朗道的教程與費(fèi)曼的講義(1)
按:朗道的《理論物理教程》與費(fèi)曼的《費(fèi)曼物理學(xué)講義》無疑是二位留給“物理人”的“禮物”。我沒有什么特別深刻的領(lǐng)會,只有一些個(gè)人感想......
記憶中,第一次關(guān)注到朗道和費(fèi)曼都是因?yàn)樗麄兊奶锰脙x表——原來物理學(xué)家里也有“偶像派”?。?/span>
Лев Давидович Ландау
Richard Phillips Feynman
讀書的時(shí)候,一位我非常敬重的、搞引力物理的老師曾陸續(xù)給我推薦了三本書:
1.蘇聯(lián)П.К.拉舍夫斯基的《黎曼幾何與張量分析》(上下兩冊,高等教育出版社1955年出版)
2.Palle Yourgrau的《沒有時(shí)間的世界》
3.朗道、栗弗席茲的《場論》
第一本書真的夠老了,老得至今我只在網(wǎng)上見過它斑駁的封面......(現(xiàn)在即使它在我面前也讀不動了......)
第二本書是關(guān)于愛因斯坦和庫爾特·哥德爾(我非常關(guān)注的一位邏輯學(xué)宗師巨擘)的傳記,介紹了許多二人在普林斯頓高等研究院的交往,特別講到了哥德爾給出了愛因斯坦場方程的一個(gè)解(這就是書名的由來,至于詳情請去看書)。但在老師推薦的時(shí)候,這本書只有在臺灣出版的譯版,圖書館里又沒有,原版買不起啊。所幸電子工業(yè)出版社去年出版了它的大陸譯版,看到之后想都沒想就買了。
至于《場論》,果斷就去圖書館“搶”(其實(shí)也沒人跟我搶,找到的時(shí)候都布滿灰塵了......)出來了。記得封面很素,是任朗與袁炳南翻譯的老版,人民教育出版社1959年出的。前些年,逢光棍節(jié)打折,我又買了高等教育出版社的新版,很厚實(shí)(光棍節(jié)圖書大甩賣說明光棍同志要多讀書?。?/span>
我至今都記得當(dāng)我和老師談到朗道的時(shí)候,老師眼中突然放出的光亮,話匣子打開后的滔滔不絕......我切身感受到了“朗道”這個(gè)名字在他們那一輩心目中的分量。
2008年,朗道誕辰百年(費(fèi)曼誕辰九十周年),差點(diǎn)成為朗道學(xué)生的郝柏林院士寫了篇《朗道百年》。據(jù)郝柏林院士回憶:基于十卷理論物理教程的一套考試(其實(shí)當(dāng)時(shí)十卷還沒有出齊)是成為朗道學(xué)生的“最低標(biāo)準(zhǔn)”,號稱“朗道勢壘”。
之所以叫“勢壘”,就是因?yàn)槟隳芰坎桓?,就沖不過去唄!——別指望“隧穿”,沒門!
但我倒認(rèn)為朗道教程是一個(gè)“勢阱”,因?yàn)樗芸炀桶盐曳@了。遺憾的是,直到今天我也只讀了其中的《力學(xué)》、《場論》以及《量子力學(xué)(非相對論理論)》的一部分。當(dāng)然在我接觸的人里面,也沒聽說誰把十卷都讀完了,畢竟誰會沒事兒給自己找不自在呢?
然而,即使就這么點(diǎn)兒已經(jīng)受用匪淺了。以《量子力學(xué)(非相對論理論)》來說,它的第一章關(guān)于“測量”的表述令我眼界大開,有當(dāng)時(shí)筆記(同時(shí)參考了朗道和栗弗席茲的《理論物理簡明教程》第二卷,李復(fù)齡譯,高教社,1990版)為證(紅色部分):
(1)原子現(xiàn)象的兩個(gè)特點(diǎn):質(zhì)量極小的一些粒子在極短距離內(nèi)所發(fā)生的現(xiàn)象。
(2)測不準(zhǔn)原理在量子力學(xué)完備數(shù)學(xué)表述(矩陣力學(xué)+波動力學(xué))中地位:測不準(zhǔn)原理體現(xiàn)了其數(shù)學(xué)表述的物理內(nèi)容!
“凡是一個(gè)更為普遍的理論,通??捎猛暾倪壿嬓问奖硎龀鰜恚⑶要?dú)立與那些作為它的極限情況的較窄理論?!?/span>
for example:
The relativity mechanics could be constructed on the basis of its foundational principles(special relativity: principle of invariance of light speed and principle of special relativity; general relativity: principle of equivalence and general relativity) without thinking of the Newtonian mechanics.
a problem:
建立無依賴于經(jīng)典力學(xué)圖象的量子力學(xué)概念體系,無法獲得量子客體任何動力學(xué)特征量(such as path, velocity, momentum,...)
(3)測量的必要性
研究的首要目的在于獲得量子客體的動力學(xué)信息,故:
“對于一個(gè)只包含量子客體的體系來說,勢必不可能建立起任何邏輯上完全獨(dú)立的力學(xué)?!?/span>
要求:同時(shí)存在一些物理客體,其在足夠精確的范圍內(nèi)服從經(jīng)典力學(xué)
——經(jīng)典客體
Quantum Object
by reciproity
經(jīng)典客體——儀器 量子與經(jīng)典客體之間的相互作用——測量
“量子力學(xué)中所謂的測量,我們總是把它理解為經(jīng)典客體和量子客體之間的任一相互作用過程。這種過程的發(fā)生于任何觀測者都毫無關(guān)系?!?/span>
Canclusion:
The measure on Q.M. is independent of observer.
儀器作為“足夠精確范圍內(nèi)”服從經(jīng)典力學(xué)的物理客體,不受制于固定的微觀或宏觀限制。
(4)量子力學(xué)的特殊性:包含作為極限情況的經(jīng)典力學(xué),在自身表述中需要這一極限情況。
......
朗道在這里從“測量”入手完全打消了量子世界的“神秘”。他老人家相當(dāng)于告訴我們:一個(gè)微觀粒子,你用蓋革計(jì)數(shù)器去接收時(shí)就獲得了粒子信息,用光屏去接收時(shí)就獲得了波動信息(衍射或干涉圖樣),這都是作為經(jīng)典客體的不同測量儀器與量子客體相互作用的結(jié)果。就好像戰(zhàn)國時(shí)期公孫龍闡述的“離堅(jiān)白”之論:一塊石頭,你用手去摸它,只能摸到它的“堅(jiān)硬”,不能摸到它的“白色”;用眼睛去看它,只能看到它的“白色”,不能看到它的“堅(jiān)硬”。如果你能心安理得地接受公孫龍的表述,那對微觀粒子所謂的“波粒二象性”還有什么大驚小怪的呢?
反正讀罷朗道,我是徹底服了。此后我要求自己把對量子力學(xué)乃至整個(gè)物理學(xué)的理解都建立在“測量”的基礎(chǔ)上,抵制那些故弄玄虛的奇談怪論?。?!
......
PS: 明天要出門遠(yuǎn)足,回來接著寫。下節(jié)預(yù)告:費(fèi)曼與朗道“物理雙子星”、費(fèi)曼講義、費(fèi)曼與朗道對最小作用量原理的偏好、費(fèi)曼與朗道的教學(xué)成果......附兩人傳記電影推介