程民治 朱愛國 王向賢

(巢湖學(xué)院物理與電子科學(xué)系,安徽巢湖 238000)

A.S.愛丁頓:卓著的天文學(xué)家和理論物理學(xué)家

程民治 朱愛國 王向賢

(巢湖學(xué)院物理與電子科學(xué)系,安徽巢湖 238000)

本文簡(jiǎn)要地介紹了愛丁頓的生平簡(jiǎn)歷,及其在理論物理學(xué)和天體物理學(xué)方面所做出的杰出貢獻(xiàn).揭示了由于他把真正的物理學(xué)思想引入到了恒星結(jié)構(gòu),從而賦予這個(gè)領(lǐng)域以新的勃勃生機(jī),藉以告慰這位朝向太陽勇敢高飛的偉大科學(xué)家的英靈.

愛丁頓;恒星物理學(xué);統(tǒng)一場(chǎng)論;廣義相對(duì)論

英國著名的天文學(xué)家和理論物理學(xué)家愛丁頓(A.S.Eddington,1882—1944),以他在諸多領(lǐng)域尤其是在天體物理學(xué)方面所做出的重大貢獻(xiàn),贏得了國際物理學(xué)界的普遍認(rèn)可.例如,1944年11月當(dāng)這位科學(xué)巨星不幸隕落時(shí),與他同時(shí)代的美國杰出的天文學(xué)家羅素(H.N.Russell)曾表示:“愛丁頓爵士逝世,天體物理學(xué)因此失去了自己最杰出的代表.”[1](p.102)為了弘揚(yáng)愛丁頓嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范和忘我的科學(xué)獻(xiàn)身精神,現(xiàn)擬就他輝煌的科學(xué)人生,作一簡(jiǎn)要的論述.

1 在肯特爾的科學(xué)精神感召下成才

1882年12月28日,愛丁頓誕生于英國威斯特摩蘭的肯特爾(Kendal).其父為肯特爾鎮(zhèn)斯特拉蒙加特學(xué)校的校長(zhǎng),一百年前,著名的化學(xué)家道爾頓(J.Dalton)曾在這所學(xué)校執(zhí)教并擔(dān)任過校長(zhǎng).由于父親的不幸早逝,1884年,時(shí)齡2歲的愛丁頓和年長(zhǎng)他4歲的姐姐,就隨母離開了肯特爾,定居于英格蘭南部的薩默塞特郡.雖然愛丁頓在肯特爾鎮(zhèn)居住的時(shí)間很短,但卻給他留下了不可磨滅的印象.因?yàn)檎强咸貭柕墓鈽s傳統(tǒng),激勵(lì)著愛丁頓,驅(qū)使著他走向了獻(xiàn)身人類科學(xué)的偉大征途.誠如愛丁頓于1930年被授予肯特爾鎮(zhèn)的“榮譽(yù)居民”時(shí)所說:“我父母婚后在肯特爾生活了一段不長(zhǎng)的時(shí)間,但肯特爾的傳統(tǒng)已深深印在我童年的記憶中.肯特爾一直將科學(xué)工作認(rèn)作是一項(xiàng)最重要的公共服務(wù).這不是從任何物質(zhì)意義上,而是基于它對(duì)社會(huì)做出的貢獻(xiàn).我為此深感欣慰.……能夠沿著肯特爾偉大的科學(xué)家開辟的道路前進(jìn),我為此深感自豪.”[2](p.103)

1893—1898年,愛丁頓就讀于布賴米寧(Brymelyn)學(xué)校,1898年考入曼徹斯特的歐文學(xué)院(Owen’s College).在這里,愛丁頓由于深受當(dāng)年在該校任教的著名物理學(xué)家舒斯特(A.Schuster)和數(shù)學(xué)家拉姆(H.Lamb)的熏陶,使他對(duì)物理學(xué)和數(shù)學(xué)產(chǎn)生了濃郁的興趣.

1903年,愛丁頓獲得一筆獎(jiǎng)學(xué)金進(jìn)入劍橋大學(xué)的三一學(xué)院,翌年,他以優(yōu)異的成績(jī)?cè)谌昙?jí)數(shù)學(xué)考試中名列前茅.1905年,他于三一學(xué)院提前畢業(yè).1907年,在愛丁頓被推選為三一學(xué)會(huì)會(huì)員時(shí),受皇家天文學(xué)家克里斯蒂(W.Christie)的邀請(qǐng),到格林威治天文臺(tái)擔(dān)任首席助理.1912年,他接替達(dá)爾文爵士(Sir George Darwin)擔(dān)任劍橋普拉米安(Plumian)教席的教授.1913—1944年任劍橋大學(xué)天文學(xué)教授,1914年玻爾爵士(Sir Robert Ball)去世后,愛丁頓從此還兼任了劍橋天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng).

鑒于種種原因,愛丁頓終身沒有娶妻生子,但他在攀登科學(xué)高峰的艱難征程中,卻取得了輝煌的戰(zhàn)果.

2 廣義相對(duì)論稱責(zé)的闡述與驗(yàn)證者

在愛因斯坦(A.Einstein)于1915年提出廣義相對(duì)論之后,他曾十分自信地預(yù)言:“任何充分理解這一理論的人,都無法逃避它的魔力.”[1](p.122)果然,愛丁頓能夠透過重重迷霧,深深地被這個(gè)當(dāng)時(shí)許多人認(rèn)為是“尚未經(jīng)證實(shí)”甚至稱其為“邪說”的理論所陶醉和傾倒.他在經(jīng)過認(rèn)真深入細(xì)致的研究之后,就在不到兩年的時(shí)間內(nèi),應(yīng)邀為倫敦物理學(xué)會(huì)作了《關(guān)于引力相對(duì)論的報(bào)告》.這是用英語介紹廣義相對(duì)論的第一部著作,寫得不僅清晰而又簡(jiǎn)潔、明快,而且充滿著激情,即使在當(dāng)今,它仍是低年級(jí)學(xué)生關(guān)于廣義相對(duì)論的一本優(yōu)秀的入門教材.

愛丁頓撰寫的其他介紹廣義相對(duì)論的著作還有:《空間、時(shí)間和引力》和《相對(duì)論的數(shù)學(xué)理論》等,其中《相對(duì)論的數(shù)學(xué)理論》被愛因斯坦等著名的物理學(xué)家贊為是最好的一本.如錢德拉塞卡(S.Chandrasekhar)指出:“我認(rèn)為愛丁頓對(duì)廣義相對(duì)論最偉大的貢獻(xiàn),在于他在《相對(duì)論的數(shù)學(xué)理論》中對(duì)該課題令人驚奇的處理方法.我經(jīng)常用到它.此外,他的數(shù)學(xué)處理中還點(diǎn)綴著許多引人注目的格言.我最喜歡的一句是:‘空間不是大量密集在一起的點(diǎn);而是大量互相聯(lián)結(jié)在一起的距離’.”[1](p.129～130)瓊斯 (J.H.Jeans)則對(duì)這本書的顯著特點(diǎn)作了恰到好處的概括:“我們處處都可以感受到辛勤刻苦的勞動(dòng)和一絲不茍的審慎,一章一章地往下看,每次都覺得對(duì)問題的說明總是再好不過的.由于作者為之付出的心血,數(shù)學(xué)家讀這本書會(huì)輕松而又愉快……本書的文體通篇清晰易懂,令人敬佩;它完全達(dá)到了我們期望的愛丁頓教授的高水平,這樣的贊譽(yù)是再恰當(dāng)不過了.”[1](p.130)

另有一件趣事也足以說明《相對(duì)論的數(shù)學(xué)理論》這本書的重大價(jià)值.1925年,烏倫貝克(G.Uhlenbeck)和高斯密特(S.Goudsmit)提出了著名的電子自旋理論,一切都非常完備,唯獨(dú)計(jì)算中總是多出了一個(gè)因子2.正當(dāng)那時(shí)幾乎所有的量子力學(xué)的杰出先驅(qū),諸如玻爾(N.Bohr)、泡利(W.Pauli)和愛因斯坦本人等都感到迷惘和束手無策時(shí),物理學(xué)家托馬斯(L.H.Thomas)在獲悉了這一情況之后,卻令人驚詫地利用愛丁頓在該書中計(jì)算月亮交點(diǎn)(moon’s nodes)的相對(duì)論效應(yīng)的方法,順利地解決了因子2的產(chǎn)生之謎.

接著,愛丁頓就決心用天文觀測(cè)來證實(shí)廣義相對(duì)論的兩個(gè)預(yù)言.我們知道,廣義相對(duì)論除了相當(dāng)完美地解釋了水星近日點(diǎn)的反常進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象外,還預(yù)言了兩個(gè)極其重要的現(xiàn)象:一是在引力場(chǎng)中光線應(yīng)沿曲線傳播,即在“廣義相對(duì)論中,太陽作為一個(gè)引力中心,使周圍空間發(fā)生彎曲,空間度規(guī)

這樣計(jì)算出來的光的偏轉(zhuǎn)

二是光譜的引力紅移效應(yīng),即“在恒星表面上產(chǎn)生的光譜線與同一元素在地球表面上所產(chǎn)生的光譜線比較,應(yīng)發(fā)生紅向移動(dòng),移動(dòng)的量值是“對(duì)于太陽而言,預(yù)計(jì)的紅向移動(dòng)約等于波長(zhǎng)的百萬分之二”[4](p.303).對(duì)于廣義相對(duì)論的這兩個(gè)預(yù)言,愛丁頓堅(jiān)信一定會(huì)得到證實(shí).

第一次世界大戰(zhàn)一結(jié)束,英國皇家學(xué)會(huì)和英國皇家天文學(xué)會(huì)就組織了兩支遠(yuǎn)征隊(duì),計(jì)劃在1919年5月29日發(fā)生日全食時(shí)進(jìn)行觀測(cè),以驗(yàn)證光線在引力場(chǎng)中的彎曲.愛丁頓親率的一支隊(duì)伍赴西非幾內(nèi)亞的普林西比島(Principe),另一支則到巴西的索布臘爾(Sobral).1919年11月6日,兩地的觀測(cè)結(jié)果均由英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)J.J.湯姆遜(J.J.Thomso)公布:星光在太陽附近的偏折角分別為1.61″±0.30″和1.98″+0.12″,與愛因斯坦的預(yù)言基本相符.J.J.湯姆遜因此評(píng)論說:“愛因斯坦的相對(duì)論是人類思想史上最偉大的成就之一,也許就是最偉大的成就,它不是發(fā)現(xiàn)一個(gè)孤島,而是發(fā)現(xiàn)了新的科學(xué)思想的新大陸.”[4](p.302)尤其是經(jīng)過新聞媒體的炒作,不僅使愛因斯坦一夜成名,而且還聲稱這是“科學(xué)的革命”,“牛頓的思想被推翻了”.

廣義相對(duì)論如上所述的第二個(gè)預(yù)言,也是由愛丁頓間接性地加以證實(shí)的.鑒于像太陽以及一些其他所謂“正常”的恒星,其引力場(chǎng)強(qiáng)所引起的引力紅移是極其微弱的,因此,引力紅移比光線彎曲更加難以證實(shí).1924年,愛丁頓將天狼伴星這一類光度很低但表面溫度極高的恒星命名為白矮星.它們之所以光度低表面溫度高,在于它們非常小(與地球大小相仿)但質(zhì)量卻大得令人震驚,因而其密度也就高得驚人.愛丁頓根據(jù)廣義相對(duì)論推算,天狼伴星的引力紅移相對(duì)于視向速度為20km·s-1的多普勒紅移,他相信這完全可以測(cè)出.在愛丁頓的建議下,美國天文學(xué)家亞當(dāng)斯(W.Adams)利用威爾遜山天文臺(tái)的大望遠(yuǎn)鏡和高色散攝譜儀,于 1925年觀測(cè)了天狼星的伴星——天狼A,得到的相對(duì)頻移與愛因斯坦的預(yù)言基本相符,并且與愛丁頓的推算完全符合,從而也證實(shí)了愛丁頓所提出的白矮星理論.

3 致力于探索統(tǒng)一場(chǎng)論和宇宙常數(shù)

錢德拉塞卡曾指出:“對(duì)于自己在經(jīng)典相對(duì)論方面的貢獻(xiàn),愛丁頓最看重他對(duì)魏爾理論的推廣,該理論試圖將引力理論與電磁學(xué)統(tǒng)一起來.”[1](p.131)我們知道,愛因斯坦在系統(tǒng)地表達(dá)他的廣義相對(duì)論時(shí),他已經(jīng)說明如何將引力場(chǎng)并入時(shí)空結(jié)構(gòu),下一步很自然就是將電磁場(chǎng)也并入時(shí)空結(jié)構(gòu).既然黎曼幾何在描述引力場(chǎng)方面取得了驚人的成功,那么是否存在一種新的(或推廣了的)幾何學(xué),它既能描述電磁場(chǎng)又可以描述引力場(chǎng)呢?這一種適當(dāng)推廣黎曼幾何的設(shè)想,當(dāng)時(shí)吸引了包括愛因斯坦在內(nèi)的許多著名數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家,為此而刻苦攻關(guān).

1918年,魏爾(H.Weyl)根據(jù)他的一些基本假設(shè),提出了一個(gè)統(tǒng)一場(chǎng)論的方案:

并證明式(1)具有麥克斯韋張量的所有性質(zhì),他還通過這種方法成功達(dá)到引力與電磁學(xué)的統(tǒng)一.

對(duì)于引力理論而言,魏爾理論最重要的結(jié)果就是在沒有電磁場(chǎng)的情況下,愛因斯坦方程(真空情況下)

式(2)中Λ是一個(gè)普適常數(shù),gij和Gij分別為度規(guī)張量和愛因斯坦張量,而Λ則是愛因斯坦早在1917年就引入的一個(gè)宇宙常數(shù).愛因斯坦之所以引入這一常數(shù),其宗旨在于希望他的場(chǎng)方程能符合于一種靜止、均勻和各向同性的宇宙模型.

魏爾的方案雖然以其理論上的深刻性和數(shù)學(xué)美,特別是以其與廣義相對(duì)論的關(guān)聯(lián)性,給予理論物理學(xué)家們以耳目一新的印象,但卻遭到了愛因斯坦和泡利強(qiáng)烈的批評(píng).

由于深受魏爾工作的影響,愛丁頓于1921年提出了一個(gè)新的統(tǒng)一場(chǎng)論.如果將他倆關(guān)于統(tǒng)一場(chǎng)論的方案作一比較,就不難發(fā)現(xiàn),愛丁頓的方案用秩(rank)為3的協(xié)變張量代替了魏爾的度規(guī)張量.這樣,我們?cè)跊]有磁場(chǎng)的情形下,利用愛丁頓的方法,就可以自然而然地得出包含宇宙常數(shù)項(xiàng)的愛因斯坦方程.正是由于這一原因,愛丁頓確信在愛因斯坦方程中出現(xiàn)的宇宙常數(shù)項(xiàng)是必然的.而且,這一思想也就成了愛丁頓此后一直堅(jiān)持不肯放棄宇宙常數(shù)的根本原因.他反復(fù)宣稱:“令Λ=0就意味著退回到不完全相對(duì)論——這一步只能認(rèn)為是退回到牛頓理論.”“我認(rèn)為回復(fù)到牛頓理論與去掉宇宙常數(shù)是一回事.”“在我看來,宇宙常數(shù)的地位不可動(dòng)搖;即使相對(duì)論名聲掃地,宇宙常數(shù)將是最后的坍塌的堡壘.去掉宇宙常數(shù)會(huì)動(dòng)搖空間的根基.”[1](p.133)

雖然愛丁頓試圖極力維護(hù)宇宙常數(shù)在物理學(xué)上的合法地位,但Λ后來的命運(yùn)卻一直盛衰多變.就連愛因斯坦對(duì)宇宙常數(shù)的看法,僅從1921年至1927年間就反復(fù)變化了幾次.愛丁頓的理論剛一提出,愛因斯坦最初認(rèn)為該理論雖然漂亮卻沒有什么實(shí)際內(nèi)容,可是到了1923年在寫給玻爾的一份信中,愛因斯坦則明確表示,“愛丁頓比魏爾更接近真理.”[1](p.133)但不久當(dāng)他完全無法導(dǎo)出無源的麥克斯韋方程組時(shí),1925年愛因斯坦又對(duì)愛丁頓的方案失去了信心.特別是在1927年的一篇文章中,愛因斯坦又一次明確聲稱:“由于數(shù)次失敗,我現(xiàn)在相信這一條路(魏爾→愛丁頓→愛因斯坦)是不能使我們接近真理的.”而后還在另一篇與別人合寫的論文中,愛因斯坦又提道:“現(xiàn)在看來,不引Λ項(xiàng)也能達(dá)到同樣的結(jié)果”.[1](p.134)

到了20世紀(jì)50年代末人們對(duì)宇宙常數(shù)的看法,普遍流行著兩種觀點(diǎn),一種是以泡利為代表的極端觀點(diǎn),即認(rèn)為宇宙項(xiàng)“是多余的,沒有根據(jù)的,應(yīng)當(dāng)拋棄”[1](p.135);另一種是以林德勒所表述的溫和的觀點(diǎn),即認(rèn)為宇宙項(xiàng)“屬于場(chǎng)方程,如同一個(gè)附加常數(shù)屬于不定積分一樣.”[1](p.135)針對(duì)這兩種不同的看法,錢德拉塞卡則贊同溫和觀點(diǎn)是可取的.但他又強(qiáng)調(diào)指出:“顯然,不管怎么說,任何一個(gè)嚴(yán)肅的相對(duì)論學(xué)者都不會(huì)同意愛丁頓‘令Λ=0會(huì)動(dòng)搖空間的根基’的觀點(diǎn).”[1](p.135)即便如此,愛丁頓在探索統(tǒng)一場(chǎng)論的艱苦歷程中,所立下的汗馬功勞,是不可抹殺的.魏爾曾于1953年對(duì)愛丁頓在理論物理學(xué)中所取得的突破性進(jìn)展,作了這樣的評(píng)價(jià):“我認(rèn)為主要包括兩方面的內(nèi)容.首先是他關(guān)于仿射場(chǎng)理論(affine field theory)的思想,其次是他后來力圖用認(rèn)識(shí)論原因解釋那些似乎參與了宇宙構(gòu)成的純數(shù)”.[1](p.134)其中的仿射場(chǎng)理論即為統(tǒng)一場(chǎng)論.

4 力圖使相對(duì)論和量子力學(xué)相統(tǒng)一

愛丁頓約在1926年之后,開始孜孜不倦地致力于證明他所選擇的宇宙模型的合理性,并力圖使它成為“統(tǒng)一量子論和相對(duì)論的基本理論”的基礎(chǔ).他所選擇的宇宙模型為:開始時(shí),它是一個(gè)靜態(tài)的愛因斯坦宇宙,后來它便開始膨脹.愛丁頓明確指出,他選擇這樣一個(gè)宇宙模型的根據(jù),就是如上文中所述的Λ.他甚至將自己比作是一位搜查犯人的偵探,而將宇宙常數(shù)Λ喻為是他正在追捕的罪犯,明知Λ存在,卻不知Λ的外表.

愛丁頓搜尋Λ的一個(gè)總原則是:在統(tǒng)一相對(duì)論和量子力學(xué)的過程中,依據(jù)一些自然常數(shù)之間的關(guān)系來確定Λ.他認(rèn)為,就量子力學(xué)而言,它所涉及的關(guān)于電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的狄拉克方程中,包含電子質(zhì)量 me的那一項(xiàng)mec2/e2,必須考慮到宇宙中所有其他粒子的存在.他確認(rèn)這一項(xiàng)是與宇宙中其余電荷交換能量平均后的結(jié)果,并堅(jiān)信除了可能有一個(gè)量級(jí)為1的因子外,等式mec2/e2=應(yīng)該成立.于是,根據(jù)這些關(guān)系便立即可以得到宇宙中的粒子數(shù)為N=1.28×1079,以及宇宙常數(shù)的倒數(shù)(或靜態(tài)宇宙半徑 RE):1/Λ=1.07×109(光年).愛丁頓發(fā)現(xiàn),這些從理論上推出來的數(shù)值,與他在實(shí)際觀測(cè)中所獲得的結(jié)果完全吻合.這使他興奮不已.因此,他在1943年的一次講演中曾明確指出:“過去約16年中,我從未對(duì)我的理論的正確性表示過懷疑.”

在力圖統(tǒng)一量子力學(xué)和相對(duì)論的過程中,愛丁頓不僅從引力常數(shù) G、光速 c、普朗克常數(shù) h、黎德堡常數(shù) R、電子電荷e和電子質(zhì)量me等常數(shù)中導(dǎo)出過4個(gè)無量綱的數(shù);而且還從理論上導(dǎo)出了精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的倒數(shù)1/α恰好等于137,以及如上所述的 N=1.28×1079.

雖然愛丁頓的宇宙模型現(xiàn)已被證明是錯(cuò)誤的,他從理論上導(dǎo)出的常數(shù)與當(dāng)今實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果也有些偏離.但毋庸置疑的是,他關(guān)于粒子的相對(duì)論力學(xué)研究、宇宙模型以及對(duì)一些常數(shù)的探索,對(duì)諸如狄拉克(P.A.M.Dirac)、錢德拉塞卡等一些諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主都產(chǎn)生過至關(guān)重要的影響.他那美妙的數(shù)學(xué)思想、敏銳的科學(xué)洞察力和大膽的猜測(cè),曾一度激發(fā)了許多物理學(xué)家的靈感,并使他們作出了重大的發(fā)現(xiàn).錢德拉塞卡說得好:“然而,幾乎毫無疑問,即使愛丁頓的大廈部分地崩潰,可有些高高的石柱仍然聳立著.”[1](p.149)

此外,還有一些其他的例子足以說明愛丁頓所做的工作,對(duì)國際物理學(xué)界所產(chǎn)生的重大影響.1929年,狄拉克對(duì)海森堡(W.Heisenberg)的 q、p符號(hào)提出了新的詮釋后,愛丁頓改進(jìn)一種 E-數(shù)演算,它本質(zhì)上是包含16個(gè)元素的群代數(shù),滿足狄拉克矩陣的反變換規(guī)則.由它不僅能簡(jiǎn)單地導(dǎo)出等價(jià)于狄拉克方程的一種波動(dòng)方程,而且這種 E-數(shù)理論,為當(dāng)今許多前沿物理學(xué)問題的處理(譬如超對(duì)稱的規(guī)范場(chǎng)),提供了有力的工具.再則是愛丁頓關(guān)于 E-代數(shù)是5維實(shí)數(shù)的認(rèn)識(shí),導(dǎo)致了他在粒子物理學(xué)中首先引入“手征”(chirality)的概念,從這一點(diǎn)上說,愛丁頓遠(yuǎn)遠(yuǎn)地走在時(shí)代的前列.

5 雖太自信但求真務(wù)實(shí)的作風(fēng)可佳

愛丁頓是一個(gè)過分自信的人,但這種自信似乎也給人們留下了極其深刻的印象.就在他謝世的那一年,即1944年,他對(duì)同時(shí)代人“忽視”了他的基本理論,而感到萬分的委屈和痛心,在給友人的信中他是這樣闡述的:“我一直試圖弄清為什么人們覺得我的理論含糊不清.但我要指出,即使愛因斯坦的理論也被認(rèn)為是含糊的,但是許許多多的人認(rèn)為有必要對(duì)他的理論進(jìn)行解釋.我實(shí)在難以相信我的理論中的含糊性可與狄拉克的含糊性相比.可對(duì)于愛因斯坦和狄拉克,人們卻認(rèn)為克服困難去弄懂這種含糊性是值得的.我相信,當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到必須理解我,并且‘解釋愛丁頓’成為時(shí)尚時(shí),他們會(huì)理解我的.”[1](p.154)

愛丁頓雖然對(duì)自己的成果過于自信,但這絕不意味著他是一個(gè)浮躁、華而不實(shí)的人.相反,他那敏銳的科學(xué)洞察力、鍥而不舍的探索精神、勇于修正錯(cuò)誤和實(shí)事求是的工作作風(fēng),卻永遠(yuǎn)留在了人們的心中,成了人們效法的光輝典范.特別值得一提的是,愛丁頓曾于1920年,在英國學(xué)術(shù)協(xié)會(huì)講演中,講述了蒂達(dá)洛斯(Daedalus)和伊卡洛斯(Icarus)的故事[1](p.154),以此告誡人們,吃一塹,長(zhǎng)一智,失敗乃是成功之母.因?yàn)樵谒磥?不怕遭受挫折,勇于承認(rèn)和修正錯(cuò)誤,不斷地求真務(wù)實(shí),是走向科學(xué)成功之路的關(guān)鍵所在.這個(gè)故事的大意是,古希臘神話中有兩位勇士蒂達(dá)洛斯和伊卡洛斯,他們各自給自己裝上了翅膀,前者成功地飛越了海洋;后者卻向太陽飛去,結(jié)果固著翅膀的蠟被太陽烤化,落回地上.人們對(duì)成功者贊賞倍至,但愛丁頓認(rèn)為失敗者更值得欽佩.

愛丁頓就是具有向太陽勇敢飛去的偉大精神,毫不畏懼地對(duì)世界科學(xué)之謎進(jìn)行挑戰(zhàn).因?yàn)檎缜拔乃?凡是他所涉獵的系列科研課題,均屬于他所處時(shí)代的前沿領(lǐng)域.因此,愛丁頓所構(gòu)建的科學(xué)理論中出現(xiàn)的含糊之處,總是難免的.問題的關(guān)鍵之處正如他所說:“我認(rèn)為,自己的理論在經(jīng)受住一次更嚴(yán)格的觀測(cè)檢驗(yàn)后,應(yīng)用數(shù)學(xué)家不應(yīng)為此滿足,而應(yīng)感到失望——‘又一次受挫!這次我本希望發(fā)現(xiàn)有不一致的地方,它能指出我的模型在什么地方還可以得到改正’.”[1](p.152)

縱觀愛丁頓的一生,其著作頗豐,除如上所述的之外,其他最重要的還有:《物理世界的本性》(1928)、《科學(xué)和未知世界》(1929)、《膨脹的宇宙》(1933)、《科學(xué)的新途徑》(1935)、《質(zhì)子和電子的相對(duì)論理論》(1936)、《物理科學(xué)的哲學(xué)》(1939)等[5](p.5).正是由于愛丁頓在天文學(xué)和物理學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域中都取得了顯赫的成果,所以他一生獲得過許多榮譽(yù),曾擔(dān)任過許多重要職務(wù).1914年他被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員;1921—1923年擔(dān)任英國皇家天文學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng);1930年被封為爵士;1930—1932年擔(dān)任英國物理學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng);1932年被推選為數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng);1938—1944年擔(dān)任國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)主席.

今天,我們?cè)诰拺褠鄱☆D的豐功偉績(jī)的同時(shí),更要發(fā)揚(yáng)光大他勇敢飛向太陽的大無畏精神.為振興我國的科學(xué)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和構(gòu)建和諧社會(huì),而努力拼搏進(jìn)取,無私地奉獻(xiàn)出自己的一切.

[1] [美]S.錢德拉塞卡.莎士比亞、牛頓和貝多芬——不同的創(chuàng)造模式[M].楊建鄴,王曉明等譯.長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1996

[2] A.Wibert Douglas.The Life of Arthur Stanley Eddineton(London:Thomas Nelson&Sons.1957)

[3] 申先甲,張錫鑫等.物理學(xué)簡(jiǎn)編[M].濟(jì)南:山東教育出版社,1985

[4] 劉筱莉,仲扣莊等.物理學(xué)史[M].南京:南京師范大學(xué)出版社,2007

[5] 物理學(xué)編輯委員會(huì).中國大百科全書(物理學(xué)Ⅰ)[M].北京:中國大百科全書出版社,1987

2009-11-27)

巢湖學(xué)院教授科研啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目.

程民治(1945年出生)男,安徽績(jī)溪人,現(xiàn)任巢湖學(xué)院物理系教授.主要從事物理學(xué)史,理論物理和科學(xué)哲學(xué)的教學(xué)和研究工作.朱愛國(1982年出生)男,安徽安慶人,碩士學(xué)位;現(xiàn)任巢湖學(xué)院物理系助教.主要從事大學(xué)物理、理論物理和物理實(shí)驗(yàn)的研究與教學(xué)方法.