絕大多數物理學(xué)家將主要精力專(zhuān)注于理論物理或實(shí)驗物理的某個(gè)領(lǐng)域潛心研究，最終在理論創(chuàng )新，或科學(xué)發(fā)現，或技術(shù)發(fā)明方面，獲得突破性的進(jìn)展、業(yè)績(jì)卓著(zhù)，甚至摘取諾貝爾獎的桂冠，他們是純粹的物理學(xué)大師。
這里介紹的是幾位集物理學(xué)家與物理學(xué)史家于一身的大師，他們在為物理學(xué)的發(fā)展作貢獻的同時(shí)，也為物理學(xué)史的發(fā)展而嘔心瀝血、奮斗不止；在進(jìn)行物理學(xué)研究的同時(shí)也進(jìn)行物理學(xué)史的研究，在撰寫(xiě)物理學(xué)論文、專(zhuān)著(zhù)的同時(shí)也撰寫(xiě)出物理學(xué)史的論文與專(zhuān)著(zhù)，龐加萊、勞厄和派斯就是他們之中杰出的代表。
亨利·龐加萊（Jules Henri Poincare,1854～1912）是法國著(zhù)名的數學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家。他雖然僅活了58歲，但凡在他所涉獵的諸多領(lǐng)域中，都是碩果累累有著(zhù)重要的建樹(shù)，他一生共發(fā)表了將近五百篇論文和三十多本專(zhuān)著(zhù)。這一切使他成為世界上最有智慧、最具影響的科學(xué)家之一，也使他贏(yíng)得了法國政府所給予的一切榮譽(yù)，以及其他國家的獎賞。20世紀凡是熟悉他工作的人，都稱(chēng)贊他為“理性科學(xué)的活躍智囊”、“起統帥作用的天才”、“本世紀初唯一留下的全才”。
在天文學(xué)方面，龐加萊以三體問(wèn)題、旋轉流體質(zhì)量的平衡形狀、宇宙演化假設等問(wèn)題的研究而遐邇聞名。在物理學(xué)方面，其中最突出的貢獻是他于1906年發(fā)表的《論電子的動(dòng)力學(xué)》一文，已經(jīng)為新力學(xué)的創(chuàng )立作出了極有遠見(jiàn)的論斷。
在這篇杰作中，龐加萊用一個(gè)關(guān)于引起電子形變的外壓力的假設，補充了運動(dòng)電子的縱向收縮假說(shuō)。但在問(wèn)題的數學(xué)分析部分，他走得非常遠，在某些方面比愛(ài)因斯坦的工作做得還要深入透徹。他引用了洛倫茲變換，把它同伽利略變換進(jìn)行了對比，并提出了物理方程相對于洛倫茲變換的協(xié)變性問(wèn)題。龐加萊指出，洛倫茲變換形成四維流形中的一個(gè)群。他把時(shí)間乘上一個(gè)虛數單位，于是得到一個(gè)四維的時(shí)空連續系統，在這個(gè)連續系統中，時(shí)間坐標和空間坐標起著(zhù)同樣的作用，它們以一種對稱(chēng)的方式進(jìn)入四維的幾何關(guān)系中。龐加萊將洛倫茲變換看成四維時(shí)空中的轉動(dòng)，他寫(xiě)出了這種變換下的不變量——四維時(shí)空間隔。
由此可見(jiàn)，龐加萊已經(jīng)在多么高的水平上建造了相對論的腳手架。誠如后來(lái)愛(ài)因斯坦在一封信中所說(shuō)：“毫無(wú)疑問(wèn)，要是我們從回顧中去看狹義相對論的發(fā)展的話(huà)，那么它在1905年已到了發(fā)現的成熟階段。洛倫茲已經(jīng)注意到，為了分析麥克斯韋方程，那些后來(lái)以他的名字而聞名的變換是重要的；龐加萊在有關(guān)方面甚至更深入鉆研了一步?！绷钊诉z憾的是，由于深受絕對時(shí)空觀(guān)念的束縛，龐加萊未能將已經(jīng)出現的新思想更提高一步，作出根本性的理論突破。
龐加萊之所以能為狹義相對論的創(chuàng )立搭建如此高水平的腳手架，乃是由于他不僅深諳物理學(xué)的歷史和現狀，而且對它的未來(lái)也具有驚人的預見(jiàn)能力。他在于1905年出版發(fā)行的《科學(xué)價(jià)值》一書(shū)中，以“數學(xué)物理學(xué)的歷史”和“數學(xué)物理學(xué)的將來(lái)”兩個(gè)章節的篇幅，回顧了數學(xué)物理學(xué)所走過(guò)的歷程。列舉和分析了19～20世紀之交諸多新的實(shí)驗事實(shí)與經(jīng)典物理學(xué)之間的尖銳矛盾；并將物理學(xué)的發(fā)展劃分為三個(gè)階段，即中心力物理學(xué)階段和原理物理學(xué)階段，以及原理物理學(xué)所面臨的嚴重危機即將進(jìn)入的新力學(xué)階段。龐加萊形象地比喻說(shuō)，物理學(xué)的這種進(jìn)化“正如甲蟲(chóng)脫殼一樣，撐破了它狹小的外殼，換上了新的表皮，在新的表皮之下，人們能夠認出甲蟲(chóng)保留下來(lái)的機體的本質(zhì)特性?！?/p>
與此同時(shí)，龐加萊還歸納出了關(guān)于物理學(xué)危機的五個(gè)基本觀(guān)點(diǎn)。旗幟鮮明地批判了“絕對的懷疑論”、“科學(xué)破產(chǎn)”之類(lèi)的錯誤觀(guān)點(diǎn)；預示了新力學(xué)的大致圖景；對科學(xué)的前途深表樂(lè )觀(guān)。不久，龐加萊又在為他的著(zhù)作的英譯本所撰寫(xiě)的“序言”中，更進(jìn)一步指出：物理學(xué)危機標志著(zhù)物理學(xué)處于“革命的前夜”，處于“一個(gè)更為重要的時(shí)刻”。他還認為：“力學(xué)必須讓位于一個(gè)較為廣泛的概念，這個(gè)概念將能解釋力學(xué)，而力學(xué)卻不能解釋這種概念?！?/p>
德國著(zhù)名物理學(xué)家馬克斯·勞厄（MaX von Laue, 1879～1960）不僅因發(fā)現X射線(xiàn)在晶體中的衍射而成了1914年度的諾貝爾獎得主，而且這項舉世矚目的偉大成果，對后來(lái)物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了極其深遠的影響，勞厄因此被人們尊稱(chēng)為一代偉大的宗師。
這項成果所產(chǎn)生的“鏈式反應”主要體現在：一是它證實(shí)了X射線(xiàn)本質(zhì)上就是一種波長(cháng)很短的電磁波，即“X光”；二是它再次論證了晶體中空間點(diǎn)陣的存在，確定了原子在晶體空間點(diǎn)陣中的位置，并獲得了許多寶貴的有關(guān)資料；三是從狹義上講，因它而誕生出了兩門(mén)嶄新的科學(xué)——X射線(xiàn)晶體學(xué)（這和布拉格父子的貢獻也息息相關(guān)）和X射線(xiàn)波譜學(xué)（這是與亨利·布拉格、德布羅意等人以來(lái)一脈相承的工作）；四是從廣義上說(shuō)，它足足影響了整個(gè)有關(guān)固體的一切學(xué)科領(lǐng)域，如固體物理學(xué)、礦物學(xué)、冶金學(xué)、分子生物學(xué)，等等。甚至還波及了1953年DNA雙螺旋結構模型的誕生。
與此同時(shí)，勞厄一生還發(fā)表了200多篇學(xué)術(shù)論文，先后出版了《倫琴射線(xiàn)的干涉現象》（與他人合作）、《倫琴射線(xiàn)干涉》、《關(guān)于X射線(xiàn)干涉的發(fā)現》等幾本科學(xué)著(zhù)作。
勞厄于1947年出版的不朽之作《物理學(xué)史》，同樣也如實(shí)地再現了他通過(guò)對物理學(xué)數個(gè)重要分支研究活動(dòng)的親身實(shí)踐所逐步擁有的淵博的理論與實(shí)驗知識；同時(shí)也充分反映了勞厄的唯物主義世界觀(guān)，因為在該書(shū)中，他總是一再用物理學(xué)史的事實(shí)，來(lái)論證物理學(xué)知識的客觀(guān)真理性。
在這本書(shū)中，勞厄以20世紀初到40年代這段歷史為期限，著(zhù)重“寫(xiě)那些對今天的物理學(xué)來(lái)說(shuō)是比較重要的一些觀(guān)念和知識的起源與變化?！奔础坝矛F代的觀(guān)點(diǎn)來(lái)編寫(xiě)物理學(xué)史”。全書(shū)共分14章，按其編排序列包括：時(shí)間的量度，力學(xué)，引力和超距作用，光學(xué)，電和磁，物理學(xué)的參照系，熱學(xué)的基礎，能量守恒定律，熱力學(xué)，原子論，原子核物理學(xué)，晶體物理學(xué)，熱輻射，量子物理學(xué)。另外，該書(shū)還涉及了物理學(xué)分別與生產(chǎn)技術(shù)、與哲學(xué)、與社會(huì )政治、與其他學(xué)科的關(guān)系，物理學(xué)中理論與實(shí)驗的關(guān)系和物理學(xué)中各個(gè)分支之間的關(guān)系等問(wèn)題。
特別值得一提的是，該書(shū)不僅以客觀(guān)真實(shí)、新穎豐富的素材和生動(dòng)通俗的語(yǔ)言，而且還以所描寫(xiě)的人物為中心并以這些人物的偉大發(fā)現為主線(xiàn)，公平、公正地展示了當時(shí)整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展脈絡(luò )。這樣的典型案例書(shū)中比比皆是，在此不再贅述。
勞厄的《物理學(xué)史》一經(jīng)出版，立即在整個(gè)科學(xué)界引起了巨大的反響，很快就被翻譯成多國文字，成了全球范圍內的一本暢銷(xiāo)書(shū)。我們姑且不論普通相關(guān)的專(zhuān)業(yè)人員讀了它，都為之深入淺出、樸實(shí)無(wú)華的論述，以及所蘊涵的哲學(xué)意味而深感獲益匪淺。就連那些大師級的科學(xué)精英，也為之震撼和拍案叫絕。例如愛(ài)因斯坦在讀了勞厄寄給他的這本書(shū)后，立即回信告訴勞厄說(shuō)：“我懷著(zhù)極其喜悅的心情閱讀你的《物理學(xué)史》，它巧妙地從大量次要的東西中突出了最重要的東西。書(shū)中的某些歷史細節對我來(lái)說(shuō)是新鮮的”，“從歷史上對思想的發(fā)展進(jìn)行的研究，依我看，具有永恒的價(jià)值”，“應該祝賀，有一位如此透徹地考察發(fā)展史的人，他從文學(xué)家和文學(xué)商人的筆下拯救了人類(lèi)思維史的寫(xiě)實(shí)，并把人類(lèi)思維史作為一部除垢刪繁的偉大戲劇揭示了出來(lái)”。
美籍荷蘭人阿布拉罕·派斯（Abraham Pais, 1918～2000）是一位杰出的理論物理學(xué)家和科學(xué)史家。首先，是因為他在基本粒子物理學(xué)領(lǐng)域作出了不少第一流的研究工作。如果將其作一簡(jiǎn)要的歸納，可分為：其一，他所確立的新粒子“協(xié)同產(chǎn)生”的經(jīng)驗規則，后來(lái)導致了一個(gè)新的量子數——奇異數的產(chǎn)生；其二，他所參與提出的兩種中性K介子的混合和再生，實(shí)質(zhì)上是從一個(gè)全新的角度，體現了量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理，在派斯等人卓有成效地處理了中性K介子系統之后，僅過(guò)了數年，就相繼出現了分別用卡比玻（Nicola Cabibbo）角和溫伯格（Steven Weinberg）角所描寫(xiě)的粒子混合。乃至不久科學(xué)家還找到了“中性K介子混合在原子物理學(xué)中的翻版——量子拍，這是粒子物理學(xué)對原子物理學(xué)反哺的一個(gè)非常典型的例證?！逼淙?，G宇稱(chēng)的提出和關(guān)于SU（6）對稱(chēng)性破缺的研究，等等。
其次，是自20世紀70年代開(kāi)始，派斯又將其探索的目標轉向物理學(xué)史的研究。他的主要著(zhù)作有：兩部《愛(ài)因斯坦傳記》、一部《玻爾傳記》和一部科學(xué)史巨著(zhù)《基本粒子的物理學(xué)史》。
在史學(xué)研究中，派斯以一個(gè)理論物理學(xué)家所富有的高深造詣、敏銳而深邃的洞察力，對其間所發(fā)生的許多歷史事件，發(fā)表了他獨特的見(jiàn)解，并用他那直白、樸實(shí)、簡(jiǎn)明和生動(dòng)的語(yǔ)言加以描述。在派斯的著(zhù)作中，并沒(méi)有將物理學(xué)的日趨完善描寫(xiě)成一個(gè)一帆風(fēng)順的過(guò)程，而是實(shí)事求是地反映了其間所存在的迷惘和過(guò)失、所受到的挫折與所走過(guò)的彎路。
即使是對愛(ài)因斯坦和玻爾這樣他所敬仰和愛(ài)戴的物理學(xué)家，派斯也會(huì )毫不留情地指出他們的不足和失誤之處。例如，在玻爾的傳記里，他既客觀(guān)如實(shí)地寫(xiě)出了玻爾的幾次頗為影響的重大過(guò)失（其中兩次是試圖否定能量守恒定律），又列舉出了哥本哈根陣營(yíng)中的一些權威人物對玻爾的不滿(mǎn)之詞。其中有：狄拉克否認在創(chuàng )立自己的自由粒子方程中受到過(guò)玻爾的直接影響；泡利對玻爾在β衰變中能量不守恒假設提出過(guò)尖銳的批評，等等。甚至派斯還評論說(shuō)，費米幸好“沒(méi)有在玻爾的軌道上運行”，否則他不可能作出劃時(shí)代的偉大貢獻，即用量子場(chǎng)論成功地處理了β衰變理論。
派斯于1986年出版的那本《基本粒子物理學(xué)史》，更是一本最有價(jià)值的膾炙人口的絕妙之作。正如楊振寧所指出的：“它無(wú)愧于被稱(chēng)為關(guān)于20世紀微觀(guān)物理學(xué)的一本‘不朽的著(zhù)作’?！比珪?shū)共分兩個(gè)部分：第一部分介紹的是粒子物理學(xué)誕生史，論述了19世紀末X射線(xiàn)和放射性現象的發(fā)現；第二部分講述了人們對物質(zhì)微觀(guān)結構的認識不斷深入、充實(shí)和完善的歷史行程，具體介紹了從第二次世界大戰之后到20世紀80年代中期弱玻色子W和Z的發(fā)現。
派斯獨具慧眼、別開(kāi)生面，他在這部書(shū)中強調的某些觀(guān)點(diǎn)之新穎、精湛，是在其他史學(xué)出版物中難以尋覓的。例如，《基本粒子物理學(xué)史》對于放射性衰變指數定律發(fā)現史的描述，派斯另覓途徑，一改傳統的做法，即不是就事論事地單獨敘述這一定律的創(chuàng )立過(guò)程，而是將它與其他歷史事件并放在一起，通過(guò)比較分析，突出了該定律的發(fā)現是對于當時(shí)傳統觀(guān)念的強有力沖擊。從而使盧瑟福的這一偉大創(chuàng )舉的歷史意義，得到了應有的足夠完整的評價(jià)。
此外，在全書(shū)的字里行間，還不時(shí)地滲透出豐富而耐人尋味的哲學(xué)意蘊。例如，派斯在該書(shū)“簡(jiǎn)單性的陷阱”一章中提到，物理學(xué)理論的簡(jiǎn)單性既是必不可少的災難，又是不必要的禍害的見(jiàn)解，這一深奧的洞見(jiàn)的確發(fā)人深省，讓人回味無(wú)窮。
三位大師的科研風(fēng)范，給了我們兩點(diǎn)極為寶貴的啟示：
一則鑒于“物理學(xué)史所固有的科學(xué)屬性與人文屬性"，決定了在他們三人各自出版的關(guān)于科學(xué)史方面的杰作中，無(wú)一不充分展示出其作者所擁有的淵博的物理學(xué)知識，以及厚實(shí)而高超的人文素養；
二則物理學(xué)史所具備的科學(xué)與人文雙層屬性，又表明了它潛藏著(zhù)科學(xué)創(chuàng )新的意蘊及其在科學(xué)教育中有著(zhù)重大的價(jià)值。
法國著(zhù)名的科學(xué)家兼科學(xué)史家皮埃爾·迪昂（P. Duhem）指出：“科學(xué)史不僅在物理學(xué)理論的建構和完善……中發(fā)揮其功能，而且物理學(xué)方法本身也離不開(kāi)科學(xué)史的指導?！兄谠u價(jià)真理，避免重蹈謬誤的覆轍，在新時(shí)期重用舊方法或復興舊理論。"
錢(qián)三強先生說(shuō)：“物理學(xué)史里面有大量智慧的結晶，這不但是知識的寶庫，而且是智慧的寶庫，里面有著(zhù)很多豐富的養分，很值得我們去開(kāi)發(fā)和利用。"
程民治、朱愛(ài)國 / 文 來(lái)源：《現代物理知識》第26卷第3期，原文題為“在物理學(xué)及其史學(xué)研究中叱咤風(fēng)云的科學(xué)大師”
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