《物理学的进化》读书笔记

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1、《物理学的进化》读书笔记　　你可能听过一句鸡汤"10块钱的电子表和100万的劳力士，时间都是一样的转。"但这句话真的正确吗?一个现代物理学家会反驳，理由有两点1;机械表的误差会稍大于电子表。2;根据相对论，任何物体的速度都无法超过真空中的光速，那么显然，如果一个戴着劳力士的人以光速移动，他的表就会停转，不然秒针的速度一定会超过光速。　　1589的一天，伽利略登上了比萨斜塔，完成了"比萨斜塔实验"。尽管不是第一个自由落体实验，但这是最有影响力的一个实验。这一实验帮助伽利略冲破了亚里士多德思想的枷锁，一

2、脚踹开了物理学的大门。不久，经典物理学舞台上的主角—牛顿，登场了。他的登场伴随着经典物理学最重要也是最基础的定律—惯性定律(总结了伽利略的成果)这帮助当时人们理解了运动(至少是直线运动)的本质。P1(附图1)　　牛顿又通过实验揭示了其余两大经典物理学定律：　　F=m.a→物体加速度，加速方向与受力方向相同　　力的作用是相互的。　　这便启发了物理学家们去研究"力"或者应该叫"能"。能——无处不在。　　球于等高线h处释放，停在不同坡度的不同位置(停指速度为0)。球释放后到达A点前的路程，将重力势能转化成

3、为动能。而到达A点后则反之，这个实验同样可以推理出惯性定律。物体重力势能、弹性势能、动能的总和被称之为机械能。我们注意到图中球停止后位置比等高线h要低，说明整个能量转换的过程中，机械能有损耗，而损耗又去了哪儿?很简单，摩擦阻碍了运动，而摩擦生热，而热......　　能量的国际通用单位—焦耳，如果你说他是位伟大的(有杰出贡献的)物理学家，那么你只对了一半，错因是焦耳—他只是一个酿啤酒的，对物理感兴趣，所以偶尔研究。但是多亏了他，我们又发现了一个物质的性质，并用它来揭穿"热"的神秘面纱。"热"可是经典物

4、理学道路上的一块大岩石，焦耳用实验凿开了这块巨石，得出了"热是一种能，热不具有质量"的这一结论。同时，我们还给这种能起了一个简单的名字—"内能"。由于内能是分子间的作用力产生，所以一个物体一定具有内能。　　植物学家布朗的新发现以及后续的实验，被总结成了"分子热运动"理论，这也将机械观推向了高潮，因为当时看似经典物理学的一切都能用"分子热运动"理论解释。P2　　物理学的概念是人类智力的自由创造，换句我自己的话，科学是主观的。而当时物理学家们普遍抱有的主观就是"机械观"。碰巧的是，前面P1我主要写"质"

5、的故事，P2我主要写"能"的故事。而机械观便是认为：质、能分别守恒，而且如果知道某一时间点宇宙所有原子的位置及动量，就可以顺推及倒推整个宇宙一切质与能。　　P2最后一小节引入一个重要理论：分子热运动。这个理论的确加速了物理学的进化，但令人意想不到的是，这个理论加速物理学进化的方式并非修补了机械观，而是帮助物理学家发现了一些分子热运动无法解释的现象，加速了机械观的衰落。科学家读自然之书必须自己寻找答案，他们不能像某些没有耐心的侦探小说读者那样，直接翻到末尾，寻找答案。　　我们现在对亚里士多德世界观的态

6、度，说不定就和未来的科学家对我们现代物理学的态度一样，正如胡明勇主任说的，"错误是美丽的"，唯有吸取犯错的教训，保持"初心"，有批判精神，相信科学没有永恒的理论，才是前进在物理道路上最优的策略。P3(附图3)　　当两个磁铁靠近时，你会发现，它们不是互相排斥就是互相吸引。很显然，这两个磁铁在实验中的现场无法用"分子热运动"理论来解释。没想到吧!机械观主宰下的物理学家们试图用"分子热运动"理论解释一切的美梦分分钟破灭，取而代之的是在伽伐尼和伏打发现(实验)下蓬勃发展的电学。　　可是"打倒了机械观"的明明

7、是磁啊?这跟电学发展又有什么关系呢?这便是P4的核心：电磁不分家。物理学家们为了成功解释磁现象，他们引入了一个叫"场"的概念。场从一个工具逐渐变得不可代替，其对于现代物理学的重要性不亚于火之于原始人，简单点说，场为物理学家们照亮了电学和磁学甚至后面相对论的道路。场概念推广的成功原因之一在于"场"的概念实际上十分好解释：两个(多个)物体在连续时空内的互相作用。我相信有一点物理基础的人都可以听懂，理解这个概念，它不过是把我们熟知的三个概念进行了一下组合。而另一个成功的原因，也是机械观，或者说经典物理学的

8、局限的原因：场论是一个动态的，四维的概念。而机械观并没有意识到"时间""速度"这两个变量的重要性，把"动"与"静"一视同仁，才致使了最后的衰落。　　奥斯特的实验证明了：由带电体的运动而产生的一个电场的变化，永远由一个磁场相伴。P4(附图4)　　看来电和磁并没有难倒聪明的物理学家们，可这个极端特殊的存在——光，就不一定了。"类比"不仅是一个学习新知识的好方法，也是一个研究新物理概念时的好方法，但我们至少要掌握一些证据(性质)令我们有充分理由，有意义地将两者类比。要说光的