描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787512716278
- 卡林加科普奖得主乔治伽莫夫的科普著作，青少年解锁无穷宇宙的入门之书
- 数学、物理、化学、天文学、生物学等多学科交叉融合，为青少年构建全科的科学思维
- 书前增加主要人物、主要理论介绍，书中补充阅读难点、知识点注释，帮助读者排除阅读障碍，让青少年与科学巨匠一起站在科学前沿眺望未来
《物理世界奇遇记》是伽莫夫在他早年写作的作品——《汤普金斯先生奇遇记》和《汤普金斯先生原子世界历险记》的基础上合并补充而成的。这本书的主人公汤普金斯先生是一个普通的银行职员，在一次科学讲座中对物理产生了兴趣，之后在多次聆听讲座和游历物理世界的怪梦中，学习到了很多物理知识，如相对论、量子论、统计物理学、原子和原子结构，同时也认识了爱因斯坦、薛定谔、麦克斯韦、海森伯等科学巨匠，发现了物理世界更多的神奇与奥秘。
CHAPTER 1
一座有速度极限的城市 001
CHAPTER 2
教授那篇让汤普金斯先生做梦
的关于相对论的演讲 015
CHAPTER 3
汤普金斯先生去度假 029
CHAPTER 4
教授关于弯曲空间、引力和
宇宙的演讲 049
CHAPTER 5
处于脉动中的宇宙 065
CHAPTER 6
宇宙歌剧 081
CHAPTER 7
量子台球 093
CHAPTER 8
去量子丛林探险 119
CHAPTER 9
厨房里麦克斯韦的妖精 133
CHAPTER 10
快乐的电子集团 155
CHAPTER 11
汤普金斯先生因为睡着而错过的
部分演讲 177
CHAPTER 12
教授关于原子核内部的演讲 187
CHAPTER 13
和老木雕匠的偶遇 203
CHAPTER 14
空无一物的空穴 225
CHAPTER 15
品尝日本料理时的启示 239
在我们上学的时候，《物理世界奇遇记》风靡一时，我想，就是因为它通过物理学发展过程中的一些故事，把物理学的娱乐功能开发出来了。
——上海交通大学教授 科学史博士 江晓原
总而言之，这是一次成功的尝试……我可以向普通读者和专家们推荐这本书，今天他们可能想看看自己的课题是如何呈现给汤普金斯先生的。
——美国物理学家 贾因特·纳里卡
它将会极大地吸引异想天开的人们，而且也是完全科学的。
——《科学美国人》
一座有速度极限的城市
汤普金斯先生花了很长时间才弄明白，爱因斯坦在他的理论中提出的整个要点在于世界上有一个最大的速度值——光速，任何运动物体都无法超越它。而且，这个事实会导致非常奇怪、非常不符合常理的结果。比如，当量尺和钟表以接近光的速度运动时，量尺的长度就会缩短，钟表也会变慢。
>>>一场与常识相矛盾的讲座
今天是银行界的公休日。本市一家大银行的小职员汤普金斯先生很晚才起床，从容舒适地吃完了早餐。他想好好安排一下今天的活动，这个时候最先想到的是看一场午后电影，于是他打开晨报，用心地在娱乐栏搜索起来，但没有一部影片能吸引他：他烦透了这些好莱坞粗制滥造的作品和这些明星间没完没了的情史。
这些影片中哪怕有一部影片包含冒险故事或奇遇，又或者是让人觉得有些异想天开，汤普金斯先生也能勉强凑合去看。然而就连这样的影片都没有。不经意间，他看到了报纸最下面的一段简报。原来，本市的一所大学正在举办关于现代物理学的系列讲座，今天下午要介绍的是爱因斯坦的相对论。
真不想看好莱坞这些粗制滥造的作品
行，说不定还有点儿意思！别人常说，全世界只有12个人是真正懂得爱因斯坦的理论的。汤普金斯先生觉得自己很有可能成为第十三个人！于是，他决定去听这个讲座，也许那里有他所需要的东西。
汤普金斯先生到达大学的报告厅时，讲座已经开始了。整个大厅里坐满了人，大部分是很年轻的学生，他们都在聚精会神地听一个站在黑板旁边的长得很高还留着白胡子的人讲话，这个高个儿也在尽全力讲清楚相对论的基本概念，以便听众更好地理解。
教授正在报告厅中进行讲座
汤普金斯先生花了很长时间才弄明白，爱因斯坦在他的理论中提出的整个要点在于世界上有一个最大的速度值——光速，任何运动物体都无法超越它。而且，这个事实会导致非常奇怪、非常不符合常理的结果。比如，当量尺和钟表以接近光的速度运动时，量尺的长度就会缩短，钟表也会变慢。
但是，高个儿教授说，光的速度是300,000千米/秒，在日常生活中想观察到这些相对性效应，是非常困难的。因此，想要理解这些不同寻常的效应的实质，也困难得多。对汤普金斯先生来说，无论是相对性效应本身还是其实质，都是同常识相矛盾的。他努力地在脑海中想象量尺缩短和钟表变慢的现象，渐渐地，他的脑袋一点儿一点儿地垂了下去，耷拉在了胸前。
>>>来到一座有速度极限的城市
再次睁开眼睛的时候，汤普金斯先生发现自己已经不在报告厅的长椅上，而是坐在市政府为了方便乘客等车而设置的长椅上。这是一座美丽又古老的城市，许多中世纪学院风格的建筑在街道两旁笔直地排列着。他认为自己一定是在做梦，但是，出乎意料的是，他周围没有发生任何不寻常的事情，连那个站在对面角落里的警察看起来也和平时的警察一样。此时，街道远处钟楼上的大时钟刚好指到5点，街道上已经没有来往的车辆了。一辆自行车从远处孤零零、慢悠悠地驶来，当它快要靠近汤普金斯先生时，汤普金斯先生突然眼睛睁得滚圆，脸上出现了吃惊的表情。原来，他发现了一件不可思议的事情，骑自行车的人和自行车都在运动方向上缩扁了，仿佛是通过一个柱形透镜看到的一样。骑自行车的人在听到钟楼上的时钟敲了5下后，明显有些着急了，使劲儿蹬起了脚踏板。汤普金斯先生发现他变得更扁了，就像是用硬纸板剪成的扁人一样，但他的速度并没有加快多少。汤普金斯先生瞬间想起刚刚听的讲座里的内容，明白了那个骑车人是怎么回事——这个现象是因运动物体的相对性效应所产生的，他对自己能够理解到这一点感到十分自豪。
“在这里，天然的速度极限显然比较低，”他下结论说，“正因为这样，角落里那个警察才显得那么懒洋洋：他不需要注意开车很快的人嘛。”实际上，即使这时在街上行驶的一辆发出全世界最大噪声的小汽车也追不上这辆自行车，相比而言，小汽车看起来就像甲虫在爬行。汤普金斯先生决定追上那个骑车的年轻人，去问一问刚刚发生的那一切是怎么回事。他之所以有这样的勇气，是因为他觉得骑车人是个温和又善良的小伙子。当他确认那个警察正在朝另一个方向看的时候，他偷偷骑上别人停在交易所附近的一辆自行车，拼命地向前面赶去。他为自己可能马上会变扁而高兴，因为他的身体最近不断发福，这已经成为他的一桩心事。
然而，令他感到意外的是，在他努力蹬自行车的过程中，他自己和车子都没有任何改变。相反，他周围的景象却发生了翻天覆地的变化：整条街道变短了，商店的橱窗变得狭窄起来，看起来像一条条狭缝，而站在角落里的那个警察则变成他有生以来第一次见到的瘦高的样子。
骑车人和自行车在运动方向上缩扁了
“原来如此，”汤普金斯先生激动地说着，“我现在看出点儿窍门来了。这里可以用上‘相对性’这个词。每一个相对于我运动的物体，无论是骑自行车的我还是别人，在我看来都变扁了。”
汤普金斯先生有着出色的骑车技术，于是他想尽办法去追赶那个年轻人。但是他遗憾地发现，想在现在骑的这辆车上加快速度是非常困难的。尽管他使出全身的力气甚至是吃奶的劲头去蹬车子，自行车的速度还是无法变得快起来。他的双腿变得酸痛，但这并没有让他更快速地驶过两根电灯杆。现在他非常清晰地认识到，那个骑车的小伙子和他刚刚碰到的那辆汽车为什么不能跑得更快一些。于是，他想起那位教授所说的话：任何运动物体的速度都不可能超越光速这个极限。
不过汤普金斯先生注意到，随着他不断地蹬自行车，这个城市的街道变得越来越短，而他和前面蹬车的那个小伙子的距离也变得近了起来。过了一会儿，他追上了那个小伙子，在他们并排蹬着车子前进的一瞬间，他意外地发现，那个小伙子实际上是个完全正常甚至有点儿像运动员的青年。
“哦，这一定是因为我和他之间没有做相对运动。”他做出结论道。接着，他就同那个小伙子闲聊起来。
“打扰一下，先生！”汤普金斯先生说，“你不觉得住在一个速度极限这么低的城市里，会不方便吗？”
“速度极限？”对方惊讶地回答，“这里哪有什么速度极限。在任何地方，我想骑多快就骑多快。如果有一辆摩托车可以代替这个费力气的玩意儿，我就可以骑得更快了。”
“但是，刚才我看到你骑车经过我时，你的速度很慢，”汤普金斯先生强调，“我特别注意到这一点。”
“嗯，你特别注意了，对吗？”年轻人有点儿不太高兴地说，“我认为你并没有意识到，从咱俩开始谈话到现在，我们已经通过5个十字路口了。难道你觉得我们的速度还不够快吗？”
“但是，是因为这些街道变短了。”汤普金斯先生坚持着自己的意见说道。
“我们骑得快和街道变短，这两者有什么不一样呢？如果我要去邮局，就需要跑过10个交叉路口，倘若我蹬得快一些，街道就能变短些，我也能早点到达邮局。你看，其实我们已经到了。”年轻人说着从自行车上下来了。
>>>变慢的手表
汤普金斯先生看了一眼邮局门口上方的时间，发现已经5点半了。“你看，”他得意地说，“不管怎么说，你用了半个小时的时间，通过10个交叉路口——我第一次看到你的时候，正好是5点整！”
“你真的感觉已经过去半个小时了吗？”对方问道。
汤普金斯先生不得不承认，他确实觉得时间只是过去了几分钟。于是，他又低头看了一眼手表，发现时间其实才5点5分。“哎呀！”他惊叹道，“难道是邮局的时钟走快了？”
“如果不是它走快了，就是你的手表走慢了，而这恰恰是因为你刚才骑得太快。可是说到这里，这又和你有什么关系呢？你是从月亮上来的吗？”年轻人说完就走进了邮局。
经过这段谈话，汤普金斯先生了解到，如果那位老教授没有解释这些奇怪的事情，他一定会非常困惑并且感到不幸。那个年轻人显然是本地人，甚至在他还不会走路的时候，就已经能把这些当作理所当然的事情了。所以，汤普金斯先生只好独自去探索这个奇特的世界。他把手表上的时间调到和邮局时钟所指的时间一致后，又等了10分钟，想验证手表走得是否准确。结果发现，他的手表没有问题。
于是，汤普金斯先生继续沿着大街骑行到了火车站。他决定再对一次表。出乎他的意料，手表再次变慢很多。
“好吧，这肯定又是某种相对性效应作怪了。”汤普金斯先生得出了结论。他决定去寻找一个比骑自行车的小伙子更有学识的人，弄清楚到底发生了什么。
>>>年轻的爷爷与白头发的小孙女
汤普金斯先生很快就找到了机会。他看到一个40多岁的绅士下了火车，走向车站的出口。在出口迎接绅士的是一个很老的女人，更让汤普金斯先生吃惊的是，这个女人竟然叫那位绅士“亲爱的爷爷”。汤普金斯先生无法理解眼前的景象，于是他借口去帮绅士搬行李，并同绅士聊了起来。
“非常抱歉，我想稍微打听一下你们的家务事。”他说，“你真的是这位老太太的爷爷吗？因为我是个外地人，我之前没有（见过这样的事）……”
“哦，我知道了，”绅士的胡子微微上翘，仿佛有些笑意。“我猜，你应该是把我当作流浪汉那样的人了。实际上，原因非常简单。我的工作需要常常旅行，这样我需要在
这个女人竟然叫那位绅士“亲爱的爷爷”
火车上生活很长的时间，因此和我那些住在城里的亲属相比，我衰老的速度慢多了。这次回来，还能看到我心爱的小孙女在世，我真是太开心了！但是，很抱歉，我还要把她送上汽车呢。”于是，他匆匆忙忙地把汤普金斯先生丢下，让汤普金斯先生又一次一个人去面对自己的那一堆疑问。
汤普金斯先生在火车站的餐厅里吃着两片夹肉面包，这很大程度上增强了他的思考能力，他一边吃一边思考，思考得更多更远了，他甚至觉得自己已经找出了那个著名的相对论原理存在的漏洞了。
汤普金斯先生在餐厅里边吃边思考
“肯定是这样的，”他端起咖啡喝了一口，继续想，“如果这里的所有东西都是相对的话，那么从旅行者亲属的角度看，这个旅行者应该是个年迈的老头；而从这个旅行者的角度看，他的亲属也应该看起来岁数非常大了。虽然，他们可能都还是年轻人。不过，我现在说的话一点儿价值都没有：白头发怎么可能会是相对的呢！”
因此，汤普金斯先生决定最后再尝试一次，把这件事情弄清楚。于是，他把身体转向坐在餐厅里的一个穿着铁路制服的男人。
“打扰一下，先生，”汤普金斯先生开口说，“能不能麻烦你给我讲一下，经常坐火车的人比定居在一个地方的人老得慢这件事，应该由谁负责？”
“我来负责。”那个人说，十分干脆。
“啊！”汤普金斯先生大叫了起来。“那么，你一定已经能够制出使人永远年轻的药，解决古代炼丹术士的难题。你应该在医药界非常有名吧！你是这里的医药学会的会长吗？”
“不，”那个人被汤普金斯先生的话吓到了，回答说，“我只是在这条铁路上工作，我是一名制动工人。”
“你是制动工人……”汤普金斯先生喊道，他突然觉得很震惊。“你的意思是，你的工作是在火车进站时扳制动器？”
“对，这就是我的工作。火车的每一次减速，都会让乘客在保持年轻方面更有优势。当然啦，”他谦虚地补充说，“司炉工给火车加速，因此，他在这方面也有自己的贡献。”
“但是，为什么这样就能保持年轻呢？”汤普金斯先生惊奇万分地问道。
“关于这个问题，其实我也不太清楚，”制动工人说，“但事实就是这样。有一次，我们的火车上有一位大学教授，我问他为什么会这样，他针对这个问题说了很多又长又难以理解的话。我记得他最后说，这种现象和某种太阳的‘引力红移’很相似。你听说过红移吗？”
“没有。”汤普金斯先生犹豫了一下说道。于是，那个制动工人摇摇头走开了。
突然，汤普金斯先生感觉自己的肩膀被一只有力的手摇动着，很快他发现自己并不是在车站的咖啡厅里，而是在大学教授演讲的那个大厅的座位上。
这时候，外面的天空已经暗了下来，大厅里一个人都没有了。那位把他叫醒的门卫说：“先生，我们马上关门了。如果你想继续睡，还是请回家吧。”
于是，汤普金斯先生起身朝门口走去。
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