理论物理学的原理

首先，请允许我对你们表示最诚挚的谢意，谢谢你们给了我这么大的荣誉。现在我成为你们科学院的一员，以后我就不再为职业发展操心了，而且还可以全身心地投入到科学研究中，这些都令我非常激动。希望我的努力能给你们带来一些结果，不过，我的努力和感激之情是百分之百的。

下面，我将借此机会讲一点我在这个领域的感受，即理论物理学对实验物理学的作用。几天前，一位数学领域的朋友半开玩笑地对我说：“数学家可以做的事非常多，但需要的时间比较长。你想要立竿见影，那恐怕是绝对不可能的。”理论物理学家的状况与数学家的状况非常相像。实验物理学家可以马上完成的，理论物理学家不行。那么，为什么会出现这种适应能力的延后呢？

通常，理论学家都是运用基础的、普遍的假设或原理来给出结论和解决问题的。他们的工作分为两个部分。第一步，发现原理，然后再根据这些原理导出结论。第二步，在学生时代，他已经经过了严格的训练，并且储备了一定的理论基础。因此，只要他在某领域或某种复杂的现象中，解决了第一步的原理问题，那么只要这个人勤奋和聪明，就很容易实现第二步。不过，不同的理论学家所进行的第一步工作，性质可能会有质的不同，即发现一些可作为推理的原理各有不同的方法。要完成这一步，其实并没有什么现成的方法可以借鉴和学习。作为科学家，必须具备这样的能力，即从繁杂的经验和事实中找到一些普遍规律，并用精确的公式把这些规律表示出来，这样才能最终发现自然界的普遍原理。

一旦找到这种通用的公式，那么一个接着一个的推理就会顺理成章。这些推理可能会出现一些预料不到的结果，还可能会远远超出原理的适用范围，但只要这些作为起点的原理还没有得出，那么极个别的经验和事实一点用处也没有。也就是说，单凭经验，然后抽象一些孤立无援的普遍定律，是不能有什么成果的。只要没有推导出作为起点的基础原理，那么他凭经验进行的个别研究是不起作用的。

目前，关于低温下的热辐射和分子运动定律等理论，正处于这样的起点。十五年前，理论物理学界普遍认为，物质的电、光和热的性质完全可以靠伽利略理论、牛顿力学，以及麦克斯韦的电磁场理论来解释。后来，普朗克提出了量子假说。这一原理与古典物理学原理不相容，使得热辐射定律的计算方法发生了改变。接着，他用这种量子假说解释了速率足够低而加速度足够大的极小物体的运动情况，至此，古典物理学就被他推翻了。所以，就目前的物理学情况来看，伽利略和牛顿提出的那些运动定律只能算是极限定律。尽管理论物理学家们付出了艰辛的努力，但是能完全代替古典力学的原理还没被找到，因为要使这些原理完全符合普朗克的热辐射定律和量子假说还真不容易。虽然分子运动论解释了很多关于热的事实，但这种运动基本定律到目前的研究状况，还是与牛顿以前的天文学家研究行星运动情况时的处境差不多。

我讲了这么多，只为了说明一种情况，那就是还没有适当的原理来处理它们的理论。当然，也可以出现另外一种情况，那就是虽然提出的原理也导出了一些结论，但完全可能超出我们目前的经验所能触及的范围。如果这样，那么要断定这些原理与事实是否相符，可能还需要很多年的实验研究来验证。大家在相对论中可以见到这样的情况。

在相对论中，有对空间和时间两个基本概念的分析。通过分析，我们理解了当物体运动而产生的光学问题在极限空间中呈现光速不变原理，所以那种静态的光以太理论是不能被人信服的。不过，我们可以得出这样的结论：在地球上进行的运动实验，对地球自身的任何移动都是不适用的。这样的移动，必须用相对性原理来解释：当坐标系发生移动，即从原来的坐标系转移到一个相对于它做匀速平移运动的新坐标系中，它们的形式是自然规律所不能改变的。这个理论已经得到了实验的验证，而且在很多有关联的事实理论中越来越简单化了。

当然，从理论方面分析，这个理论也不是十全十美的。因为，这种相对性原理只限于匀速运动。匀速运动很难从物理学的观点得出一个绝对性的意义。如果上述观点正确，那么就会有人问：难道非匀速运动就不能运用这种理论吗？因此，一旦人们应用这种扩充理论的方法，我们就必须推出一种更准确的相对论，由此就会得出包括动力学在内的广义引力论。而就目前的情况来看，我们还没有能力找到事实来检验这种假设原理的正确性。

归纳物理学和演绎物理学互相提出了问题。解决这些问题，就需要大家团结起来，全力以赴地去探索和研究。这种探究是永恒的。愿我们的努力能很快取得成果！ 3xqaelFc+PLUvXSFB89KLd0qcOd2IJoh++Uace7DRZHBMB7NR91VqpyJKmDCVJJj