1936年1月1日,竺可桢在日记中记述他在火车上阅读Schrodinger的Science and Human Temperament,并对内容做了介绍。到1月5日(星期日)竺可桢日记中说“晨七点半起。八点三刻至所。将Schrodinger所著《科学与人性》一书读竣”。

Schrodinger,一般译作薛定谔,也叫Erwin Schrodinger,1887年生,1961年去世。奥地利物理学家,量子力学奠基人之一,现在和他相关的最有名的一个梗就是“薛定谔的猫”。因为他发展了原子理论,在1933年与狄拉克(Paul Dirac)一起获得了诺贝尔物理学奖。还在1937年获得马克斯·普朗克奖。

诺贝尔奖大家均知道是国际上公认的顶级科学奖,而普朗克奖同样份量不轻。普朗克是和爱因斯坦并称为二十世纪最重要的两大物理学家之一。该奖于1929年由德国物理学会设立,用于奖励在理论物理学领域有杰出成就的科学家。薛定谔一人独获两奖,可见其在物理学上的地位与影响。

薛定谔只比竺可桢大3岁,算是同龄人。1936年的时候,薛定谔已经获得了诺贝尔奖,成为享誉世界的大科学家。他的这本著作Science and Human Temperament,竺可桢在日记中先后将其译为《科学与人之本性》和《科学与人性》。经查,该书出版于1935年,由Allen and Unwin出版社出版。竺可桢于1936年就读到了这本书,一是说明当时学术图书的国际传播渠道是非常通畅的,二是说明竺可桢对当时国际科学前沿十分关注并保持有良好的了解渠道。

作为出版人,自然也查了一下Allen&Unwin出版社。经查,这个出版社最早由英国的乔治艾伦和他儿子们成立于1871年,后于1914年被Unwin购买并成为Allen&Unwin出版公司。1990年该出版社被HarperCollins(哈珀柯林斯)合并,并不再以公司形式存在于英国。但在澳大利亚和新西兰还有以该名命名的出版公司。该公司还是第一个出版《霍比特人》(The Hobbit)和《指环王》(The Lord of the Rings)的出版社。

从竺可桢日记可以看出竺可桢关注到了该书的几个方面问题。

(1)一是科学测量的极限问题。

在1月1日日记中,竺提到,“谓量度之精密只能到一定限制为止,如量一物之地位与同物之速度不能超过一定之精密限度”。在1月4日又记,“晚阅E.Schrodinger著《科学与人之本性》中关于原子之结构,谓物之小者其量度之精密不能达一定之限度,是以用显微镜看物,则在一微米(Micron)下者不能明晰,其他物质亦然”。

这上面提到的就是著名的测不准原理(不确定性原理)。最早由海森堡于1927年提出,认为不可能同时精确确定一个基本粒子的位置和动量。一般的解释是:因为测量是一种相互作用,对粒子进行测量,必然影响被测粒子的状态,导致无法精确得到粒子的原状态信息。我以前曾经将其打个比方为:如果我们要看清(测量)一个物体,就必须先要借用仪器或外力让物体“静止”下来(一般物体总是运动的),但在我们借助外力使该物体“静止”下来的同时,我们实际上就已经对物体做了改变,由此,我们测出来的结果与物体被测之前是有差异的。但现在好像又有了新的说法,认为:微观粒子的状态本身就是不确定的,这种不确定的状态并不是因为人类没有测量到而不确定,而是对于这个宇宙来说,粒子的状态就是不确定的。

(2)二是微观世界与宏世界的差异问题。

在1月1日日记中,竺提到薛定谔的书中提出“因果之说不足恃”,地面物体受地心引力吸引而下垂,但当物体极小时,就不一定受此限制,并批判卢瑟福和玻尔之学说“谓原子亦如太阳系一般,则甚不足恃也”。在1月4日又说“E.Schrodinger著《科学与人之本性》中关于原子之结构,谓物之小者其量度之精密不能达一定之限度,是以用显微镜看物,则在一微米(Micron)下者不能明晰,其他物质亦然。昔时玻尔原子说之不合理,即在于斯。现时观之,则所谓原子者,无非其中心之波动而已”。

玻尔全名尼尔斯·玻尔(Niels Bohr),丹麦人,1885年出生,1962年去世。比竺年长5岁。1911年就获得哥本哈根大学博士学位,1913年发表长篇文《论原子构造和分子构造》,提出了他自己的原子模型,该论文也成为物理学经典。玻尔的原子理论中提出了电子跃迁等概念,解释了电子和原子的能量吸收规律。玻尔第一次将量子观念引入原子领域,具有很大的开创性,但他仍保留了经典粒子的观念,反而限制了人们对原子理论的理解。薛定谔批评玻尔原子理论的不合理应该就是指此。实际上,原子中的电子坐标是没有确定的值的,只能说某时刻电子在某点附近出现的概率是多少,而不能把电子的运动看作是一个具有确定坐标的质点的轨道运动,当原子处于不同状态时,电子在各处出现的概率是不一样的,如果用点来显示,就像云一样。而电子的这种表现可以用测不准原理来解释。即不能把原子当成太阳系一般来理解,太阳系里各个行星都有轨道,是质点运动,而原子理论里,电子的运动其实不是轨道运动。薛定谔测不准理论较好解决了玻尔原子理论中因保留经典粒子概念而导致的问题。

(3)三是科学与时尚的关系问题。

日记总结了该书的三个观点。

一是“科学随时势为转易”。如,“现今之时尚为简易,为适用”,因而“建筑只求平淡,屋内装饰务求简易,图画惟求素描”。这里的科学,我觉得更多指审美观或价值观。即,审美或价值认识是随时代的发展而变化的,这里面包含了科学发现对人们审美观或价值观的影响。因为对建筑的功能、结构有了更多认识,因此,现代人在建筑设计和装修风格上更认同简洁和易用性。而这种审美观和价值观的变化,可以在道德领域集中表现出来,竺可桢在日记里举了两个例子,一个是“中国学生之不尊重师长”,一个是“欧美男女防范之解放”。他认为这是最能体现时代发展特点的。可惜,此处没能读到原文,不知道这个例子是竺可桢自己举的,还是薛定谔书里举的。当时之时代,欧美普遍比中国科学发达,因此男女解放运动也更普遍,这好理解。但因何说“中国学生”不尊重师长,不清楚当时为何有这样的看法。

二是“各项价值是非之相对性之认识”。这个也比较好理解,就是客观和主观的问题,人的认识,包括价值观是属于主观层面的,因此,都具有相对性。比如,在某一情境下有价值的东西或行为,可能在另一情境下变得没有价值或相对价值变小了。

三是“mass control集群控制机械性”。“不但制造物件、管理工人、振兴农业现代化,即科学上微分方程式代表一种作用亦是此意”。这是对科学发展前景的预测,即一切皆是可控的,甚至水分子的运动也可以用微分方程来表示。通过数学方法,理论上一切皆可预测和控制。

更多信息,欢迎关注“浙大学术期刊”公众号!