描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787214090034
时间是什么?这究竟是普通问题、文艺问题,还是2B问题?
人类认识时间的过程究竟是个凤凰呢,还是个传奇?
世界对于我们来说有太多未知,科学青年欢乐多,让我们一起来欢乐地探索宇宙的奥秘吧!
文盲的讲解,集《上帝掷骰子吗?》和谢耳朵之长,深入浅出、亦庄亦谐。全能作者自制生动图解,正经卖萌。把呆板的定理、艰涩的理论、遥远的故事,变得活泼、明朗、亲切、引人入胜。使读者在“悦读”中,获得科学知识,汲取科学思想,掌握科学方法。
看完此书,你会对物理有完全不同以往的认识,后悔那些年没有遇到这样的良师益书!
这是一本有趣的物理科普图书。
笔者以主流物理学史为基础,从蛮荒时代开始,讲述了人类对自然的认识过程。从地心说到相对论,从苏格拉底到麦克斯韦,从经验直觉到公理演绎。既有理论阐述,又有实验证明,既有科学事件,又有科学家不为人知的故事。不仅涉及光学、力学、天文学、宇宙学,还涉及几何学、数学、生命学、科学史等领域,内容丰富,重点突出。对超出日常生活经验认知范围的科学理论,采取详解、浅析的手段,使之深入浅出、通俗易懂。
在表述手法上,采取风趣幽默的语言,平白易懂的表述,循序渐进的层次,图文并茂的讲解,把那些呆板的定理、艰涩的理论、遥远的故事,变得活泼、明朗、亲切、引人入胜。使读者在“悦读”中,获得科学知识,汲取科学思想,掌握科学方法。
前言
章 科学的滥觞
懵懂
怀疑
理性
起步
开路
第二章 常识兵器榜
我们应该怎样认识世界
怎样知道地球是球形
怎样知道地球不是宇宙中心
第三章 物理牛人排行榜
开普勒为天空立法
苹果传奇
爱的抛物线
谁的万有引力定律
第四章 所谓科学理论
第五章 牛顿的宇宙
运动VS力
空间的困惑
晕死人的时间
第六章 智慧之光 (上) :路线与战争
光程迷踪
波粒大战
第七章 智慧之光(下):速度与激情
极速追踪
百川归海
第八章 相对论前传(上): 暗夜传说
一个临时工
一个失败的实验
一例显而易见的观测
一个艰难的决定
两片乌云
牛顿的时空观
马赫的批判
第九章 相对论前传(下) :天际微白
伽利略变换
种豆得瓜
群雄逐鹿
鹿死谁手
第十章 狭义相对论(上):曙光
追光
论动体的电动力学
第十一章 狭义相对论(下) :新世界
时间膨胀
质能关系
四维时空
光障VS中微子
结语 宇宙在召唤
后记 写给我挚爱的同好们
附录
章 科学的滥觞
1.懵懂
天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊,还有虎豹和豺狼。生机勃勃而又危机四伏的大地上,我们的祖先跌跌撞撞,一路迷惘。
有空迷惘,也是一种奢望,因为我们太忙。忙什么?生存。这涉及三件大事:找点什么东西吃,防止被什么东西吃掉,繁衍后代。
我们没有锋利的爪牙和犄角,跑得不够快,下水会淹死,想飞没翅膀,不仅没有鳞甲,连护体的毛都越来越少,好像我们生来就是为了方便别的动物吃。这个发现真令人沮丧,原来,世界上种方便食品,是我们自己。
想起这些就让我们头大。难道我们走上了绝路?
其实头没白大。肢体上的劣势,逼着我们只能靠头脑生存,然后越来越聪明。
我们学会了合作,开始思考和判断。
有一天,我们拿起了石头和棍棒。从此,我们不必仅靠肢体去战斗。
有一天,我们懂得了加工石头和棍棒。它们比爪牙和犄角更好用。
有一天,我们觉得彼此之间必须得说点什么了……
生产力的提高、语言的产生,让我们的思维更活跃、更广阔。终于,我们有能力迷惘了!
我们已经忘了个问题是什么,但可以确定的是,那时,只有问题,而没有答案。知道为什么我们总是说“不知道”吗?因为那是人类对所有问题的个标准答案。
我们怎么会在这里?是谁让花鸟虫鱼山石草木飞禽走兽长成这样的?日月星辰……天啊!这太高深了!我……我……我饿了……
后来,有些问题可以解答了。凭经验。
比如,人会死吗?会的。怎么知道的?因为谁都没见过不会死的人。
比如,天会下雨吗?会的。怎么知道的?因为大家常见天下雨。
……
经验,可以帮助我们解答一部分问题。但是,这些答案不能上升到更高的层次——闹不清“为什么”,就是知其然,而不知其所以然。
人为什么会死?天为什么会下雨?不知道。
大自然是那样的丰富多彩:风雨雷电,春夏秋冬,高山深水,夜空密林,日升月落,生老病死,地震洪水……离不开,躲不掉,看不懂,想不通,我们的记忆和思考能力越来越强,于是越来越好奇。这些为什么会存在?这一切怎么发生的?(见彩图1)
合理的、容易得到的答案是:有一种神秘的力量在操纵天地万物!
神秘,引来好奇,也伴随着恐惧。我们所能做的,只有膜拜。于是,原始宗教产生了。
从旧石器时代晚期开始,我们有了图腾崇拜、自然崇拜和祖先崇拜,鸟兽草木、高山大地、江河湖海、日月水火,还有死去的先人,都可以成为我们的神。我们希望通过请请客、送、搞搞对神的崇拜和祭祀,来换取神的护佑和启示。这可能是早的交换吧。
从此,我们懵懂无依、敏感脆弱的心灵有了寄托和归宿。
从此,很多问题有了答案:天为什么下雨?是神干的,为了让万物生长。为什么雨下多了?是有人惹神仙生气了。为什么又不下了?是神仙又生气了……洪水、火山、地震、日食、瘟疫……唉!这神仙,心眼忒小,气性忒大。所以我们只好加倍小心供奉。
2.怀疑
几十万年过去了。人,越来越聪明。
我们根据经验,学会了用火、播种、放牧,发明了弓箭、陶器、铜器、铁器,创造了绘画、文字……
传说在石器时代,中国的伏羲就创造了八卦,他把自然界中相对立而又相联系的事物,如冷暖、日月、高低、软硬、雌雄、明暗等,归纳为“阴阳”,用阴阳相生相克来解释万物。
如果这件事发生的年代确定,这大概是史上个不用神力解释自然的系统理论了,它朴素、简单而又优美,实在是一个伟大的创举。
但是,这个理论过于聪明了。说过于聪明,是因为这个理论是靠纯粹的聪明创造的。当然,那是在原始社会,我们不能站着说话不嫌腰疼,苛求人家创造出既有事实依据,又有实验支持,还有观测检验的理论来。所以,它只能是靠“(经验+直觉)×智慧”来支撑的哲学。
遗憾的是,后来国人把这种哲学技巧推高到极致。它的特点就是,结论笼统隐晦,一言多解,不能被证伪,可以解释一切已经发生的,但不能肯定、准确地预言将要发生的。只管“定性”,不管“定量”。解释清了是理论精深,预言不准是你没学好。虽然我谁也打不过,但谁也打不倒我。总之扯不清。
公元前1000多年前,周文王以伏羲八卦为原理,著成《易经》,成为中国传统思想文化中自然哲学与伦理实践的根源。这是后话,暂且不提。
语言、文字、人的思维能力,这三者是互促互进的。人类文明开始迅速发展。
公元前3000年前后,埃及人搞出了十进制数学。
公元前2000年前后,巴比伦人的数系得到充分发展,十进制和六十进制(比如计时)并存。
公元前1800年前后,数字符号开始丰富起来。
公元前1100年前后,姬昌也就是后来的周文王蹲监狱时写了一本书:《易经》。
公元前776年,中国史载日蚀(即日食)记录。同年,届奥运会在古希腊奥林匹亚举行。
公元前613年,中国《春秋》记录哈雷彗星。其后不久,古希腊阿那克西曼德的《论自然》问世。
有证据的早的医学著作,是写于公元前2500—公元前1200年间的“埃及纸莎草书”。书云:
人为吗生病?是魔鬼啊等坏东西进到了身体里。
咋治?祈祷、念咒、斋戒或佩戴符咒,赶跑这些坏东西,至少让它们少安毋躁。
当然,还得搞搞仪式,吃些动物、植物、矿物原料配制的药物什么的。
宗教也在迅速发展。教义和礼制越来越丰富、越来越完备了。神的形象和分工也越来越细。
虽然神仙越来越具体,但由于他们从不出现,所以总是让人感觉太缥缈、太虚无了。人越思考,神的形迹就越可疑。
经验,再次帮了我们的忙,人们发现,你虔诚,或者不虔诚,病就在那里,不来不去;你祈祷,或者不祈祷,天气就在那里,忽阴忽晴……没人见过神仙,巫术也总掉链子。没人见过无处不在的神干过什么。为什么?
这是怀疑的开始。
我们依靠经验,能预言很多东西,比如,乌云密布,可能会下雨;秋天来了,树叶会落;种子埋在土里,会发芽;公羊和母羊洞房后,会生小羊;石头扔进水里,会沉下去……这就是归纳,科学的初手段。归纳来归纳去,我们发现,这一切,似乎与神物无关。
与神物有关的预言,往往又不灵。比如,世界上许多人群都相信,发生日食和月食,是因为太阳和月亮被天狼或者天狗吃下去了,只要我们制造大量噪音,就能像轰走其他动物一样,轰走这些贪吃的家伙,把太阳GG和月亮MM救出来。几千年来也没人深究:这天杀的吃得下太阳,个头一定很大,为啥它在太阳旁边时,我们看不见它?
再后来,越来越多的人发现,日食、月食、火山、地震跟神仙无关,跟人也无关。
3.理性
公元前6世纪上半叶,古希腊出现了一批思维不正常的人,泰勒斯、毕达哥拉斯、赫拉克利特等,他们不像以前的人那样,多凭经验和直觉思考,而是更多地使用逻辑,进行理性的思辨,探求世界的本质。对,这就是哲学。
哲学家们开始琢磨,世界是由什么组成的,它的成分、结构和运作原理,有没有违规添加剂?这些东西都是从哪儿来的?地震、日食、雨雪等这些千奇百怪的现象,都是怎样发生的……一时间七嘴八舌,好不热闹。
比如,西方科学和哲学之祖泰勒斯认为,水生万物,万物复归于水,大地就漂在水面上;数学家毕达哥拉斯(勾股定理的早发现者)认为,“数”是物质的根本实在,于是他把数学作为探究世界的基本工具;“万物皆流变”学说的创始人赫拉克利特认为,火是万物之本,他说,天体是盛满火的碗,当碗口背向我们时,就发生日食、月食。虽然有些观点现在看来很幼稚,但我们发现,自然的人格化消失了,在对自然现象的解释中,事必躬亲的神仙被请了出去,取而代之的是规律性。这一点非常重要,它说明,人对自然的思考,开始走向理性。
那时,以泰勒斯为首的米利都派已经在建立唯物论和一元论了,他们认为,世界是由的一种基本实体组成。
理性,不仅为神仙们减了负,还让天上的星星清晰起来。
人类从学会思考时起,就对星空好奇不已。宗教出现后,人们不约而同地把星星与神仙、命运、天意等联系在一起,加上历法的需要,天文学就此诞生了。
初,人类不约而同地认为世界是神创造的,宙斯、耶和华、盘古……但这些传说并不妨碍我们对星空的实际观测。
人们很早就发现有几颗星不老实,总在乱动。公元5世纪前后,古巴比伦的祭司们就锁定了金木水火土和日月这七颗星的活动范围,我们管它叫黄道带。他们记下观测结果,积累大量数据,通过计数的方式找到规律,从而做出一些预言,比如新月出现的时间,甚至能预言月食,虽然不太准。
实际的观测和数据分析,理性的计算和规律总结,这就是先“定量”,再“定性”。人类一脚踏入了科学之门。
公元前6世纪下半叶,老子的《道德经》问世,他说:“道可道,非常道;名可名,非常名。无名天地之始,有名万物之母……”而孔子正在和礼法较劲,他见本该只欣赏32人组舞蹈的季氏,居然私自欣赏只有天子才能用的64人组的舞蹈,吼出一句名言:“是可忍,孰不可忍?”受到了领导的好评。
这时,留基伯和德谟克利特继承并发展了唯物论和一元论,他们提出:世界,是一个无限的虚空。虚空中,有无数小到看不见的固体粒子,叫作“原子”,这些原子随意运动、碰撞、排列,形成了万物。这个学说的重点是,任何事物,都是原子遵从规律运动的必然结果,不受神力和精神的控制。
但是,巴门尼德却认为,运动,或者叫变化,是不存在的。他的学生芝诺还搞出一个有趣的逻辑悖论,大意是:运动就是物体在有限的时间内,从一点到达另一点。但是,任何距离都可以分成无穷个小间隔。在有限的时间内,穿越无穷个间隔,是不可能的。所以,运动也是不可能的。他们得出结论:虽然经验和感觉告诉我们,变化是存在的,但从理性上看,这只是很真实的幻觉。
这个悖论结构简单,体积小巧,却结实耐用,让几代哲学家大伤脑筋。由此可见,这阶段,希腊哲学家的逻辑和论证功力提升神速。
后来,恩培多克勒用折中的办法,勉强应付了这个悖论:构成万物的基本元素既不产生也不消亡,这就满足了“不变”的要求。但它们因“爱”与“斗”而聚合、分离,这又产生了“变化”,就像我们感觉的那样。这个说法没解决悖论,只是和了一团稀泥。
公元前5世纪下半叶,一个熟人出现了:苏格拉底,西方哲学的奠基人。他说,研究天啊地啊这些东西不实用,还不如研究人,可以促进社会和谐。他使希腊哲学的重心,从宇宙关怀偏向政治和伦理关怀。老苏虽然成功地转移了哲学家的注意力,但大家并没有放弃对宇宙的思考。相反,老苏精妙的思辨方法,使哲学更加成熟,辩证思维方法直逼事物的本质。
老苏不仅本人很牛,他的弟子,以及弟子的弟子,也是一个更比一个牛。
柏拉图和亚里士多德,他俩与老苏并称为“古希腊三大哲学家”。
他们传承的,不只是老苏的知识,更多的,是独立思考的能力。
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