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生平簡(jiǎn)介
約翰·阿奇博爾德·惠勒早年就讀于巴爾的摩學(xué)院(Baltimore City College )和約翰斯·霍普金斯大學(xué)(Johns Hopkins University),1933年獲博士學(xué)位,后在丹麥哥本哈根大學(xué)著名物理學(xué)家丹麥尼·波爾指導(dǎo)下從事核物理研究,此后在普林斯頓大學(xué)和得克薩斯大學(xué)教書(shū)。曾參與美國(guó)“曼哈頓”計(jì)劃,這其中在1937年,惠勒提出了粒子相互作用的散射矩陣概念。1939年他與丹麥尼·波爾、前蘇聯(lián)的弗朗克爾一起提出重了原子核裂變的液滴模型理論。
在50年代或更早的時(shí)期,那時(shí)的廣義相對(duì)論大體上還是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支,把它引進(jìn)物理學(xué)主要就歸功于惠勒。1957年他與米斯納開(kāi)始發(fā)展“幾何動(dòng)力學(xué)”,把萬(wàn)有引力、電磁場(chǎng)、質(zhì)量、電荷都當(dāng)作彎曲的空虛空間的性質(zhì)來(lái)解說(shuō),企圖把物理學(xué)完全幾何化。1965年獲得“愛(ài)因斯坦獎(jiǎng)”。1969年惠勒在紐約的一次會(huì)議上使用“黑洞”一詞,從此傳播世界。1968年12月2日,時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)林登·約翰遜向惠勒頒發(fā)“原子能委員會(huì)恩利克·費(fèi)米”獎(jiǎng),1982年獲“玻爾國(guó)際金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆钡取?983年,他提出了參與宇宙觀點(diǎn)。1993年獲Matteucci Medal。2008年4月13日,因患肺炎醫(yī)治無(wú)效,在位于其新澤西的家中逝世,享年97歲。
為了解釋宇宙中大質(zhì)量超巨星坍縮時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象,惠勒創(chuàng)造了“黑洞”這個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)潔、貼切、概括性的詞匯。此外,惠勒還在核裂變研究領(lǐng)域獲得創(chuàng)造性成果,選定鈾-235作為制造原子彈的原料,是第一位從事原子彈理論研究的美國(guó)人。他曾從事氫彈研制工作,在統(tǒng)一場(chǎng)研究中有相當(dāng)成就?;堇赵诹孔永碚摵拖鄬?duì)論研究上成就巨大,他還創(chuàng)造了諸如“蟲(chóng)洞”和“量子泡沫”等詞匯,并且成為物理學(xué)中的重要術(shù)語(yǔ)。
惠勒除愛(ài)好游泳外,他還喜歡在樹(shù)林中工作,就算閑暇時(shí)間他也在思考物理問(wèn)題。九十多歲時(shí),居住在新澤西的惠勒仍堅(jiān)持每星期乘公共汽車到普林斯頓兩次,喜歡與年輕人打成一片。他說(shuō),自己在與年輕人的交往中得到了新的信息。
學(xué)者生涯
從小迷物理 曾手碰高壓線
1911年7月9日,惠勒出生在美國(guó)佛州的杰克遜維爾,他是家中的老大,下面有3個(gè)弟妹。4歲時(shí),惠勒就對(duì)宇宙產(chǎn)生了濃厚的興趣,一天他問(wèn)母親,“宇宙的盡頭在哪里?在宇宙上我們能走多遠(yuǎn)?”母親的回答當(dāng)然不能滿足他的好奇心。于是惠勒向書(shū)本請(qǐng)教,英國(guó)著名生物學(xué)家兼科普作家約翰·阿瑟·湯姆生的《科學(xué)大綱》曾讓他愛(ài)不釋手。好奇心常常讓他忘乎所以,有一次為了弄清1.1萬(wàn)伏高壓電是什么感覺(jué),他還特意用手去碰高壓電線。
跟隨父母幾次搬家后,惠勒入讀約翰斯·霍普金斯大學(xué),并獲博士學(xué)位。1933年,他來(lái)到丹麥哥本哈根,在玻爾的指導(dǎo)下從事核物理研究。
原子彈 遺憾沒(méi)能提早制成
盡管終其一生都在美國(guó)最頂級(jí)的大學(xué)里進(jìn)行研究和教學(xué)活動(dòng),但約翰·惠勒的出身卻很貧寒。1911年他出生在一個(gè)圖書(shū)館員家庭里。21歲時(shí),他獲得了約翰·霍普金斯大學(xué)的博士學(xué)位。在僅僅約會(huì)3次之后,他就迎娶了自己的老友詹妮特·海格納。可是婚后才一年,他就又撇家舍業(yè)坐船來(lái)到歐洲,進(jìn)入哥本哈根大學(xué)成為“量子理論之父”玻爾(Niels Henrik David Bohr)的同事。“我們討論了許多宗教人物,菩薩、耶穌、摩西,在和玻爾的對(duì)話中,我相信他們真的存在?!彼貞浾f(shuō)。
1939年,受到歐洲局勢(shì)影響,玻爾帶著關(guān)于核裂變的消息來(lái)到美國(guó)。當(dāng)時(shí),惠勒已經(jīng)成為一名年輕氣盛的物理學(xué)教授。玻爾告訴他,納粹科學(xué)家已經(jīng)成功分離出了鈾原子。在接下來(lái)的幾周內(nèi),他與玻爾畫(huà)出了核爆炸理論的草圖。在事后的回憶中,惠勒曾說(shuō),當(dāng)時(shí)玻爾曾想花很多時(shí)間與愛(ài)因斯坦?fàn)幷摿孔永碚摚安贿^(guò)他和我說(shuō)話的時(shí)間還是比和愛(ài)因斯坦說(shuō)話的時(shí)間多”。
這兩位物理學(xué)家的關(guān)系更進(jìn)了一步。在玻爾與惠勒合作開(kāi)發(fā)的模式中,原子核包括了中子和質(zhì)子,呈液滴狀。當(dāng)另一個(gè)蛻變核中的中子發(fā)射出來(lái)?yè)糁羞@個(gè)“液滴”,它就會(huì)開(kāi)始劇烈振動(dòng),并逐漸拉升成花生狀,最終一分為二。這就是他倆研究出的“液滴模型”,它為后來(lái)的原子彈制造打下了基礎(chǔ)。
兩年后,惠勒前往參與著名的“曼哈頓計(jì)劃”———制造原子彈。他成了第一位研究原子彈的美國(guó)人,并決定以鈾-235作為制造原子彈的材料。在他以及其他科學(xué)家的共同努力下,這種當(dāng)時(shí)世界上最強(qiáng)大的武器的爆炸聲宣告了第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束。與玻爾后來(lái)陷入無(wú)盡的道義自責(zé)不同,惠勒并不因?yàn)檫@一強(qiáng)大武器給人類造成的災(zāi)難而感到遺憾。他遺憾的是,自己沒(méi)能讓原子彈更早一些問(wèn)世,否則就可以盡早改變歐洲戰(zhàn)場(chǎng)的情況———這樣,他的兄弟喬或許就不會(huì)在1944年死于意大利戰(zhàn)場(chǎng)了。
戰(zhàn)后,惠勒繼續(xù)協(xié)助政府進(jìn)行一些研究。他放下自己手邊的研究,開(kāi)始幫助發(fā)展氫彈。他還建造了原子塵避難所。與同時(shí)期很多自由派的同事不同,他一直都對(duì)美國(guó)政府的政策,比如越戰(zhàn)和導(dǎo)彈國(guó)防表示支持。
惠勒曾經(jīng)因?yàn)樵诨疖嚿蟻G失一份機(jī)密文件而遭到當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)艾森豪威爾的斥責(zé),盡管如此他還是在1968年被約翰遜總統(tǒng)授予原子能委員會(huì)的費(fèi)米獎(jiǎng)。在上世紀(jì)60年代的時(shí)候,新一代的相對(duì)論研究者和宇宙學(xué)家已經(jīng)在英國(guó)和蘇聯(lián)出現(xiàn),但這個(gè)時(shí)候惠勒還是盡力促成了傳統(tǒng)的愛(ài)因斯坦相對(duì)論成為一門課程。
黑洞 推翻物理法則
事實(shí)上,惠勒在一個(gè)問(wèn)題上將愛(ài)因斯坦理論向前大大推進(jìn)了。早在1939年,后來(lái)成為“曼哈頓計(jì)劃”負(fù)責(zé)人的羅伯特·奧本海默(Robert Oppenheimer)與一名學(xué)生稱,愛(ài)因斯坦的方程式做出了一個(gè)天啟式的預(yù)言:一顆足夠重量的死恒星將會(huì)崩裂,它制造出極密的堆積,以致光都無(wú)法穿越。這顆恒星會(huì)一直分裂下去,而宇宙空間則會(huì)像個(gè)黑斗篷一樣將其包裹。在這個(gè)堆積中心,空間會(huì)無(wú)盡地彎曲,物質(zhì)無(wú)窮密集,形成一種既密實(shí)又單一的矛盾景象,也就是我們現(xiàn)在說(shuō)的物質(zhì)為零的“黑洞中心”。
惠勒最先是反對(duì)這個(gè)結(jié)論的。1958年在比利時(shí)的一場(chǎng)會(huì)議中,他與奧本海默對(duì)峙。惠勒說(shuō),這個(gè)崩潰理論未能很好地解釋類似恒星中物質(zhì)的命運(yùn),他反駁說(shuō),物質(zhì)怎么可能竟然發(fā)展到無(wú)物質(zhì)呢。畢竟,物理法則怎么可能發(fā)展到違背自己以達(dá)到“無(wú)物理”的地步呢?
但是很快,當(dāng)解釋這顆崩裂行星的內(nèi)部和外部的數(shù)學(xué)公式出現(xiàn)時(shí),他與其他一些學(xué)者都被說(shuō)服了。1969年在紐約的一次會(huì)議上,為了說(shuō)服場(chǎng)下聽(tīng)眾,他靈機(jī)一動(dòng),冒出了“黑洞”這個(gè)詞,以描述這些恒星可怕而充滿戲劇性的命運(yùn)?!昂诙础币辉~從此流傳開(kāi)來(lái)。
在惠勒1999年的自傳中,他寫道:“黑洞教育我們空間可以像紙一樣被揉捏成一個(gè)無(wú)窮小的點(diǎn),小到時(shí)間會(huì)像火焰一樣被熄滅,而我們之前所以為的u2018神圣u2019不可變的物理法則也再不是那樣了?!?/p>
1976年,惠勒從普林斯頓大學(xué)退休,來(lái)到了得克薩斯大學(xué),同時(shí),他開(kāi)始思考曾經(jīng)讓愛(ài)因斯坦和玻爾都感到迷惑的一個(gè)問(wèn)題:如何用量子結(jié)構(gòu)的奇怪法則來(lái)觀察現(xiàn)實(shí)。“量子革命”的基礎(chǔ)是海森堡1927年提出的“不確定原理”,這個(gè)原理給認(rèn)識(shí)自然物質(zhì)加了很多限制,比如它認(rèn)為即使在理論上,人們也是不可能同時(shí)知道亞原子粒子的速度和位置的。在這種條件下,如果不去觀察的話,亞原子粒子及其運(yùn)動(dòng)就會(huì)處于一片惠勒稱之為“巨大的煙霧龍”的粒子云狀態(tài)中,模糊不清。這個(gè)想法曾讓愛(ài)因斯坦很沮喪,他甚至有一次問(wèn)惠勒,如果人們都不去看月亮的話,那月亮還會(huì)不會(huì)在天上?
不過(guò),惠勒卻在思考,量子不確定原則是否能運(yùn)用于整個(gè)宇宙和歷史,這點(diǎn)是否是認(rèn)識(shí)所有存在物質(zhì)的關(guān)鍵?!拔覀儾辉贊M足于僅僅觀察粒子,或引力場(chǎng),或幾何,甚至?xí)r空,”他在1981年的一篇文章中寫道,“今天我們對(duì)物理的要求是,要了解存在本身。”1997年,惠勒因?yàn)樵诹孔永碚撋系膭?chuàng)新研究,獲得了數(shù)學(xué)界的“諾貝爾獎(jiǎng)”———沃爾夫獎(jiǎng)。
在惠勒2001年的90歲大壽上,戴森博士(Dr. Dyson)稱贊惠勒說(shuō),他是解碼核裂變的“工藝大師”,也是一名詩(shī)人。“詩(shī)性的惠勒是名預(yù)言家,就像摩西站在山頂上往下望,知道他的人民將有一點(diǎn)和他一樣。”
惠勒則如此自我評(píng)價(jià):“如果在物理上我有一點(diǎn)覺(jué)得更有義務(wù),那就是如何把各個(gè)事物聯(lián)系起來(lái)。我希望自己有一定的辨別能力。我愿意去任何地方,與任何人交談,問(wèn)任何能夠促進(jìn)進(jìn)步的問(wèn)題?!薄拔页姓J(rèn),我是一名樂(lè)觀主義者,尤其樂(lè)于相信某一天所有的真相都會(huì)解開(kāi)。那么多的年輕人都被迫去鉆研一個(gè)領(lǐng)域,而無(wú)法承擔(dān)解開(kāi)真理的這個(gè)任務(wù),只有我這樣的老學(xué)究才可以,真的出洋相也能承受。如果我不做,那誰(shuí)來(lái)做?”
教育 年輕人與他互相指引
與惠勒科學(xué)上的成就齊名的是他在科學(xué)教育上的成就?;堇障群笕纹樟炙诡D和得克薩斯大學(xué)奧斯丁分校的教授。他給物理理論教育鋪設(shè)了道路,給學(xué)生提出一個(gè)又一個(gè)啟迪智慧的問(wèn)題。
惠勒的學(xué)生、麻省理工學(xué)院的宇宙學(xué)家馬克思·特格馬特說(shuō):“對(duì)我來(lái)說(shuō),他是一個(gè)巨人,是仍在世的物理超級(jí)英雄?!痹诨堇盏念I(lǐng)導(dǎo)下,普林斯頓大學(xué)已經(jīng)成為美國(guó)相對(duì)論研究界的領(lǐng)軍機(jī)構(gòu)。
艾維特(Hugh Everett)也是惠勒的學(xué)生。他在惠勒指導(dǎo)下做的博士論文提出,與宇宙平行的量子結(jié)構(gòu)正在無(wú)止境地分裂著?;堇辗Q這個(gè)想法為“多世界”,而這個(gè)理論也成為了無(wú)數(shù)宇宙學(xué)家和科幻小說(shuō)作者的最愛(ài)。
即使在獲得巨大聲名之后,他也甘愿去教大學(xué)一年級(jí)。原因很簡(jiǎn)單,他認(rèn)為年輕人的想法是最重要的。年輕人也更接受他創(chuàng)造出的看似違背傳統(tǒng)的一些新詞:黑洞、蟲(chóng)洞(worm hole)、量子泡沫、多宇宙……惠勒一再表示和年輕人合作的重要性,他的幾乎所有著作都是與學(xué)生合著的。1973年的《萬(wàn)有引力》厚達(dá)1000多頁(yè),書(shū)中卻充滿了智慧和可讀的語(yǔ)言,甚至還布滿邊欄和個(gè)人的物理素描,因?yàn)樘珪充N,這本書(shū)再版了好幾次。
在自傳中,他特別提到了這樣一件事情:“我曾經(jīng)有一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)論,認(rèn)為無(wú)論塌縮中的星體表面引力有多強(qiáng),與地面垂直并向上直射的光線依然可以逃脫并攜帶出能量(與質(zhì)量)。”后來(lái)幾個(gè)學(xué)生證明這個(gè)結(jié)論是錯(cuò)誤的,他才恍然大悟。
學(xué)術(shù)領(lǐng)域
作為一位出色的教育家,惠勒對(duì)于教育有特殊的理解?!按髮W(xué)里為什么要有學(xué)生?”惠勒說(shuō),“那是因?yàn)槔蠋熡胁欢臇|西,需要學(xué)生來(lái)幫助解答?!?1970年代初期,惠勒的學(xué)生貝肯斯坦(Bekenstein)提出,黑洞的視界面積正比于黑洞的熵,這個(gè)思想與當(dāng)時(shí)的霍金等人“黑洞無(wú)毛”的觀點(diǎn)相悖,幾乎所有的黑洞物理學(xué)家都站在霍金一邊,只有惠勒支持貝肯斯坦,他說(shuō):“這個(gè)想法足夠瘋狂了,所以它很有可能是對(duì)的。”而貝肯斯坦的確對(duì)了。早逝的費(fèi)曼曾經(jīng)說(shuō):“有人說(shuō)惠勒晚年陷入了瘋狂,其實(shí)惠勒一直都瘋狂。”
作為20世紀(jì)最重要的物理學(xué)成就,量子論和相對(duì)論在其基本理念上存在著嚴(yán)重的沖突,至今沒(méi)有統(tǒng)一起來(lái)。作為哥本哈根學(xué)派的一員,惠勒對(duì)量子力學(xué)有深刻的理解,也作出了重要的貢獻(xiàn)。但對(duì)于相對(duì)論,尤其是廣義相對(duì)論,則知之不多。于是,1950年代,惠勒在普林斯頓開(kāi)了一門討論班課程,廣義相對(duì)論。惠勒又有驚人之語(yǔ)曰:要想了解一個(gè)新的領(lǐng)域,就去開(kāi)一門這個(gè)領(lǐng)域的課程。后來(lái)又說(shuō):要想了解一個(gè)新的領(lǐng)域,就寫一本關(guān)于那個(gè)領(lǐng)域的書(shū)。這就是他與他的學(xué)生基普·索恩合寫的大部頭著作《引力》。
惠勒具有超人的物理學(xué)直覺(jué),能夠從簡(jiǎn)單的類比,來(lái)獲得深邃的洞察?!邦惐纫l(fā)洞察”,這是他的方法論夫子自道。其深邃在于,這些類比經(jīng)他一說(shuō),似乎極為平常。
惠勒最有代表性的思想是1979年在紀(jì)念愛(ài)因斯坦100周年誕辰學(xué)術(shù)研討會(huì)上提出的延遲選擇實(shí)驗(yàn),據(jù)此,他給出了一個(gè)顛覆我們通常時(shí)間次序的結(jié)論:“我們此時(shí)此刻作出的決定,對(duì)于我們有足夠理由說(shuō),它對(duì)已經(jīng)發(fā)生了的事件產(chǎn)生了不可逃避的影響?!贝藭r(shí)的決定,影響了,甚至決定了光子的過(guò)去。最絕的是,這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)不但具有可操作性,而且可以在宇宙尺度上操作。藉此,惠勒反復(fù)強(qiáng)調(diào):“沒(méi)有一個(gè)基本量子現(xiàn)象是一個(gè)現(xiàn)象,直到它是一個(gè)被記錄(觀察)的現(xiàn)象”;“并沒(méi)有一個(gè)過(guò)去預(yù)先存在著,除非它被現(xiàn)在所記錄”。于是,惠勒把哥本哈根學(xué)派的整體論從空間拓展到了時(shí)間。
惠勒反對(duì)說(shuō)有一個(gè)外在于我們的客觀實(shí)在存在“在哪兒”。作為物理學(xué)家,惠勒喜歡使用圖示、模型和故事來(lái)說(shuō)明他的觀點(diǎn)。他經(jīng)常利用這個(gè)R來(lái)代表實(shí)在(Reality),他指出:“實(shí)在是由一些觀察的鐵柱及其間的理論和想象構(gòu)成的?!比欢种赋?,先定義術(shù)語(yǔ),再繁衍理論,這是不可能的;先有實(shí)在,再有觀察者的觀察,也是不可能的。因?yàn)槔碚摗⒏拍?、定律和測(cè)量方法是不可分離、同時(shí)呈現(xiàn)的(《宇宙逍遙》第14頁(yè))。因而,即使被觀察的鐵柱本身,也是與理論相關(guān)的。這樣一來(lái),我們所看到的實(shí)在圖景,幾乎完全是我們的建構(gòu)。
他強(qiáng)調(diào)觀察的意義,我們觀察到什么,(部分地)取決于我們用什么方式提問(wèn)。由此類比,我們所見(jiàn)到的世界,也是由于觀察而成為存在的。進(jìn)一步,惠勒提出了參與的宇宙(participatory universe)這個(gè)概念,指出宇宙是一個(gè)自激回路,現(xiàn)在的觀察,參與乃至創(chuàng)造了宇宙之誕生。于是有 “萬(wàn)物源于比特”(有生于微)的理念。純粹的客觀的觀察是不可能的,觀察者必然成為參與者。而我們現(xiàn)在是看到的宇宙,或者實(shí)在,正是來(lái)自于古往今來(lái)的無(wú)數(shù)觀察-參與行為。
這些思想沿著物理學(xué)的邏輯步步深入,一直推到似乎荒謬得難以接受的程度。這種思想方式已經(jīng)成為惠勒的方法論。
物理貢獻(xiàn)
相對(duì)論和量子論,20世紀(jì)上半葉最偉大的兩個(gè)物理學(xué)理論至今不能融合,這本身也是一個(gè)悖論。作為為數(shù)不多的同時(shí)對(duì)量子論和(廣義)相對(duì)論有深入研究的物理學(xué)家之一,惠勒同時(shí)進(jìn)行著幾個(gè)層面的思考,既考慮物理學(xué)本性的二階問(wèn)題,也構(gòu)想未來(lái)物理學(xué)可能的基本因素。他提出了關(guān)于未來(lái)物理學(xué)的“三個(gè)問(wèn)題”:存在如何,量子如何,觀察如何創(chuàng)造?并提出了解決問(wèn)題的“四個(gè)沒(méi)有”的原則和“五條線索”。這些思想雖然已經(jīng)構(gòu)成了一個(gè)龐大的系統(tǒng),各個(gè)部分之間有著緊密的聯(lián)系,但是還沒(méi)有形成完整的體系,依然包含著眾多的猜想和可能性。而其魅力,可能恰恰來(lái)自于這些可能性。惠勒不是給出了答案,而是向我們提出了問(wèn)題。下面舉幾個(gè)例子:
變易性
從物理學(xué)結(jié)構(gòu)上,惠勒構(gòu)造了一個(gè)變易性的階梯。這個(gè)階梯的最下層是最古老的彈性定律,彈性定律假設(shè)密度是不變的常量。而在我們能夠產(chǎn)生足夠的壓力之后,密度就成為變量?;瘜W(xué)價(jià)曾被認(rèn)為是原子的固有屬性,可以用來(lái)為原子排序,于是有門捷列夫元素周期表。但是原子核嬗變使這一條也發(fā)生了變化。每一條物理定律,都在某種物理?xiàng)l件的極端狀態(tài)下被突破,被超越。依此類推,惠勒認(rèn)為,一切定律都具有變易性(mutality),都不可能是不朽的,而宇宙本身也有生有滅。
物質(zhì)和定律的物理學(xué)
惠勒認(rèn)為,麥克斯韋時(shí)代的物理學(xué)是物質(zhì)的物理學(xué),這時(shí)物理學(xué)的目的是尋找構(gòu)成物質(zhì)世界的基本單元,把物理學(xué)的基礎(chǔ)建立在更基本的粒子之上。而此后的物理學(xué)則是定律的物理學(xué),具體的物理粒子成為理論本身的建構(gòu)結(jié)果,不再基本。惠勒力圖把更多的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成定律,前述“沒(méi)有物質(zhì)的物質(zhì)”和“沒(méi)有電荷的電荷”都是這種思想的表現(xiàn)。當(dāng)然,這也可以用奧卡姆剃刀來(lái)解釋。
推出時(shí)間、量子和連續(xù)性
既然物質(zhì)和電荷都可以從物理學(xué)自身的結(jié)構(gòu)中給出,惠勒大膽地猜想,現(xiàn)在從物理學(xué)之外給入的時(shí)間將來(lái)也可以從物理學(xué)中推導(dǎo)出來(lái),由絕對(duì)的量變成近似的量,由基本的量變成導(dǎo)出的量。正如光速曾經(jīng)是外來(lái)的、絕對(duì)的量,后來(lái)則成為導(dǎo)出的,近似的。事實(shí)上,惠勒希望把所有外來(lái)的量,乃至把物理學(xué)本身建立在觀察之上,希望從最質(zhì)樸的觀察出發(fā),給出量子的定義,時(shí)間的定義,并解決數(shù)學(xué)連續(xù)性和物理的分立之間的矛盾問(wèn)題。這就是所謂物理學(xué)的質(zhì)樸性。
惠勒從物理學(xué)走到了哲學(xué)
2000年是量子理論問(wèn)世一百周年,惠勒寫了一篇文章《量子何為?——量子物理的榮耀與恥辱》表示紀(jì)念。他說(shuō):
這就是普朗克之后一百年的量子物理,全部化學(xué)、生物學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、天文學(xué)和宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)。然而,如此值得自豪的基礎(chǔ),卻仍不能知道其自身基礎(chǔ)。我們可以相信,我確實(shí)相信,對(duì)于“量子何為”這個(gè)問(wèn)題的回答也將被證明是對(duì)“存在何為”這個(gè)問(wèn)題的回答。
2001年年初,惠勒在給筆者的電子郵件中指出:“未來(lái)的物理學(xué)應(yīng)該來(lái)自于我們對(duì)量子理論的更深入理解,而不是來(lái)自對(duì)量子理論的評(píng)判?!?/p>
在對(duì)這些基本問(wèn)題的思考中,惠勒從物理學(xué)走到了哲學(xué)。
人物著作
中文文獻(xiàn)
能夠集中表現(xiàn)惠勒思想的中文文獻(xiàn)在2000年前只有兩種。一是《物理學(xué)和質(zhì)樸性:惠勒演講集》(安徽科學(xué)技術(shù)出版社,1982年),這是惠勒在 1981年訪問(wèn)中國(guó)時(shí),在北京、合肥和上海發(fā)表的學(xué)術(shù)演講。此書(shū)直接用中文出版,沒(méi)有其他語(yǔ)種的版本。中國(guó)學(xué)者了解惠勒,大多始于此書(shū)。一是《科學(xué)和藝術(shù)中的結(jié)構(gòu)》(童世駿、陳克艱譯,華東師范大學(xué)出版社,1989年),這也是一部演講集。1979年在德國(guó)的克龍貝格城,二十幾位世界科學(xué)、哲學(xué)和藝術(shù)領(lǐng)域的一流人士聚在一起,就“科學(xué)與藝術(shù)中的結(jié)構(gòu)”進(jìn)行了專題討論。會(huì)議共有四個(gè)專題發(fā)言,前三個(gè)發(fā)言者分別是心理學(xué)家、生物學(xué)家和小說(shuō)家,惠勒是第四個(gè)。與會(huì)者皆一時(shí)俊杰,包括國(guó)內(nèi)熟悉的科學(xué)哲學(xué)家卡爾·波普爾,藝術(shù)史家貢布里希,以及三位諾貝爾獎(jiǎng)得主。這兩種文獻(xiàn)綜合起來(lái),大體上已經(jīng)包含了惠勒就實(shí)在問(wèn)題和科學(xué)走向問(wèn)題的基本思想。
物理專業(yè)著作
惠勒出版的物理專業(yè)著作也有很多,中文只有一種繁體字版的《引力》在臺(tái)灣出版。2000年,惠勒傳記Geons, Black Holesand Quantum Foam(真子、黑洞和量子泡沫)中譯本由臺(tái)灣商周出版社出版,題為《約翰·惠勒自傳——物理歷史與未來(lái)的見(jiàn)證者》(蔡承志譯),2004年,此譯本之簡(jiǎn)體字本由汕頭大學(xué)出版社出版。這部傳記為惠勒與其高足福特合著。
宇宙逍遙
而最能集中體現(xiàn)惠勒作為哲人科學(xué)家思想的則是其文集《宇宙逍遙》。這個(gè)譯名是戈革先生的建議。該書(shū)包括六個(gè)部分,共24篇文章。其中第一部分“科學(xué)的微笑”和第六部分“超越黑洞”討論的都是物理學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題以及實(shí)在本性問(wèn)題,這是其思想最為尖銳和艱深的部分。
第二個(gè)部分“熱忱與士氣”篇幅較短,其中談到了教育問(wèn)題,談到了對(duì)大學(xué)精神的理解(《普林斯頓的合作精神》),值得國(guó)內(nèi)大學(xué)管理者“深長(zhǎng)思之”。第三個(gè)部分“玻爾和愛(ài)因斯坦”中的六篇文章都與這兩位大師有關(guān)。涉及了物理學(xué)史上的若干重大問(wèn)題,闡釋了重要的物理學(xué)思想,也談到了科學(xué)家的社會(huì)責(zé)任、科學(xué)的社會(huì)意義等問(wèn)題。第四部分“追憶偉人”與前一個(gè)部分類似,只是對(duì)象變成了居里夫人、外爾、克拉默斯和湯川秀樹(shù)等人。第五部分“半生此生”討論的則是科學(xué)社會(huì)學(xué)問(wèn)題。
社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的著作
尤為讓我驚奇的是,惠勒當(dāng)年還曾經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)過(guò)科學(xué)的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的研究。當(dāng)然,相對(duì)于今日的科學(xué)社會(huì)學(xué)和科學(xué)知識(shí)社會(huì)學(xué)來(lái)說(shuō),惠勒的觀點(diǎn)更多地反映了一位科學(xué)家對(duì)于科學(xué)和社會(huì)問(wèn)題的缺省理解。在這幾個(gè)部分之中,還散落著惠勒獻(xiàn)給哥白尼、愛(ài)因斯坦等人的贊美詩(shī),使我們看到一位物理學(xué)家多方面的才華。
終極理論之夢(mèng)
惠勒的思想新奇瑰麗。就如惠勒在中文版序言中所說(shuō),人要能夠跨越自己專業(yè)的狹隘視野。在該書(shū)第一篇文章中,惠勒就強(qiáng)調(diào)致統(tǒng)一概念,強(qiáng)調(diào)不同領(lǐng)域之間的融合。這是物理學(xué)家長(zhǎng)久以來(lái)的大統(tǒng)一夢(mèng)想(溫伯格稱之為“終極理論之夢(mèng)”)的另一種表現(xiàn)。而惠勒的思想已經(jīng)超越了物理學(xué),成為人類文化的共同財(cái)富。
我們的宇宙:已知與未知
惠勒說(shuō),茫茫宇宙中發(fā)生的奇跡,勝過(guò)人們?cè)凇白羁褚暗膲?mèng)里所能想象出來(lái)的最燦爛的焰火”(《我們的宇宙:已知與未知》),對(duì)我來(lái)說(shuō),惠勒這位理論物理學(xué)家張揚(yáng)無(wú)羈的思想狂歡,充滿激情的理性和充滿理性的激情,也如狂野之夢(mèng)中的焰火!
人生評(píng)價(jià)
惠勒是美國(guó)著名的物理學(xué)家、物理學(xué)思想家和物理學(xué)教育家。與其同時(shí)代的物理學(xué)家相比,他的名氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如他的博士后合作導(dǎo)師玻爾,他的同事愛(ài)因斯坦,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如他的學(xué)生物理頑童費(fèi)曼。在霍金流行全球之后,很多人都知道了“黑洞”這種奇怪的天體,但是很少有人知道,“黑洞”這個(gè)名字出自惠勒之手。
惠勒雖然沒(méi)有得到中國(guó)人看重的諾貝爾獎(jiǎng),但是他無(wú)疑是美國(guó)最重要的物理學(xué)家之一。作為物理學(xué)家,惠勒最重要的工作是與玻爾合作,在1942年共同揭示了核裂變機(jī)制,并參加了研制原子彈的曼哈頓工程。他還是美國(guó)第一個(gè)氫彈裝置的主要設(shè)計(jì)者之一。作為物理學(xué)教育家,惠勒培養(yǎng)出了幾代美國(guó)物理學(xué)家,他指導(dǎo)過(guò)的博士達(dá)50位之多——當(dāng)下美國(guó)宇宙學(xué)或者天體理論物理的一線人物有相當(dāng)一部分是惠勒的學(xué)生。
逝者如斯
2008年4月13日,約翰·阿奇博爾德·惠勒逝世,享年97歲,這意味著哥本哈根時(shí)代的徹底終結(jié)。
惠勒書(shū)籍
《Wheeler, John Archibald》 (1962)
《Misner, Charles W.; Kip S. Thorne, John Archibald Wheeler》(1973)
《Some Men and Moments in the History of Nuclear Physics: The Interplay of Colleagues and Motivations》(1979)
《A Journey Into Gravity and Spacetime》 (1990)
《Spacetime Physics: Introduction to Special Relativity》 (1992)
《At Home in the Universe》 (1994).
《Geons, Black Holes, and Quantum Foam: A Life in Physics》 (1998)
《Exploring Black Holes: Introduction to General Relativity》 (2000)
惠勒學(xué)生
Richard Feynman
Demetrios Christodoulou
Jacob Bekenstein
Robert Geroch
Bei-Lok Hu
John R. Klauder
Charles Misner
Milton Plesset
Kip Thorne
Arthur Wightman
Hugh Everett
Bill Unruh
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