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七堂极简物理课

 【阅读之城】| 《七堂极简物理课》:万物一理?想得很美

 

“被翻译成34种语言的现象级畅销书”“阅读之城2016年请读书目在列”“豆瓣网友评分8.3”……让我翻开这本《七堂极简物理课》的并不是上面这些标签,而是它充满神秘之美的封面(请自动脑补金光闪闪的效果)。

 

《七堂极简物理课》封面

 

看到“物理课”三个字,不知您作何感想。反正我脑海中只能闪现出匀速运动的小车、催人入眠的单摆和爱因斯坦的鬼脸。但我们摆脱应试的压力后就不难发现:无论东方还是西方,“人们对美、知识和探索的痴迷是一样的”。这其中有一群统称为“物理学家”的神奇生物,总是千方百计地尝试用简洁优雅的公式和理论来概括我们身边的一切,本书作者卡洛·罗韦利就是其中之一。

 

没有随堂测验和期末考试,选个舒服的姿势,您就可以开始噌噌地长知识了。作者利用七篇短文,分别探讨了20世纪物理学的两大支柱理论的产生和发展、它们之间的矛盾以及物理学家为了消弭这些矛盾所做的努力。提醒您一下,这位理论物理学家同时也是科学史和科学哲学(history and philosophy of science)教授。所以书中不时闪现生花妙笔和深邃思想绝非偶然,连他信手拈来的趣闻轶事都让人读来或饶有兴味,或掩卷深思。比如下面这段:

 

“爱因斯坦去世的时候,玻尔——他最强劲的对手——表达了对他的敬仰之情,感人至深。几年后,当玻尔也去世的时候,有人拍下了他书房黑板的照片。黑板上画着一幅画,是爱因斯坦思想实验中那个‘充满光的盒子’。……直到最后一刻,他仍未停止怀疑。”

 

玻尔去世时书房黑板上的光子盒草图(来自网易新闻http://news.163.com/05/1006/00/1VBDEA3A0001121S.html

 

爱因斯坦和玻尔(来自果壳网http://www.guokr.com/post/765072/

 

在简单介绍了“广义相对论”和“量子力学”的诞生过程之后,从第三课起,作者通过回顾人类对宏观世界的“宇宙构造”和微观世界的“基本粒子”的认识过程,向我们展示了上述两大理论的重大作用。对于部分理科生和科幻爱好者来说,这可能是毫无新意的“复习”,不过试着想象几百年前但丁或莎士比亚死记硬背应知应会的“地心说”的情景,也还挺有意思的吧?

 

欧洲中世纪某种“地心说”模型(来自维基百科https://en.wikipedia.org/wiki/Ancient_Greek_astronomy

 

《七堂极简物理课》插图:“地心说”示意图

 

“这是亚里士多德在他的著作《论天》中描述的宇宙,这张图也代表了从地中海文明时期到中世纪结束之前,人们对宇宙的认知。但丁和莎士比亚在学校里学的就是这样的宇宙图。”[此段引文与图5直接相关,图4并非《论天》插图,仅为同时代作品示例]

 

作为当代读者,我们可能会对先贤的“封建迷信”“奇谈怪论”付之一笑,甚至嗤之以鼻。但当我们陶醉在科技进步、知识爆炸的美好景象中时,作者却给我们当头棒喝“这两个理论带来了丰富的成果,奠定了当代科技的基石,彻底改变了我们的生活方式。但这两个理论不可能同时正确。至少依照目前的形式,它们是相互矛盾的。”[79.png]

 

经过作者提点,我们才恍然发现:人类对世界认知的每次飞跃,都来自于将相互矛盾的传统理论以全新的方式结合阐释。那么勤劳智慧的物理学家们要如何结束这种“精神分裂”的局面呢?作者的主攻方向——“圈量子引力(Loop Quantum Gravity)”理论或许是个办法。作为该理论的开创者之一,作者将在第五课中亲自讲解。至于他是不是王婆卖瓜,我们不妨交给时间来检验吧!

 

哦不行,以后连“时间”都不敢随便提了。我一直以为“君生我未生,我老君未老”就足以概括爱因斯坦的狭义相对论时间观了,可当我得知他老人家在安慰去世朋友的家人时说:“过去、现在和未来之间的分别只不过是持久而顽固的幻觉”后,我真的要出现幻觉了!在第六课中,“热(heat)”“概率”“时间”和“黑洞”这四个看起来毫不相关的概念被奇妙地联系到了一起,热量的传递只是个概率问题?黑洞是热的?很多我们直觉“这不科学”的说法,听起来还挺有道理。快来亲自体验一下固有观念被颠覆的奇妙感觉吧!

 

影片《星际穿越》里的黑洞形象,它看起来热吗?(来自网易新闻http://news.163.com/15/0217/09/AIL5KJ4500014TUH.html

 

在本书的“最后一课”,作者探讨了我们人类本身。我们是什么?我们的意识、价值、梦想、情感和知识又是什么?这恐怕是哲学家探讨了上千年的问题。那这位物理学家怎么说呢?“我们由原子和光信号构成,同山上的青松和星系中的群星间交换的原子和光信号并无区别。”的确,我们在浩瀚的宇宙中显得如此渺小,构成我们的基本粒子也遍布宇宙、并无特别。但与此同时,“我们的道德价值、情感和爱是再真实不过的了,它们是自然界的一部分,是人类与动物界共享的财富,是我们这个物种通过千百万年的进化确定下来的。”

 

开始阅读之前,我还有个友情小提示:每课开头有一幅插画,课后您不妨翻回来再看一眼它,相信您会有不同的感受,顺便也检验了学习成果。[107.png]

 

《七堂极简物理课》章节题图

 

看完本书之后,您可能也会意识到:我们所渴求和为之骄傲的知识,或许只是适用于一时一地的特例,甚至是误解,但可贵的是,我们依然好奇,带着盈眶的热泪追寻不止。

 

“现在,在人类已知事物的最前沿,我们将要航行于未知的海洋,世界的奥秘与美丽熠熠生辉,让我们目眩神迷。”

 

《七堂极简物理课》封底

 

 

 

作者介绍:

卡洛·罗韦利,意大利理论物理学家,圈量子引力理论的开创者之一。曾在美国、意大利工作,现在法国带领量子引力研究小组。

内容简介:

在本书中,意大利物理学家卡洛·罗韦利用诗一般简洁优美的语言向读者讲述了20世纪以来现代物理学的伟大理论发现。相对论、量子力学、宇宙的结构、空间的颗粒、时间的本质……在这七堂简单明了的物理课里,作者为我们打开了一个奇妙的物理学世界,也带我们轻盈地飞过重重障碍,窥见科学的深刻与美丽。

 


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