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【想讀】只需要知道這些:The Theoretical Minimum

2015/5/9 — 19:35

圖:Richard Feynman。來源:Feynman Lectures. http://www.feynmanlectures.caltech.edu/

圖:Richard Feynman。來源:Feynman Lectures. http://www.feynmanlectures.caltech.edu/

(編按:由本週開始,「本週想讀書」專欄改為由博客各自不定期在<文化/書評>版發表,以【想讀】為記認,敬請留意。)

「美即是真,真即美——人生在世所知,就是這些,只需要知道這些。」

——John Keats, Ode on a Grecian Urn

航班上一口氣讀完一本 non-fiction,好像是第一次。物理教授 Leonard Susskind 的獨門秘笈,如果中學大學時代遇到,人生可能會改寫。

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為了物理,筆者年青時曾放棄建築師、藝術家、核融合專家等等選項,匆匆讀完大學,不問回報地獻上兩年半黄金青春才回到人間營役,那份情緣還可以怎樣改寫?

圖:Leonard Susskind. 來源:http://theoreticalminimum.com/

圖:Leonard Susskind. 來源:http://theoreticalminimum.com/

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The Theoretical Minimum (TTM) 原是由 Susskind 講授的史丹福大學校外課程, 應業餘物理迷 George Hrabovsky 之請,合作整理成書,目前出版了兩冊。筆者讀了經典力學第一冊,量子物理續篇留待下一個旅程享用。

"The Theoretical Minimum: What You Need to Know to Start Doing Physics" 不是科普或教科書,更不是專業論說,一時想不到怎樣歸類,先看它要說甚麼。

一堂中學物理課後,老師問 Richard Feynman,「很悶?我給你講些趣事⋯⋯」那天費曼跳級學會了「最小作用量原理」,後來發展出理論物理的重要工具——路徑積分Feynman Diagram,果籽就是那時種下。費曼在傳奇的 Feynman Lectures 第二冊完成電磁理論後,加插了不在課程之內,「只供娛樂」的一課,為加州理工一年級學生提前講授這個取代牛頓定律,能總結一切物理理論的 principle of least action,一定是知恩圖報,希望啟發更多少年費曼。

我們只能羡慕。中學甚至大一物理誰不覺得悶?70 年代那本兩吋厚的 Nelkon & Parker “A-level Physics” 是維多利亞時代古董,兩位好好先生作者懷有保護婦孺的善心,不讓學生知道太多。高等程度教科書不用向量,不提相對論、熱力第二定律、量子學等等現代物理不可或缺的概念,我覺得不可思議。現代學子幸福得多,只要有好奇心,就可借助網上教材及科研前線消息,大膽地登高望遠,不必循規蹈矩地在課程範圍內摸索。若在今天,少年費曼的老師會教他看 TTM。

嚴格來說,The Theoretical Minimum 的對象並不是少年費曼。在萬米高空捧著它,剛進入人生「加時再賽」時段的筆者感謝這份退休禮物。原來未圓的少年夢,很多人都有:

史丹福大學附近很多人曾經想過讀物理,但生命不隨人意。他們從事各行各業,但從未忘記曾經迷戀過的宇宙運行原理。現在事業已完結,很多人都想最少在一個輕鬆的水平重拾舊歡。

為甚麼大教授願意無私地為業餘科學人設計及親授一個獨一無二的課程?因為好玩。TTM 不是教科書,讀者不需要考試,亦非如副題所示,要學會 What you need to know to start doing physics,除非他是少年費曼。Susskind 設計的課程在彈指間勾劃出一個現代物理的大綱,並帶出所需的數學語言;無關重要的細節輕輕揮手 (hand waving) 掠過,但沒有遷就學生的程度作出簡化或避而不談。物理理論在專業水平以高等數學表達及整合——例如上述「最小作用量原理」闡述——之後,宇宙運行規律的神妙和美態才能漸次浮現。若筆者中學大學時得此秘笈,撥開雲霧一覽眾山全景,雖不至於動心投身科研,但一定會按圖索驥完成「理論所需的最低要求」,終身受用。

不敢說人人都有能力跟隨 TTM 登上光明頂,觀賞科研前線成果,甚至深造研究院水平的物理(這是我的退休宏願),但只需中學數理水平,就足以開展旅程。Suskind 對讀者要求很低,由三角幾何微積分開始啟動「老爺車」。要訣是不用深究過程——反正不用考試,將全幅精神用於理解結論及欣賞其物理涵義。

「理論所需的最低要求」因人而異。The Theoretical Miniumum 其實是蘇聯物理大儒 Lev Laudau 始創的基準考試範圍,1934 至 1961 年間只有 43 位研究生能通過這個地球上最險惡的木人卷(Laudau 辦公室門上有警告牌:「小心,他會咬人」[註]),常人只可仰望。但我相信中學程度讀者都有能力走到中段的<對稱與守衡>,理解如何由「最小作用量原理」得出「物理學上最少人知道的最重要定理」Noether Theorem。這是旅程的最大收獲。

已經來到這裡,不妨小休。即使旅程就在「諾特定律」終結,紅利已夠一生享用。我們已經明白,主宰宇宙一切運行的動力無非是對稱。美和真難分先後,「只需要知道這些」。

但怎能停下來?有緣和 Before Sunrise 邂逅的戀人 Before Sunset 重遇,不會再放過。我們將會帶著這本 Lonely Planet ,一直走下去。

待續⋯⋯

註:L. D. Landau and E. M. Lifshitz. Mechanics, 3rd Edition. 1970. Oxford: Pergamon Press. p xiv.

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