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神說要有光就有光 - 兼談校園驚豔史

(2018-05-03 22:44:57) 下一個

(題外話 - 上麵不是巴赫原創,是作曲家倪欏的改編曲,他說: “彈了平均律有感,獻給偉大的巴赫,雖然他老人家不一定喜歡..."。說到當代華人鋼琴家,人們往往隻知道朗朗,李雲迪,王宇佳,但真真的天才說不定就是用來被埋沒的呢)

驚豔,是指某種事物出其不意進入視野,並一下觸及你視覺中樞的美學閾值,讓你刹那間領略或頓悟其美。世上美物很多,大部分無需讓你猝不及防,畢竟人之間的美學欣賞大同小異,大部分人都說其美了,即使你尚未親見,也便欣然接受,當真見到了,覺得也就不負其名吧。

但有些大美,並不如此顯然,有的瞬息萬變,陰差陽錯間你被調校到某種濾波狀態,稀鬆平常的事物間,美忽然噴湧而出,撲麵而來。年少時在田間,躺在鬆軟的稻草堆上,望著婀娜而起的雲團,忽然驚為天人。這樣彼時彼境與斯心斯情互動調製而來的美,我不敢肯定其存在是否真實,但至少,我們能如此而獲美的感覺,這本身也算是一種大美了,畢竟,藝術由此而來,靈感由此而來,人文世界的向美演化由此而來。

但還有另一種並不常顯現的大美,倒是真實地存在著。她也許要通過上述的情況來觸動而驚豔,但一旦驚豔了,就不會稍縱即逝,而是與你大腦皮質中部的美感中心建立了永久的共鳴。

學生時代曾有兩次驚豔,一次是在某個初夏,一夜間玉蘭綻放,早上起來,似乎校園中每個女生都換上了美麗的裙裾,午間在熙熙攘攘的食堂,忽見鄰班一位女生,穿著素色連衣裙,白色涼鞋,穩穩走過,她是學霸不假,但從未將其往女神那邊想,但在那刻,視野除了她忽然幾乎沒了別人。不知是我懵懂之心初開,還是她含苞之美初放,但她的美倒是越來越真實,因為以後,她一直被年級最帥最得意的男生追著。

畢業前最後一夜,大家一群群坐在操場乘涼聊天互道惜別,我和同班幾位同學聊得起勁,她忽然悄悄坐到了我們邊上,我們幾位好友卻隻顧自己高談闊論,直到深夜月上柳梢,大家各回寢室。以後想來,我真是又蠢又傻到家了。

另一次驚豔則是初學麥克斯韋爾電磁方程。記得那天教室特別明亮,她端坐在前兩排右兩排的座位上,而麥克斯韋爾方程被教授書寫在前四排右一排再越過一個講台的黑板上。即使驚豔之後的整個學期,每每進行麥克斯韋爾方程演算,都會有一種暢快淋漓的感覺。

物理公式無非三類,一類經驗公式,從實驗中積澱出來,往往疊床架屋,鮮有美感;一類是對自然規律的提綱攜領,如牛頓第二定律,歐姆定律,要說美吧,也可以,要說驚豔卻無從談起。有人說愛因斯坦的質能方程驚豔,我覺得初識之下更多的是驚撼,你被當胸猛搗一拳,或許各種感覺都有,唯獨不會大呼美哉;還有一類是結合數學理論推導而來的物理方程,自帶幾分數學的嚴謹“美”,但那大多隻是理性演繹擠壓出來的美感。

但是,麥克斯韋爾電磁方程卻與眾不同。

要推選物質世界最美妙神奇的兩樣東西,其一自然是水,生命和文明的基本元素,其二我想便是電磁波了,它涵蓋了無線電波,微波,紅外線,種種可見光,紫外線,到X光,和伽瑪射線等種種放射現象。

眾所周知,電磁是電和磁兩者互動而來的一種能量,以場的形式存在,以波的形式傳導。它在空間的傳播,是電和磁以正交的波浪形式推進,電場和磁場互為依托,交相感應,此消彼長, 輪次遞進。 如此複雜的運動,竟然是靠下麵這組形式及其簡單的方程來掌控的:

公式1 要求電磁波的電場發散,
公式2 要求電磁波磁場封閉,
公式3 要求電場環繞變化的磁場,
公式4 要求磁場環繞變化的電場.

想來任何人,既使不懂其含義,都能感受這組方程的形式美, 對稱, 和諧,整齊, 簡潔。就是這樣一組方程,不僅給人類帶來光明,給世界帶來溫暖,更賦予現代文明以不可或缺的通訊,生活,醫療和導航的種種便利,這難道不令人嘖嘖稱奇。而今天,人類正一邊擁抱一個太陽光帶來的可再生能源時代(即使風能,也是太陽光能在地球表麵不勻分布帶來的),一邊正進入一個固體光源應用的技術時代,從發光兩極管(LED)照明到呼之欲出的Li-Fi(用LED取代WIFI通訊)。電磁波,正以其更可見的形式 - 光,推動人類文明更上一層樓。
 
電動力學之父麥克斯韋爾(James Clerk Maxwell 1831到1879)比牛頓晚一百來年,他在前人(包括高斯,法拉第,安培等)基礎上建立的電磁方程,完備地描述了電磁場,統一了電力,磁力和光這三樣偉大造物,從而奠定了他在經典力學中與牛頓各坐半壁江山的王者地位:麥氏方程掌控能量場,牛頓定律掌控物質。由麥氏方程導出的真空光速和對波動性的描述,也幫助了以後相對論和量子力學的建立;更具意義的是這統一的電磁力一躍躋身於構築宇宙的四大基本力之中(其他三個基本力包括引力,原子的強相互作用力和弱相互作用力)。
 
要提一下的是, 這組方程的極簡主義現代美,得歸功於那個倒三角 – 空間微分算子的魔力,但即使不用算子,麥氏方程在偏微分形式下的展開和求導,盡管可以洋洋灑灑,卻恢複了其更加因襲的古典美(這裏書寫不便,但在任何一本電動力學教本中都可領略到)。看著那一行行起起伏伏的優美符號組合,似乎一走眼,它們就會滑進巴赫《平均律》的線譜中。這兩者真的有些相得益彰,《平均律》被譽為音樂的舊約,那麽想象一下,當一組波光粼粼的樂章,乘著一組波光粼粼的方程,從虛空通過電台或網絡的電波而來,你在聆聽之際,會不會讚歎宇宙之妙,神工造化之奇呢。

“起初,神創造天地
地是空虛混沌,淵麵黑暗,神的靈運行在水麵上。
神說,要有光,就有了光。“

光是《創世紀》中開天辟地的首創之物,神瀟灑一說,就無中生有了。但麻煩的是,這光似乎成了無源之物,因為按照《創世紀》,直到第四日,神才造出日月星辰等大小光源。沒有光源如何來光?聖經犯了邏輯錯誤?如真這樣,這麽明顯低級的錯誤幾千年來沒有人發現並加以糾正豈不是怪事?要知道當初教會對選經入典可是毫不含糊和手軟的。除非,此光非彼光,首創之光並不是日月星辰的光。那是什麽?

不妨看一組如下的科學事實:

其一:宇宙大爆炸那刻充滿輻射。混沌初開,物質還沒有分離出來,除了電磁輻射宇宙什麽都沒有。但是,“輻射”是近代才出現的科學詞匯,對遠古的人類,還有什麽比“光”對輻射更貼近的描述呢?

其二:宇宙四大基本力- 原子強相互作用力,弱相互作用力,電磁力(包括光),和引力,世上萬物皆拜這四大基本力構建所成。同樣,這些基本力概念不可能為先祖所理解,用光(電磁波)來代表所有的基本力,顯然是不二之選。

其三:物質和能量的等價原理,正是靠光速的聯姻,才有了愛因斯坦的膾炙人口的質能互換公式E=MC^2。

其四:時間和空間的統一原理,也正是通過光速,愛因斯坦從狹義相對論推出,時間和空間實際是一個統一體。

其五:基本粒子的波粒二象性,量子最匪夷所思的波粒二象性的最普通實驗現象,就是光子的雙縫幹涉。

這些幾乎囊括了物質最深層潛律的事物,都和“光”有不解之緣。所以我們不妨推斷,《創世紀》中首創之物“光”實際就是指自然律,要不,還有更好的代表對象嗎?所以,當神說“要有光”,就有了光,其實是說“要有自然律”,就有了自然律。之後,才有按自然律誕生的世上萬物。

這真有點歎為觀止了,如果《創世紀》純粹源於人類,幾千年前的人類會有這樣對自然律的認知嗎?那麽再回看一下麥克斯韋爾那組電磁和光的方程,當初驚豔得真還有些道理。

畢業後很少回校聚會,想來留住第一驚豔的印象不失為一個潛意識吧,明白容貌的驚豔不會持續下去。但第二個驚豔一直伴著我,即使我早已不從事有關工作了,如今走進神的光芒裏,更是處處讓我驚豔。

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