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美丽的物理学——读《七堂极简物理课》

美丽的物理学——读《七堂极简物理课》

作者: PhoebeBuffay | 来源:发表于2017-04-04 22:29 被阅读0次

    《七堂极简物理课》的作者是是意大利物理学家卡洛·罗韦利,此书是他报刊文章的扩展。这本书的最重要意义是把令人望而生畏的物理学用通俗和诗意的语言介绍给大众。

    作者在前言《写给中国读者的话》中表示,接触了中国文化和近距离了解了中国人之后,发现中西方的差异没有想象中那么大。“两种文化中,人们对美、知识和探索的痴迷是一样的。”的确,在科学上,中国虽然晚了西方很多年,但此时此刻对科学的追求却是相同的。

    全书分为六章,讲述了20世纪物理学的主要研究领域。这六章分别针对:广义相对论、量子力学、宇宙的构造、宇宙中的基本粒子、量子引力、概率和黑洞的热。最后的结尾提出面对物理学为我们展示的这个奇异世界,我们应当如何反思自己的存在。

    这本书很薄,字数相当少,甚至花一两个小时就能读完,而且读得酣畅淋漓。读完此书,并不会完全理解一个理论、或者一个公式,这也不现实,但是它成功地让我们感受到了科学之美。不涉及任何科学理念和科学方法,有的仅仅是科学之美。

    这本书令文科生赞叹,而对理科生来说,或许太过肤浅。但是,用如此浅近的语言把深奥的科学带给大众,又有多少理科生能够做到?

    就拿第一章“最美的理论”举例吧。这一章带我们走近广义相对论。虽然对于现在的科学界来说,相对论已经不是刚被提出来时只有“三个半”人能理解的状态,大量的观测和事实佐证了广义相对论。但是,对于普通人来说,理解起来仍是遥不可及。

    作者对广义相对论基本思想的描述如下,看看我们能否通过简洁、生动的语言一窥这个理论的精妙:

    “空间不再是一种有别于物质的东西,而是组成世界的‘物质’成分之一,一种可以波动、弯曲、变形的实体。我们不再身处一个看不见的坚硬框架里,而更像是深陷在一个巨大的容易变形的软体动物中。太阳会使周围的空间发生弯曲,所以地球并不是在某种神秘力量的牵引下绕着太阳旋转,而是在一个倾斜的空间中行进,就好像弹珠在漏斗中滚动一样。”

    “空间在有物质的地方会发生弯曲”。“不仅是空间,时间也同样会发生弯曲。在离太阳更近的地方,时间会过得比较快。”

    “当一个大恒星燃烧完自己所有的燃料时,它就会熄灭。残留的部分因为没有燃烧产生的热量的支撑,会因为自身的重量而坍塌,导致空间强烈弯曲,最终塌陷成一个真真正正的洞。这就是著名的‘黑洞’”。

    “空间不可能一直保持静止,它一定是在不断膨胀的”。“宇宙背景辐射”的发现证明了这一点。

    “空间会像海平面一样起伏,‘引力波’与爱因斯坦的预言惊人一致。”

    第二章“量子”主要讲了量子力学。之前看过《上帝掷骰子吗——量子物理史话》,这本书是一本“皇皇巨著”,用很大的篇幅展示了量子力学发展历史的波澜壮阔。和这本比起来,《七堂极简物理课》这本小书中不到10页的篇幅就显得有点单薄,不够“过瘾”了。量子物理史话准备重读,后面再写。

    广义相对论和量子力学是存在矛盾的,这是科学界至今无法解释的一个问题。作者略带兴奋地说:“物理学已经不是第一次面对两个看起来完全对立的伟大理论了。而过去的每一次成功地将相互矛盾的两个理论统一时,我们的世界观都产生了巨大的飞跃。牛顿整合了伽利略的抛物线运动和开普勒的天体椭圆运动,发现了万有引力。麦克斯韦将电和磁的理论结合起来,提出来电磁场方程。爱因斯坦在解决电磁学和经典力学的明显冲突时,发现了相对论。”

    现在,科学家正在积极探索、寻找一个统一的理论框架来解释这个世界……

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