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爱因斯坦的明信片(2) 精选

已有 4765 次阅读 2015-12-8 09:00 |个人分类:物理|系统分类:科研笔记

 

 

外尔论文的英译本可见《相对论经典文集》(The Principle of Relativity: A collection of original memoirs onspecial and general relativity by Lorentz, Einstein, Minkowski and Weyl. (Methuen and Company, Ltd., 1923),但文集没有爱外的论辩;论辩见《规范理论的黎明》(The Dawning of Gauge Theory(by Lochlainn O’Raifeartaigh, Princeton University Press, 1997) 

外尔在答辩中指出,相对论的时钟是在没有电磁场的静态引力场中度量的,而一般的时钟行为应该由物理学定律来确定(how a clock behaves in arbitrary motion in the common presence of arbitrary gravitational and electromagnetic fields can only be determined by the computation of the dynamics based on the physical laws.)这本来也是爱因斯坦的态度:理论决定我们看到了什么。可是他似乎不能容忍“空想家和梦幻者都开始以自己的方式走上了你指引的道路”(外尔信中的话),于是,“你挥舞着双手大喊,物理学不是那么做的!”

You are throwing your hands up in the air and are exclaiming: But physics is not done that way! And I do, in fact, very well understand your anger, which I had probably only aggravate with the triumphant ring in my last note, when you see dreamers and speculators beginning to go their own way along paths that you, who had alwaysregarded reality so seriously, had pointed out.

多年以后,外尔回忆了爱因斯坦的“大喊”(见他给爱因斯坦的传记作者Carl Seelig的信):“我们别争了!没有物理原理的指引,靠那种猜想的方式是不可能做出物理的。”(Well, Weyl, let us leave it at that! In such a speculative manner, without any guiding physical principle, one cannot make Physics.)在外尔回头看来,他们的争论还是有一点“交流”的。爱因斯坦还是相信了只有靠数学的“猜想”才有可能填充引力与电磁力之间的鸿沟——当然还得面对实验。

Today one could say that in this respect we have exchanged our points of view. Einstein believes that in this field [Gravitation and Electromagnetism] the gap between ideas and experience is so wide that only the path of mathematical speculation, whose consequences must, of course, be developed and confronted with experiment, has a chance of success.

 猜想(“speculative manner”)本来也是小爱创立相对论的思想特征;而外尔理论所依据的物理经验,并不比相对论的少——他也是从物理出发,发现了“方法的不一致”(Inkonsequenz),才提出“无穷小”几何,从而在形式上统一了引力和电磁力。外尔确实是走在爱因斯坦指引的路线上。但当数学与物理直觉冲突时,爱因斯坦宁愿相信直觉,几乎又回到他年轻时的“纯粹的经验论”。

总的说来,“爱外之争”还是“路线”斗争,表面上他们的方向一致,二人的立场却有着根本的不同。爱站在物理经验的立场,外站在数学的立场。爱只是借数学来表达他的物理图像,而外是从改造数学来构造物理。尽管老爱说“纯思维能把握实在”,那是因为他已经凭直觉看清了物理图像。但在面对数学时,他的感觉就迟钝了。他曾是闵可夫斯基老师所说的“懒狗”,对数学满不在乎。他对数学的态度有点儿像他说的物理学家的哲学态度,是“典型的机会主义者”(a type of unscrupulous opportunist)。他只是“投机”地拿数学来表达他的物理直觉,而对数学形式的“莫名其妙的”功效并不敏感。他当年不认识闵老师的几何对狭义相对论的意义;他的相对论实现了方向的协变,却不敢想象外尔的尺度的协变;他用了黎曼几何的曲率,却没预见联络的作用。假如他多一分数学的自觉,应该能感觉到“规范不变性”的力量,也就不会用他有时并不在乎的“小小”经验事实去否定外尔的路线,而会和他一起去修正规范理论——或许他不想涉及量子论,那也不要紧——甚至可能早30年就确立规范形式的统一场论,那样他也不会成为普林斯顿小村庄的孤独老头儿了。




 




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