费曼把宇宙比作织锦,而万万千千星系之间那看不见的、纵横交错的引力则是精妙绝伦的经纬线。通过讲解卡文迪许的扭秤实验,引力被具象化成一根根比毛发更细的石英纤维,听众一下子就领略了这比喻的精彩之处。
今天带来的这本《物理定律的本性》是费曼教授在美国康奈尔大学所作的梅森哲讲座系列演讲的文字记录,一共7篇。
举办这次讲座是在1964年,而听众则是希望能更了解“物理定律的本性”的大学生。BBC赶去拍摄了全过程并制作投放,因此演讲视频被更多喜爱物理的人看到。为了更方便参考和记忆,在他们的反馈下,才诞生了这本书。

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一本写给物理的情书
宇宙间的所有物质都是相同的。做出这种神奇的判断,是因为我们可以通过那些恒星发射的光的特征,鉴别出和地球上种类相同的原子。生物和非生物都有,只是排列组合不一样。
我们体内的氢元素可能来自于亿万光年外一颗巨大恒星的爆炸。在很久之后,它组成了我们身体的一部分,而那颗它诞生的星球则在宇宙的某个角落渐渐坍塌沉寂。
这是神奇的物理。那些简短的真相往往由几代人的心血堆砌而成。

在费曼的世界里,定律藏在星河的流动里,躲在海洋的潮起潮落中,跳跃在电荷的转移上。
在这本书中,他把自己的视角借给观众。所以我们能看到那些“所有字都认识,意思也懂,就是连起来不太明白”的物理定律,突然从书中活了过来,面目生动的朝你微笑。
了解引力定律,你不必害怕某天清晨起床看到大家都轻飘飘的飞上了天;了解守恒定律,你就明白了为什么汽车朝后喷尾气就能向前运动。

格陵兰的某一条冰河运动,在海洋出现了十分奇特的弧形连拱,每年甚至能前进千余米。这不是因为有某种庞大的海洋怪物在背负着它游泳,而是在重力和挤压的影响下,它本身已经颇具能量了。
物理之美是构建在理性和结构之上的,它让我们对于世界的秩序充满信心。从某种意义上来说,我们用物理学解释了所处的世界。
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数学,物理的娇妻
费曼教授认为,没有比数学能更好诠释物理的语言了,它们简直天生一对。
数学是一种推理工具,物理则非常需要逻辑严谨的推理。如果你对物理爱得深沉,那也请你尊重它的所爱,善待数学。当然,也不要把它们混为一谈,物理始终是要同现实世界联系的。
费曼花了一整个篇幅来讲数学和物理之间相辅相成的关系。他搬出了不少例子,比如爱因斯坦在推广引力理论的时候,采用了更简洁和单纯的场的方法和最小值原理,因为牛顿那种物理学的描述方法已经太过复杂了。

通往数学的路途虽然并不平坦,但冲破阻碍之后,你会发现自己忽然耳聪目明起来,因为那时候,自然会掀开它的面纱,让你直面惊人的美丽——这将给你探寻更多的勇气。
毕竟,发现的乐趣就是奖赏。
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如何寻找新定律
在过去,有许许多多杰出的人才在为物理学——这座人类最精密的科学大厦添砖加瓦。我们发现了许多优美的定律。那么如何成为一个新定律的发现者呢?
在本书的最后一章,费曼从一个新颖的角度重新解释了定律。定律是从古到今不曾被证明为错的宇宙规律。也就是说,如果科学家在实验中发现了不符合现有定律的现象,那就很可能需要另一个理论去解释这件事。这就是为什么我们在牛顿的经典力学之外,有了爱因斯坦的相对论。
在航天技术蓬勃发展的今天,我们将会需要更多优秀的物理人为人类漫游太空做出更多的探索。也许在不久的将来,会站出那样一个人,在前人的基础上发现一个伟大的定律。而这样的定律,足以改变我们每个人的人生。
这本《物理定律的本性》由湖南科学技术出版社制作,32开,使用了北欧轻型纸,柔韧不伤手。比起教科书,这本书更适合被称作兴趣读物。并且它也入选了由《教育部基础教育课程教材发展中心中小学生阅读指导目录(2020年版)》,推荐阅读学段在初中。建议对物理感兴趣的学生和老师一定要读一读,你会对物理的热爱更上一层。
在书的最后,还附录了理查德·费曼的人物小传,帮助读者了解作者生平背景。如果不知道费曼,可以先从小传看起,这样对于前面的内容会有更进一步的理解。
《物理定律的本性》是费曼的梅森哲讲座整理而成,对于无缘观看费曼讲座的人来说,这本书最大程度地弥补了遗憾。费曼在演讲中探讨了守恒定律、对称性、过去与未来以及量子力学带来的概率和不确定性。
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