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文盲正侃時間史圖書
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文盲正侃時間史

這是一本有趣的物理科普圖書。 筆者以主流物理學(xué)史為基礎(chǔ),從蠻荒時代開始,講述了人類對自然的認識過程。從地心說到相對論,從蘇格拉底到麥克斯韋,從經(jīng)驗直覺到公理演繹。既有理論闡述,又有實驗證明,既有科學(xué)...

內(nèi)容簡介

這是一本有趣的物理科普圖書。

筆者以主流物理學(xué)史為基礎(chǔ),從蠻荒時代開始,講述了人類對自然的認識過程。從地心說到相對論,從蘇格拉底到麥克斯韋,從經(jīng)驗直覺到公理演繹。既有理論闡述,又有實驗證明,既有科學(xué)事件,又有科學(xué)家不為人知的故事。不僅涉及光學(xué)、力學(xué)、天文學(xué)、宇宙學(xué),還涉及幾何學(xué)、數(shù)學(xué)、生命學(xué)、科學(xué)史等領(lǐng)域,內(nèi)容豐富,重點突出。對超出日常生活經(jīng)驗認知范圍的科學(xué)理論,采取詳解、淺析的手段,使之深入淺出、通俗易懂。

在表述手法上,采取風(fēng)趣幽默的語言,平白易懂的表述,循序漸進的層次,圖文并茂的講解,把那些呆板的定理、艱澀的理論、遙遠的故事,變得活潑、明朗、親切、引人入勝。使讀者在"悅讀"中,獲得科學(xué)知識,汲取科學(xué)思想,掌握科學(xué)方法。

編輯推薦

時間是什么?這究竟是普通問題、文藝問題,還是2B問題?

人類認識時間的過程究竟是個鳳凰呢,還是個傳奇?

世界對于我們來說有太多未知,科學(xué)青年歡樂多,讓我們一起來歡樂地探索宇宙的奧秘吧!

文盲的講解,集《上帝擲骰子嗎?》和謝耳朵之長,深入淺出、亦莊亦諧。全能作者自制生動圖解,正經(jīng)賣萌。把呆板的定理、艱澀的理論、遙遠的故事,變得活潑、明朗、親切、引人入勝。使讀者在"悅讀"中,獲得科學(xué)知識,汲取科學(xué)思想,掌握科學(xué)方法。

看完此書,你會對物理有不同以往的認識,后悔那些年沒有遇到這樣的良師益書!

作者簡介

劉繼軍:男,漢族,70后,生于南方,扎根東北,自比為技校學(xué)歷的文盲。

喜歡讀讀、寫寫、畫畫、看看、走走,自認有廣度無深度,自評"學(xué)點功夫,無根無底;懂些道理,不淺不深"。曾在省市級媒體上發(fā)表各類豆腐塊80余篇,有一項個人發(fā)明專利。

對大自然充滿好奇,有真相癖,喜歡獨自胡思亂想,漸漸領(lǐng)悟到,追尋自然真諦其實是一種人生修行,熱愛自然科學(xué)類讀物,閱讀中發(fā)現(xiàn),看似枯燥無味的科學(xué)問題、科學(xué)事實其實十分精彩,只是表達方式過于單調(diào),遂產(chǎn)生用有趣的寫法與人共享科學(xué)之樂的想法。

目錄

前言

及時章 科學(xué)的濫觴

懵懂

懷疑

理性

起步

開路

第二章 常識兵器榜

我們應(yīng)該怎樣認識世界

怎樣知道地球是球形

怎樣知道地球不是宇宙中心

第三章 物理牛人排行榜

開普勒為天空立法

蘋果傳奇

愛的拋物線

誰的萬有引力定律

第四章 所謂科學(xué)理論

第五章 牛頓的宇宙

運動VS力

空間的困惑

暈死人的時間

第六章 智慧之光 (上) :路線與戰(zhàn)爭

光程迷蹤

波粒大戰(zhàn)

第七章 智慧之光(下):速度與激情

極速追蹤

百川歸海

第八章 相對論前傳(上): 暗夜傳說

一個臨時工

一個失敗的實驗

一例顯而易見的觀測

一個艱難的決定

兩片烏云

牛頓的時空觀

馬赫的批判

第九章 相對論前傳(下) :天際微白

伽利略變換

種豆得瓜

群雄逐鹿

鹿死誰手

第十章 狹義相對論(上):曙光

追光

論動體的電動力學(xué)

第十一章 狹義相對論(下) :新世界

時間膨脹

質(zhì)能關(guān)系

四維時空

光障VS中微子

結(jié)語 宇宙在召喚

后記 寫給我摯愛的同好們

附錄

在線預(yù)覽

及時章 科學(xué)的濫觴

1.懵懂

天蒼蒼,野茫茫,風(fēng)吹草低見牛羊,還有虎豹和豺狼。生機勃勃而又危機四伏的大地上,我們的祖先跌跌撞撞,一路迷惘。

有空迷惘,也是一種奢望,因為我們太忙。忙什么?生存。這涉及三件大事:找點什么東西吃,防止被什么東西吃掉,繁衍后代。

我們沒有鋒利的爪牙和犄角,跑得不夠快,下水會淹死,想飛沒翅膀,不僅沒有鱗甲,連護體的毛都越來越少,好像我們生來就是為了方便別的動物吃。這個發(fā)現(xiàn)真令人沮喪,原來,世界上及時種方便食品,是我們自己。

想起這些就讓我們頭大。難道我們走上了絕路?

其實頭沒白大。肢體上的劣勢,逼著我們只能靠頭腦生存,然后越來越聰明。

我們學(xué)會了合作,開始思考和判斷。

有24小時,我們拿起了石頭和棍棒。從此,我們不必僅靠肢體去戰(zhàn)斗。

有24小時,我們懂得了加工石頭和棍棒。它們比爪牙和犄角更好用。

有24小時,我們覺得彼此之間必須得說點什么了……

生產(chǎn)力的提高、語言的產(chǎn)生,讓我們的思維更活躍、更廣闊。終于,我們有能力迷惘了!

我們已經(jīng)忘了及時個問題是什么,但可以確定的是,那時,只有問題,而沒有答案。知道為什么我們總是說"不知道"嗎?因為那是人類對所有問題的及時個標準答案。

我們怎么會在這里?是誰讓花鳥蟲魚山石草木飛禽走獸長成這樣的?日月星辰……天啊!這太高深了!我……我……我餓了……

后來,有些問題可以解答了。憑經(jīng)驗。

比如,人會死嗎?會的。怎么知道的?因為誰都沒見過不會死的人。

比如,天會下雨嗎?會的。怎么知道的?因為大家常見天下雨。

……

經(jīng)驗,可以幫助我們解答一部分問題。但是,這些答案不能上升到更高的層次——鬧不清"為什么",就是知其然,而不知其所以然。

人為什么會死?天為什么會下雨?不知道。

大自然是那樣的豐富多彩:風(fēng)雨雷電,春夏秋冬,高山深水,夜空密林,日升月落,生老病死,地震洪水……離不開,躲不掉,看不懂,想不通,我們的記憶和思考能力越來越強,于是越來越好奇。這些為什么會存在?這一切怎么發(fā)生的?(見彩圖1)

最合理的、最容易得到的答案是:有一種神秘的力量在操縱天地萬物!

神秘,引來好奇,也伴隨著恐懼。我們所能做的,只有膜拜。于是,原始宗教產(chǎn)生了。

從舊石器時代晚期開始,我們有了圖騰崇拜、自然崇拜和祖先崇拜,鳥獸草木、高山大地、江河湖海、日月水火,還有死去的先人,都可以成為我們的神。我們希望通過請請客、送送禮、搞搞對神的崇拜和祭祀,來換取神的護佑和啟示。這可能是最早的交換吧。

從此,我們懵懂無依、敏感脆弱的心靈有了寄托和歸宿。

從此,很多問題有了答案:天為什么下雨?是神干的,為了讓萬物生長。為什么雨下多了?是有人惹神仙生氣了。為什么又不下了?是神仙又生氣了……洪水、火山、地震、日食、瘟疫……唉!這神仙,心眼忒小,氣性忒大。所以我們只好加倍小心供奉。

2.懷疑

幾十萬年過去了。人,越來越聰明。

我們根據(jù)經(jīng)驗,學(xué)會了用火、播種、放牧,發(fā)明了弓箭、陶器、銅器、鐵器,創(chuàng)造了繪畫、文字……

傳說在石器時代,中國的伏羲就創(chuàng)造了八卦,他把自然界中相對立而又相聯(lián)系的事物,如冷暖、日月、高低、軟硬、雌雄、明暗等,歸納為"陰陽",用陰陽相生相克來解釋萬物。 如果這件事發(fā)生的年代確定,這大概是史上及時個不用神力解釋自然的系統(tǒng)理論了,它樸素、簡單而又優(yōu)美,實在是一個偉大的創(chuàng)舉。

但是,這個理論過于聰明了。說過于聰明,是因為這個理論是靠純粹的聰明創(chuàng)造的。當(dāng)然,那是在原始社會,我們不能站著說話不嫌腰疼,苛求人家創(chuàng)造出既有事實依據(jù),又有實驗支持,還有觀測檢驗的理論來。所以,它只能是靠"(經(jīng)驗+直覺)智慧"來支撐的哲學(xué)。

遺憾的是,后來國人把這種哲學(xué)技巧推高到。它的特點就是,結(jié)論籠統(tǒng)隱晦,一言多解,不能被證偽,可以解釋一切已經(jīng)發(fā)生的,但不能肯定、地預(yù)言將要發(fā)生的。只管"定性",不管"定量"。解釋清了是理論精深,預(yù)言不準是你沒學(xué)好。雖然我誰也打不過,但誰也打不倒我。總之扯不清。

公元前1000多年前,周文王以伏羲八卦為原理,著成《易經(jīng)》,成為中國傳統(tǒng)思想文化中自然哲學(xué)與倫理實踐的根源。這是后話,暫且不提。

語言、文字、人的思維能力,這三者是互促互進的。人類文明開始迅速發(fā)展。

公元前3000年前后,埃及人搞出了十進制數(shù)學(xué)。

公元前2000年前后,巴比倫人的數(shù)系得到充分發(fā)展,十進制和六十進制(比如計時)并存。

公元前1800年前后,數(shù)字符號開始豐富起來。

公元前1100年前后,姬昌也就是后來的周文王蹲監(jiān)獄時寫了一本書:《易經(jīng)》。

公元前776年,中國史載日蝕(即日食)記錄。同年,及時屆奧運會在古希臘奧林匹亞舉行。

公元前613年,中國《春秋》記錄哈雷彗星。其后不久,古希臘阿那克西曼德的《論自然》問世。

有證據(jù)的最早的醫(yī)學(xué)著作,是寫于公元前2500—公元前1200年間的"埃及紙莎草書"。書云:

人為嗎生病?是魔鬼啊等壞東西進到了身體里。

咋治?祈禱、念咒、齋戒或佩戴符咒,趕跑這些壞東西,至少讓它們少安毋躁。

當(dāng)然,還得搞搞儀式,吃些動物、植物、礦物原料配制的藥物什么的。

宗教也在迅速發(fā)展。教義和禮制越來越豐富、越來越完備了。神的形象和分工也越來越細。

雖然神仙越來越具體,但由于他們從不出現(xiàn),所以總是讓人感覺太縹緲、太虛無了。人越思考,神的形跡就越可疑。

經(jīng)驗,再次幫了我們的忙,人們發(fā)現(xiàn),你虔誠,或者不虔誠,病就在那里,不來不去;你祈禱,或者不祈禱,天氣就在那里,忽陰忽晴……沒人見過神仙,巫術(shù)也總掉鏈子。沒人見過無處不在的神干過什么。為什么?

這是懷疑的開始。

我們依靠經(jīng)驗,能預(yù)言很多東西,比如,烏云密布,可能會下雨;秋天來了,樹葉會落;種子埋在土里,會發(fā)芽;公羊和母羊洞房后,會生小羊;石頭扔進水里,會沉下去……這就是歸納,科學(xué)的最初手段。歸納來歸納去,我們發(fā)現(xiàn),這一切,似乎與神物無關(guān)。

與神物有關(guān)的預(yù)言,往往又不靈。比如,世界上許多人群都相信,發(fā)生日食和月食,是因為太陽和月亮被天狼或者天狗吃下去了,只要我們制造大量噪音,就能像轟走其他動物一樣,轟走這些貪吃的家伙,把太陽GG和月亮MM救出來。幾千年來也沒人深究:這天殺的吃得下太陽,個頭一定很大,為啥它在太陽旁邊時,我們看不見它?

再后來,越來越多的人發(fā)現(xiàn),日食、月食、火山、地震跟神仙無關(guān),跟人也無關(guān)。

3.理性

公元前6世紀上半葉,古希臘出現(xiàn)了一批思維不正常的人,泰勒斯、畢達哥拉斯、赫拉克利特等,他們不像以前的人那樣,多憑經(jīng)驗和直覺思考,而是更多地使用邏輯,進行理性的思辨,探求世界的本質(zhì)。對,這就是哲學(xué)。

哲學(xué)家們開始琢磨,世界是由什么組成的,它的成分、結(jié)構(gòu)和運作原理,有沒有違規(guī)添加劑?這些東西都是從哪兒來的?地震、日食、雨雪等這些千奇百怪的現(xiàn)象,都是怎樣發(fā)生的……一時間七嘴八舌,好不熱鬧。

比如,西方科學(xué)和哲學(xué)之祖泰勒斯認為,水生萬物,萬物復(fù)歸于水,大地就漂在水面上;數(shù)學(xué)家畢達哥拉斯(勾股定理的最早發(fā)現(xiàn)者)認為,"數(shù)"是物質(zhì)的根本實在,于是他把數(shù)學(xué)作為探究世界的基本工具;"萬物皆流變"學(xué)說的創(chuàng)始人赫拉克利特認為,火是萬物之本,他說,天體是盛滿火的碗,當(dāng)碗口背向我們時,就發(fā)生日食、月食。雖然有些觀點現(xiàn)在看來很幼稚,但我們發(fā)現(xiàn),自然的人格化消失了,在對自然現(xiàn)象的解釋中,事必躬親的神仙被請了出去,取而代之的是規(guī)律性。這一點非常重要,它說明,人對自然的思考,開始走向理性。

那時,以泰勒斯為首的米利都派已經(jīng)在建立唯物論和一元論了,他們認為,世界是由的一種基本實體組成。

理性,不僅為神仙們減了負,還讓天上的星星清晰起來。

人類從學(xué)會思考時起,就對星空好奇不已。宗教出現(xiàn)后,人們不約而同地把星星與神仙、命運、天意等聯(lián)系在一起,加上歷法的需要,天文學(xué)就此誕生了。

最初,人類不約而同地認為世界是神創(chuàng)造的,宙斯、耶和華、盤古……但這些傳說并不妨礙我們對星空的實際觀測。

人們很早就發(fā)現(xiàn)有幾顆星不老實,總在亂動。公元5世紀前后,古巴比倫的祭司們就鎖定了金木水火土和日月這七顆星的活動范圍,我們管它叫黃道帶。他們記下觀測結(jié)果,積累大量數(shù)據(jù),通過計數(shù)的方式找到規(guī)律,從而做出一些預(yù)言,比如新月出現(xiàn)的時間,甚至能預(yù)言月食,雖然不太準。

實際的觀測和數(shù)據(jù)分析,理性的計算和規(guī)律總結(jié),這就是先"定量",再"定性"。人類一腳踏入了科學(xué)之門。

公元前6世紀下半葉,老子的《道德經(jīng)》問世,他說:"道可道,非常道;名可名,非常名。無名天地之始,有名萬物之母……"而孔子正在和禮法較勁,他見本該只欣賞32人組舞蹈的季氏,居然私自欣賞只有天子才能用的64人組的舞蹈,吼出一句名言:"是可忍,孰不可忍?"受到了領(lǐng)導(dǎo)的好評。

這時,留基伯和德謨克利特繼承并發(fā)展了唯物論和一元論,他們提出:世界,是一個無限的虛空。虛空中,有無數(shù)小到看不見的固體粒子,叫作"原子",這些原子隨意運動、碰撞、排列,形成了萬物。這個學(xué)說的重點是,任何事物,都是原子遵從規(guī)律運動的必然結(jié)果,不受神力和精神的控制。

但是,巴門尼德卻認為,運動,或者叫變化,是不存在的。他的學(xué)生芝諾還搞出一個有趣的邏輯悖論,大意是:運動就是物體在有限的時間內(nèi),從一點到達另一點。但是,任何距離都可以分成無窮個小間隔。在有限的時間內(nèi),穿越無窮個間隔,是不可能的。所以,運動也是不可能的。他們得出結(jié)論:雖然經(jīng)驗和感覺告訴我們,變化是存在的,但從理性上看,這只是很真實的幻覺。

這個悖論結(jié)構(gòu)簡單,體積小巧,卻結(jié)實耐用,讓幾代哲學(xué)家大傷腦筋。由此可見,這階段,希臘哲學(xué)家的邏輯和論證功力提升神速。

后來,恩培多克勒用折中的辦法,勉強應(yīng)付了這個悖論:構(gòu)成萬物的基本元素既不產(chǎn)生也不消亡,這就滿足了"不變"的要求。但它們因"愛"與"斗"而聚合、分離,這又產(chǎn)生了"變化",就像我們感覺的那樣。這個說法沒解決悖論,只是和了一團稀泥。

公元前5世紀下半葉,一個熟人出現(xiàn)了:蘇格拉底,西方哲學(xué)的奠基人。他說,研究天啊地啊這些東西不實用,還不如研究人,可以促進社會和諧。他使希臘哲學(xué)的重心,從宇宙關(guān)懷偏向政治和倫理關(guān)懷。老蘇雖然成功地轉(zhuǎn)移了哲學(xué)家的注意力,但大家并沒有放棄對宇宙的思考。相反,老蘇精妙的思辨方法,使哲學(xué)更加成熟,辯證思維方法直逼事物的本質(zhì)。

老蘇不僅本人很牛,他的弟子,以及弟子的弟子,也是一個更比一個牛。

柏拉圖和亞里士多德,他倆與老蘇并稱為"古希臘三大哲學(xué)家"。

他們傳承的,不只是老蘇的知識,更多的,是獨立思考的能力。

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