在《魔镜（杨振宁原子弹与诺贝尔奖）》中，笔者张轩中用小说化的方式来对20世纪物理学的某些侧面做一个科普描写——基本上从核外写到了核内，而且还在中国与日本这两个国家之间进行了一点对比，对如何利用原子核内的能量、如何开发原子弹，以及李政道与杨振宁的科学贡献也进行了一些侧面的描述。

张轩中著的《魔镜（杨振宁原子弹与诺贝尔奖）》以文学的手法从李鸿章时代开始写起，侧面介绍了杨振宁的祖父辈的生活与命运，然后介绍了杨振宁的父辈在海外留学的学习与生活，最后介绍了杨振宁、李政道、吴健雄、邓稼先等一代学人做出的与诺贝尔奖以及原子弹相关的历史贡献。

本书的写作采取科普与小说相结合的方法，在历史叙事的过程中采取了中国与日本之间对比的写法，也侧面介绍了日本物理学人的科学发现。本书包含了适当的数学物理习题，是一本典型的硬科普。

本书是作者“科普小说”系列的第2部作品，适合对中国近代历史与物理学感兴趣的中学生阅读，同时适合对物理学尤其是原子核内外的物理学知识感兴趣的大学生、研究生与教师学习参考。

第1章 李鸿章时代：塞曼效应

 外一篇 电磁铁的磁场强度与铁芯

第2章 袁世凯时代：放射性，β射线

第3章 爱因斯坦：放射性的能量来源

 外一篇

第4章 从爱因斯坦到海森堡（上）

第5章 爱因斯坦访日

第6章 数论与群论，光谱中的字称

 外一篇 数学家杨武之所擅长的理论

第7章 从爱因斯坦到海森堡（下）

第8章 新时代“小三”粒子：费米的原子核

 外一篇中微子震荡

第9章 倒插门女婿

第10章 袁世凯的孙媳妇

第1l章 原子弹

第12章 茶馆，将军的女儿

第13章 芝城故事

第14章 魔镜

第15章 瑞典，中国原子弹

尾声

参考文献

附录 追忆许良英

后记

这一天是1896年7月4日，中日在黄海的那场海战已经过去了1年多，李鸿章离开大清国也已经有4个多月了。这一次离开天朝的环球旅行已经让他的心情稍有好转，自从在日本的马关与伊藤博文签订《马关条约》以后，李鸿章就背负了骂名，几乎所有人都在骂他卖国贼。仿佛朝鲜独立是他的错、割让台湾与辽东半岛是他的错、赔款2亿两白银也是他的错，就连给日本的最惠国待遇这一切的一切，都是他的错。可是，从来没有人提起他被日本人暗杀，自己左颊中弹，血染宫服，当场昏厥过去的事情。他有点心力交瘁了，他有点怀疑周遭的一切都宛如一个魔镜，让一切真实的东西变形。李鸿章想起了自己的年轻时代，少年时代的他意气风发，调门起得老高，曾经写下气贯长虹的“一万年来谁著史，三千里外欲封侯”的精彩诗句……万万没想到，现在他的人生居然是以一泻千里来收场。

1894年与日本的一战，可以说是打碎了30年来洋务运动的巨大泡沫。

虽然慈禧太后老佛爷已经庄重地指出，前30年不能轻易地否定。

但中国必须开始新的变革。

究竟路在何方？

这4个月来，在经历过与俄国沙皇尼古拉二世、德国铁腕宰相俾斯麦密谈之后，这位73岁的老人，终于来到了荷兰的海牙。在欢迎仪式上，荷兰女王向李鸿章伸出手来，李鸿章不知这是吻手礼，以为女王在向他索要礼品，急忙将慈禧太后送给他的一枚钻戒，放在女王手上。

就在一阵错愕声里，烟花晚宴开始了。

李鸿章看见天空被烟花燃红，觉得自己的生命也如一场美丽的火灾，现在已经到了快烧完的时候。

李鸿章喝得酩酊大醉……

故国已经远在天边，这一次喝得也可以说是一醉解千愁。

在酒席间，他还是没能忘记自己的来意初衷，他轻声问女王：“鸿章此番从清国一路向西，经历俄国与德国，再到荷兰，所见所闻实在是大开眼界。荷兰作为海洋贸易强国，已是万国推崇公认之常识，只不过荷兰是否在近代科学技术上，也有独到之处？”  “我们荷兰，在近代科学上也是有建树的。据我所知，科学上尤其以莱顿大学洛伦兹教授的电子论最为杰出。”翻译慢条斯理地把女王的话翻译为中文，似乎是怕李中堂年迈，耳力不佳，因此声音故意提高八度。

“何为电子？”中堂问。

“电子乃携带电荷之最小微粒，李中堂大人如果有兴趣，可以去莱顿大学洛伦兹教授处观摩。此电子论相当于描述一个微观世界，而微观世界，则与我们日常生活所见之宏观世界大相径庭，尤其是电子，则是微观世界运动之主角。”女王说。

李鸿章心想，电子既然是微观事物，那么必然也是有大小的，只不过这个电子究竟多大却不可知，所谓很小，究竟多小，这真是玄之又玄。电子是不是与电灯有关，则一概不知，而所谓洛伦兹教授，则又是西洋的科学人士，既然提出电子论，是不是说明电子也许已经可以被观测到，那么到底是怎么看到的？这就好像中医里说的经络，到底是不是真的已经看到？以此种种问题，实在让人觉得玄妙莫测，而自己虽然是孔孟博学之人，也懂点黄老哲学阴阳八卦，但坐在此间，犹如一个文盲老朽。自己对科学一窍不通，想必与洛伦兹教授探讨也可能是牛头不对马嘴……

他不由得又想起了一个月前，他在德国的时候，在德国医生建议下，李鸿章前往医院使用问世仅7个月的伦琴射线（X光）拍照检查遇刺的伤口。当他亲眼看到X光片上日本制造的铅弹以何种姿势镶入其头骨时（李遇刺后因手术风险高而没有取出子弹），李鸿章对此大感兴趣，并为这种技术取名为“照骨术”。

正思考间，只见边上另外一个荷兰的男性科技宫员开始说话，翻译用蹩脚的汉语给介绍了一下说：“洛伦兹教授最近有一个助手，名叫塞曼，这个塞曼发现把磁铁加在发光物体上，光谱线变得更宽，此实验正在引起科学界的强烈兴趣。据我所知，对磁铁的应用，最早来自中国的罗盘……”

李鸿章道：“磁石记载于中国宋代沈括之《梦溪笔谈》，在我们清国被用来做罗盘指南确实也有千年，怎么这番它可以影响发光？何谓光谱？”

女王似乎也没有听懂光谱到底是什么，点了一下头表示赞许，李中堂这时心想，这西洋的科学已经发展到什么境界？所谓光谱又是什么？塞曼又是何人？变宽又是为何？到底有什么用？能不能富国强兵？

大清朝啊，你的士子千千万，可有人曾经研究过所谓光谱？到底是西洋的奇技淫巧光谱电灯，还是我们中华的易经八卦三纲五常对于治国更有效呢？

中国需要变革！

一定要引进电子论、光谱学说！

其实，李中堂有所不知，在这一个甲子以来，西方人已经开始从原来的蒸汽机时代进入电气时代，电气时代的典型代表是德国的西门子公司，它帮助政府架设了很多电话通信设施，后来电气时代的中心开始朝美国转移，以爱迪生为代表的人们发明了电灯、电报、电影等。而现在同时又在进入一个与电气时代差不多平行的光谱时代。光谱时代一开始的领先者是荷兰人，但是再过二十多年，日本人学会了光谱理论后，其光电技术在国际上独树一帜，成为个中翘楚，比如佳能的相机、滨松的光电倍增管、松下的电视机等都是光电技术的代表。

在电气时代的开始，科学家们总结出一系列电磁理论的经典规律，包含库仑、奥斯特、法拉第、毕奥一萨伐尔、安培这些人发现的定律。库仑的电荷平方反比定律与牛顿的万有引力定律一样，具有相同的数学结构，这也说明静电场与万有引力场具有某种相似性——虽然后来两者分别被麦克斯韦与爱因斯坦所推广。当时，能够从数学角度来解释这个相似性的是法国数学家拉普拉斯，他在拿破仑的宫廷里当一个官僚，他的方程可以描述这种相似性。

在荷兰的近邻丹麦，物理学家奥斯特在上一堂电流实验课时，发现电流通过导线的时候，能让放在导线边上的小磁针发生微小偏离。当时电流的强度也就是10A左右，这个电流在导线周围产生的磁场也是相当的小，这是因为真空磁导率是10－7，也就是1000万分之1这个数量级别，因此磁场力也很小，但小磁针的偏转证明了电可产生磁力。

P1－3

“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”。

半年过去了，半年前我高考结束，只身到北京向师父张轩中求学相对论，这开启了我人生的大门。当一个多月的学习结束，我满载北上去大学报到时，回顾那段日子，师父指导我做了伯克霍夫定理的一些探索、水星近日点运动的相对论修正、史瓦西时空中的凯林矢量场以及对称性等研究，这许是我跟师父打交道最多的一个月了。

我步人大学，在那里我过得很好，只是一点，有些孤单。再也没有人跟我去谈guv……开学好似放假，放假好似开学。

终于到了寒假，我迫不及待地回到北京，师父竟也答应继续教我。于是从2012年1月8号开始，我跟着师父张轩中学习群论以及量子力学基础。

刚开始，师父讲的东西比较简单，主要就是群的概念和4个性质。所谓群是刻画对称性的一个基本工具，师父经常跟我提起的那本《可畏的对称探寻现代物理学的美丽》（以下简称《可畏的对称》）也是讲粒子物理中的对称性的，然后给出一个四阶群——Klein群。从那时起师父就让我注意群表示论，这个东西（尤其是矩阵表示）一直在我现在学习的课程中出现。师父的讲课起点总是很高的，’他上课的风格会让你觉得这个定律这个规律你也可以去发现、你也应该去思考而非记住（当然，记住也是很重要的，我就因为记不住而总被提醒）。另外，他讲的东西很宽广，但是总是可以去纵横联系，而这样做往往是为了更多元地解决问题。我记得第一次讲有限群的时候，师父扯出椭圆曲线来。那是刚开始的几节课，他讲了如何用群去证明素数个数是无穷的，然后引出黎曼猜想，接着告诉我有个叫椭圆曲线的东西跟费马大定理和BSD猜想密切相关。那椭圆曲线有多神奇呢？他抛给我一个关于椭圆曲线上有理点的群性质，我顿觉神奇。之后我回去计算了一下，发现原来这个性质是可以用一元n次方程的韦达定理证明的。

就这样，师父一开始讲了很多数学，偶尔提到的一个物理的东西那就是薛定谔方程。

某天，北大的一位好朋友兼好学长得知我到北京以后就约了我出来谈谈。我和他在北师大逛了几乎一天，聊了各方各面的物理学甚至是物理学史。他因为上学期刚刚学过群论，之前又学过比较深的量子力学，所以他给我讲量子力学的一些基本观念和量子力学的基本结构，这对于我相当地有帮助。我发现他讲的与师父讲过的知识可以相互印证，都是强调了群论的作用——在本书中，你也可以看到很多群论的影子。

过了～两天，师父也渐渐在课程里引入许多物理了。讲厄米算符时，我觉得新颖，朦朦胧胧中觉得优美，似懂非懂。刚开始我们还没有引入波函数。只是沿着前人的足迹追寻玻尔和泡利。于是，神奇而诡异的“代数法求解能谱”开始了。

其实玻尔在1911年解氢原子能级的方法（见《日出》“10年前的玻尔”一章）本身从数学上讲不见得多奇妙，无非就是一些近似。但是从物理的角度去看，就会发现玻尔的物理感觉非常对头。不管这种方法对不对吧，反正是一个很好的榜样。而在泡利用代数法求解氢原子能谱的探索中，师父讲得比较模糊，那节课师父总在问“为什么呢？”然后把问题留给我：“为什么P×L量子化之后是那个呢？”（其中P是动量，L是角动量，P×L表示动量与角动量的叉乘）。

可惜的是我没听懂这个问题，也就没怎么注意。那天反而把时间花在用基本对易式推导力学量算符的对易关系上了。到了晚上，师父问我可有想出来？我就说了是不是由基本对易关系导出？当时晚上十点多了，夜很黑、风很冷。师父说，方便你就过来一下。我踩着单车，看着静悄悄的道路，怀着不安的心情骑向师父家。师父见到我来了，就让我先讲讲。于是我讲了基本对易式导出力学量算符，因为从曾谨言的书上看到了嘛。然后师父说：“是由这个导出，但是为什么量子化条件是那样呢？”我这才明白这是个很重要的问题。在量子力学中，我们把许多物理量给量子化，但是为什么是这样来进行量子化呢？这应该算是一个本质的问题，我却没有思考到。然后师父拿起笔，慢慢给我讲解——可观测量都必须是实数，要求厄米算符……

那个夜晚妙不可言。之前恍恍惚惚不得其门而入，现在却似乎有点初窥门径的感觉。“所以，这个物理量对应的量子化是这个啊……’’渐渐地，师父开始讲波函数，讲求解薛定谔方程……

学习物理的道路对于我是不平坦的，各种曲率各种挠率。寒假第一次上课的时候，师父曾送我两段古文——《孟子》和《报任安书》中那著名的两段。这对于我当然是一种鼓励，更重要的是一种理解。

我觉得我算是个比较理想的理想主义者了。我喜欢物理，喜欢物理的真、自由、美，我去追寻，希望自己能融入这个江湖。也许，我不是练武奇才，抑或尚未打通任督二脉，但是至少我认真地去追求那至高无上的心法，苦练琢磨。在这个团圆喜庆的春节，当家家户户围着桌子吃年夜饭、当兄弟朋友发来真诚的聚会邀请，当故乡弯弯的月亮照亮家门前的小路时，我也想回家。但是鱼与熊掌不可兼得，总是要舍弃一些东西。爸爸跟我视频的时候会说：“社会总需要一些你这样的人……”爸妈毫无怨言，对我一如既往地支持，虽然我不知道同样是学物理的爸妈是否理解物理的美足以让我如此追求，但是得谢谢他们。

我觉得师父算是个骨子里的理想主义者。师父的高瞻远瞩，那种居高临下的思维能力，令我非常佩服。他的课总是别具一格，很高深的题目他会做得很低水平的人也可以理解。师父关心时政，在网络上针砭时弊，但是我看得出来师父对于物理的热爱。其实师父是比我更理想的理想主义者。感谢师父，为我付出这么多；感谢师父，教会我思考问题的方式；感谢师父，教给我欣赏数学、物理学的美丽；感谢师父，把我带入物理江湖……

黄宇傲天

2012年1月18日初稿

2014年7月12日改

这本书从原子核外一直写到原子核内。

作为一个在物理学领域的工作者，我的日常工作是做光谱与质谱研究，因此我很欣慰自己能在业余时间依然保持对物理学的兴趣。当然我离一个职业作家还有很远的距离，因为我所写的书停留在一个高冷的领域，很少能被文学圈关注。这是我的第3本物理类的高级科普书，也是我的第2本科普小说，这本小说在科学出版社出版，虽然看起来很“科学”，但我希望读者把它理解为“文学”。写完这本书的时候，我想起了写作这本书的几个场景。

首先在写这本书的时候，我经常听的是王菲的一首老歌

Eyes On Me

Whenever sang my songs

On the stage , on my own

Whenever said my words

Wishing they would be heard

I saw you smiling at me

Was it real or just my fantasy

You'd always be there in the corner

我也希望我的读者能smiling at me。

当然，我也听其他的歌曲。

我还想到另一些与本书写作有关的场景。

（1）

2014年春天在合肥，我去寻找杨振宁的故居，我问了很多出租车的司机，他们都不知道四古巷，最后我在一个黑摩的司机的带领下来到了四古巷——顺便指出，在合肥有非常多的黑车，我在马路上一站，无穷多的私家车会停下来问我去哪里。到了四古巷，我发现这是一条很短小的如盲肠的小巷，这里的人并不清楚所谓的杨振宁故居。

我并不失落，其实我并不是真的要寻找他的故居，因为对于写作本书来说，这并不是重要的。我要写一本以杨振宁为线索的书，但绝对不是一本传记，因为江才健与杨建邺等人已经写过那样的传记了，我不会再去写一本雷同的书——对于江先生的那本书，我不方便吐槽了，总之他写的《吴健雄传》还算客观。

相信读者看到这里，已经知道《魔镜》是一本科普小说，而不是传记了吧。

当时想写写杨振宁的岳父，杜聿明将军，于是我来到了徐蚌会战发生的地点。在地理上，我在蚌埠与徐州，但在时间上，这已经不是淮海战役发生过的1948年。我找不到更多的东西，我看到很多新的楼盘正在崛起，这两个城市里的农民依然在创造着他们的时代。

对于一个像我这样的小说家来说，我其实不喜欢刻意的寻找，因为对于一个小说家来说，一切尽可以想象。我唯一要做的是想好整个故事的线索与结构。

所以那次从合肥到蚌埠与徐州的旅行，并没有给我的写作带来太多的帮助。后来我到了泰安，我想在泰山看日出，犹如海森堡在海边看日出一样，但我后来没有去看目出，却慵懒地躺在了如家宾馆的白色大床上睡过了头，太阳已经在外面升起了。

我并不是真的想看日出。

一切都在我的想象里。

我唯一要做的事情，是把科学革命看成一种像太阳升起时的情景。

我唯一担心的是，我的写作可能会落入一个能起但不能收的涣散结构里。

（2）

我为什么会成为一个科普作家呢？

这还得从小时候说起呢。

1995年，我在浙江绍兴上虞的一个小城镇里读初中，我家在一条运河的边上，这条运河把曹娥江与绍兴的东湖连了起来，我就出生在这里。

它是像一条带子，把大地在拓扑上分割为两边，我家在河的东边。

当时我父亲有一条运沙子的船，开在这运河上。

这河的边上，有很多古纤道的大石板，已经倒塌的歪歪斜斜。

女儿红的酒厂，也在这运河边上，那是在东关镇上。那镇上出过一个哈佛的博士，但我们这里的人都对他不熟悉，我也对他不熟悉，只知道他当过浙江大学的校长，名字叫竺可桢。其实上虞这个地方并不著名（虽然它是历史文化名城绍兴的一个区），但如果说到梁山伯与祝英台，许是很多人知道的吧，祝英台的故乡就在上虞，当然她化做蝴蝶的故事是不可信的。我想，上虞其实也是出文化名人的地方，东汉的哲学家王充就是上虞人，他曾经有过唯物主义的思想。与上虞有关系的文化名人其实还真不少，《财新》杂志主编胡舒立的外公胡愈之就是上虞人，而现在中国人民大学的教授张鸣的祖籍也是上虞的。

我为什么要谈到这些人，因为这些人是我的同乡，我们这块土地上确实有一些文化的基因。

当年因为我的父母在船上运沙子，于是我在外婆与奶奶的照顾下生活了一段时间。我舅舅是一个曾经高考落榜的青年，他结婚以后就不在风机厂上班了，开始用水把黄豆泡在一起，养成豆芽，然后卖掉。据说他曾经读书很好，但终究没有考上大学。

他给我拿来一本解析几何与微积分的习题集，我于是一个人读了读。我就好像是一个懵懂的糊涂虫，读明白了微积分，十分意外地打通了任督二脉。

于是我在1995年，完成了人生的第二次飞跃，第一次飞跃应该是在1994年我用英语写日记的时候。

我远远地超越了我的村庄。

这理想就开始高远起来。

在我家的东边，是一排绵延的群山，因为这一排山一直沿着国道线朝南走，一直走到当年谢安隐居的地方。是的，这就是东山，它的存在，挡住了我的视线。

在山的那边，远处，有一所中学，叫春晖中学，当时只有高中部，是一所在当地很知名的学府。

我于是要考到那里去。

我因为自学了微积分，做初中物理与数学已经so easy，于是我一直是年级中学习成绩数一数二的学生，很多同学见我读书并不用功，但考试成绩很好，就认为我是一个聪明的同学，他们并不知道，其实我曾经自学过微积分。

……

可以说，这是一个“孤独的孩子”的作品，你们看看就好了，不要笑我卖萌。

再说一次，这是我的第3本书，也是我的第2本科普小说。如果市场上出现以“张轩中”冠名的其他书籍，都是盗版哦。

所谓小说，那就是所写的故事不是真实的历史。

当然，这书里面也有科学历史。

好了，最后讲讲下一本书的计划，下一本书，是关于数学的，因为我在接受《中国科学报》记者采访的时候，曾经说过我要写一本数学的书，所以一定会兑现承诺。

对于我个人来说，我时常看着如下的图形陷入沉默的思考。  也许有的读者会觉得这是一张火车里程表的图，也许有的读者会认为这是一张数学上找规律的图，也许有的读者会认为这是一张单圈的费曼图。每个人的看法都是迥异的。正如《魔镜》一书一样，有的人会觉得这是一本科普书，有的人会觉得是一本历史书，有的人会觉得这是一本小说，有的人会觉得这什么都不是。

无论是还是不是，《魔镜》都在那里。

感谢你们，你们懂得，尤其要感谢我的朋友jill.zhao从高中时代就开始对我的鼓励与支持。

“爱，美，自由”是永恒的。