點教育》欲創新者,必先溫故

2020-11-23 05:50

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牛頓之前的伽利略被稱為「物理學之父」。他會就所研究的對象袪除一些次要變因而做「理想化」思考——他的「慣性原理」及「無礙下落加速度常量」(free-fall acceleration)的思考都奠基於平日所做的許多關於擺、斜面、落體等的實驗。他還利用了級數、直角座標、分析等等的算學工具,這些都屬當時已知,只不過是賦予了物理意義。

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作者認為,牛頓對基礎科學的貢獻,建立起英國工業革命的基礎。(取自維基百科)
作者以科學家牛頓(見圖)的名言「我是站在巨人的肩膀上,所以看得更遠。」,表達溫故知新的重要性。(資料照,維基百科)

二十世紀物理學家暨哲思者(philosopher-scientist)愛因斯坦在與弟子因菲爾德合著的通俗書《物理學的演化》(The Evolution of Physics, 1938)中有一段話說得極是深刻:「創造一新理論並不是像毀去舊穀倉後,就地建造一高樓。是像登山,見得更新更廣,而發現原先出發點與其豐饒環境間意想不到的關聯。出發點仍然在,也仍然看得見,祇是變得更小,成了更廣見地中的一個小部分。……」這段話是在影射相對論與牛頓力學之間的關係——不從牛頓力學出發,就不可能登上相對論的高度!換言之,愛因斯坦雖然經常強調「放心的發明」,但不認為物理學歷經「革命」,而是在不斷「演化」。

再舉二十世紀另一位以量子物理學的「哥本哈根詮釋」(Copenhagen interpretation)超越愛因斯坦的物理學家暨哲思者波爾(N. Bohr)為例。他提出兩個著名的原理,一是「對應原理」,另一是「相成原理」(通常稱「互補原理」)。在「對應原理」裡,他強調「一個新理論必須在舊理論適用的範圍,得到與舊理論同樣的結果。」換言之,要提出新理論之前必須要弄通舊理論。因而學相對論之前必須先學通牛頓力學,學量子物理學之前必須先學通古典物理學!

至於「相成原理」,波爾的靈感毫無疑問是源自中國思想。(歐洲的許多學問家對東方文化有相當認識與體會)1947年,丹麥國王因波爾在科學上的傑出成就及貢獻,封他為「騎象勳爵」並授予榮譽徽章。爵士徽章上鐫刻的受獎人族徽,就是他親自設計的,其中採用了陰陽相成的太極圖,還在其上刻下一句拉丁文箴言:「Contraria Sunt Complementa」(相反相成)。

1956年,李政道與楊振寧兩位華裔物理學家聯袂研究基本粒子物理裡的所謂「θ-τ 疑難」,先是窮盡探討了所有有關基本交互作用的「左右對稱」實驗,發現弱交互作用的左右對稱實驗尚未有人做過,於是他們猜測在弱交互作用裡有可能「奇偶性不守恆」,而導致「左右不對稱」。他倆的「大膽猜想」很快在吳健雄所做的 60Co 放射線實驗中得到證實,於是獲得1957年的物理學諾貝爾獎。這一例子可佐證「溫故而創新」的道理。

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