《七堂极简物理课》——如诗般优美隽永的科普书

“无论是欣赏艺术,还是领悟科学,我们最终得到的将是美的享受和看待世界的全新视角。”

印象中,自己第一次认真思索宇宙问题,是在小学三年级。

那时候,老师要求同学们每天写一篇日记。有一天,吃饱饭后坐在院子里发呆的我,抬头望见无比深邃遥远的星空,突然觉得神秘极了!奇妙极了!“宇宙好大好大啊……”我暗想着:“可是到底有多大呢?能大的没有边际吗?宇宙之外是什么呢?”

于是,我把这些疑问写在了日记本上,满心期盼老师能给我一个答案……

结果,第二天,老师在我的日记本上写下一个大大的——

“阅”

……

再后来,我明白了,这些问题不要说是我的小学语文老师,就是全世界最厉害的科学家们,还没弄明白呢。

好吧,那我也就不去想了。

不过,对宇宙、物质、时间、空间等等那些深奥而神秘的问题,我,也相信还有许许多多人,都在心底留有一份不湮灭的好奇……


前几天,在当当网上无意间发现了这本《七堂极简物理课》,被“极简”吸引,又隐约记得朋友提及过,遂买入。


拿到手就被吸引:黑色的精装书皮,印着金色的点点繁星,封底是一段优美如诗的文字:

“在科学的前沿,在人类认知能够抵达的边界,科学变得愈发迷人了,它闪耀在对原初想法的锻造中,在直觉和尝试里,在那些被选择又被放弃的道路上,在不断产生的热情中,在于努力想象那些从未被想象过的事。”

怎样?它的气质是不是与你读过的、印象中的科普读物都不同?

这本书的作者是意大利物理学家卡洛·罗韦利,圈量子引力理论的开创者之一(人家可是“严肃正经”的科学家)。此书,就是他专门写给那些对现代科学一无所知或知之甚少的朋友们。

用简明的语言,诗意的讲述,将相对论、量子力学、宇宙的结构、空间的颗粒、时间的本质……这些20世纪以来现代物理学的伟大理论发现,放入七堂简洁动人的物理课中,让我们得以窥见科学的深刻与美丽,告诉我们如何更深入地理解这个世界,也向我们展示了未知的世界有多么广阔。

不到100页,可以一口气读完。

书中具体内容就我就不过多透露了,仅从每一课中摘录部分我喜欢的文字,分享给大家。

第一课 最美的理论

少年时代的爱因斯坦曾读过一年无所事事的时光。很可惜,现在很多青少年的父母经常会忘记这样一个道理:一个没有“浪费”过时间的人终将一事无成。

世界上有许多感人至深、无与伦比的伟大作品,比如莫扎特的《安魂曲》、荷马的《奥德赛》、西斯廷礼拜堂的穹顶画、莎士比亚的《李尔王》……想要领悟这些作品的妙处,都要经历一个从头学起的过程,但最终获得的回报将是百分之百美的享受。其实,除了美感之外,这些作品还能为我们提供一个观察世界的全新视角。广义相对论,这颗爱因斯坦的明珠,正是这样一件杰作。

这是一个惊世骇俗的理论,对宇宙做了惊人的简化:空间不再是有别于物质的东西,而是构成世界的“物质”成分之一,一种可以波动、弯曲、变形的实体。

无论是欣赏艺术,还是领悟科学,我们最终得到的将是美的享受和看待世界的全新视角。

第二课 量子

从一个轨道到另一个轨道的“量子跃迁”是它们现身的唯一方式:一个电子就是相互作用下的一连串跳跃……似乎上帝设计现实时没有重重地画上一笔,而只是用点隐约描出了轮廓一样。

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。黑板上画着一幅图,是爱因斯坦思想实验中那个“充满光的盒子”。直到生命的最后一刻,他仍在挑战自己,仍然想要知道的更多。直到最后一刻,他仍未停止怀疑。

第三课 宇宙的构造

在实验、测量、计算和严格的推导之前,科学首先是视觉活动。科学思想得益于以新的方式“看”事物的能力。

银河系本身也只是众多星系间浩瀚星云中的一粒尘埃。这些星系一直蔓延到我们最强大的天文望远镜也看不到的地方。世界现在成了一片均匀的、没有尽头的疆域。

空间不是一马平川,而是弯曲的。宇宙布满了星系,所以我们想象它的纹理会像海浪一样起伏,激烈处还会产生黑洞空穴。

第四课 粒子

但这些粒子并不多,只有不到十种。这少量的基本原料,如同大型乐高玩具中的小积木,靠它们建造出了我们身边的整个物质世界。

量子力学和粒子实验告诉我们,世界是物体连续的、永不停歇的涌动,是稍纵即逝的实体不断地出现和消失,是一系列的振荡,就像20世纪60年代时髦的嬉皮世界,一个由事件而非物质构成的世界。

亲爱的读者,天空和大地上存在着超出我们的哲学或物理学想象的东西,这也不是什么新鲜事了。就在不久之前,我们还在怀疑无线电波和中微子的存在,尽管它们充满了整个宇宙。

如今,这就是我们对物质的认识:屈指可数的几种基本粒子,不断地在存在和不存在之间振动、起伏,充斥在似乎一无所有的空间中。它们就像宇宙字母表里的字母,以无穷无尽的组合,讲述星系、繁星、阳光、山川、森林、田地,以及节日里孩子脸上的笑容和星光璀璨的夜空的漫长历史。

第五课 空间的颗粒

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。

这些空间的量子在哪里?它们不存在于任何地方,也不在“空间之中”,因为它们本身就是空间。空间就是一个个引力量子相互勾连而成的。世界又一次显得更接近关系的集合,而非物质的集合。

这个理论描述的世界和我们熟知的那个相去甚远。这里不再有“包含”着世界的空间,也不再有事件发生“于其中”的时间。这里只有空间和物质的量子持续相互作用的基本物理过程。

物理开阔了人类的眼界,我们看到的东西不断地让我们惊异。我们意识到人类满脑子都是偏见,我们对世界本能的认识是片面的、狭隘的、不合时宜的。

第六课 概率、时间和黑洞的热

物理学另有一座与众不同的伟大城堡,它提出了一个让人始料不及的问题,那就是:“什么是热?”

这是一个关键的问题,因为它关系到时间的本质。在所有不发生热交换,或热交换可以忽略不计的情况下,我们看到的未来和过去是一模一样的。

为什么热量会从热的物体跑到冷的物体上,而不是相反呢?玻尔兹曼发现其中的原因惊人地简单:这完全是随机的。

物理学家和哲学家们得出结论:全宇宙共有同一个“现在”的观念是种幻觉,时间在宇宙中同步“流逝”这种概括也是行不通的。

历史已经多次证明,我们的直觉是不准确的……直觉建立在我们有限的经验之上。当我们能够看得更远时,我们会发现世界并不是原先看上去那样。相信直觉而罔顾科学家们理性、严谨、智慧的集体验证,是不明智的。

但是,由于我们意识的局限性,我们只能看到一幅模糊的世界图景,并栖居于时间之中。

看不清的比看得清的更广阔。

尾声 我们

在现代物理学为世界描绘的这幅宏大画卷中,我们这些能够感知和决断,有着七情六欲的人类究竟扮演了什么角色?如果世界是一大团转瞬即逝的空间和物质的量子,一幅由空间和基本粒子组成的巨大拼图,那么我们是什么?难道我们也只是由量子和粒子构成的吗?如果是这样,那我们的个体存在感和自我意识从何而来?我们的价值、梦想、情感以及拥有的知识又是什么呢?在这个无边无际又五光十色的世界里,我们到底算什么?

事实上,世间万物都在不断相互作用,彼此身上都会留下对方的印记,从这个意义上来说,所有事物都在不断地交换信息。

假如我们的行为只能遵循自然既定的法则,那么自由地做出决定又意味着什么呢?难道在我们的自由感与世间万物运行的严谨规律之间就没有任何矛盾吗?也许我们身上有一些逃避自然法则的东西,让我们可以用自由的思考来扭转或偏离自然法则。不,我们身上没有任何东西可以逃过自然法则。

与我们身体内部发生的复杂过程相比,我们的自我认知和印象实在是太粗糙了,正因如此,我们才感觉自己拥有真切的自由。

构成“我们”的是这整个错综复杂的过程,而不仅仅是我们能意识到的那一小部分。

我们的道德价值、情感和爱是在真实不过的了,它们是自然界的一部分,是人类与动物界共享的财富……它们因其真实而更显珍贵。这些都是构成我们复杂存在的真实事物。我们的真实就是哭泣与欢笑,感恩与奉献,忠诚与背叛,是困扰我们的往昔,也是安详与宁静。

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。


借着这篇读书分享,又重读了一遍此书。大脑再次因惊叹与讶异而兴奋,不知此刻它其中的数十亿个神经元正在发生怎样迅速而丰富的交互……

夜已深,却毫无困意,思绪有些飘渺……

抱起豆包,闻闻猫味儿,嗯,好真实。


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