物理读书笔记4
暑假期间，拜读了著名科学家、物理学奠基人艾·爱因斯坦和著名科学家利·英费尔德合著的科普名著爱因斯坦的名著周肇威先生的译本：《物理学的进化》，感到收益菲浅，这次仅做一些零散的摘抄以及自己粗浅的感悟，希望能尽量使这些零散的摘抄多少能反映出全书的结构、思路和精神。
这本书主要介绍物理学观念从伽利略、牛顿时代的经典理论发展到现代的场论、相对论和量子论的演变情况。其中选择了几个主要的转折点来阐明经典物理学的命运和现代物理学中建立新观念的动机，从而指引读者怎样去找寻观念世界和现象世界的联系。这本书问世后，物理学有了空前的发展。它由爱因斯但和英费尔德合作写成，前者是相对论的建立者，后者最擅长写通俗物理书。他们设想本书的读者是缺乏数学和物理学知识的。因而书中不引用数学公式，文字通俗，举例浅显，具有较强的可读性。值得我们学习和从事物理教育教学工作的人好好读一读。
黑格尔有句名言说，熟悉了一门科学的历史，也就熟悉了这门科学本身。——我记住了这句话。感觉这本书有很多值得我们阅读和思考的价值，可分为以下几点：
（一）这是一本有关物理学问题的通俗读物。作者总是从日常生活中最简单、最常见的现象去着手观察、分析问题，最后不可避免地引导到抽象、深刻的物理概念。这种“深入浅出”的写法，我以为是本书的一大优点。
在前言中，作者写到“这本书是你我之间的亲切的交谈。你也许会觉得它讨厌或有趣，枯燥或激动，但是，如果本书能使你多少知道一些人类有发明能力和智力，为了更完善地了解、掌握物理现象的规律所进行的无穷尽的斗争，我们的目的便算达到了。”
“我们的目的在于用粗线条描绘出人类如何寻找观念世界和现象世界的联系。我们试图说明是什么样的一种动力迫使科学建立起符合于客观实在的观念。
关于我们所想象的读者的特征，曾作过很长的讨论，并且处处都在替他着想。我们想象他完全缺乏物理学和数学的实际知识，但是却具有很强的理解能力，足以弥补这些缺憾。我们认为他对物理学和哲学的观念很感兴趣，同时他对努力钻研书中比较乏味和困难的部分很有耐性。他认识到，要理解任何一页，必须细读前面的每一页。他也知道，即使是一本通俗的科学书籍，也不能像读小说一样去读它。”
诸如这样的语言很多，让人感到分外的亲切，感到可以“读下去”，可以“读懂物理”，这使我想到，我们平时上课时，如果也能考虑到学生的“易听性”、“易懂性”，深入潜出，让课堂也变成一本可读性较强的书，是否也会赢得更多的学生呢。
（二）运用比较引人入胜的，精彩的小例子，阐述科学的真谛。书中多处在阐述道理的时候，注重激发读者的好奇心，吸引读者津津有味的读下去，它形象的把发现科学的过程与福尔摩斯探案相对比，非常的生动。
我们设想有一个完美的侦探故事。这个故事告诉我们所有重要的线索，这样使我们不能不提出自己对事件真相的见解。如果我们仔细研究故事的构思，不等作者在书的结尾作出交代，我们就早已得到完满的解答了。只要不是低劣的侦探故事，这个解答不会使我们落空，不但如此，它会在我们期待它的一刹那就立刻出现。
我们是不是可以把一代继一代地在自然界的书里不断发现秘密的科学家们比作读这样一本侦探小说的人呢？这个比喻是不确切的，并且以后得放弃它，但是，它多少有些比得恰当的地方，它应当加以扩充和修改，使更适合于识破宇宙秘密的科学企图。
从柯南道尔写出动人的故事以来，几乎在所有的侦探小说里都是这样开始的：侦探首先搜集他所需要的.、至少也是他的问题的某一方面所需要的一切事件，这些事件往往是很奇怪的、不连贯的，并且是毫不相关的。可是这个大侦探知道这时不需要再继续侦察了，现在只要用纯粹的思维把所有搜集起来的事件连贯起来。于是他拉拉小提琴，或者躺在安乐椅上抽抽烟，突然间，他灵机一动，这个关系找到了。他现在不仅能解释现有的线索，而且他知道还有其他许多事件一定也已经发生。因为现在他已十分准确地知道在哪里可以找到它，如果他愿意的话，他可以出去收集他的理论的进一步的证明。
如果我们再来说一句老生常谈的话，科学家读自然之书必须由他自己来寻找答案，他不能像某些无耐性的读者在读侦探小说时所常做的那样，翻到书末先去看最后的结局。在这里，他既是读者，又是侦探，他得找寻和解释（哪怕是部分地）各个事件之间的联系。即使是为了得到这个问题部分的解决，科学家也必须搜集漫无秩序地出现的事件，并且用创造性的想象力去理解和把它们连贯起来。
凡是读过侦探小说的人都知道，一个错误的线索，往往把情节弄糊涂了，以至迟迟得不到解决。凭直觉的推理方法是不可靠约，它导致了对运动的虚假观念，这个观念竟然保持了很多世纪。亚里士多德（Aristotle）在整个欧洲享有至高无上的威望，可能是使人们长期相信这一个直觉观念的主要原因。”
由此也让我想到，如果在我们的课堂教学中，也能够善于如此，是不是课堂就能够更生动起来呢。
（三）这本书很注意重大事件中不同观点、不同思想之间的争论，与物理学大厦的建立过程中的矛盾与波折。把读者引到了更加广阔的社会、文化背景之中。物理学发展历史，不可能脱离它赖以生存的社会和哺育过它的文化背景。
比如说书中对于伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法：抽象思维、数学推导和科学实验相结合的历史过程进行的详尽的叙述。它这样评论：“伽利略的发现以及所应用的科学的推理方法是人类思想上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端”等等。这些文字在高中物理教科书的阅读材料中也曾见过，而此处再读，倍感亲切。
（四）在物理学发展史中以及重大发现的描述中，他注重质疑和提出问题的重要性，书中写道：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许是一个数学上或实验上的技巧，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度看旧的问题，却需要创造性的能力，而且标志着科学的真正进步。”他创立狭义相对论来源于他从牛顿力学和电磁理论之间找到了一些矛盾，然后从这些矛盾中提出疑问，然后再深入下去找到对物质运动的认识的新的大框架，当时有这个想法的时候，他才16岁，到他26岁的时候，经历了10年的思索研究，1905年的时候提出足以影响科学技术发展进程的狭义相对论，而这个伟大的理论却源于他当时对电动力学的绝对静止观点的置疑。类似地，图灵提出人工智能始于他对“你无法制造出一台替你思考的机器”这一当时的常识的质疑。这也使我想到王淦昌院士，他是提出我国著名的“863”计划的四位中国科学院院士之一，曾于20世纪30年代留学德国。他说：“我从年轻时就敢于对前人的工作提出质疑，特别是那些与实验不符的结果，常在我脑中打个问号。”1934年他在出席一次国际学术会议时，当时有一个叫波特的人提出他在轰击铍时，发现了伽玛射线，王先生当时就觉得不可能是伽玛射线，因为它没有这么强的能量，没有这么大的穿透力。他跟导师讲，希望重新设计这个实验，证实自己的判断。可惜未得到支持。第二年查得威克发现这个射线是中子，因为中子和质子的质量一样，当时不带电所以就很难被发现。查氏因此而获诺贝尔奖。
中国有句古话：“于不疑处有疑，方是进也。”黑格尔也说过一句话：“在相同的东西里边，你能够找到不同，这才是你的本事。”所以在没有疑问的地方有人提出问题来了，这个就是进步。“真理往往诞生在100个问号之后”也是这个道理。这更使我想到，在我们的教学中，启发学生的思维，鼓励学生学会发现和质疑是多么重要的啊。
（五）书中的科学推理与思考精彩无比。有人说“科学的全部就是对每天的思考加以提炼。”而爱因斯坦的推理就是让我们真正领略到科学的真谛。比如下面的几段文字。
“我们可以继续应用直接的推理方法。思想的出发点仍然是伽利略的惯性定律。我们着实还可以应用这个在解决运动的难题中极有价值的线索从而推出许多结论来。
让我们考察在平滑桌子上朝不同方向运动的两个球。为了想象得清楚些，假定这两个方向是相互垂直的。因为没有任何外力，所以球的运动是绝对均匀的。再假定它们的速率也相等，即这两个球在相同的时间间隔内经过相同的距离。但如果说这两个球具有相同的速度是否正确呢？可以答是，也可以答否！假使两辆汽车的速率计上都表示约64公里每小时（40英里每小时），我们通常便说它们的速率或速度相等，而不管它们是朝哪一个方向开行的。但科学必须创造自己的语言和自己的概念，供它本身使用。科学的概念最初总是日常生活中所用的普通概念，但它们经过发展就完全不同。它们已经变换过了，并失去了普通语言中所带有的含糊性质，从而获得了严格的定义，这样它们就能应用于科学的思维。”
把概念加以推广是科学上常用的办法。推广的方法不一定只有一种，通常有很多种。但不管是哪一种推广，都必须严格地满足一个要求：假如原来的条件完备时，推广了的概念必须化成原来的概念。
我们可以用目前所讨论的例子很好地来说明这个意义。我们可以首先试着把速度、速度的改变和力等概念推广到沿着曲线运动的情况里去。在科学术语上，当我们讲到曲线的时候，已把直线包括进去了。直线是曲线的一种特殊的、平凡的例子。因此，如果速度、速度的改变和力被引用于曲线运动，那么它们就自发地被引用于直线运动。但是这个结果不应跟以前所得到的结果相互矛盾。如果曲线变成直线，那么所有推广了的概念都必须化成描述直线运动的已熟知的概念。但是要惟一地确定这个推广，这样一个限制是不够的。根据这个限制来推广一个概念，还存在很多种可能性。科学的史实指出，就是最简单的推广也有时成功，有时失败。我们必须首先作一个猜测。在目前这个例子里，很容易猜出正确的推广方法。新的、推广了的概念是非常成功的，它既帮助我们理解抛在空中的石子的运动，还帮助我们理解行星的运动。”
曾有人在网上讨论，什么是哲学？其实我也觉得，物理学与哲学是密不可分的。“哲学是研究一切存在之间抽象的相互关系的学科。”哲学就是在从“为什么”到“是什么”的过程中产生的学问。从前是，现在是，未来仍然是。这一段路，还有好长要走。这大约就是海德格尔称自己为“途中的思想家”的原因。《物理学的进化》全书从头到尾，字里行间，无一处不弥漫着“物理—哲学情绪”。虔诚的读者若跟随作者一道“探险”，即能被书中浓郁的“物理—哲学情绪”所感染；最后终会被完全浸透，完全征服。”这最后一点也是我最喜欢读这本书的原因。 物理读书笔记5
上帝掷骰子吗？无数科学家为这个问题背后的量子力学痴迷疯狂。如果要评选物理学发展史上最伟大的那些年代，那么20世纪初必然榜上有名，因为它为我们带来了相对论和量子论，并最彻底地推翻和重建了整个物理学体系。
量子力学的发展史是物理学上最激动人心的篇章之一。《上帝掷骰子吗——量子物理史话》这本曹天元所著的科普书籍，则淋漓尽致地将其展现了出来。在这本书里，我们会看到物理大厦在狂风暴雨下轰然坍塌，却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重生。我们会看到最革命的思潮席卷大地，带来了让人惊骇的电闪雷鸣，同时却又展现出震撼人心的美丽。我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来，却更加坚定了对胜利的信念。
这本书前半部分的章节讲述了“光的波粒二象性”的确立，直到EPR佯谬和薛定谔的猫出场的那一刻，全书进入了最佳境。作者将科普写得如武侠小说一般跌宕起伏、荡气回肠、精彩绝伦，甚至还有点诗情画意。在作者笔下，那些伟大的科学家不是神人，他们只是普通人，只是一个个为一个问题困惑且强烈想要解决它的有着意志坚定的普通人。“人们在量子这个精灵的带领下一路走来，沿途如行山阴道上，精彩目不暇接，但现在却突然发现自己已经身在白云深处，彷徨不知归路。放眼望去，到处谜雾茫茫，不辨东南西北。”量子论光怪陆离，各种各样的推论无不荒诞。但这些科学家却一个个都具有闯入一毛不拔的未知境地开拓疆土的毅力和勇气。从字里行间，我们可以感受到作者对这些科学家由衷的敬佩和因量子物理的每一个突破而怀有的难以言喻的激动。
读过这本书后，我开始明白，科学乃至社会的进步，是需要不断地跳出狭隘的思维，打破顽固的局势。我们需要拥有科学的精神，去无条件地相信一切看似不可能的东西，去质疑一切看似无懈可击的理论。这就是所谓的“不破不立”。因为回答了一个问题后，等待着我们的不是一劳永逸，而是更多问题的接踵而至。然而正是因为这样，才能让科学散发无限的生机。只有一个永无止境的谜题才能散发永无止境的魅力，因为每一个裂口都是一个新生的机会。
一部科普作品的意义不应单单在于普及科学知识，讲述科学家们的贡献，更大的意义在于激发人们对科学的兴趣，培养科学的态度，同时让人们对那些背后推动人类进步的科学英雄怀以崇高敬意。这是科普书籍的“魂”。《上帝掷骰子吗——量子物理史话》，这本书有“魂”。作者说，他更注重的是精神，是历史，而不是科学。这应该就是他能将这个故事讲述的如此精彩的原因吧。
回到一开始。上帝究竟掷骰子吗？爱因斯坦说，上帝不掷骰子。波尔笑笑说，别去指挥上帝怎么做。而霍金说，根据量子力学的理论，上帝不仅掷骰子，有时还把骰子掷到我们看不到的地方去。这其中的含义，就请你翻开《上帝掷骰子吗——量子物理史话》这本书，自己一探究竟了。
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