《物理学的进化》读书笔记

《物理学的进化》读书笔记 <br> <br>   你可能听过一句鸡汤&quot;10块钱的电子表和100万的劳力士，时间都是一样的转。&quot;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。 <br>   1589的一天，伽利略登上了比萨斜塔，完成了&quot;比萨斜塔实验&quot;。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，一脚踹开了物理学的大门。不久，经典物理学舞台上的主角&mdash;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&mdash;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) <br>   牛顿又通过实验揭示了其余两大经典物理学定律： <br>   F=m.a→物体加速度，加速方向与受力方向相同 <br>   力的作用是相互的。 <br>   这便启发了物理学家们去研究&quot;力&quot;或者应该叫&quot;能&quot;。能&mdash;&mdash;无处不在。 <br>   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...... <br>   能量的国际通用单位&mdash;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&mdash;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&quot;热&quot;的神秘面纱。&quot;热&quot;可是经典物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&quot;热是一种能，热不具有质量&quot;的这一结论。同时，我们还给这种能起了一个简单的名字&mdash;&quot;内能&quot;。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。 <br>   植物学家布朗的新发现以及后续的实验，被总结成了&quot;分子热运动&quot;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&quot;分子热运动&quot;理论解释。P2 <br>   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&quot;机械观&quot;。碰巧的是，前面P1我主要写&quot;质&quot;的故事，P2我主要写&quot;能&quot;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。 <br>   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。 <br>   我们现在对亚里士多德世界观的态度，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，&quot;错误是美丽的&quot;，唯有吸取犯错的教训，保持&quot;初心&quot;，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) <br>   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&quot;分子热运动&quot;理论来解释。没想到吧!机械观主宰下的物理学家们试图用&quot;分子热运动&quot;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。 <br>   可是&quot;打倒了机械观&quot;的明明是磁啊?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&quot;场&quot;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&quot;场&quot;的概念实...