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关于宇宙的科普知识书籍

时间:2023-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:1956年,伽莫夫还因此获得了联合国教科文组织颁发的“卡林伽”科普奖。上海教育出版社推出的《“科学的力量”科普译丛》,就是要引进国外的优秀科普图书,将它们翻译出版。《探寻万物至理——大强子对撞机》是这套丛书中的第一本,它将焦点锁定在世人瞩目的欧洲核子研究中心的大强子对撞机上。

大约100年前,科学是作为“赛”(Science)先生从国外引进来的。当然,中国的文化原也有科学的成分,但科学的蓬勃发展却是近百年来的事。这位“赛”先生给中国的发展带来了巨大的进步,由此引发的20世纪高科技的迅猛发展有目共睹。科学发展不仅大大增强了国力,大大提高了生产力,大大改善了生活,也大大增加了人类认识客观世界的深度和能力。事实上,科学具有更为重要和更为广泛的意义,不仅要普及科学知识,还应倡导科学方法,传播科学思想,弘扬科学精神。而普及科学知识,不仅是大众的需求,也是科学工作本身的需求。

科学是如此之重要,我觉得应该提倡科学家直接参与撰写科普作品。因建立电磁作用和弱作用统一的学说而获得1979年诺贝尔物理学奖的温伯格(S. Weinberg),曾撰写过一本科普作品《最初三分钟》,在全世界引起了很大的轰动,很快被译成23种文字。这是描述宇宙幼年(或称早期宇宙)物理过程的科普作品,它实际上是通俗描写大爆炸宇宙学的一本小册子。由于宇宙学常常给人以神秘感,再加上不同学科之间隔行如隔山,真正了解宇宙学的人并不多。温伯格的这本小册子出版以后,有点物理知识的人,至少在物理学界,几乎人人都能读懂这本书,使得宇宙学很快就被几乎整个物理学界所了解和接受。从此,宇宙学得到了普遍的认可,这部科普作品竟起到了如此了不起的作用。实际上,除这本书外,温伯格还写过许多其他科普作品,比如《终极理论之梦》就是写得十分精辟的另一本小册子。他的作品,不仅科学性强、可读性好,而且文笔十分出色,简练、流畅、达意。为此他曾获得过“刘易斯·托马斯”奖(又称“诗人科学家”奖)。

在三个完全不同的学科(原子核物理、宇宙学和生物学)中作出过重大开创性工作的伽莫夫(G. Gamow),对科普工作也有重大贡献。他在1929年创立了α衰变理论,1936年提出了β衰变的Gamow-Teller定则,1948年创立了大爆炸宇宙学,1954年提出了生物学上的遗传密码概念。这些工作都是够得上诺贝尔奖创新水平的大成就,他只是因为去世得太早(享年64岁)而失去了获奖的机遇。比如,彭齐亚斯(A. A. Penzias)和威尔逊(R. W. Wilson)因发现作为大爆炸宇宙学确凿证据的宇宙微波背景辐射而于1978年获得诺贝尔物理学奖时,作为大爆炸宇宙学奠基人的伽莫夫却已去世了10年。这样一位杰出的物理学家,曾撰写过25部著作,其中18部是科普书(包括《物理世界奇遇记》、《从一到无穷大》等);他撰写过138篇论文,其中31篇是科普文章。显然,他也是一位高产的科普作家。1956年,伽莫夫还因此获得了联合国教科文组织颁发的“卡林伽”科普奖。伽莫夫究竟是怎样处理科研和科普两者之间的关系呢?他自己曾说过,他的确非常喜欢撰写科普作品;但是,他的最大兴趣是攻克自然界的难题。然而,在科学研究上取得进展需要一种灵感、一种思想。每当他苦于缺乏这种思想时就写书。写科普书可以整理思路,而当新思想涌现时就放下写作,专攻科研。所以,他的科研往往会出现崭新的概念性突破,甚至开辟新的学科,而他的科普作品也显得特别清晰、连贯、新颖、深入浅出。

在统计物理上作出过巨大贡献,而且又是量子力学创始人之一的薛定谔(E. Schrödinger),曾撰写过一本叫《生命是什么》的小册子。他力图用统计物理和量子力学的基本规律来通俗地阐述生命现象。这本小册子不仅在生物学界,而且在物理学界也倍受欢迎。事实上,沃森(J. Watson)和克里克(F. Crick)就是在薛定谔这本书的影响下去分析遗传物质DNA发现双螺旋结构而获得诺贝尔奖的。1991年,著名物理学家彭罗斯(R. Penrose)甚至说,薛定谔的这本书一定会跻身于本世纪最有影响的科学著作之列。事实也正是如此,这本科普小册子已经成为了一部极负盛名的生物物理学专著,他甚至常被誉为生物物理学的鼻祖。

当然,也还有不少非常成功的专门从事科普创作的作家,阿西莫夫(Isaac Asimov)就是一个典型的例子。他的作品多达百部,不仅内容宽广,亦颇有深度,且语言流畅,深入浅出,可读性强,成为科普界的典范。

由此可见,一部好的科普作品,不仅可以向大众传播科学知识,培养大众的科学素质,也可以提高国家的科学水平。因此,科普是一项十分重要的事业。上海教育出版社推出的《“科学的力量”科普译丛》,就是要引进国外的优秀科普图书,将它们翻译出版。这套丛书将展现高能物理、生命科学、宇宙学、化学等领域的最新进展,以通俗易懂的语言、生动形象的例子,展示前沿科学对社会产生的巨大影响。相信书中讲述的科学家在探秘道路上的悲喜故事,一定会振奋人们的精神;书中阐述的科学道理,一定会启示人们的思想;书中描绘的科学成就,一定会鼓舞读者的心灵;书中的点点滴滴,更会给人们一把把对口的钥匙,去打开一个个闪光的宝库。

《探寻万物至理——大强子对撞机》是这套丛书中的第一本,它将焦点锁定在世人瞩目的欧洲核子研究中心的大强子对撞机(LHC)上。大家知道,加速器是将带电粒子加速到极高能量的一种设备,是研究粒子物理的一种主要手段。约半个世纪以前,随着加速器的发展,新粒子不断涌现,引发李政道、杨振宁和吴健雄等人(1956~1957)推翻了弱作用中的宇称守恒定律,从而两年内就解决了长期困惑的弱作用基本作用形式问题(1958)。接着,在杨(振宁)米尔斯(R.L. Mills)规范场(1954)基础上,上面谈到的温伯格以及后来的格罗斯(D.J. Gross)、普利泽尔(Politzer)、维尔泽克(E. Wilczek)分别提出了电弱统一(1967)和渐近自由(量子色动力学)(1973)理论,导致了1979和2004年度诺贝尔物理学奖。1974年,丁肇中和利克特(B. Richter)又相继发现了J/Ψ粒子,显示了第四种夸克(c)的存在,为此,他们两人分享了1976年诺贝尔物理学奖。这一连串的发现和发展,迅速导致了粒子物理“标准模型”的建立。记得在1987年,美国总统里根还批准建造一台宏伟的超级超导对撞机(SSC),但在已经花了20亿美元、挖了14英里隧道之后,美国国会还是决定将它停建。这件大事标志着加速器的发展已经到了一个超级大国都经济上难以承受的地步。于是,全世界大批粒子物理学家纷纷改行,转到天体物理和宇宙学的方向上来。因为宇宙早期正是高能粒子过程十分丰富的时期,有人把这个叫做“穷人的加速器”。如今,欧洲多国联合终于还是建成了一台高能加速器,叫“大强子对撞机(LHC)”,能量已经接近宇宙的早期。相信书中讲的许多故事不仅会给读者带来有益的知识,还会带来心灵和精神上的鼓舞和激励。

中国科学院院士

中国科学院紫金山天文台研究员

南京大学物理系教授

粒子核宇宙学联合研究中心主任

2011年11月15日

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