本文系物理学家玻恩和黄昆合著《晶格动力学理论》(英文版)一书的导读。这部固体物理学著作(前身是1915年玻恩所著Dynamik der Kristallgitter)诞生于1950年代,当时固体理论已经得到了长足的发展,玻恩希望通过量子力学最一般原理演绎出晶体的性质和结构,对晶格动力学尝试一种全面的、崭新的表述。但因玻恩分身乏术,这部著作的完成任务由玻恩本人托于其手下工作的黄昆,最终成就一代经典。
学问创造者的亲述,值得向所有固体物理学习者推荐。
世界图书出版公司嘱我为玻恩(Max Born,1882—1970)和黄昆(1919—2005)先生合著的英文经典《晶格动力学理论》(Dynamical theory of crystal lattices,Oxford University Press,1954)写个导读,这让我感到压力极大。
不过,这是一件非常荣耀的事情,思虑再三我还是决定接下这个挑战,而且我还想稍微写长一些。读者朋友若能体会我的良苦用心,或许能原谅我的拉杂用事。
谈论玻恩和黄昆先生合著的《晶格动力学理论》,须提及玻恩1915年所著德语版的《晶格动力学》(Dynamik der Kristallgitter)。德语版《晶格动力学》全书分为两部分,正文122页。
第一部分为“晶格的力学”,共五章,分别为:(1)晶格及其内能;(2)向连续理论的形式过渡;(3)晶格的自由振动及向连续理论形式过渡之正确性证明;(4)晶格的受迫振动;(5)晶粒的无序运动。第二部分为“晶格的电动力学”,共三章,分别为:(1)晶格中电磁波的传播;(2)长波电磁波的传播方程;(3)长波振动方程的解与讨论。
读者请注意,在1915年虽有量子论的说法,但量子力学(Quantenmechanik)的概念要到1924年才出现。如玻恩在《晶格动力学理论》一书序言中所言,到了1940年前后,固体物理学得到了长足的发展,故而他想从量子理论的最一般原理出发,用演绎的手法得到晶体的结构与性质,故而有了这本后来由黄昆先生执笔完成的英文版《晶格动力学理论》。
玻恩的动机很好理解,因为量子力学参与之后的关于固体的理论才算得上是真正意义上的固体物理学,而他本人则是量子力学的奠基人之一,他于1954年,也就是这本书出版的那一年,最终因为“对量子力学的贡献尤其是他的波函数统计解释”(for his fundamental research in quantum mechanics,especially for his statistical interpretation of the wavefunction)获得了诺贝尔物理学奖。