费曼物理学讲义第一章物质的原子假说

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(《TheFeynmanLecturesonPhysics》已经被加州理工学院(CalTech)放到网上,大家可以免费阅读。很容易搜索到,建议大家阅读英文原版,因为是口语化的,所以英文不难。)

一般说来,大学物理课的第一节课会简单介绍物理的研究现状,让大学生能够对辉煌的物理有一瞥。在一些比较中规中矩的物理课本上,前言部分确实也想对物理学的研究进行介绍,其研究对象大到宇宙,小到夸克,还记得有一张有名的图,说物理学研究的最大尺度是宇宙,最小尺度是基本粒子,现在对它们的研究融合在一起,像一条吃自己尾巴的蛇。但是,这种方式会让很多老师都不知所措。那些小到夸克,大到宇宙学的广漠的区间中,绝大多数老师也只是略有了解其他专家在干些什么。如果介绍,也是捉襟见肘。而且,物理学还是一门正在发展的科学,谁说最小的一定是夸克呢?现代弦论(stringtheory)想告诉我们,所谓的粒子不过是弦在高纬度时空的震动。

因此,我很注意大学物理的第一节课如何闪亮登场。《费曼物理学讲义》第一章,他以日常生活中常见到的水,冰,水蒸气,以及它们之间的互相转变,盐在水中的溶解,最后谈到紫罗兰的香气如何传播开始。这些都是很具体,在物理学中很重要的知识,所以谈论起来不会显得很空乏。为了让自己所说的例子显得重要,费曼用到了他独有的演说才能,把这些例子谈得都有些激动人心了。他说:“If,insomecataclysm,allofscientificknowledgeweretobedestroyed,andonlyonesentencepassedontothenextgenerationsofcreatures,….”这儿他谈到了原子假说,所有物质由分子原子构成,而且这些原子作一些无规则的运动,它们的不同空间结构构成了物质的三种状态。这毫无疑问是物理学中最重要的成果之一。而且,我认为现在称为原子假说过时了,因为我们通过现代的显微镜可以看到,甚至操控单个的原子了,所以称为原子理论更合适。

但什么是物理学中最重要的结论(遑论整个科学),恐怕是仁者见仁了。比如我认为现代物理学中发展出来的场的观念也非常重要。虽然场看不见,摸不着,但实际存在着,有物理的效应。麦克斯韦的整个电磁学理论是建立在场的观念上,电磁波只是电磁场的扰动,光波也只是一个特殊频段的电磁波。而16年从宇宙深处传来的引力波,根据爱因斯坦的广义相对论,也是引力场的扰动而形成。

也许费曼是初登讲台的缘故,在讲台上出现了”



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