义相对论的宇宙学思考》的论文。当然,1905年的狭义相对论是一项深刻而又重要的成就。但是,正如斯诺有一次指出的,要是爱因斯坦没有想到,别人也会想到,很可能在5年之内。这是一件在等着要发生的事。但是,那个广义相对论完全是另一回事。“没有它,”斯诺在1979年写道,“我们今天有可能还在等待那个理论。”
(点评:说明广义相对论有着更大的难度,更具超出科学发展链条的独创性。)
广义相对论的内容是:空间和时间不是绝对的,而是既相对于观察者,又相对于被观察者,一个人移动得越快,这种效果就越明显。我们永远也无法将自己加速到光的速度;相对于旁观者而言,我们越是努力(因此我们走得越快),我们的模样就越会失真。
在广义相对论的众多概念中,最具挑战性的,最无法以直觉感受的,在于时间是空间的组成部分这个概念。我们本能地把时间看做永恒的、绝对的、不可改变的,相信什么也干扰不了它的坚定步伐。事实上,爱因斯坦认为,时间是可以更改的,不断变化的。时间甚至还有形状。一份时间与三份空间结合在一起——用霍金的话来说就是“无法解脱地交织在一起”——不可思议地形成一份“时空”。
(点评:作者能把一些艰涩的科学理论或概念讲得通俗易懂。)
爱因斯坦的广义相对论提出了许多见解。其中,他认为,宇宙心总是或者膨胀或者收缩的。但是,爱因斯坦不是一位宇宙学家,他接受了流行的看法,即宇宙是固定的、永恒的。多少出于本能,他在自己的等式里加进了他所谓的宇宙常数。他把它作为一种数学暂停键,武断地以此来抵消引力的作用。科学史书总是原谅爱因斯坦的这个失误,但这其实是科学上一件很可怕的事。他把它称为“我一生中所犯的最大错误”。
(点评:作者对科学家的态度不是一味赞美,而是客观、真实地评价,由此也可看出,爱因斯坦那颗寻求科学真理的赤诚的心。)