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　　一个简单的数学方程果真能够改变世界吗？它究竟隐含着如何深邃的物理意义？作者以简明清新、通俗易懂的文笔讲述了狭义相对论的基本思想，其中著名的质能方程E=mc2在人们认识自然界的物质结构和性质之中扮演了核心的角色。原子弹爆炸的巨大能量来源正是基于这个方程所描述的物理原理，因此后者通过前者而改变了整个世界。
　　 本书的主要内容是以虚拟的三人讨论的形式来表述的，参与者包括艾萨克·牛顿、阿尔伯特·爱因斯坦和一位虚构的名叫阿德里安·哈勒尔的理论物理学教授。他们代表了物理学发展的三个不同时代。通过三人之间生动活泼的对话，读者可以切身领会相对论的时空观，比如光速不变性原理、时间延缓和空间收缩。而质能关系的出现则加深了我们对物质世界的理解：核裂变、核聚变、粒子与反粒子的产生和湮没等等不可思议的现象都是物质和能量之间相互转化的例证。

文：江晓原
出处：科学时报 2006年6月

    宋人刘克庄《沁园春》词中有“使李将军，遇高皇帝，万户侯何足道哉”的名句，这种假想不同历史时期的人物相逢的情境，本来是相当富有创意的，只是在我们这里被搞笑的“关公战秦琼”给糟蹋了。
　　本书作者是著名物理学家，他显然是受到伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书的启发，所以也采用了三人对话的形式来阐述本书的主题。但是书中选定的对话人物却是超时空的--他们是牛顿、爱因斯坦和所谓的哈勒尔教授（可以理解为本书作者）。这样的人选倒是与本书主题极为切合。
　　如果我们将本书看成一本牛顿以来的物理学简史，那可以说，科学史著作还从来没有人这样写过。
　　本书的主题是相对论、时空结构和质能关系。作者让三个来自不同时代的人聚在一起讨论同一个主题，这本身就给各种想象的花絮提供了丰富的空间，所以书中许多妙趣横生之处，每每让人会心一笑。牛顿起先对自己的绝对时空充满信心，但是随着讨论的深入，他逐渐接受了相对论。至于哈勒尔教授，当然也不能扮演傻瓜的角色，他的优势在于，他比牛顿多“活”250多年，比爱因斯坦也多“活”了33年（原书初版于1988年），他知道物理学在两位伟人身后的各种新进展，因此也能够在讨论中提供有益的意见，尽管他“确实感到与这两位物理学巨匠为伍有点胆怯”。
　　书中爱因斯坦和哈勒尔说服牛顿的过程，其实当代学理论物理专业的学生在一定程度上也亲历过。通常，学完理论力学之后，牛顿的绝对时空体系已经在学生头脑中建造得美仑美奂，接下来学电动力学，开始接受狭义相对论，再往下是广义相对论，要求学生超越牛顿的体系，这个过程，其实和本书中牛顿逐渐被说服的过程是很相似的。只不过努力说服学生的不是爱因斯坦，而是大学的物理学教师，以及那些物理学书籍而已。
　　本书还有一点也让我印象深刻。作者在引言中说：“任何一个为普通大众撰写科学著作的人，都必须仔细地斟酌讲什么，尤其是不讲什么。”这实在是高手深有体会之言。本书虽有许多假想的花絮穿插其中，但是在核心的科学内容上，却是思路清晰，取舍有度。而国内的许多科普著作之所以不能吸引人，一个重要原因就是对于“不讲什么”未能仔细斟酌。许多作者总想面面俱到地将所有事情都讲到，结果读者一打呵欠，一扔书，全部白写。
　　这里我又想到形式和内容的关系问题。如果本书不采用假想的牛顿、爱因斯坦和哈勒尔教授的“超时空对谈”形式，而是采用通常的平铺直叙，其内容仍然不失为一本相当简洁明快的现代物理学简史。但是“超时空对谈”形式的采用，除了增加阅读趣味之外，还有一个功能：可以将作者自己的某些人文情怀融合进去。书中的许多花絮，比如牛顿对现代设施的感受和评论之类，就有这样的功能。
　　某种形式的采用，会影响内容的取舍。而我们以前的老生常谈是所谓“形式为内容服务”，将形式看成完全从属的、不会对内容产生任何作用的的东西，而忽略了形式本身对内容的影响。我有一个猜测：对形式的重要性、能动性的忽视，也许是我们的科普作品不能吸引读者的重要原因之一。

文：杨建邺 出处：中国图书商报 2007年8月

一看到这本书的封面，我就想起了１９３８年年底和１９４５年７月发生的两件事。

１９３８年１２月１９日，德国化学家哈恩在柏林通过准确的化学分析，发现用中子轰击９２号元素铀以后，在反应后的产物里竟然发现有５６号元素钡！而后哈恩的合作伙伴迈特纳在斯德哥尔摩很快利用１９０５年爱因斯坦通过相对论理论导出的“质能方程”Ｅ＝ｍｃ２计算，肯定了哈恩核裂变的发现。一种原子裂变的可怕武器，立即呈现在科学家的面前。

１９４５年７月１６日凌晨５点３０分，在美国新墨西哥州荒野进行了人类第一次原子弹试爆的试验，这个试验的代号是“三一工程”（Ｔｒｉｎｉｔｙ）。试爆成功以后，那地平线上突然出现的“比一千个太阳还亮的”可怕的蘑菇云，让奥本海默说了一段也许道出了在场所有科学家恐惧心情的话：

      

我们等待着，直到爆炸气浪过后，我们走出了隐蔽所，然后是一阵极其严肃的沉寂。我们知道世界不会再是原样的了。少数人笑了，也有少数人哭了。大多数人则沉默不语。我记起了《摩呵婆罗多》中的印度经文：毗湿奴正在说服王子，他应该尽自己的责任，而且为了给他深刻印象，他摆出多臂的姿态说：“现在，我已经变成了死神，大千世界的毁灭者。”我想，我们当时都是这样想的，虽然形式不一样。



科学家都明白：世界再不会是原来那样的世界了。一种新的东西诞生了，一种新的控制诞生了。１９４５年８月，日本上空爆炸了两颗原子弹，世界从此发生了巨大的变化。人们惊呼：“爱因斯坦的质能方程改变了世界！”要请读者特别注意的是，当时人们也许只注意到这种表观上的“改变”，实际上质能方程对世界的改变远远不只这种表观上的改变，还有更加深刻的改变，它需要人们逐渐地认识和发掘。

能够改变世界的这个方程看来十分简单，但是导出它的思想概念却相当深刻，极为基本。对没有系统学过物理学的读者来说，似乎有一些高不可攀。有许许多多科普书籍希望填平这条壕沟，德国慕尼黑大学物理学教授哈拉尔德·弗里奇的《改变世界的方程：牛顿、爱因斯坦和相对论》一书，也是这样的一本书，而且可以说是做得非常好的一本书。

弗里奇教授看开门见山地说：“我写此书的主要目的是要告诉大众，爱因斯坦的质能方程对于我们理解物质世界有着非同寻常的重要性。无论是现在还是将来，在广泛讨论开发核能的时代，即使是没有科学专长的感兴趣的读者，都应该能够明了相对论对于他们自身的重要意义。

许多人将爱因斯坦的公式视为一个由物理学家发明的不可思议的代码，而不是将它看作深邃的自然真谛。我希望在不久的将来，相对论思想能脱掉那些不可思议的、神秘的和难以理解的外罩而变成我们的公共教育的一部分。我还希望本书能对这一目标的实现有所贡献。”

当读者随着作者的叙述前进时，将会感到这真正是一次奇妙的思维旅行。

弗里奇采用伽利略在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书里用过的办法：用三位学者对话的方式来叙述相对论建立时极其艰难的概念上的转换和改变。这种方式的确有利于使艰难的叙述变得简单扼要，不必为思维上的转换多费口舌。如果说伽利略利用这种形式来叙述两大世界体系的改变曾经非常有效，那么用来改变人们对最难于理解的相对论的时空结构改变，也许是很不错的尝试。现在看来，弗里奇的尝试非常成功。尤其是作者居然利用梦境，与４０岁的牛顿和３０岁的爱因斯坦直接进行对话，带着读者逐渐了解时空结构概念的改变，能量和质量之间的关系……看完全书以后，不得不赞叹作者的手法“实在是高”！

每当爱因斯坦的相对论里在时空概念上有了改变，牛顿就会立即敏感地提出反对意见，因为爱因斯坦的每一概念上的改变都是直接冲着他牛顿的力学基础呀！他能不敏感吗？当牛顿得知“光速是一个自然常量”的时候，他立即气急败坏地说：

　　

这听起来真是荒谬可笑、难以置信。你是物理学家，你应该知道没有什么速度能是个自然常量。任何速度都取决于观察者。不论是从一艘行驶的轮船上还是从一辆快速奔驰的小汽车上发出的光的速度，都会与我所拿的手电筒发出的光粒子的速度不一样。

断言所有光粒子以相同的速度运动，这就如同说无需考虑观察者所有炮弹都是以相同速度飞行一样荒谬可笑。那不仅与我在《原理》中建立的一些定律矛盾，而且还违背常识。

　　

这儿的牛顿实际上代表的正是人们的“常识”。相对论的结论似乎常常与常识相悖，也是读者最容易弄糊涂的地方。现在有了牛顿这位“代言人”代替读者提出疑问，读者应该放心和会心地微笑了！问题提出来了以后，爱因斯坦（或者是书中的第三位人物、当代物理学教授哈勒尔）就会仔细地给牛顿（其实是向读者）作出解释。这样丝丝入扣、探骊得珠似的整理概念上的漏洞或者错误，就比较容易让读者理解。而且，弗里奇教授由于担心读者没有经验而实际上对许多问题并没有深入理解，所以他经常主动设下疑问，让牛顿很有风趣地提出来。这样不仅增加读者的趣味，而且也增加读者对相对论深刻地理解。

还要请读者注意的是，这本书写于１９８８年，而书中的爱因斯坦只有３０岁，时间间隔近７０年。因此，很多新的进展爱因斯坦也不明白，因此他也会经常向哈勒尔教授提出疑问；很明显，如果爱因斯坦都提出疑问，那读者就该格外警惕，因为爱因斯坦的问题肯定更有思考的价值。

哈勒尔：如果我们使电子和正电子各携带４． ７ ＧｅＶ的能量并相互对射，它们将几乎以光速碰到一起。一个新粒子可以在碰撞中产生，它的质量刚好等于相撞粒子的总能量，即９． ４ＧｅＶ。这样一个粒子，大约１０倍于一个质子那么重，是１９７７年美国在一个不同的反应中发现的，但是大约１年之后它在ＤＥＳＹ实验室的电子—正电子湮没中被观测到了。它现在被称做宇普西隆，或者“υ粒子”。

牛顿：产生这么重的粒子应该被视为爱因斯坦方程的一个激动人心的证明，原因是电子和正电子的所有动能都转化成了新产生的粒子的质量。

爱因斯坦：这个粒子在它产生以后会怎样？它就呆在那儿吗？

哈勒尔：肯定不会……

这段对话特别有意思，牛顿成了后爱因斯坦发现的积极赞赏者，而爱因斯坦自己却有了疑问。当然这也是作者用心良苦呀！在这次奇妙的思维旅行以后，我想，此前一些似知非知、似懂非懂的一些问题，在作者的梳理以后，一定会茅塞顿开、豁然开朗。作者希望“相对论思想能脱掉那些不可思议的、神秘的和难以理解的外罩而变成我们的公共教育的一部分”的愿望，恐怕真的可以实现了。