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物理學(xué)的奇妙之旅

 遠足客 2019-01-27

帶你進入愛因斯坦和費曼的世界 來自明白知識 05:02 北師大系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院教授吳金閃老師

講讀《物理定律的本性》精彩片段


如果有一天你醒來后,打開冰箱的門,發(fā)現(xiàn)雞蛋、面包和藍莓醬懸浮在冰箱里,按照一種獨特的規(guī)律在半空中運動,你一定會被眼前這個反常的現(xiàn)象嚇到,并驚呼不可思議,緊接著就會拿起手機拍照發(fā)布朋友圈。

也許你會驚呼「物理規(guī)律不存在了」,「三體人」的「水滴」終于來了!

但其實我們生活的地方——地球,就是以這樣「驚奇」的方式懸浮在太陽系中的,如果物理學(xué)所描述的萬有引力不存在了,無法想象我們居住的被稱為「地球」的這顆行星,是會像籃球一般上下跳動,還是會像「無頭蒼蠅」一樣胡亂沖撞。

幸好物理規(guī)律依然存在,地球可以有序地在太陽系中「排列著」,這也是物理學(xué)的神奇之處。

太陽系星體運動圖

任何接受過基礎(chǔ)教育的成年人都知道物理學(xué)的重要性,可大多數(shù)時候,物理過于難學(xué),既需要數(shù)學(xué)(也是公認的難學(xué))的基礎(chǔ),又涉及大量的公式、定理,對學(xué)習(xí)者的邏輯思維能力和空間想象能力也有很高要求,比如:

電子雙縫實驗是什么原理?

什么是德布羅意波?

測不準原理到底測不準什么?

薛定諤的貓能擼嗎?

物理學(xué)的概念雖然深奧難懂,但卻是我們理解世界的關(guān)鍵鑰匙。

沒有高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ),看不懂復(fù)雜的公式和定理,卻又對物理學(xué)的神奇理論充滿興趣的你,如何初窺門徑呢?

面三本頂級物理學(xué)家的著作,一定能讓你豁然開朗。


01.

物理學(xué)的進化

《物理學(xué)的進化》是現(xiàn)代物理學(xué)的奠基人阿爾伯特·愛因斯坦和波蘭物理科學(xué)家利奧波德·英費爾德(Leopold Infeld)合著的科普讀物,首次出版于1938年。

《物理學(xué)的進化》

作者:[德] 艾·愛因斯坦 / [波] 利·英費爾德

 出版社:湖南教育出版社

出版時間:1999


這本書向讀者介紹了從伽利略、牛頓時代的經(jīng)典理論發(fā)展到現(xiàn)代的相對論、量子論和場論的演變情況。

全書分為四章:機械觀的興起;機械觀的衰落;場、相對論;量子。全書沒有引用數(shù)學(xué)公式,文字通俗、舉例淺顯,編寫體裁別開生面,是一本通俗的科普書籍。

與此同時,兩位科學(xué)家還在書中提出了當(dāng)時的前沿概念——場。

牛頓經(jīng)典力學(xué)之后,描述物理現(xiàn)象最重要的概念是粒子,而場則是描述粒子之間的空間關(guān)系。經(jīng)典場論的概念直接推動了麥克斯韋方程組以及后來相對論的建立。

在這本書的寫作中,愛因斯坦表現(xiàn)得更像一位哲學(xué)家而不僅僅是一位物理學(xué)家?!段锢韺W(xué)的進化》開篇就寫到:

「我們的目的是用粗線條的輪廓說明物理學(xué)家的工作必須像偵探那樣用純粹的思維來進行。我們主要是敘述思維和觀念在大膽地探求客觀世界的知識中所起的作用。」

概念和公式不是本書重點,有關(guān)物理學(xué)的思維觀念才是作者想傳達給大家最重要的信息。


02.

物理定律的本性

「大自然只用了一些最長的絲線來編織她的花樣,使得在她的織物上的每一片段都體現(xiàn)了整塊錦緞的組織原則?!?/span>

——里查德·費曼

理查德·費曼(Richard P. Feynman)是一位科學(xué)怪才,諾貝爾物理獎得主,對物理學(xué)教育充滿熱情。

《物理定律的本性》這本書是費曼在康奈爾大學(xué)的一系列講座的整理稿,他用引人入勝的方式,將普通人望而卻步的自然科學(xué)知識講得趣味盎然,他對于物理定律本性的認識更是讓人印象深刻。

全書共七章,主要包括引力定律、數(shù)學(xué)同物理的關(guān)系、守恒定律、對稱性、過去和未來的區(qū)分、概率和不確定性以及物理定律新的發(fā)現(xiàn)內(nèi)容。

《物理定律的本性》

作者:「美」R·P·費曼

 出版社:湖南科學(xué)技術(shù)出版社

出版時間:2005


在這本書里,費曼幾乎沒有講前沿的物理研究,而是將人類歷史上已成定理的物理概念用最通俗的語言告訴我們。我們也只有在掌握定律的基礎(chǔ)上,才可能以物理學(xué)的方式理解我們生存的世界。

對于物理學(xué)的初學(xué)者而言,費曼的《物理定律的本性》可以幫你理清物理學(xué)最重要最基礎(chǔ)的基本定律,讓你對物理學(xué)概念有所了解。

這本書不能讓你讀完就掌握整個物理學(xué),但它的幽默風(fēng)格和引人入勝的語言會為你打開物理學(xué)的大門。比如,當(dāng)費曼在討論物理學(xué)與數(shù)學(xué)的關(guān)系時,他改編英國科學(xué)家、小說家查爾斯·珀西·斯諾(Charles Percy Snow)關(guān)于「兩種文化」的論述,如此說到:

「我真的那么想, 那兩種文化將人們劃分為兩部分, 一部分對數(shù)學(xué)有足夠的理解經(jīng)驗, 使得他們能夠欣賞大自然之美, 而另一部分則因為不懂?dāng)?shù)學(xué)而做不到?!?/span>

經(jīng)典物理學(xué)和我們生活中的經(jīng)驗有什么不同,從這本書入手你會得到一個粗略的答案。


03.

光和物質(zhì)的奇妙理論

《QED:光和物質(zhì)的奇妙理論》

作者:「美」R·P·費曼

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