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受爭議的科學史

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作　　者╱

盧昌海著

出版社別╱

五南

書　　系╱

博雅文庫

出版日期╱

2015/02/01 (1版 1刷)

I S B N ╱

978-957-11-7950-6

書　　號╱

RE31

頁　　數╱

280

開　　數╱

25K

定　　價╱

320

‧當牛脾氣的朗道碰上了毒舌派的包利？
‧愛因斯坦和希爾伯特究竟是誰先提出相對論的方程式？
‧科學大隊接力：黎曼猜想的證明之路！

本書帶我們認識科學家們的遭遇與個性，有血有肉，有幽默也有意想不到，
讓我們從不一樣的角度出發，發現他們身上的故事！

水是由氫離子和氧離子所組成，那科學家們又是由什麼組成的呢？
假設、實驗、發現、方程式、定理，
這些早就寫在教科書裡，還有其它的嗎？

牛脾氣、毒舌派、嘮嘮叨叨、爭論不休、聯手解謎，
各式各樣科學家私底下的一面，不是只有冷冰冰的定理而已。

在理性知識世界裡的科學人，他們生活中是什麼樣子？
在科學定理問世之前，他們的研究路上又有什麼風景？

盧昌海
出生於杭州，就讀於復旦大學物理系，畢業後赴美留學，於2000年獲美國哥倫比亞大學物理學博士學位，目前旅居紐約。著有《那顆星星不在星圖上：尋找太陽系的疆界》、《太陽的故事》、《黎曼猜想漫談》和《從奇點到蟲洞：廣義相對論專題選講》，並曾在《中國青年報》、《數學文化》、《科幻世界》、《現代物理知識》、《中學生天地》、《科學畫報》等報紙、雜誌上發表幾十篇科普及專業科普作品。

第一部分　「科學史」
書林散筆：小樓與大師　
書林散筆：隕落的前輩　
包利效應趣談　
讓包利敬重的三個半物理學家　
紀念戈革—兼論對應原理、互補原理及EPR等　
　一、著作等身的翻譯家　
　二、經歷坎坷的獨行俠　
　三、關於玻爾的歷史地位
　四、關於對應原理
　五、關於互補原理
　六、關於EPR爭論
　七、結語
玻爾的錯誤　
　一、引言　
　二、玻爾的第一次錯誤：BKS理論
　三、BKS理論的放棄
　四、玻爾的第二次錯誤：科學革命綜合症　
　五、結語　
希爾伯特與廣義相對論場方程
　一、引言　
　二、希爾伯特對物理學的興趣　
　三、希爾伯特的《物理學基礎》
　四、早期研究簡述
　五、校樣風波　
　六、信件辨析
　七、「借鑒」之爭
　八、尾聲
他們為什麼反相對論？
　一、先聲
　二、德國的反相對論運動
　三、蘇聯的反相對論運動
　四、中國的反相對論運動
　五、結語
從愛因斯坦妻子的「祕密貢獻」談起　
希爾伯特第十問題漫談
　一、問題
　二、演算法
　三、丟番圖集
　四、羅賓遜猜想
　五、解決
附錄：丟番圖方程
黎曼猜想淺說　

第二部分　「其他」
科學的目的
科學的方法　
科學哲學討論中的「大規模殺傷武器」
關於批評的資格
人名索引
術語索引


時光機器	觀星：跟著英國格林威治皇家天文台看星星	邏輯學原來這麼有趣：顛覆傳統的18堂邏輯課

50則非知不可的心理學概念	50則非知不可的政治學概念	NFT投資的準則

「包利效應趣談」

     包利（Wolfgang Pauli）是二十世紀一位很早熟的理論物理學家（當然，他的早熟是學術上的早熟，跟「八年級生」的早熟不是同一個概念）。記得有人說過，理論物理與實驗物理的鮮明區分是始於二十世紀的，這種說法是否恰當有待考證，不過這種區分在出生於一九○○年的包利身上倒是體現得很鮮明，且很有戲劇性。包利的理論天賦無疑是很高，但他的實驗才能則不僅不高，而且有可能是負的。這種「負才能」的集中顯現，就是所謂的「包利效應」—即包利的出現對實驗設備的破壞效應。
     是誰最早採用了「包利效應」此一名稱？我不太清楚，不過此一效應在當時的實驗物理圈中是頗有名氣的，而且那名氣並非只是搞笑意義上的名氣。包利的朋友斯特恩（Otto Stern —一九四三年的諾貝爾物理學獎得主Stern-Gerlach實驗中的那位斯特恩），就曾因為擔心包利效應而對包利下達了封殺令，禁止其進入自己位於德國漢堡的實驗室。科學史作品中有不少科學家逸聞是以訛傳訛的故事（比如伽利略的斜塔實驗、牛頓（Isaac Newton）的蘋果、瓦特的茶壺、愛因斯坦的板凳等），但這件是真的，斯特恩在一九六一年接受訪談時還親自回憶過此事。
     不過斯特恩的措施恐怕還小看了包利效應的威力。據說有一次實驗物理學家弗蘭克（James Franck）—一九二五年的諾貝爾物理學獎得主（Franck Hertz實驗中的那位弗蘭克）位於哥廷根大學（University of Gttingen）的實驗室裡，出現了一次事故。據查，包利有充分不在場證明。於是弗蘭克寫信給包利，很欣慰地告訴他說，你總算無辜了一回。真的無辜嗎？包利對這種無罪推定似乎並不領情，他很誠實地回信「自首」說，自己雖不在第一現場，但事發當時自己乘坐從蘇黎世到哥本哈根的火車，卻恰好在哥廷根的月臺上停留了一會兒！—言下之意，包利效應是可以有「超距作用」的。
     包利效應最初只是實驗圈裡的傳說，但後來名聲漸長，波及的物件也變得五花八門，不再限於實驗設備。據說有一次包利去聽一個講座，他看見兩位衣著體面的女士中間恰好有一個空位，便走過去坐了下來。誰知他剛一坐下，那兩位可憐女士所坐的椅子就雙雙垮掉。這故事是德裔美國藝術史學家潘諾夫斯基（Erwin Panofsky）講述的，是真有其事還是藝術的虛構就不得而知了。
     戈革先生也轉述過一個類似的故事，說包利在某次學術會議上聽到了一個令他不滿意的理論，便走上台去嚴厲批評。包利的不留情面在物理學界是出了名的，他說到重要之處時，忽然拿粉筆朝那已坐回台下的演講人隔空指去，嚇得那人向後一仰，結果那人所坐的椅子竟突然垮掉了。坐在那人背後的俄國物理學家伽莫夫（George Gamow）當下跳起來喊道：「包利效應！」（後來有人根據伽莫夫「此地無銀三百兩」的那聲吼叫，懷疑是他在報告者的椅子上做了手腳）
     有關包利效應的傳聞，還有一個有趣的特點，那就是包利效應絕不會損害到包利本人，不僅不會損害，甚至還能在關鍵時候「拯救」包利。包利的助手派爾斯（Rudolf
Peierls）和韋斯科夫（Victor Weisskopf）都曾在自己的自傳中講述過一個故事（細節略有出入，但本質上是同一個故事），其情節大致是這樣的：有一次包利要參加一個學術會議，與會的年輕物理學家們決定跟他開個玩笑，他們在會議廳的門上做了一個觸發式的機關，只要包利一推門就會發出類似爆炸的響聲。結果呢？在包利推門而入的一剎那，那些被年輕物理學家們反覆調試過的機關居然「卡住」了！包利效應通過破壞「實驗裝置」而成功地「拯救」了包利。
     包利本人對包利效應這種「損人利己」的效果也很有信心，並將之作為判斷一個效應是否為包利效應的重要憑據。包利後期的助手及傳記作者恩茲（Charles Enz）曾經講過一個故事。那是在一九五六年，包利去世前的兩年，恩茲夫婦與包利夫婦在義大利的科摩湖畔共乘計程車時，車子在一個小山坡的山頂上拋錨。恩茲打趣說那是包利效應在作祟。但包利不同意，因為那個故障給包利自己也造成了不便，不符合包利效應損人利己的特點。
     在所有與「包利效應」這個金字招牌相聯繫的逸聞中，似乎只有一件是與包利自己所受的傷害聯繫在一起的，不過那是一個偽效應（或者確切地說，是偽效應中的偽效應—如果考慮到包利效應本身也是偽效應的話）。那件逸聞是這樣的：包利是個夜貓子，並且有一個不良嗜好，那就是喝酒（有時甚至是酗酒）。一九三二年夏季的某一天，他在美國安娜堡（Ann Arbor）參加暑期學校時喝醉了，從樓梯上摔下來，摔傷了肩膀。在接下來的一段時間裡，他的講座改由烏倫貝克（George Uhlenbeck，電子自旋概念的提出者之一）代寫黑板。據說那幾次演講由於不必親自寫黑板，反而講得特別精彩。不過包利受傷的真正原因（醉酒）是不能讓普通聽眾知道的。（誰想聽酒鬼的講座？）為了隱瞞真相，知情的物理學家們各顯神通，有人戲稱包利是在游泳時受的傷（只是那水不是「硬」水就是「重」水），而包利的老師索末菲（Arnold Sommerfeld）則編製了一個新術語：逆向包利效應（inverse Pauli effect）。至於該效應的真正原因是什麼，就任由別人去猜了（只要別往醉酒上猜就行）。
     包利效應很有趣，但它只是訛傳、巧合及附會混合而成的逸聞，它是物理學家們的幽默而非真實的物理效應，這應該是相當顯而易見的。但世界之大，卻也不乏一本正經看待這種效應的人，比較著名的，我數了數共有兩個半人，這其中包括前文提到的斯特恩算半個—雖相信包利效應，但只知防範不求甚解，故只能算半個。剩下那兩個「完整的人」一個是包利本人，另一個則是瑞士精神科醫生兼心理學家榮格（Carl Jung）。聽起來有些令人難以置信，但像包利那樣出色的科學家在學術巔峰期之後，有時也不免像聶棋聖那樣出昏招，而且那樣的科學家還並不鮮見（因為大眾太過器重，老科學家的暮年言論不見得是明智的）。包利自三十歲之後開始遇到一些心理方面的麻煩，在他父親的提議下，他向榮格進行了諮詢（他們的通信後來被整理出版）。自那個階段起，部分地受到榮格的影響，包利開始相信一些後來被人們視為偽科學的東西。他不僅對包利效應的真實性深信不疑，認為它可能與所謂的「超心理學」（parapsychology）有關，而且還寫過文章，試圖發掘物理學與精神分析學之間的「互補性」（complementarity）。包利與榮格的交往，對榮格也有一定影響，其信件被後者視為案例。榮格並且提出了諸如「非因果聯繫原理」（acausal connecting principle）、「非因果平行性」（acausal parallelism）之類的概念，試圖解釋包括包利效應在內的一些「現象」。
     儘管相信包利效應的這兩個半人都有赫赫名，不過若是讓我評論一下這幾人在此事上的觀點或做法，我願意斗膽給出以下評語：
     •斯特恩的做法：humourously wrong（錯得幽默）；
     •包利的觀點：wrong（錯）；
     •榮格的觀點：not even wrong（連錯誤都不如）。
   當然，榮格的粉絲也別生氣，就當都是玩笑好了。