方程比人聪明

杨建邺
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所有的方程都比人要聪明。不是人发明的方程,而是宇宙中本来就存在。碰到一定的物理学家,它就被发现了。即使能够发现某个方程,你也并不能马上就了解它。经过很多实验研究,才能逐步揭示它所隐含的奥秘。

 

 

物理学里有个很奇怪的现象。物理学的方程本来是物理学家自己提出来的。就是物理学家提出来很多方程,牛顿提出来他的引力方程,爱因斯坦提出他的引力方程,波尔提出他的氢原子理论方程,狄拉克提出来狄拉克方程,薛定谔提出了薛定谔方程。每个人都会提出一个方程,研究的最后你就发现整个物理世界实际上是个数学世界。而这个方程它本身就存在,一碰到一定的物理学家你就把他找到了。

 

找到了你当然很高兴,但是你并没有想到,这个方程还有很多东西你不知道,它很多秘密你不知道,后来这个方程自己慢慢显示出它比你更聪明。牛顿的引力方程实际上当然比牛顿聪明了。后来大家找了一些其他的行星,地球附近,太阳系的行星,有些出来人都不敢相信,但是在方程里头有啊。最明显的就是狄拉克方程,他没有想到自旋这个问题。自旋的发现是很长的一个故事。海森堡开始研究量子理论都没想到自旋。这个是两个大学生,后来埃伦费斯特的两个研究生,反而那个是大学生提出来的,后来Goudsmit和他一个同学提出来电子有自旋。

 

所以当时狄拉克在建立狄拉克方程的时候很奇怪,他并没有设想自旋,但是他方程里面自动出来了自旋。狄拉克方程里面自动出来自旋,他自己还非常惊讶,他自己也很奇怪。当然他们知道自旋这个概念,但是他在做这个方程的时候,建立这个方程他并没有把自旋作为一个考虑因素,而是这个狄拉克方程自然而然的出新了自旋,这是第一件非常奇怪的事情。

 

第二点奇怪的事情就是他发现了反粒子。这个粒子不是一种,有正粒子有反粒子。这个事情搞得他非常头疼。因为有反粒子的话,粒子数量就多一倍。这个事情好像是不可能的。所以他把这个事情就否定掉了。后来是因为美国的安德森他发现了正电子,他在云雾室里面发现,云雾室里电子的轨道是可以看得出来的。因为电子的在云雾室的轨道,它的粗细那都是一看就知道是电子,有经验的人一看就知道这是电子的轨迹,这是质子的轨迹,可以看得出来的。

 

一看这个电子的轨迹,但是这个电子的轨迹运动方向和电子方向相反,一个带正电,一个是带负电,根据右手定则一比就可以出来了。当时发现这电子的轨迹怎么是带正电的。后来以为这个电子不是从上到下,(而是)从下面上去的。你这样上来,我这样上来方向正好,这没有道理啊。后来他们到英国开会,听到有这么一个玩意,理论上有这么一个正电子,他们才恍然大悟,他们发现的就是正电子。狄拉克正电子发现是很有意思的,很凑巧,他提出这个理论,狄拉克本身就不相信。

 

所有的方程都比人要聪明。那就说明这个方程本身在宇宙里有,存在这个方程,并不是人发明的方程,是宇宙本身放在那儿的。所以你拿到手以后,你并不能马上就了解,而是要经过很多实验研究你才能了解它。 你像麦克斯韦方程刚提出的时候,他怎么会预见有电磁波?

 

你看不出来,根据他原来的唯象理论根本你看不出来有电磁波这个东西。后来麦克斯韦方程组四个方程,四个方程还看不出来,后来是因为,这点就是麦克斯韦最伟大的一点就是在这个地方。所以后来为什么爱因斯坦和杨振宁那么崇拜麦克斯韦。爱因斯坦也好,杨振宁也好,他们都写了很多文章,关于麦克斯韦至少每个人都写了两三篇文章以上。因为麦克斯韦这点发现实在太伟大了。他不是实验也不是数学结构,他就是一个不对称。因为不对称所以我就要拿出新东西出来。根据对称性,symmetry,来研究这个物理的方程。这个观念首先是麦克斯韦,接着是爱因斯坦。爱因斯坦也是根据不对称,因为爱因斯坦根据电学和磁学的不对称性就发现了相对论。到杨振宁那就非常明确了。

 

Symmetry dictates interaction,对称性决定相互作用。这句话,这三个英文字我觉得应该是杨振宁最先提出来的。

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