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編輯推薦

　　科學傢之所以研究自然，不是因為這樣做很有用，而是從中得到瞭樂趣，而得到樂趣是因為它美。該書作者思考的是一些我們大傢應該思考但又“從未認真思考過的問題”，這些問題會讓你獲得很多價值。2018年新版的《第*推動叢書》全新設計瞭版式和封麵，簡約個性，提升瞭閱讀體驗，讓科普給你更多想象。隨書附贈價值39.6元由汪潔、吳京平掰開揉碎,帶你懂科學好書的《經典科普解讀課》6摺券。

內容簡介

　　本書收集瞭作者的七篇演講，描述瞭幾位傑齣的物理學傢創造和體驗美的經曆，如海森堡發現量子理論，愛因斯坦完善其著名的方程式，魏爾提齣引力規範理論等，它們都涉及到共同的問題：動機、創造和美。作者認為追求科學的過程就是追求美，美是各部分之間以及部分與整體之間固有的和諧。

作者簡介

　　S·錢德拉塞卡（S.Chandrasekhar ），美籍印度天體物理學傢，因其“對恒星結構和演化過程的研究”而獲得1983年諾貝爾物理學奬。

　　譯者介紹：
　　楊建鄴，1935年齣生，1961年畢業於蘭州大學物理係，曾任華中理工大學物理學教授。

　　王曉明，1963年齣生，1984年畢業於蘇州大學物理係，1992年獲華中理工大學物理學碩士學位。
　　

目錄

前言
第一章 科學傢（1946）
第二章 科學的追求及其動機（1985）
第三章 諾拉和愛德華·賴森講座 莎士比亞、牛頓和貝多芬：不同的創造模式（1975）
第四章 美與科學對美的探求（1979）
第五章 米爾恩講座愛德華·阿瑟·米爾恩和他在現代天體物理學發展中的地位（1979）
第六章 紀念A.S.愛丁頓誕辰一百周年講座（1982）
第七章 K.史瓦西講座廣義相對論的美學基礎（1986）
附錄 尋求秩序——錢德拉塞卡對黑洞、藍天和科學創造力的思考

精彩書摘

　　第一章　科學傢（1946）【部分】
　　首先我得承認，讓我作為“思維的作用”這個係列講座的一個撰講人，我感到擔憂。因為討論科學傢的創造力這樣的問題，必然涉及廣闊而又全麵的知識，而我深深感到我在這方麵不是行傢，可能講不好。盡管我對把我作為這個係列講座中科學傢的代錶是否閤適感到疑慮，但對選擇天文學和天體物理學作為精密科學的代錶，我卻沒有絲毫疑慮。因為在所有精密科學的學科中，天文學最具綜閤性。它需要綜閤各個不同時期的學術成就，以便在實踐中逐步完善。另一方麵，在所有科學中天文學占有獨特地位，諾伊格鮑爾（O.Neugebauer）曾經說過：
　　自從羅馬帝國衰亡以來，天文學是所有古代科學學科中唯一完整流傳下來的分支。當然，在羅馬帝國殘存的地域內天文學研究的水平下降瞭，但天文學理論與實踐的傳統卻從來沒有丟失。相反，印度和阿拉伯的天文學者改進瞭希臘三角學的笨拙方法，新的觀察結果不斷地與托勒密的觀察結果加以比較，等等。人們隻有將這種情形與希臘數學的較高分支的完全失落這一情形加以對比，纔能認識到天文學是聯係現代學科與古代學科的最直接環節。的確，隻有不斷地參考古代的方法和概念後，人們纔能理解哥白尼、第榖·布拉赫和開普勒的著作，但是，我們要想理解希臘人有關無理數的理論和阿基米德的集閤方法，那隻有現代科學傢在新發現它們後纔可能。
　　這個係列講座的發起人要求每個演講者通過闡述其特性、總結其目的以及解釋其技巧，來說明他所從事的藝術或職業的價值。在我開始討論這些問題之前，我想提請大傢注意並牢牢記住自然科學的總體分類，即自然科學分為基礎科學和導齣科學（derived science）兩類。請大傢注意，我沒有在“理論科學”和“應用科學”之間做齣什麼區分。對於後者我不打算討論，因為我不相信在刻意追求科學的應用中，會發現科學的真正價值。因此我將隻討論通常所說的“理論科學”，我想要大傢注意的是，我的分類正是將理論科學分為基礎科學和導齣科學兩部分。盡管無法對基礎科學和導齣科學給齣準確或鮮明的定義，但這種分類確實存在著，並且通過我要枚舉的例證，它將錶現得越來越清楚。廣義地說，我們可以認為基礎科學試圖分析物質的終極構成和基本的時空觀；而導齣科學所關心的是，利用這些基本概念將自然現象的各個側麵條理化。
　　通過這樣的敘述，有兩點是很清楚的：第一，這種分類依賴於在某一特定時間內科學所處的狀態；第二，在分析自然現象時，可能確實存在著不同的層次。例如，大量的現象能夠從牛頓定律有效的領域中找到直接和自然的解釋。然而，其他類型的一些問題就隻能從量子理論中獲得答案。既然存在如此不同的分析層次，那麼肯定存在一些判據，利用這些判據，我們就能確定，在什麼情況下哪些定律是適用的，哪些是不適用的。
　　至於講到分類本身，我認為最好的例子莫過於盧瑟福（E.Rutherford）發現α粒子的大角散射。他做的這個實驗非常簡單。用某種放射性物質發射齣來的高能a粒子轟擊一層薄箔時，盧瑟福發現α粒子有時被完全彈瞭迴來——這種完全彈迴的粒子很少，但確確實實存在。在他晚年（1936年）迴想這種現象時。他說：“這是我一生中所遇到的最難以令人置信的事。”他還這樣描述過他當時的反應：“其難以置信的程度就像用一發15英寸的炮彈射擊一張衛生紙，炮彈反彈迴來並擊中炮手。”他還寫道：
　　經過仔細思考，我馬上意識到這種反方嚮的散射肯定是齣自某種單一的碰撞。經過計算我發現，除非重建一個原子模型。在新模型中原子的絕大部分質量都集中在某個很小的核上，否則是不可能得到這種數量級的散射結果。正是從那時起，我認為原子有個很小但很重的帶電質心。我發現，某一給定角度的散射粒子數與箔厚成正比，與核電量的平方成正比，與粒子速度的四次方成反比。這些推論後來被蓋革（Geiger）和馬斯頓（Marsden）用一係列漂亮的實驗證實。
　　作為所有學科基礎的原子核模型就這樣産生瞭。一個唯一的觀測和對此所做的正確解釋，竟導緻瞭科學思想的革命，這在科學史上也是無與倫比的。
　　我認為，查德威剋（J.Chadwick）發現中子一事也屬同一種情形。人們現在相信，中子和質子是所有原子核的基本組成成分。
　　但是我們不能隻根據這兩個例子就認為，所有有關基礎科學的事例隻能在原子物理學的領域中纔能找到。事實上，能被稱為“基礎”定律的首例起源於天文學，我指的是開普勒（J.Kepler）的發現。開普勒對第榖·布拉赫（Tycho Brahe）的大量觀察結果做瞭長時間和耐心的分析後，終於發現瞭行星運動的定律。後來，開普勒定律又導緻瞭牛頓（1.Newton）著名的萬有引力定律，而牛頓萬有引力定律兩百多年來一直在科學舞颱上起主導作用。過一會我還會迴過頭從不同的角度來討論這個問題，但這個例子足以說明，隻有在萬有引力的領域裏天文學纔能直接引齣具有基礎性的結論。還有一個例子可以說明這件事實，水星的實際運動軌道與根據牛頓定律預測的軌道之間存在著細微的偏差，該偏差指齣瞭且隨後證實瞭由廣義相對論蘊含的對時空觀的根本變革。這一事實進一步說明瞭上述“天文起源”（即“基礎定律首例起源於天文學”）問題。哈勃（E.P.Hubble）發現銀河係外星雲正在遠離我們而去，其遠離的速度與它們跟銀河係的距離成正比，同樣，這一發現頗有可能導緻我們基礎概念的進一步修改。
　　我上麵所舉的幾個例子，或許錶明瞭科學的真正價值存在於能直接導緻我稱之為“基礎”進展的追求之中。事實上，有許多物理學傢真的接受瞭這種看法。例如，一位很傑齣的物理學傢曾經對我說，我早就應該是一個真正的物理學傢瞭。顯然，他對於我特彆偏愛天文學的事情感到擔憂，同時也想鼓勵我。我認為，這種態度代錶著一種對於科學的真正價值的誤解，並且，科學史也會對這種態度提齣異議。從牛頓時代至本世紀初，整個動力學和由它演繹齣的天體力學都完全是在對牛頓定律的結論做擴充、完善和計算。哈雷、拉普拉斯、拉格朗日、哈密頓、雅可比、龐加萊——他們都樂於將他們科學生涯的大部分精力用在這件工作上，也就是說，用於推廣一門導齣科學上。對於導齣科學的嘲笑，意味著否定瞭這些人如此嚴肅認真追求的價值觀。這在我看來，簡直是荒謬透頂得不值一提。
　　公正地說，基礎科學和導齣科學之間很明確地存在一種互補關係。基本概念的有效程度，與它們能分析的自然現象的範圍大小成正比。如果限製這些概念的有效範圍，我們就會發現其他定律的應用將比我們用過的定律更加普遍。從這種觀點來看，科學永遠是一個形成過程，正是在這種共同努力去分享科學進展的過程中，科學的價值纔能得到實現。我想有瞭以上一些看法，我就能以一種更正式的方式，敘述我所認為的科學的真正價值，這種價值也正是一個科學傢在他的實際工作中所追尋的。
　　科學的價值在於對自然的一緻性的不斷完善的認識之中。事實上，這僅僅隻是意味著這些價值的獲得，或大或小地擴大或者等量地限製瞭人們關於物質及時空概念的適用範圍。換言之，科學傢期望在他們的追求中，能不斷地擴大某個基本概念的適用範圍。在這樣做時，科學傢試圖發現這些同一概念是否存在著某些限製，並試圖形成範圍更寬和適用性更大的概念。科學傢所追求的這些價值，包含在我將討論的三種不同形式之中，這三種不同形式的標題是：“基本定律的普適性”、“根據基本定律所做的預測”和“由基本定律做齣的證明。”
　　我將通過實例分彆闡述它們。
　　基本定律的普適性通過講述萬有引力定律的普適性，在某種程度上能很好地描繪齣引力定律是如何獲得普適性的。
　　……

前言/序言

　　本書收集的是我的7篇演講，它們反映瞭我對於科學研究的動機和科學創造模式的一般觀點。第一篇演講是40年前做的（具體情況我在下麵還要講到），其餘6篇是在1975年之後的10年中做的。正因為前後相隔幾十年，所以它們顯示瞭一個科學傢態度的變化。（或成熟？）
　　這些演講都做過精心的準備，在內容的細節以及措詞上也做過認真的考慮。事實上，它們都是在一些重要的講座上宣讀的；收集在本書中時原稿未作改動，隻刪掉瞭一些開場白。
　　Ⅰ
　　這些演講大緻上有兩方麵的內容。前4篇主要闡述美學和動機的問題。其餘冠有米爾恩、愛丁頓和史瓦西講座的3篇演講，雖然其部分內容是介紹他們各自的經曆，但也都間接地談到瞭上述一般問題。特彆是在卡爾·史瓦西講座的演講中，主要討論的是廣義相對論的美學基礎，它是前麵《美與科學對美的探求》討論的繼續。
　　Ⅱ
　　從1946年做《科學傢》的演講到1976年做《莎士比亞、牛頓和貝多芬：不同的創造模式》的演講，中間相隔30年。前麵我已說過，這是由特殊環境形成的。科學傢一般都認為，科學追求的動機或這種追求的美學基礎，是不值得認真討論的；而且對認真討論這些問題的科學傢，他們也往往持懷疑態度，認為不屑一顧。我在1945年大緻上也持有這種觀點。但是，當時任芝加哥大學校長的哈欽斯（R.A.Hutchins）卻給我寫瞭一封信，邀請我在他組織的係列講座中做有關《科學傢》的演講，他在信中解釋道：
　　這次係列講座的目的是激發大學生的批評能力，使他們瞭解什麼是優秀的工作，引導他們盡力把各自的工作做好。希望每位演講人談談他自己從事本行工作的體驗，通過闡述其特性、總結其目的以及解釋其技巧，來說明各自工作的價值。
　　開始，我不大願意接受邀請，因為對這些問題我沒有認真思考過。此外，哈欽斯邀請的其他演講人的名單中還有賴特（F.L.Wright）、勛柏格（A.Schoenberg）、恰卡爾（M.Chagall）、馮·諾伊曼（John von Neumann）這些赫赫有名的大人物，使我心虛、怯場。想想看，誰看瞭這張名單不會嚇一跳。但那時我還很年輕，無法抗拒一位大學校長的權威，我隻好硬著頭皮去思考那些我當時還很生疏的問題。
　　當我再次看40年前我的講稿時，我感到有些話我今天不會說，或者說法有些不同。但我還是把它收進瞭這本書，因為把1946年的演講與1985年的演講《美與科學對美的探求》放在一起，也許有助於讀者更好地判斷一位科學傢對問題的觀點如何隨時間變化。
　　Ⅲ
　　從時間順序上看，《科學傢》演講之後是1975年《莎士比亞、牛頓和貝多芬：不同的創造模式》的演講。1974年，由於生病我不得不療養瞭半年，這使我有瞭一次難得的機會，可以專心緻誌地思考一些我從未認真思考過的問題。半年的學習、思考和研究，不僅為我即將做的演講提供瞭基礎，而且使我對美的敏感性在科學素養中起的作用，産生瞭持續的興趣。對廣義相對論的數學方麵研究得越深入，就越是加強瞭我的這一興趣。（我應該補充一點，我所發現的新事實或新見解，在我看來並非我的“發現”，而是早就在那兒，我隻不過偶然把它們拾起來罷瞭。這看來有點奇怪，但這是真的。）
　　Ⅳ
　　1975年以來的所有演講中，用來闡述我的觀點的一些相同的“故事”，在不同的背景和不同的地方齣現，但有兩條相互交錯的綫索把它們串連起來。一條綫索是關於在科學中對美的追求，另一條綫索是關於藝術和科學中不同創造模式的起源，這是我在1975年講演中明確提齣來的。這兩種創造模式的明顯差異，在我們討論一位藝術傢的工作和一位科學傢的工作時，可以清楚地看齣來。在評論一位藝術傢時，我們常常把他們的工作區分為早期、中期和晚期；這種區分一般錶示齣作傢成熟程度和認識深度的不同。但在評論一位科學傢時，卻往往不能這樣。對科學傢往往是根據他在思想領域或實踐領域做齣的一個或幾個發現的重要意義來做齣評價。一位科學傢最“重要”的發現往往是他的第一個發現；相反，一位藝術傢最深刻的創造多半是他最後做齣的。這種明顯的差異我至今仍然感到迷惑不解。
　　最近，我突然悟齣瞭一點道理，也許有助於認識這種明顯的差異，我不妨簡略地說一下。16世紀和17世紀科學傢的目的與現代科學傢有明顯的不同。牛頓是最突齣的例子。在大瘟疫時期他避居於傢鄉伍爾茲索普，這一期間他發現瞭萬有引力定律和其他一些定律。大約20年之後，在哈雷的請求下他纔重新寫齣開普勒第一定律的推導，但他沒有就此打住，他甚至也不滿意他隨後做的演講《論物體的運動》。不寫完全部《原理》他是不會罷手的：他寫這本書的速度和連貫性，在人類思想史上真是無與倫比。從現有的認識水平來看，牛頓的拼搏在一個方麵給人們以啓迪，那就是他並不急於宣布他的發現；他想完成的研究遠不止這一個發現，他似乎要把他的發現放在整個科學領域之中，而且他認為科學是一個整體，是一個他有能力建成的整體。在牛頓所處的時代，這種科學觀比較普遍，例如開普勒在給齣行星運動定律後，他本可心滿意足，但他卻決定寫一本《新天文學》。伽利略也是如此，他在做齣他的一些偉大發現後並沒有停步，他顯然認為他必須寫齣《關於兩種新科學的對話》。後來，拉普拉斯和拉格朗日繼承瞭開普勒、伽利略和牛頓的這一傳統。
　　當然啦，如果現在一個正常的人還去刻意模仿牛頓、伽利略和開普勒，彆人一定會取笑他，認為他閑著沒事乾。但是，這些範例錶明，以巨大的視野作為科學的目的在科學史上確實存在過，而現在科學的目的則沒有往日那麼宏大。現在的科學目的逐漸轉嚮強調改變科學方嚮的發現上，這種改變也許是大勢所趨，不可避免。與伏打、安培、奧斯特和法拉第名字相聯的一些發現，必然先於麥剋斯韋的綜閤；它們各自需要不同類型的努力。無論如何，強調“發現”的傾嚮仍在繼續，而對在科學發現中如何理解取得科學成就的主要因素，則進一步突齣和強化瞭這種傾嚮。用一個簡單的框架把某人的想象綜閤起來，即使在有限的範圍裏，也已經失去瞭價值。例如，我們不會嚮愛因斯坦提齣這樣一個問題：在發現他的引力定律20年後，他有沒有設想（或感到能夠）寫一本像《原理》那樣的書來闡述廣義相對論。
　　假如16世紀和17世紀的偉大科學傢對科學追求的目的在今日仍然通用，那麼藝術傢和科學傢在創造模式上的差彆，也許就不會齣現瞭。這種看法正確嗎？
　　我還想補充一點，在確定哪些演講該收進這本集子中時，我與妻子拉莉莎（Lalitha）進行瞭深入的討論。她的鑒彆能力和毫不遜色的洞見，對本書最後定稿起瞭重要作用。我還應該感謝她對我不斷的鼓勵。
　　S.錢德拉塞卡
　　1986年12月8日

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