2015年12月23日星期三

不相容原理

他,已经不能容忍。

他,不明白为什么这个刚过4岁的孩子有这样固執,叛逆,刻板和无知的行为。

孩子叫Jack, 他是孩子的爸爸。

Jack喜欢玩拼图。眼前这份拼图是他送给Jack四岁的生日礼物,Jack当天已经拼出来了。可是现在,Jack像在开倒车,他已经玩了整两个小时。他怎么都拼不成图。

他,只是要求Jack,好好的再拼一次。拼完后,收起来。

可是,Jack并不识趣。Jack并不是好好的坐下来玩。一副只有48片的拼图,Jack只玩前面的几片。Jack的双手很灵活,快速的组装了十多片后就大力的拍打拼图,口里不时发出怪异的声响,然后就拆散。拆散后把它们抛上天,然后又重新集合再玩,就这样的刻板的玩了又玩。

他,真的不能容忍。他于是把拼图前面的几张强行抽起。

然后,Jack爆发了。

Jack两只小手,挥拳冲向他。

他,只是轻轻一推。

Jack往后一倒。

Jack狠狠地把满脸泪水加鼻涕的脸,在沙发上来回出力摩擦,似乎要在沙发上钻个孔,把脸埋进去。

“Jack! Stop!Stop!"

Jack妈妈出来了。她熟练的手脚并用,把Jack支住。Jack乖乖的动弹不得。

“你看你,一点也不能宽容。他只是个孩子!”Jack妈妈一把尖锐不屑的鼻音。

他,再也不能容忍。紧握的拳头重重的打在墙上。稀疏的沙粉从墙上洒落。三记右钩拳后,吃痛的墙面渗入细细血丝。

两天后,这个被拳头重击的墙面,挂起了Jack顽皮天真的头像。

两年后,相片被换掉了。新照片里,Jack披上小博士的长袍,带上小方帽。

再六年后,相片再次更新,这回是小学毕业照,咧嘴的脸,充满阳光。

这些年来,墙上的照片不断更换。遗憾的是:全家福照,却无缘被挂上。

这一天大清早,他,独自坐在沙发上。望了望照片,就打开手机。里面是Jack几天前送来的PDF文件:“A Study of Momentary Inclusion Against The Exclusion Principle, - by Jack Chan, College of Physical Science, Exeter University, UK EX4 6PF”。翻开第一面,上面写着:“Dedicated to my Daddy: Tayson Chan, Mommy: Marry Anne Ng and Uncle Martin。Winter 2015”

这是Jack的博士论文。Jack的研究项目是“探讨不相容定律的瞬间相容性”

他,一点也看不懂这是什么东东。

没关系,Jack还送来了语音文件,记录全英优秀博士生论文发布会的现场录音。Jack发言的某些片段,他倒是听得懂一些些。

起初是Jack的开头:

“大家早。我从小就喜欢玩拼图。玩拼图有一个简单的守则,那就是:每个空间只能有一个固定的小图片。这个守则无须用深奥的理论讲解。小孩子只要是视力良好,他们都能运用这个守则完成拼图。

"在上个世纪,当众多物理学家在给原子模型定型的时候,他们遇到了一个困难的问题,那就是电子在原子中部位的重叠和空间的矛盾。结果,在奥地利科学家泡利先生的努力下,以数学和实验定律,找到结论,就是:同一原子内不能有两个或两个以上处于同一状态的电子。

“这个类似拼图里简单的原理,就是鼎鼎大名的“泡利不相容原理”,1945年,泡利先生在爱因斯坦的提名下,被颁发了诺贝尔奖。

多年来,物理学家用这个原理,解开了物质世界的各个难题:明白了为什么费米粒子不被强力的作用而内陷。天文学家也藉着这个理论,肯定了黑洞的存在。再有的就是,它描述了物质为什么稳定。如今,这个理论已经涵盖整个宇宙,不再限制于基本粒子。

“用通俗的文字,“泡利不相容原理”就是:“一山不能藏二虎;此时此地,只许一个,绝不能容许两个”。

”长话短说,我今天就要挑战这个原理。我现在就以数学和实验定律,证明在拼图世界里,可以同时放两个图。”

掌声响起。。。。

“谢谢,把两个电子强行的逼进一个原子空间的同一个轨道,关键就是把不被“泡利原理”支配的玻色子,比如光子或声子等,当成媒介。藉着光子的波动性,把它们牵引。

首先,我们从经典的薛丁格的波动方程式开始。看,这里是一般传统的解。相当直接, 不用太多解释。然后,我们看看,3维空间的薛丁格的波动方程式,带进Plank 常数,带进c,光速常数。这里带进反对称波性函数 [sin(x)sin(3y) - sin(3x)sin(y)]/2,处理后剩下4个变数。这里微积分后得到z=iCos(3x-i2y) + sinh(3y-i2x).

“最后,我们带进爱因斯坦的4维力场方程式。这些运算我用C++ 写了一些程序。

“看到吗?运算到最后4个变数变成两个。其中的一个明显不是答案因为它的分母是零。这最后一个解所描述的就是一个狭小的轨道,可以让两个电子共存。共存多久呢,答案是该媒介光子频率的半波长时间。

这些数学应征了一山能藏二虎。两个不能相容的粒子,能够巧妙的,短暂的相容。不要小看这短暂的相容。要知道,空气的原子是长期泡在一片阳光的光子海洋中。有太多太多的光子作为媒介,让原子的相容与不相容反复的发生。乍看之下,他们其实是长期相容的。

掌声再次响起。。。

接下来是提问时间,太长了。他,没兴趣听这一段,把录音跳到最后最后。

录音继续。。。

“大家好,作为一个严格的评审,我必须说,我刚才趁着休息的空档,和几位大学教授有过交流,其中包挂Jack的老师。我也和Jack有私下的谈话,发现这个年轻人非常紧张,说话词不达意。我想,Jack应该学习放松。

无论如何,Jack在台上的表现是很棒的。当问及有关理论和数学方面的问题时,他如数家珍般的,把有关人物和理论,滔滔不绝的对答如流。我尤其佩服的是,Jack那复杂的演算,即兴的,精准的像魔术师,毫无延误,即问即答的能力。

还有,长久以来,量子科学所家只知道‘波粒二象’,或许会因为Jack的成就,而开始探测波和粒之间的中介体。”

我,仅此宣布,Jack成功挑战泡利。Jack的论文,是我当上皇家物理教授十三年来最优秀的论文。恭喜这位年轻人。”

掌声和呼喝声连续不断,有十多秒长。然后又听到皇家教授问了一道问题,“Jack, 这拼图世界里,可以同时放两个图的鬼主意,你是几时得来的?”

Jack回答,“是四岁刚过不久的某一天!”

他把录音PAUSE住。每次听到这里Jack这样的回答,他鼻子里总觉得酸酸的。是的,他记得那一年,他对一个还不会开口说话的孩子动粗。

忽然间,一把熟悉,尖锐的重鼻音腔又响起:“喂,你还在哪儿发什么呆?Martin的车子在外面,飞机要飞啦!想去Jack的毕业典礼,还不快起来?”

他,血脉澎湃,本能的回应:“什么发呆不发呆?你在房间呆这么久,又生什么鸟蛋?”

骂声犹未尽,一边拿起身边的行旅包,往大门匆匆走去。。。

两个星期后,墙上的照片再次更新。新照片里,泰晤士河畔的雪地背景,Jack戴着方帽,伸直双手,模仿钉在十字架的耶稣的神情。Jack的腋下探出两个头,左边是Tayson,右边是Mary Anne。温馨的全家福照第一次出现平安夜的家里。

这幅趣味横生的照片,看在Jack的眼里,却是一个波色子,拉拢了两个不相容的同位量子费米子,相容在局部的框框里。框框外面的世界,相容与不相容,反反复复,离离合合,停停息息,无止无休。

不馴泡利

泡利(Wolfgang Joseph Pauli )生於1900年,是奧地利神童。18岁考获博士,25岁时就发表了“不相容原理”。随后,他预测了微中子,结果被证实。他影响了多位科学家,成就非凡。

根据Ed Regis “Who Got Einstein's Office"书中描述,泡利很鲁莽,不安于座,常常摇晃双脚,肌肉绷紧,给人一种有用不完的精力的感觉。学术交流会时,常常中途打岔,口出狂言。批评爱因斯坦:“教授刚刚所说的,还不算太愚蠢。” 批评后辈:“连错误都谈不上!” (Not Even Wrong)。 在普林斯顿当客教时,曾经一度三次衝上讲台,檫掉黑板,指正在讲台的欧本海默为:“错上加错!不知所云!”。并且自夸:“别人不行,是我懂得太多的缘故。”

据说,泡利在1945年领诺贝尔奖时,是他有生以来第一次讲出谦卑的话。

泡利29岁结婚,算起来,是迟婚一族,30岁离婚。

泡利不单把不相容原理写在物理公式上,行为举止也把不相容的特色发挥得尽致淋漓。

根据Wiki百科全书记载,泡利是在30岁时,因为怀疑患了神经衰弱症,而在瑞士遇上了荣格 (Carl Jung) 。当时55岁的荣格已经是精神科医生的表表者。在西方国家,造访精神医生是一种上流社会的风气。

泡利和荣格因而展开了‘心与物’ (Minds And Matters) 跨领域合作。这个合作,扎实了荣格为‘现代心理学医师,心里分析家的创始者’的美称。

1958泡利在瑞士辞世。泡利与荣格从1932年到1958年的信件在1990年时才被人正视。两人26年来的书信交往表明了:物理大师已经定型的公式,与精神科医生到今天还没有办法定型的作业方式,是可以相容的。

我们的星星孩子现今所接受的心理学医疗,当中或许有泡利影响的成分。可惜的是,其收费与成效的对比,却是我们无法相容的。

Wikipedia Picture

泡利,wikipedia.org图





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