版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

谈谈《相对论(少年版)》| 儿童节特别奉献

返朴
溯源守拙·问学求新。《返朴》,科学家领航的好科普。
收藏

秉承学正经学问的理念,曹则贤老师为自家少年写了两本书——《量子力学:少年版》和姊妹篇《相对论:少年版》,曾经的那个少年已成仪表堂堂的青年,这两部作品终于问世了。复杂的世界环境下,我们脑海中不禁会回响起“少年智则国智;少年强则国强”的声音,想必仍有不少有识之少年有需要,也有能力去读此书。今天恰逢国际儿童节,让我们做回曾经那个少年,面对知识,希望大家永葆少年的热情。

撰文 | 姬扬 (中科院半导体研究所研究员)

谈谈《相对论(少年版)》| 儿童节特别奉献

《相对论:少年版》曹则贤著,科学出版社2020.4

曹则贤老师又双叒叕出版了一本新书——《相对论(少年版)》。作为他的忠实粉丝,我读了他好些书,还写过几篇书评。但是啊但是,我现在完全跟不上他这个速度,真的写不动了,只能随便说几句。

相对论和量子力学是20世纪物理学革命的两大支柱。我们人类对客观世界的认识,主要来自于对宏观低速世界的切身体会,所以对于特别小、特别快以及特别重的世界里发生的事情,就没有什么经验了,更谈不上理解。直到19世纪末漂浮在物理学天空上的那两朵乌云,最终演变为20世纪初物理学革命的暴风骤雨,相对论和量子力学相继诞生,才为我们树立了新的世界观。

简单地说,量子力学研究的是特别小的世界,相对论关心的是特别快和特别重的世界。曹老师以前写过一本《量子力学(少年版)》,今年的这本书专门讲相对论。

谈谈《相对论(少年版)》| 儿童节特别奉献

《量子力学:少年版》 曹则贤著,中国科学技术大学出版社2017.7

书评《推荐〈量子力学(少年版)〉》
http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-1068026.html

这是一本真正的教科书。以相对性思想的历史演化过程为主线,从古代的朴素相对论(至少追溯到了东汉的《尚书纬•考灵曜》,“地恒动不止而人不知,譬如人在大舟中,闭牖而坐,舟行而不觉也”),到众所周知的伽利略相对论(“在大船甲板下的主舱里,……无法判断出船到底是走是停”),再到爱因斯坦的狭义相对论(特别快的世界,光速真快)和广义相对论(特别重的世界,太阳还有点分量),最后结束于“整体相对论”(不要问我这是什么意思)。我觉得这是一本标准的相对论入门书,介绍了与相对论有关的所有基本问题(可以在一两页纸里讲明白的问题),可以用于大学物理系的教学。

这本书的一个功能是,可以检验你将来是否适合做理论物理学的研究。如果你很轻松就能看懂这本书,理解其中的思想,补足省略的推导,更重要的是,体会到相对论的美,那么你可能就是一位天生的理论物理学家。就像苏联伟大的物理学家朗道那样,他少年时惊讶于广义相对论的不可思议之美,以至于后来宣称,“初识这个理论时的这种狂喜,应该是任何天生的理论物理学家的特征”。这个功能我实测过了:我不是。这件事我早就知道了,不用曹老师专门告诉我,谢谢。

谈谈《相对论(少年版)》| 儿童节特别奉献

朗道(左)童年 图片来源:Physics Today

这本书也可以当作科普书,可以让任何读者(好吧,高中以上的读者)了解爱因斯坦为什么这么牛,了解相对论到底讲了些什么东西——但是要满足一定的条件。这个条件并不难,起码对于大多数人来说不难:当你遇到任何公式的时候,都不要理它,自动跳过去不看就行了。只要你能做到这一点,就会发现相对论很简单:不管你站在哪个地方,待在哪个时代,也不管小车是不是开得飞快,大地是不是特别沉重,这个物理世界的规律都是一样的。所谓“无去来处” 、“动静等观”,当爱因斯坦好不容易爬到物理学的山顶,释迦牟尼已经坐在那里等他好久了,嘴里不停地念叨着王二最喜欢说的那句话:“古今无不同”。

这就是此书的第二个功能,可以检验你现在是不是适合搞科普,或者是读科普。这个功能我也实测过了:做不到。因为我自己碰巧有点数理背景,看到个公式就想搞明白它说的是什么,但是又搞不懂。所以这本书再次对我很不友善,谢谢。

总结前面说的两个功能和实测效果,可以预计这本书的第三个功能,也就是作为教科书用于大学授课的功能,恐怕也不会太友善。这个我碰巧也有些经验。我是中科大物理系毕业的,当年我们系就没有专门讲相对论的课程,在课堂上零零散散地学到的内容,最多也就只有这本书一半的样子——而且还可以保证,根本就没有学明白。

当然,曹老师也考虑到了这个问题,所以他专门写了一篇《如何读这本书》,提出了非常具体的措施,一二三四五六七,一共七条,而且是循环往复的。但是吧但是,根据我这几天的揣摩,他的意思似乎是这样的:爱学学,不学滚。因为“高峰就是高峰,它既不迎合攀登者的热情,也不体谅攀登者的羸弱”。他还生怕别人不懂他这个意思,专门在《附录一》里列出了“相对论物理数学预备知识”。根据我这几天的研读,好吧,其实也没有什么研读,因为每个字都认得,但是意思搞不懂。

最后还有一点时间,我要吐槽一下这本书里表现出来的三观:数字观、公式观和少年观。以前我还不太清楚,现在总算是明白了:曹老师的这个三观太奇葩了。

首先是数字的问题。我发现一个很大的问题,曹老师好像不会数数啊。每本书都会有寄语、序言或者后记,有的书甚至全都有,这些都可以理解,毕竟写本书不容易。可是《相对论(少年版)》有10个寄语、3个序言和1个后记,前后的时间跨度是10年。我估计这本书写起来真的是很难,必须时不时的给自己打打气。

你也许说这只是个人爱好,不能算不识数,那我再给你两个实锤的证据:为了帮助大家读这本书,曹老师专门写了两个相对论的小结,分别是《一页纸相对论》和《两页纸相对论》,可是你翻到那里就会发现,《一页纸相对论》其实是2页,而《两页纸相对论》其实是3页。

然后是公式的问题。这本书有无穷多个数学公式。霍金说过,每增加一个公式,书的读者就会减少一半。曹老师反其道而用之,号召大家迎难而上,“你每读懂一个公式,这个世界上比你有学问的人就减少一半”。我算了一下,全世界现在有70亿人,33个公式以后,就没有人比你更强了:那个《一页纸相对论》和《两页纸相对论》里就不止这个数了。把条件放宽一些,只算正文里的公式,你也就需要读到第66页。

最后是少年观的问题。这个挺明显的,但是不好阐述,大家去读读那个序言《少年能学会相对论吗?当然!》,自己体会一下吧。曹老师为了说服我,采用了唯一正确的方式,“用实例说话”。可他举的例子都是谁呢?泡利!狄拉克!!好吧,我输了。正如坊间传闻的那样,这本书有严重的印刷问题,而且就出现在封面上:《相对论(少年版)》应该是《相对论(少年班)》。我觉得曹老师的意思可能是:你们就一直呆在幼儿园里算了。

谈谈《相对论(少年版)》| 儿童节特别奉献

1901年, 20个月大的泡利和母亲的合影 图片来源:天才与良知——那个尖锐的物理学家泡利

谈谈《相对论(少年版)》| 儿童节特别奉献

1907年 5岁的狄拉克 图片来源:americanscientist.org

好的,不聊了。时间不早了——妈妈要送我上幼儿园了。

今天是我们的节日,祝大家六一儿童节快乐!时刻准备着,为早日成为少年而奋斗!

本文题图背景为名画云端行者(Wanderer above the Sea of Fog,1818)