第三章 天下第一才子(3)
束先生还特别重视伽利略相对性原理,他说一切力学定律,都要经得起伽利略变换,即在一切惯性系中都成立。
因此他要我们用不同的惯性系来研究同一物理问题,使我们理解尽管在不同惯性系中,外力作的功以及物体或系统的动量、动能及其变动值都不同,而所得结果却是相互适应的。
他也要求我们用惯性系和非惯性系两种方法来分析同一个较复杂的力学问题,而求得同一的结果。
例如要我们分析升降机和列车加速时其内部的摆的运动,使我们认识到这相当于重力的数值和方向有了变动。
这些不仅使我们更深刻地掌握〈了〉力学概念和方法,也为我们学习狭义〈相对论〉和广义相对论打下了基础。
束先生最反对学习上的浅尝辄止,一知半解就自以为是,多次强调:“知之为知之,不知为不知”
不要弄虚作假。
他说,有些概念、定理或问题,乍看觉得简单,再思觉得很复杂,又再深思,复归于简单,才真正学到了东西。
有些问题百思不得其解,这是难点,往往也是重点,经千思万虑,终于把问题弄清楚了,这就一通百通,解决了你在物理上的重大疑点,能大大地前进一步。
有许多物理学的见解认识,只能意会,不能言传,这不是神秘主义,也不是老师卖关子不愿说,而是你们还没有想到这一层,老师越说就越糊涂。
所以不能满足课堂上学到的,要知一反三,要紧追不放。
他还规定,做作业时,不能满足于推算出一个公式,而要讨论公式中每一项的物理意义,还要讨论公式成立的条件,在特殊条件(包括初始条件)下公式的简化等等,推动我们往深处思索。
束先生在讲授力学时的许多精辟见解,远非本文所能概括。
可惜我们刚学到分析力学〈时〉,束先生就因奔父丧回上海了。
等他回到湄潭,我们快毕业了,只学了一点狭义相对论。
但束先生在分析长度和时间的悖论后说,两个作相对运动的惯性系,你看我的尺短了,钟短〈慢〉了,我看你的尺,钟短了,慢了。
产生这个似是而非的结论,是由于同时的相对性,理解了同时的相对性,即你的两地同时和我的两地同时不是一回事,相差v1/c2(v是两惯性系的相对速度,1是两地的距离,c是光速。
公式中出现:v1/c2或其导数vu/c2(v是物体一惯性系中的速度),都是由于同时的相对性。
因此尽管我几十年未和相对论打交道,但现在看有关相对论的文章时,不会感到有很大的困难。
②程开甲(中国科学院院士、国防科工委顾问、中国第一颗原子弹研制的开拓者之一、中国核武器试验事业的创始人之一,四十年代浙江大学物理系学生、束星北的研究生):……我第一次见到束星北先生是在1937年秋,那时抗日战争已经开始,浙大将一年级新生迁往天目山善源寺上课。
一天,束星北先生来到天目山,一年级物理老师朱福先生请他吃晚饭,我们几个一年级新生去找束先生,请他和我们谈谈。
他当时同意到物理实验室去谈。
他一开言便考我们,他摆动一下桌上的天平,问我们为什么会摆动。
用这例子讲,学物理就是要把遇到的现象能分析解释。
这就是我们进浙大所受〈听〉到的生动的物理学第一节课。
以后一年中,浙大又迁往江西泰和乃至广西宜山才定下来。
那时我们已是二年级。
听束先生的理论力学。
他的**令人感到物理现象和生活〈是〉融和在一起〈的〉。
就力学〈来讲〉必须弄清什么是速度什么是加速度。
这是掌握牛顿第二定律的实质。
因为速度是相对的,力和加速度是绝对的,而相对加速度只能是运动学上〈的〉名词。
对此有深刻的准确的认识才能对力的特性有所认识。
束先生第一次考试出了这么一个题:“月亮同时受地球和太阳的引力,而太阳的引力比地球的引力要大得多,为什么月亮跟地球转了?”
我们有几个人答对了,他上课时说:我心中十分高兴,你们答对了。
从这里〈可以〉看出他是如何深思熟虑地〈的〉将科学知识传授给学生〈的〉,有深刻的内涵和启发性。
你能忘记这个考题么?像这样的事例在他的教课中很多,大家都说束先生的课难学,但能真正学到手。
我们在二三年级时,经常参加物理系的讨论会,其中有束先生讲的傅里埃变换、光谱特性,其中他就埋伏了为量子力学中的测不准关系而分析研究了光学中的频率和时间分散关系△v·△t~1。
其后讲量子力学,直到用Darwin计算的Dirac的方程。
但在这之前,他有意从光谱精细结构中的拉莫进动,又加〈入〉Thomas进动来说明,再用Pauli自旋理论,最后一下子进入Dirac理论,使人觉得好的成果并非天上掉下来〈的〉,而是几代人努力的结果,使人珍视一个科学真理的来之不易。
他常说,“物理学真理是逼出来的,是逼上梁山”
他结合朱正元讲他如何测量4686这一条谱线及其精细结构来讲相对论量子力学。
这样,使学生们认识到物理学是存在我们生活实践中的。
1939年我们进入三年级,束先生的课开始教数学方法和工具。
主要讲:⑴正交函数及希尔伯特空间。
⑵格林函数及积分方程。
⑴是引入量子力学中的教学方法。
但是⑵在当时还不能看到在量子场论或其它多体问题上的应用。
1940年年初,〈束先生〉就提出用特异点解微分方程这一方法,可是真正有大的应用一直要在Feynman理论出来以后,这真是令人惊异。
这门课因为浙大再次从宜山迁往遵义,没有能讲完。
到遵义后,束先生一方面讲量子力学、电动力学和相对论。
相对论是作为讨论讲座,教师们都参加听。
束先生讲的相对论又是与众不同。
他十分强调同时性的物理概念,用了许多Paradox阐明观点,去掉模糊思想。
另一方面,他又从以太理论的许多实验中,如以太风等困难〈的问题〉,一步步逼近相对论。
〈告诉人们〉相对论在于转变牛顿的绝对时间,是一个革命性的突变。
因此,自然要再三强调时间的相对性。
对于罗伦兹变换,他是从Maxwell方程出发,达到光速不变的要求从而得出来(〈按〉他说法〈是〉“逼上梁山”
)。
他也向我们演算如何凑出这个变换。
因此,听了束星北的相对论,就不觉得相对论神秘,而是懂得认识真理必须经过一系列的实践过程,这是非此不可的惟一途径。