听诺奖得主讲述光的历史

龚明

自古以来，人类一直为光着迷。带来光明和温暖的太阳，在很长一段时间里都是原始宗教崇拜的对象。当然这些崇拜是非理性的、盲目的。随着理性思维和逻辑思维的发展，人类开始探索光的成因。如古希腊的哲学家就思考过人眼为什么可以观察到物体？他们认为，光可以从人的眼睛发射出来，收集到远处的信息，从而让人产生视觉。这当然是不正确的。但同时，他们也认识到了光的反射和折射现象。同一时期，《墨经》中也有很多关于光的记载。

随着实验技术的发展以及精密仪器的研制，人类抽丝剥茧、去伪存真，逐渐发现了光背后的真正成因。

由法国物理学家、诺贝尔物理学奖得主塞尔日·阿罗什教授撰写的新书《光的探索——从伽利略望远镜到新奇量子世界》，日前由世界图书出版社发行。阿罗什教授从事量子光学研究50年，对光的本质有独特的认识，他可能是介绍人类对光的探索历史的最佳人选。

本书有两条主线，一条是作者半个世纪的研究经历，一条是人类对光的探索历程，彼此相互交织，交相辉映。作者把人类探索光的历史娓娓道来，像一个优秀的导游，带领大家穿过几百年的科学探索历程，经历一场精彩绝伦的光的旅行。

在第一章，作者介绍了他的求学历程。作者在二战后就读于巴黎高等师范学院，其间听过很多诺奖得主的课。同时该时期也是激光发展的黄金时期。就这样，在好奇心的驱动下，他开始致力于研究如何操控单个原子和光子。这本书的最后两章以“激光、光子和巨型原子”和“驯服薛定谔的猫”为题，介绍了作者在这个领域做的一些代表性工作。2012年，他因为这些工作和物理学家维因兰德一起获得诺贝尔物理学奖。

该书的第二章到第五章，介绍了和光有关的历史。第二章介绍了人类对光的初步认识，如对于光的颜色、光的运动和光的本性等认识。这些认识几乎都是17—18世纪的科学研究成果。第三章介绍了波动光学以及电磁场理论，它们主要是在19世纪完成的。后来随着技术的发展，“物理学大厦”开始出现了裂缝。这就引出了第四章开尔文爵士提到的“两朵乌云”，并最终孕育了20世纪最重要的两个科学发现：相对论和量子力学。第五章则介绍了量子力学的各种新奇现象，包括叠加性、波函数、塌缩、薛定谔猫等。

此外，本书还有许多优点。其语言优美，通俗易懂，几乎不用公式，读起来饶有趣味。我最喜欢的还是作者对科学和历史拿捏得恰到好处。科技史只是一堆过往事实的堆砌，可是我们对历史的解读，却可以因人而异、因事而异。这是历史的魅力所在。因此，优秀的科普图书，不完全是还原历史的真相，而是应当有真知灼见，给人启发。这本书完全符合这个标准。作者并不拘泥于各种科学史细节，而是以“大历史”的手笔勾勒出这些科学概念是如何被提出，如何被慢慢纠正，并最终建立了今天的“科学大厦”。

因为研究和工作的原因，我读过阿罗什教授以及同时代很多科学家的论文。掩卷沉思，感慨良多。一方面感叹人类科学思想像接力棒一样，一代一代薪火传承，另外一方面又惊叹人类可以通过理性、想象力和精妙的实验来认识现象背后的规律。今天，科学家可以实现对单个原子和光子的调控，但这不是人类认识自然的终点。这本书提到这样一个有趣的故事。1900年，世界博览会在巴黎举办，当时大家信心满满地畅想100年后的科技是什么样子。有人想到如何利用放射性元素进行加热，但大家都无法预测到计算机、卫星、磁共振成像等技术。可见，未来的量子技术虽很难预测，但必定更加精彩。

（作者系中国科学技术大学物理学院教授）