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萬維鋼的書單

2023-12-08文化

現職:美國科羅拉多大學物理系研究員

主要著作:【智識分子:做個復雜的現代人】【萬萬沒想到】

萬維鋼的書單

【時間簡史】,[英]霍金著,吳忠超譯,湖南科技出版社,2006

【時間簡史】分三種讀法。普通的讀法,二X的讀法和文藝的讀法。

物理學是個特別正統的學科,但是物理學招募新人的辦法卻相當地「非官方」。如果你一直老老實實跟著中學老師學習怎麽計算電路圖中電阻的電流強度,或者U形玻璃管中的水銀柱高度,你大概不會認為研究物理有多大意思。物理學的真正招募系統在課外。

第一誌願報物理系的人肯定都是看科普讀物的結果。他們被相對論、黑洞、不確定性原理、天才們的趣聞軼事和所謂「統一理論」所吸引,他們忍受不了好奇心和巨大榮譽的誘惑。

引誘我把青春獻給物理學的是「第一推動叢書」,出版於上世紀90年代。在今天看來那是一個充滿野性魅力的時代——公共電視台播放的電視劇中經常出現裸露的、完整的乳房;而在那叢書中的這本【時間簡史】的譯者序裏,徐明賢和吳忠超赫然寫道「但是他對首次見到他的人對其殘廢程度的吃驚早已習慣」——現在早就沒人敢播那樣的電視劇或者用那樣的詞了。

【時間簡史】給我的感覺,也是這麽野性。那大概是我第一次聽說宇宙居然既不是無限大(更新的觀測表明宇宙有可能是無限大的,但這不是本文重點),也不是永久存在的。一個有限大的宇宙又怎麽沒有邊界、楊氏雙縫實驗為什麽不合常理、自旋1/2是什麽意思、黑洞又怎麽不是這麽黑,任何人第一次聽說這些思想都不可能無動於衷。我那時正在上高中,迫不及待地跟同學討論、甚至是吹噓這些內容。

那套叢書令我印象深刻的還不僅僅是物理,還有書中科學家們強烈的個人風格。霍金在書中時不時抖個機靈,比如畫張圖說明二維動物如果有消化和排泄系統就必然會被一分兩半,再比如每個人都讀過的全書開頭那個關於烏龜的笑話。原來科學家並不是一幫特別死板的人,他們很有幽默感。而且他們對不同科學理論有自己的愛憎,時不時較量一番,就好像武打書裏的人物一樣。

他們筆下的物理學充滿活力。歷史上的一個個漂亮理論轉瞬間就被更新的理論所取代,誰也不敢固步自封。我還記得當時從圖書館找到一本美國大學物理教材的中文版,作者居然寫道:「這本書中的物理知識不可能都是對的……但也不可能都是錯的。」

誰不想研究這樣的科學?

後來我上大學就報了物理系,然後拿了物理博士,現在的工作就是做物理研究。這聽起來像是一個非常完美的故事:一個物理學家寫了一本物理書,這本書特別精彩而且特別流行,以至於遠在中國的一個年輕人讀了這本書受到激勵,後來他也成了一個物理學家。

可惜故事沒這麽簡單。

【時間簡史】與普通物理學家

最讓故事失色的地方,當然是我根本不是霍金那樣的「大」物理學家——我對物理學的貢獻比霍金差了很多數量級。事實上,除了與我從事特別相似的研究的少數人之外,沒人知道我是誰。我發表過的所有物理論文的被閱讀次數加起來可能也比不上我寫過的任何一篇通俗文章。我是一個非常普通的物理學家。

其實除了被科普讀物感召,我敢去物理系的一個重要原因是數學學得不錯。科普讀物可以把人吸引進門,但你一旦真正做物理了,那些書沒啥大用。數學更有用。我們每天幹的事情並不是感嘆宇宙有限無限,而是做計算。科普讀物津津樂道的不確定性原理,並不是一個哲學概念,而是一個數學公式,是可以推匯出來和拿來用的。我們用數學公式說話。

我沒能成為霍金的最根本原因當然是我不是天才。不過物理學的大多數領域都可能已經不再是個人英雄的舞台了。絕大多數物理學家並不指望自己能在兩個月之內搞出一個石破天驚的理論來青史留名。我們更關註實在的小進展,我們在絕大多數情況下是跟好幾個人合作而不是單打獨鬥。結果在這個時代,我們這些不是天才的普通物理學家也很有用。

我們在工作中跟同事討論的都是技術性很強、非常具體的問題,很少說出什麽有哲學味道的、寫意的、高大上的話來。我們絕對不可能在討論物理問題的時候提到「上帝」這個詞。

我們每天的研究工作並不總像科普讀物描寫的那樣充滿戲劇性。你不能光看射門集錦和答記者問,其實足球運動員大部份時間內做的事情是訓練。我們的多數工作幾乎沒法被寫成科普。

一旦把物理當成正經工作,你就會發現再談自己有多麽「熱愛物理」變成了一件非常幼稚可笑的事情。很多人寫研究生申請信的時候愛說熱愛物理,還要講幾個自己童年的軼事,提幾本看過的科普書,其實說這些一點用都沒有。我們招人基本上只看論文發表記錄。

事實上,霍金從未在書裏像個選秀歌手一樣淚流滿面地說過他有多麽「熱愛物理學」——真正的物理學家就算再有個性也不會說讓人起雞皮疙瘩的話。在提到自己怎麽開始做物理時,霍金半開玩笑地說:「為了結婚,我需要一個工作;為了得到工作,我需要一個博士學位。」

怎樣誤讀【時間簡史】

我不是完美故事中的我,【時間簡史】也不是完美故事中的【時間簡史】。霍金在書中說鑒於「每個數學公式都可能讓書的銷量減少一半」,他決定只用E=mc2這一個公式。他絕對沒想到,可能恰恰是這個不用數學公式的決定帶來了一些非常怪異的反應。

我在圖書館看過一本某個美籍華人在中國正式出版的書,聲稱其發現了一個修正愛因史坦相對論的理論。為了證明廣義相對論是錯的,他在書中舉了個例子:主流物理學認為宇宙正在膨脹,而每個星系離我們遠去的速度,與它跟地球的距離成正比——他說,這麽一來地球不就是宇宙的中心了嗎?這顯然是錯的!

蒼天啊。我不知道這位老兄是在哪本科普讀物上聽說了這個。首先這不是物理學家相信如此,而是天文學家哈伯觀測的結果,是個事實,而不是觀點。更重要的是,所有提到這件事的科普讀物都會立即告訴你這和「地球在宇宙中地位並不特殊」根本不矛盾——你只要把每個星系都想象成一個氣球的表面上的斑點,當氣球膨脹的時候,這些斑點之間的距離就會越來越遠,而在每個斑點看來,所有其他斑點都是距離它越遠,遠離它的速度越快——但沒有哪個斑點是特殊的。

所有科普讀物說到宇宙膨脹都會舉這個氣球的例子,【時間簡史】的第三章講了這個例子。而現在居然有人敢拿它只說一半,來證明相對論是錯的?!這簡直是個二X物理學家。

像這樣的事兒還有很多。我們經常收到一些奇怪的電子信件,聲稱自己發現了更好的物理理論。我們一概置之不理——因為這些民間物理學家的共同點是只會非常簡單的數學,有的甚至根本不用數學。他們是科普讀物的……受害者!

好在據有人用Kindle閱讀記錄統計,大多數人讀【時間簡史】沒有讀到超過全書的6.6%,所以他們不會看到宇宙膨脹的這個故事,這樣看來也就沒有機會成為二X物理學家。

他們更可能會成為文藝物理學家。

怎樣不讀【時間簡史】

文藝物理學家們讀【時間簡史】並不是為了將來自己提出一個新的物理理論,他們只是讀。人們在各種書單中推薦這本書,人們在社群網路曬自己剛剛購買了這本書,人們發願要讀完這本書,人們宣稱自己正在第N遍讀這本書,人們把每天早上起來讀這本書當成健身計畫,人們把這本書當成難讀的書的代表來編排笑話。

人們一直在談論「讀【時間簡史】」這個動作,而幾乎不談論這本書的內容本身。如果一個未來的考古學家僅憑媒體和網路研究【時間簡史】,他恐怕無法判斷【時間簡史】到底說了什麽。

為感謝讀者看本文一直看到這裏(已經超過全文的6.6%),下面我來簡單說一下【時間簡史】這本書到底說了什麽,這樣你以後至少可以假裝讀過這本書。我幹脆使用霍金的第一人稱,這本書說的是:

只要你仔細想想就知道在重力作用下宇宙不可能是靜止或者永恒的。哈伯的觀測發現宇宙正在膨脹,這意味著之前它必定有一個開始的時刻——那也可以被視為時間的開始。潘洛斯有個關於重力塌縮形成一個奇異點的定理,我霍金受這個定理的啟發,跟潘洛斯合寫了一篇論文,證明如果廣義相對論是對的,那麽宇宙必然起源於一個無限密度和無限小的奇異點。

物理定律會在奇異點失效。可這樣一來我們還怎麽能好好談論宇宙起源問題?而且如果這時間有個起源邊界,那豈不是說只有上帝才能讓時間開始?

好在後來我霍金自己證明,如果考慮量子力學效應,宇宙起源的「奇性」就可以去除。不但如此,我的理論中還包括「無邊界」,也就是說宇宙起源就如同一個原子核衰變一樣可以無緣無故地發生,根本不需要上帝等「外面」的因素影響。

為了幫助你們理解我的理論,我在書中介紹了相對論、量子力學和黑洞(我霍金在黑洞方面做了很多研究,有漂亮的結果)的簡單知識,其中還提到「對歷史求和」這種難懂的名詞。不過你不懂也沒關系,「對歷史求和」,這個詞聽聽就覺得很酷。最後,我還根據現有的科學知識展望了宇宙的未來。

也就是說霍金寫【時間簡史】的主要目的是向公眾說明他自己對物理學的貢獻。因為他要宣傳的理論實在抽象難懂,這樣的一本書一定是有點技術性的。

而讀者對書中任何細枝末節的輔助性知識的贊美,都是拍馬屁沒拍到點子上。

如果你想假裝不僅讀過【時間簡史】,還知道比這本書更新的物理學,你可以這麽說:

霍金在【時間簡史】裏非常自然地提到在重力作用下宇宙膨脹的速度必然越來越慢,而且還介紹了關於宇宙未來的三個可能結局:一直膨脹下去、先膨脹後收縮,以及膨脹速度恰好能讓宇宙不收縮。可是他當時萬萬沒想到,宇宙正在加速膨脹!要知道【時間簡史】最早出版於1988年,而宇宙加速膨脹的事實是人們1998年才發現的!物理學的發展就是這麽讓人震驚!

另外還有個小花絮!霍金的一些成名工作是關於黑洞的,而在寫【時間簡史】時,物理學家還沒有足夠觀測證據證明黑洞是否真的存在。霍金在這本書的第一版中提到他跟人打了一個賭,說如果將來證明黑洞真的存在,他就給那人訂閱一年的【閣樓】雜誌。現在我們已經有足夠證據黑洞的確存在,所以霍金真的不顧那人妻子的抗議,給他訂了一年的【閣樓】。

所以【時間簡史】其實是一本已經過時了的科普讀物。這令人不能理解為什麽它仍然是暢銷書排行榜上最靠前的科普讀物。事實上霍金本人早就出了一本更新的科普書【大設計】,足以完全取代【時間簡史】,可是人們還是更愛買【時間簡史】。

看看那些以買過這本書為榮,甚至讀了書中幾個句子就把自己感動到不行的人,我覺得【時間簡史】受到的超常歡迎也許不能用人們對科學的熱愛來解釋,甚至不能用人們對霍金本人的熱愛之情,或者說八卦之情來解釋。

這不是熱愛也不是八卦。這是刻奇(Kitsch)。

提兩句物理,然後感動自己,這個動作實在太容易了。你看我!當每個男人都忙著掙錢和看足球的時候,當每個女人都忙著研究星座和明星八卦的時候,我在幹什麽?我在看【時間簡史】!非常慶幸世界上還有許多像我這樣的人!這還不令人感動嗎?!

可我還真沒感動。不要為自己做過仰望星空這麽簡單的事兒而感動。

【時間簡史】已經不是一本正常的科普書,讀科普書不應該是這種讀法。欣賞關於宇宙起源的大霹靂物理學跟欣賞關於物理學家生活的情景喜劇【生活大霹靂】是兩碼事。你不一定像物理學家一樣做計算,但你必須付出很多時間和精力去思考,才能真正理解那些科普書在說什麽。做談論物理學的動作,比理解物理學容易,可是特別容易的東西不值得追求。

我絕不是看不起科普書或者反對非物理專業的人談物理。我認為任何人都有資格欣賞和談論物理學,乃至經過思考之後提出自己對物理問題的見解。我甚至認為物理研究的一個重要目的就是為了寫成科普讀物去豐富公眾的思想。

門檻越高的東西才越有趣味。我有好幾個非物理專業,但是又對物理學很感興趣的朋友,其中甚至還有文科生。他們非常關心物理學的新進展,讀過很多連我都沒讀過的物理書,而且能把我問倒。我想霍金寫【時間簡史】其實不是給我寫的,恰恰是給這些願意付出努力去收獲智慧和見識的智識分子寫的:他們讀科普書不是為了結婚、工作和博士學位,不是為了一舉成名,更不是為了感動!

(2015.5.7)