『见识大师』说对称
摘要:
人人都在说三道四的『对称性』,表面上平淡无奇,然而却孕育着深奥的数学理论以及深刻的科学思想,我想说,这是科学思想史上最为伟大的创造之一。
如果你是外行,那么你应该对拓扑三缄其口。如果你是外行,那么你对群论也该三缄其口。但是且慢——-我想说的是,群的先祖——-对称也像大多数老奶奶一样,每个人从小就认识,那是你在识数之前就已熟悉的对象。大多数人几乎天天都在照镜子,谈美论丑,这时,对称就或多或少是他的美学标准之一。这种人人都在说三道四的“对称性”,表面上平淡无奇,然而却孕育着深奥的数学理论以及深刻的科学思想,我想说,这是科学思想史上最为伟大的创造之一。
对称性无处不在:从美丽的花瓣、透明的水晶到看不见摸不着的分子、原子、核与基本粒子世界。结晶家、化学家、物理学家研究对称性的方方面面,他们画了龙可以说活“龙”活现,但只有数学家才是真正的点睛者。他们引入了“群”,发展了群论,并使他们在数学内外的所有领域发挥无可比拟的作用。在不多几位天才数学家中,我只举出三位的名字。一位是短命的伽罗瓦(E.Galois),他去世时还不到21周岁,正是他引入了群的概念、创立了群论。第二位是爱米诺特(E.Noether),她是有史以来最伟大的女数学家、抽象代数学之母。正是她捕捉到物理学最深刻的思想内涵,把对称性-不变性-守恒定律联系在一起。这里我不想多说,只要看看杨振宁的著作,它们是其中出现频率最高的主题词。第三位就是《对称》一书的作者外尔(H.Weyl),他是一位了不起的数学家,但是提到他在物理学上的贡献也会令人感到敬佩。他首先在1927年把群论引入物理学来研究原子分子结构,可是那时的物理学家并不喜欢这个抽象的舶来品,在30年代还把它称为“群的瘟疫”(Gruppenpest),不过很快物理学没有群已经变得寸步难行了。不少物理学家对群表示的计算的熟练程度大大超过他们的数学同行。
现在可以打开《对称》这本书了。那么多精美的插图的确使人大开眼界,人工的艺术作品与自然界的造物让人赏心悦目。这些图很容易同人们的直觉,特别是关于对称的最原始的印象接上轨,使人感到十分亲切。当然,你不能只有画,而且只看画也不易看懂,你得开始读外尔的文字叙述了。这时你会发现,外尔的“科普”著作对读者的知识及智力是一个莫大的挑战。好好读十遍,能读懂50%已经很不错了。不过,这不是那些故弄玄虚的书,它是一本只要认真读就会有体会、有收获、使人发出Eureka喊声的书。
为什么?一句话,外尔是一位真正地地道道的大师。他不是那种现在常见的狭窄领域的专家,而是有着惊人广博知识同时又具有非凡开创精神的智者。这样的科学家在20世纪上半叶还有一些,例如爱因斯坦和薛定谔,但是,外尔却是独一无二的。这里有三层意思:一、外尔是庞加莱、希尔伯特之后最广博的数学家,他在1951年写了《上半世纪的数学》,而对下半世纪的数学,尚没有“续貂”之作,哪怕用狗尾。1954年他一人报告两位菲尔兹奖的工作,特别是改变数学发展进程的塞尔(J.P.Serre)的拓扑学的业绩,此后再也没有谁能如数家珍地介绍如此不同领域的数学成果了。外尔本人在十几个领域做出决定性贡献,他在数论、代数几何、李群、微分几何等方面的成果,现在仍在不断发展。二、外尔对自然科学有深刻的洞见和广博的知识。外尔在物理学方面除了引入群论方法之外,还应该提到他的规范场理论,虽然他觉得这是一个失败,但是,规范场理论经过杨振宁等人的发展,已成为数学和物理学的重要分支。在此书中,外尔还显示了他在生物学方面的深刻思想,在我们这个对称的世界图景中,不对称的出现有着深刻的意义,所有生物大分子不是左旋,就是右旋,这到底为什么?推而广之,我们现在的宇宙,反粒子为什么如此罕见?三、外尔有惊人广博的人文修养。作为一位典型的欧洲“老派”学者,欧洲的艺术、文学自然不在话下,在此书中旁征博引,十分了得。可哲学修养就是非下功夫不可的事了。少数数学家也念深奥难懂的哲学,比如哥德尔和组合学大家洛塔(Rota)钻研胡塞尔的现象学,可外尔比专家还专,居然研究中世纪的埃克哈特大师(MeisterEckhart)。我在1985年写外尔的传记时,很难找到这位大师的资料,没想到20世纪末,西方对他的研究也热起来。
既然外尔是这么一位大学究,他的著作可以想象十分难读,即使是《对称》这样的“科普”著作。虽然,这是一本科学与人文紧密结合的经典,但不要奢望能很快拿下它。如果你对对称性和群有了一些了解,最后读这书会有收获,但反过来,把它当成一般的科普书或入门书,那也许会失望的。外尔的《对称》是给那些有较深厚文化积淀与数理修养的读者预备的。
最后,我想对译本说上两句。总的来讲,译者是下了许多功夫,这是一本上乘的译作,比前一译本有相当的改进。但是,译大师往往是费力不讨好的工作。有的翻译家说,翻译应该达到原著者的水平。这不太可能,至少对外尔是如此,因此有些小毛病是难免的。例如第38页四元群(fourgroup)应该如实地译成四群,因为四元群有两种:一种是循环群,一种是非循环群,即四群,也称克莱因四群。
我说这些不是冲着这本书,这本书和它的译本绝对不错。但是,如果你只有高中数学或者刚会微积分,别对什么朗兰兹(Langlands)纲领、上同调什么的说三道四。
《对称》[德]H.外尔著冯承天等译/上海科技教育出版社2002年6月第1版/10.00