《命运骰子——量子力学简史》（第二章）

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标 题: 《命运骰子——量子力学简史》（第二章）
发信站: 两全其美网 (Mon Jun 23 16:18:31 2008), 本站(lqqm.net)


《命运骰子——量子力学简史》（第二章）

第二章 流连官场的另一个终身未婚之人

（１）

很 多年以后，当傅里叶在官场几经宦海沉浮，他还能回想起１７８９年跟着拿破仑远征埃及的那段峥嵘岁月。金字塔在沙漠里苍凉地矗立，大漠的落日下，一个30岁 的青年凝望着金字塔的狮身人面象，他的胡子已经很长，神情有点疲惫。从远处看，这个背影有点象当年五国城外的青年秦桧——感觉也许没有未来。

不同于秦桧的是，这个时候的傅里叶不是一个文人，而是一个数学家。和弗朗和费一样，他也在很小的时候就失去了双亲，在贫穷中度过少年时代，在不要学费的军校里呆过。1789年的时候他还没有结婚，虽然别人在说三十而立，但他不想结婚。

拿 破仑这次远征，带着一个庞大的学者团，一共有165个学者，拿破仑还册封自己为“法国科学院院长”，仿佛这次他不是来打仗，而是来搞学术研究的。傅里叶只 不过是这群人中的一个，他本来不会在历史上留下名字，但这个时候，埃及热带气候里的蠹虫和蚊子使得他得了一种很严重的病，这种病叫粘液水肿——一种让人总 是感觉寒冷的疾病——也许是一种疟疾吧。

反正从法国到埃及的这次远行改变了傅里叶，他总觉得非常寒冷。

于是，3年以后，当他从埃及回到法国，在夏天他也要穿着厚厚的棉袄。 这件事情改变了他的一生，他决定研究一下地球是如何获取热量的这一问题。

如果他不叫傅里叶，学术界也许会忘记这个问题。他得出的结论是：尽管地球确实将大量的热量反射回太空，但大气层还是拦下了其中的一部分并将其重新反射回地球表面。

（2）

一个终身未婚的人有大量时间搞研究,所以对牛顿,弗朗禾费,以及这个时候的傅里叶来说,他有大量的时间研究热量的传播问题。热传播和牛顿的超距作用正好相反。傅里叶提出了处理这种连续媒递作用的数学工具：热传导方程。

当时人们对热的本质并没有很好的了解，分子运动论也不是傅里叶擅长的内容。但傅里叶在埃及回来的20年里从数学上很好的解决了这个热量传递的问题。

他还出版了一本很重要的书，堪比牛顿的〈原理》。江山代有才人出，傅里叶的书影响了一代又一代人，可谓是江畔何人初见月,江月何年初照人。 人生代代无穷已,江月年年只相似。傅里叶老师的书名字就叫《热的解析原理》。

写 完这本书，傅里叶还在官场里浮沉，他不但是大学的教授,同时还是一个地区的行政长官,他的职责包括征税,征兵,执法,执行巴黎政府的其他命令,纂写政府工 作报告……这个时候他要想找一个女人犹如探囊取物，但他还是保持单身生活，成为真正的钻石王老五。但他的书的影响力已经堪比《金瓶梅》——人们一直在猜疑 究竟谁是如此强大淫秽作品的作者，江湖传言书的作者是官场人士王世贞——但是按照钱钟书的说法，读者其实只需要关注鸡蛋，而无须弄清楚究竟是哪只母鸡下的 蛋。

傅里叶作为一只伟大的战斗的公鸡下完了这个蛋以后，顺便也研究了一下热辐射问题，当然在这个热辐射问题上他完全想不清楚事情——这得留给普朗克这些后来人来完成。

（3）

傅 里叶在他的著者中提到了一个很重要的概念，这个概念就是“傅里叶变换”。在量子力学中，傅里叶变换是把坐标表象和动量表象联系起来的工具，换句话说，傅里 叶是量子力学历史上一个绕不过去的存在。所以我们在这一章隆重地介绍了他的贡献，尽早了解傅里叶的贡献才能使得我们在量子力学未来的道路上走得更加轻快。

读者们现在肯定是不知道什么叫“表象”（实际上以后会看到，表象就是好象照相机，可以用不同的角度来给同一个事物拍照）——这无关紧要，因为故事刚刚开始，如果读者想在量子力学的道路上奔逸绝尘而去，必然会迅速消失在茫茫人海之中成为一个完全不懂量子力学的人。

量子力学是一杯好茶，得慢慢地品。才能品出其中的真味。



当年1807年已经凝固在时空长廊里，经常感觉寒冷的傅里叶正在油灯昏黄之下用鹅毛笔蘸着墨水写下热量传播的方程，并且他解出了这个微分方程——神奇之处在于，他可以用他的方法把微分方程变成简单的代数方程。



1807 年的研究翻开了量子力学历史的新篇章。而究竟什么是热量什么是热辐射这些问题还一直困扰着19世纪的人们。热量，热辐射，光？ 千头万绪涌上心头，而此时我们站在21世纪的山顶，回望来时路，看到的19世纪是山腰上的一座孤城，城上风光莺语乱，城下烟波春拍岸。

风景很好，我们要慢慢欣赏。