物理直覺：開啟物理之門的鑰匙

《六極物理》（接力出版社）是一本把整個物理學的前沿知識，系統(tǒng)地用簡明的語言和極少的公式寫下來，給不是物理專業(yè)的人看的科普書。記得我讀中學時，班上很多同學都對物理有著濃厚的興趣，但到后來只有很少的人去學物理。原因之一是大家有各自感興趣的領域，但另一部分原因，就是因為他們害怕大學物理書上一堆一堆的公式，覺得自己可能學不好。

那么真正做科研，需要會算公式嗎？可以說有的領域需要，比如建造粒子物理的對撞機的那些人，當然需要會計算各種費曼圖。而有的領域不需要，比如Leonard Susskind（李奧納特·蘇士侃）做的一些工作。作為一個不是物理專業(yè)的人來說，能理解這些工作是怎么回事就很開心了，并不需要真正像做科研一樣，把所有公式都理解并熟練運用。怎樣才能在不看到很多公式的情況下理解這些內容呢？當然就需要一個領路人來告訴大家了，嚴伯鈞老師就是這樣的人，他所著的《六極物理》可以幫大家建立起物理直覺，在不需要公式的情況下就能理解物理的精髓。

物理直覺一直都非常重要。很多人能學好牛頓力學，是因為牛頓力學跟大家的生活息息相關，比如我們研究單擺，自己拿繩子系一個球就可以在家里玩。但是現(xiàn)在物理學的發(fā)展越來越尖端，很多東西不可能拿到實體在家里玩，自然也就想象不出來是什么樣子的。科學家研究這些東西并把結果寫成公式，很多人就算拿著這些公式算出結果了，直覺上可能也沒有理解。但是這個領域頂尖的人，可能一眼就看出計算的毛病，靠的就是物理直覺。

這本書就是從極快、極大、極重、極小、極熱、極冷六個方面，幫助大家建立物理直覺。這些極，都超出了我們日常生活所能直接接觸到的事物，也就是說，我們沒法把這些東西拿到家里來做實驗，但看了這本書，就好像我們真正看到了這些東西一樣。

比如極快篇，通過普朗克和愛因斯坦的火車實驗，來闡明狹義相對論的一些原理。愛因斯坦坐在火車上以接近光速的速度運行，普朗克在地面上看愛因斯坦，兩個人測量的光速是一樣的。然后普朗克覺得愛因斯坦時間慢了，愛因斯坦覺得普朗克時間慢了，說明了鐘慢效應。后面又用同樣的例子說明了尺縮效應，同時的相對性和剛體悖論。在現(xiàn)實生活中，我們遠遠到不了這么高的、讓我們能感受到相對論效應的速度，但跟著這本書，我們好像身臨其境，真的看到眼前有愛因斯坦和普朗克這兩個人，我們好像真的能跟普朗克交流，普朗克告訴我們，“你看，愛因斯坦那邊的時間怎么過得那么慢呢”。漸漸地，讀者的心中就能培養(yǎng)出這樣的物理直覺。雖然我們沒法坐上宇宙飛船去遨游一圈，可是當我們閉上眼睛，真的就可以想象出，在未來也許我們的朋友坐上了這樣的飛船，我們和他們所看到的空間、所體會到的時間是什么樣子。

類似的例子同樣也可以在書中找到很多，讀者好像可以在大腦中建立這樣的實驗室：一閉上眼睛，就可以把整個宇宙想象出來；可以把自己縮小成蟻人那么小，看看原子長什么樣子；可以像超人一樣進入太陽的中心，看看核聚變是怎么發(fā)生的。這可能是我們從小就夢寐以求的，我們想看看，這樣的世界是什么樣子的。

這樣的物理直覺對物理的學習非常重要，因為只有眼前出現(xiàn)了這樣的物理場景，看到發(fā)生了什么，才知道該用什么樣的公式去形容眼前的場景。從這個角度說，《六極物理》不僅對非物理專業(yè)的物理愛好者和有志于學習物理的高中生有重要意義，而且對物理專業(yè)的本科生來說也有一定的幫助——因為很多人只是停留在會背書上的公式、會套公式考試算對的層次，他們其實不會有身臨其境的感覺，所以這本書會對很多人起到很好的幫助作用。

（作者系斯德哥爾摩大學物理學博士后）

《中國教育報》2020年06月17日第11版