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不仅仅是科普！

organism 对 物理世界奇遇记 的书评 发表时间：2013-06-16 14:06:31

       首先这本书不是传统意义上的科普书，如果与时间简史之类相比的话，基本概念或者说切入点的门槛都不像一般的科普书那么低，虽然书中的汤普金森先生也是以一位门外汉的身份加入这次物理世界探险，但是书中内容却更像是内行之间茶余饭后的侃侃而谈，所以呢，如果对于这本书你如果像是作为通俗读物去阅读的话，本人并不推荐你选择这本书！
       对物理史和各物理分支中的基本概念定理不是很了解的话，你总会觉得这本书只是隔靴搔痒。比如前几章的相对论部分，爱因斯坦的相对论浅说这部书其实用了大量篇幅去介绍旧的时空观与电磁理论之间的矛盾，这样自然而然就会引导读者去思考那如何去解决这些种种矛盾呢，那么洛伦兹变换就应运而生了。狭义相对论的两个假设包括光速不变和惯性系等价。先说光速不变，在理论上，麦克斯韦理论表明，光速只和电磁波的传播介质有关，那就是介质只要是确定的，那么光速就是定的。后继赫兹更近一步指出，光速和光源运动的速度无关。举个例子，一列火车运行速度为V，这个时候车头灯发出一束光线，速度为C，那么按照经典伽利略变换的话，这个时候，如果你静止在地面去观察这束光线的话，应该看到的光速是C+V（伽利略变化只是简单的速度相加），但是按照赫兹的结论的话，光速与光源运动速度无关的话，你这时候看到的光速依然是C，而不是C+V，这下你就可以看出传统的伽利略变换和新的电磁理论之间的矛盾了！而从实验的角度，迈克尔逊莫雷实验也表明，光速在任何情况下都是不变的。这就自然而然的引发人们的思考，究竟是电磁理论错误呢还是伽利略变换是错误的？因为伽利略变换是隐含绝对时空的，所以爱因斯坦就建立在实证的基础上抛弃了伽利略变换（因为不管从理论上还是实验上都表明电磁理论是正确的，而绝对时空确是无法证实的，那么自然而然就抛弃了伽利略变换），坚持了电磁理论的正确性，从而才有了第一条假设，光速不变！惯性系（不严格的说就是静止或者匀速运动的参考系）等价其实是在说，你无法通过物理实验去区分你在匀速运动中还是静止在地面上，因为如果你站在一个匀速运动的船上，你看不见窗外，听不见马达的轰隆声，你在这个船上做的所有的物理实验，都和你在静止时做这个物理实验看到的现象完全相同，所以惯性系就是完全相同的参考系。根据这两条假设，只要你掌握了初中多项式相乘，那么你完全可以自己推导出洛伦兹变换公式，而狭义部分的所有结论都是通过这个变换公式得出来的（参见Yale大学基础物理公开课洛伦兹变换一讲）。而对于广义相对论，其实只有一个等效原理，就是均匀引力场和匀加速参考系是等价（注意这里是均匀引力场，由于空间是不存在严格意义均匀引力场的，所以才能确定引力是确实存在的，而不是加速运动的一种幻觉，也是为什么会有潮汐的原因）。比如在一个远离其他有质量物体的地方，这个时候你就不受引力作用了，假设你在一个箱子里，箱子上面系了一根绳子，如果一个小妖怪拉着这个绳子让你向上做加速度为g的运动的话，底板就会给你一个mg的支持力，这种感觉就和你在地球上是一样的，这个时候你就不能区分自己是在地球上站着呢还是在一个箱子里面加速向上运动呢！广义相对论里面的很多结论都可以这样定性的去理解，只不过要精确具体计算空间曲率，引力红移什么的，就要用到比较深一点的数学工具了，但是这种定性理解完全不会妨碍你去理解广义相对论的内容。对于有一定基础的读者来说的话，汤普金森先生问的每一个问题还有教授解答时候的切入点都会让你觉得正好搔到痒处，你心里也会想：就是这样，此刻就应该问这个问题，而教授的回答也会让人心中默念：对着呢，读者的疑惑就是这样，你就应该回答这一点！所以我说，对于有一定物理基础的读者来说，这确实是一本好书！
       说说量子力学部分，书中那个小鹿通过狭缝（双缝干涉）就直直的把自己送到了守株待兔的狮子嘴里的例子，如果你只是高中物理水平的话，你也能理解这一部分内容，但是如果你对量子力学发展初期波动派和粒子派的论战史有了解的话，你看到这一部分的时候，那就会是不一样的感触了，因为早期的量子力学基本上就在解释双缝干涉时的哲学矛盾。说到量子就不得不说那个海森堡不确定原理了。之所以要说，是因为书中翻译的错误，书中翻译是测不准原理，其实这个名字早已经明确是不确定原理了。当年海森堡为了让大家理解不确定原理，就举例说明你测量一个粒子的时候要用光去“看”它，光就会对这个粒子产生扰动，这样的话，就不能同时精确测量粒子的位置和动量了。测不准容易给人误导，你认为只是由于测量方法和仪器限制人们无法同时精确知道这两个物理量，但是不确定原理的本质在于，即使你不测量，这个世界上也不客观存在同时精确具有位置和动量这两个物理量的粒子，这种自然界的限制和你测量与否没有关系，所以正确的译名应该是海森堡不确定原理！
       同样的还有麦克斯韦妖，你首先要去了解下麦克斯韦是在什么历史条件下提出的这么一个最终引出信息熵的小妖怪。还有熵这个东西到底是在说什么，我倒是觉得如果你把熵作为宏观状态所包含的微观状态个数，或者说就把熵作为概率去理解的话，应该对熵增原理会比较好理解。
       书的后四分之一内容就要求你有整个的前期物理基础准备，你才能继续饶有兴趣的看下去，要不就只能觉得是在很刻板的去给大脑输入一些知识而已，这样就少了读书的乐趣和获得自然大美的快感。
       看完书以后，总喜欢总结和梳理下自己的读书所得。自然有大美而不言，四时有明法而不议，万物有成理而不说。物理则是言不言之美，议不议之法，说不说之理，所以如果你对此道有浓厚的兴趣和强烈好奇心，那么就去读物理！
       

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对“不仅仅是科普！”的回应

organism
organism 2014-01-19 21:54:37

我对不确定原理的理解，是我看过很多书以后才得出的结论，尽管我自己也觉得各种书里面对不确定原理的这个比较非实在的说法也是差强人意，但这也算是目前最好的一种解释了，再往上如果牵扯到哲学解释我就不想深究了。以前觉得对于不确定原理的观法解释，大家应该不会存疑太多，但有一次在一个物理小组里面讨论，大家骂成了一片，莫衷一是，所以看个人对此的理解了。http://www.douban.com/group/topic/45304458/看下这个帖子，你会发现这个不是一时半会就能说得清楚的了

回应他
折纸尸
折纸尸 2014-01-19 17:33:43

很显然 楼主并没有理解不确定原理

回应他

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物理世界奇遇记

书名： 物理世界奇遇记
作者：
出版社： 科学出版社
原作名： The New World of Mr Tompkins
译者： 吴伯泽  |  [英] 斯坦纳德
出版年： 2008-4
页数： 251 页
定价： 28.00元
装帧： 平装
丛书： 20世纪科普经典特藏（中译本）
ISBN： 9787030215680