物理直觉:开启物理之门的钥匙

首页 > 教育新闻 > 新闻阅读存档/2020-06-17 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

    《六极物理》(接力出版社)是一本把整个物理学的前沿知识,系统地用简明的语言和极少的公式写下来,给不是物理专业的人看的科普书。记得我读中学时,班上很多同学都对物理有着浓厚的兴趣,但到后来只有很少的人去学物理。原因之一是大家有各自感兴趣的领域,但另一部分原因,就是因为他们害怕大学物理书上一堆一堆的公式,觉得自己可能学不好。

    那么真正做科研,需要会算公式吗?可以说有的领域需要,比如建造粒子物理的对撞机的那些人,当然需要会计算各种费曼图。而有的领域不需要,比如Leonard Susskind(李奥纳特·苏士侃)做的一些工作。作为一个不是物理专业的人来说,能理解这些工作是怎么回事就很开心了,并不需要真正像做科研一样,把所有公式都理解并熟练运用。怎样才能在不看到很多公式的情况下理解这些内容呢?当然就需要一个领路人来告诉大家了,严伯钧老师就是这样的人,他所著的《六极物理》可以帮大家建立起物理直觉,在不需要公式的情况下就能理解物理的精髓。

    物理直觉一直都非常重要。很多人能学好牛顿力学,是因为牛顿力学跟大家的生活息息相关,比如我们研究单摆,自己拿绳子系一个球就可以在家里玩。但是现在物理学的发展越来越尖端,很多东西不可能拿到实体在家里玩,自然也就想象不出来是什么样子的。科学家研究这些东西并把结果写成公式,很多人就算拿着这些公式算出结果了,直觉上可能也没有理解。但是这个领域顶尖的人,可能一眼就看出计算的毛病,靠的就是物理直觉。

    这本书就是从极快、极大、极重、极小、极热、极冷六个方面,帮助大家建立物理直觉。这些极,都超出了我们日常生活所能直接接触到的事物,也就是说,我们没法把这些东西拿到家里来做实验,但看了这本书,就好像我们真正看到了这些东西一样。

    比如极快篇,通过普朗克和爱因斯坦的火车实验,来阐明狭义相对论的一些原理。爱因斯坦坐在火车上以接近光速的速度运行,普朗克在地面上看爱因斯坦,两个人测量的光速是一样的。然后普朗克觉得爱因斯坦时间慢了,爱因斯坦觉得普朗克时间慢了,说明了钟慢效应。后面又用同样的例子说明了尺缩效应,同时的相对性和刚体悖论。在现实生活中,我们远远到不了这么高的、让我们能感受到相对论效应的速度,但跟着这本书,我们好像身临其境,真的看到眼前有爱因斯坦和普朗克这两个人,我们好像真的能跟普朗克交流,普朗克告诉我们,“你看,爱因斯坦那边的时间怎么过得那么慢呢”。渐渐地,读者的心中就能培养出这样的物理直觉。虽然我们没法坐上宇宙飞船去遨游一圈,可是当我们闭上眼睛,真的就可以想象出,在未来也许我们的朋友坐上了这样的飞船,我们和他们所看到的空间、所体会到的时间是什么样子。

    类似的例子同样也可以在书中找到很多,读者好像可以在大脑中建立这样的实验室:一闭上眼睛,就可以把整个宇宙想象出来;可以把自己缩小成蚁人那么小,看看原子长什么样子;可以像超人一样进入太阳的中心,看看核聚变是怎么发生的。这可能是我们从小就梦寐以求的,我们想看看,这样的世界是什么样子的。

    这样的物理直觉对物理的学习非常重要,因为只有眼前出现了这样的物理场景,看到发生了什么,才知道该用什么样的公式去形容眼前的场景。从这个角度说,《六极物理》不仅对非物理专业的物理爱好者和有志于学习物理的高中生有重要意义,而且对物理专业的本科生来说也有一定的帮助——因为很多人只是停留在会背书上的公式、会套公式考试算对的层次,他们其实不会有身临其境的感觉,所以这本书会对很多人起到很好的帮助作用。

    (作者系斯德哥尔摩大学物理学博士后)

  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐