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书单|十本通俗物理学科普读物

物理一直是文科生的短板,许多偏科的学生也是折在物理上。但对于学霸来说,物理除了分数还是实实在在的另一个世界。记得《爱情公寓5》中的新角色学霸诸葛大力就是量子物理学家普朗克的铁粉,连淘宝名都要带个普朗克。而物理学科中最火的也是量子物理学,牵扯到的领域广到宇宙大爆炸,小到物质组成的最小单位。甚至连时间和空间都免不了要谈到物理基础,比如前段时间过了一阵的复联4关键点的科学穿越就是小蚂蚁博士的量子物理学。虽然物理很难懂,毕竟太宏伟。但是物理学史确是让文科生可以津津乐道的,这里不仅有普朗克和爱因斯坦、霍金和宇宙大爆炸、科学穿越和放大缩小,更有宗教和迷信等等。物理学的难懂本身在于大量的公式和数学建模,但我们普通人比如文科生除了好奇学习物理学外,最重要的是培养物理学的思维和作为人本身对自身本源有一个基本认识。本来,人类的智慧不是创造,而是去发现已经存在的本身。

推荐的几本物理学相关书籍是通俗本,会有宇宙的景观也有量子力学的通俗认识。

1. 《时间简史》

图文版《时间简史》

作者霍金博士,8090最熟悉的天体物理学家。身残志坚的典型,屡次见诸于报道和课本的英雄人物。著名ASL患者(渐冻人),最终于2018年3月14日离世。

很大程度上我觉得霍金的伟大不是物理学本身,而是他的物理学思维。他在宇宙大爆炸理论上的成就站在爱因斯坦这些前辈的肩膀上,但他所有的物理学成就基本上都成就于他的“敢想敢做”。他本人的理论很多都是提出后被同行用物理和数学模型完成论证的。他能用简洁明了的话去把宏大的宇宙观解释给你,这或许就是他写出这本畅销的科普读物原因之一。

这本没有公式的物理科普书形象的解释了宇宙大爆炸和星际穿梭的原理和科学性。而开篇的“乌龟塔”故事本身除了趣味性,同时凝聚了本书的所有框架。学霸级的读者在读完乌龟塔故事后就能明白本书讲的是什么。

推荐指数:@@@@@

2. 《给未来总统的物理学:新闻背后的科学》(Physics for Future Presidents: The Science Behind the Headlines)

这本书中关于核知识的介绍很经典

书名有点长,但是内容很硬核。这本书作者理查德·穆勒(Richard A. Muller)在这本书里从物理学角度探讨了恐怖主义、能源危机、核能安全、太空竞赛和全球变暖这5方面和国家安全与未来发展有关的物理议题。他在书中说:

“我们生活在一个复杂而危险的时代。奥巴马和他的继任者们将必须知道,伊朗新近掌握的核能是否会发展成为西方世界的真正威胁、恐怖主义分子是否会研发生化武器、有没有应当得到政府培养和支持的化石能源替代品、是否应该大力发展核能,还有,全球变暖的真相究竟为何。这些是21世纪的所有总统和公民'必备’的信息。”

这是一个很值得深思的话题。我们很多人都会看新闻,但未必就能“看懂新闻”。本来我们看待事物都会局限于自己的知识面,他的这番呼吁除了让我们多了物理视角,也提醒我们多角度看待事物。

他本人成就很高,34岁那年获得了美国国家科学基金会颁发的艾伦沃特曼奖(Alan T. Waterman Award),这个奖项是美国35岁以下科学家能够获得的最高荣誉。38岁时,穆勒当选麦克阿瑟基金会的研究员,造访中国时对煤引起的污染问题提了很多建议。推荐的这本书来自他题为“给未来总统的物理课”的讲座(Physics for Future Presidents)。穆勒在这些讲座中深入浅出、寓教于乐,讲座的视频很受欢迎,就集结出版了。

推荐指数:@@@@@

3. 《果壳中的宇宙》

霍金博士另外一本关于宇宙的科普读物。形象化的讲述让读者能浅显的理解宇宙是怎么一回事。一上来就告诉我们可以把宇宙想象成果壳状的泡泡,果壳上的纹路产生了所有宇宙的结构:粒子、星体等。然后从“夜晚的星空为什么那么黑”等常见问题入手,展示整个宇宙观。另外,该书保证了科学的绝对严谨。他会告诉我们现行的宇宙观中哪些是已经被实验证实或观测支持,成为公认的科学理论使用的,而哪些又是推论的、数学模型演算的,没有被实验证实或观测支持的理论假说。

随着这本书的畅销,“果壳物理”一炮走红。另外值得一提的是霍博士的这本书还带火了“果壳”一词,让某种意义上有了科学和科普的味道,以至于后来的果壳网更是成为中国家喻户晓的科普网。

推荐指数:@@@@@

4. 《给忙碌者的天体物理学》

全书六万字,但把你想知道的关于天体物理学相关的主要问题都汇总了。比如宇宙大爆炸、最适宜居住的星球、基本元素和星辰等等。作者是尼尔·德格拉斯·泰森,追《生活大爆炸》的朋友,第四季中关注下他。第7季里他说要把冥王星踢出行星之列,然后你知道的,冥王星果然就不再是九大行星一员了。另外豆瓣9.7分的纪录片《宇宙时空之旅》主持也是他。

推荐指数:@@@@

5. 《极简宇宙史》

作者在北京的活动中对着几位文科背景的记者讲解量子力学

作者克里斯托弗·加尔法德(Christophe Galfard)顶着“霍金亲传弟子”的头衔。那是他在英国剑桥大学学习高等数学和理论物理学九个月后,学校安排专业前十名与教授们见面。那次见面会上,物理学家史蒂芬·霍金邀请他做博士研究生,之后六年,他跟随霍金研究黑洞信息悖论、宇宙起源。和自己的导师一样,加尔法德致力于以生动形象描述宇宙。2007年,他与霍金及其女儿合著有儿童文学作品《乔治开启宇宙的秘密钥匙》,在全球45个国家出版发行,讲述少年“乔治”成为科学家的故事。2015年,他出版了这本《极简宇宙史》。全书几乎囊括了目前所有人类掌握的宇宙学知识,却只用了一个公式:E=mc²(E表示能量,m代表质量,而c则表示光速)。“大爆炸”、暗物质、暗能量、引力等,都用一个个例子和故事解释清楚。编辑称其为霍金《时间简史》的入门书,所以我们可以先看这本书再去读霍金博士的《时间简史》。该书中文版目前豆瓣评分为9.1,底下一位读者评价:读完这本书,仿佛“一个麻瓜打开了魔法世界的大门”。但书中的量子物理部分对普通读者来说还是有些费解。

推荐指数:@@@@

6. 《上帝掷骰子吗?:量子物理史话》

曹天元的科普书对量子力学在中国的科普功不可没

量子物理学和相对论是现代物理学的两大支柱理论。可惜的是都过于晦涩难懂,一直未能很好的普及。而源自于爱因斯坦和玻尔辩论的“上帝干嘛要掷骰子的问题”是引导很多人学习量子物理学的基础,几乎所有学习量子物理学的人都会触及,就好像接触薛定谔理论的人一生都会被那只猫困惑一样。不过物理学的经典问题都很诡辩,看过爱因斯坦和玻尔最初的辩论后会给你一种这样的感觉:爱因斯坦觉得追女孩子是有规律可循的,但是量子力学觉得无论你怎么追,女孩子都有可能拒绝。所以物理学的学霸会告诉你告白比不告白强,结束一段感情比持续这段感情更理智,而且他们还能演算给你看!当然,会不会仁者见仁 智者见智,还是看过这本书后再说吧。

推荐指数:@@@@

7. 《茶杯里的风暴》

作者切尔斯基2012年开始参与英国广播公司(BBC)的科普节目制作,至今已主持过十多部科学纪录片,包括《色彩的奥秘》《寰宇轨迹》《超感:动物的秘密能力》。目前,切尔斯基为《聚焦》杂志和《华尔街》杂志撰写科普专栏,同时参与BBC科普节目制作。2014年,她被英国期刊出版人联合会(PPA)选为年度专栏作家。2018年,英国皇家物理学会授予她威廉·汤姆森·开尔文勋爵奖章,以表彰她在物理学科普方面的杰出成就。

这本书最大的特点是把生活中的常见琐事用物理学给你解答,正如书腰的广告词“每一件平凡琐事,都藏着星辰大海的秘密”。物理学的通用原理可以大到火箭发射,也可以只是用来做爆米花;茶杯里的茶水就可以解释星辰的运转;当然,众所周知的杠杆原理更是无处不在……所以这本书吸引人的就是我们的“万万没想到”。

推荐指数:@@@@

8. 《武侠物理》

这本书我个人觉得算是厕所读物。但确实有味道。武侠小说大家都看过,但是从物理学角度去看武侠世界还是挺新鲜的。只不过这本书趣味性虽然强,但太市场化了,一些解读也显得很牵强。作为十分厌恶物理的朋友读一读倒是有治愈功能。好像他还有一个被出版社推出来的孪生兄弟《武侠化学》,估计一定会讲到唐门之类用毒的手段,因为觉得这种书过于市场化,不是很推荐,喜欢的可以找来一读。

推荐指数:@@

9. 《迷人的温度—温度计里的人类、地球和宇宙史》

书名有点长,英文名更长,这个翻译算是准确的。他还有一个中文译名《温度决定一切》,是意译而来的。书绝对是好书,而且我发现无论是历史还是科普书,举凡能以小见大写上厚厚一本的都是佳作,看看甲骨文那些欧美日本的历史巨著就知道了。

本书作者是美籍意大利物理学家吉诺·塞格雷,他是诺贝尔物理学奖得主埃米利奥·塞格雷的侄子,本人在宾夕法尼亚大学担任物理教授。塞格雷家族在二战前由意大利移民美国,因此也对二战前后的欧洲科学史相当关注。吉诺·塞格雷曾经撰写过广受好评的关于费米、玻尔、伽莫夫等人的传记,而这本《迷人的温度》则是他从温度的角度出发,为宇宙、地球和生命撰写的一本“大历史”。

顾名思义,全书重点是以温度考察历史,书中主要内容概括如下:

从进化的角度来看,保持稳定的 37 度体温让人类和哺乳动物得以发展出精密的大脑,最终导致了智慧生命的出现。温度的变迁深刻影响了地球演化的历史,一次次的冰期变迁让生命的形态不断产生变化,在这个过程中,它们改变了地球大气成分,并最终形成了今天的样子。最后,温度不但决定了宇宙的起源,也是各种不同的原子核形成的根本原因。可以说,这个世界上几乎所有的事物,它们的起源和命运都与“温度”息息相关。

10. 《七堂极简物理课》

中文版为了保证原汁原味,翻译自意大利文版

博卷天集引进企鹅出版的书,是作者卡洛·罗韦利的诗意科普系列其中一本。其他几本分别为 《现实不似你所见》(讲量子引力),《时间的秩序》(物理学+哲学的组合)、《极简科学起源课》(科学史方面)。作者本人是“圈量子引力理论的”发现者之一,曾在美国和意大利工作,现居法国。他同时也研究历史和哲学科学。所以他写的这套书才这么符合他个人趣味。连这本书刚开始出现到畅销都充满传奇色彩。一开始作者在意大利报纸IL Sole 24 Ore上刊登物理学专栏的系列文章,反响好有人气就集结发行出版。没想到此书一出,一举击败了《教皇通谕》和《五十度灰》,夺得2015年意大利的年度畅销书。

这本书却是是小,不费吹灰之力就读完了。但绝对的醍醐灌顶!另外吐槽一下国内书籍宣发,这几年动不动就冠“极简”二字来做书名,虽然确实有几本书是很不错的。比如尤瓦尔·赫拉利的两本书。但是这样的称呼太容易“书设”崩塌,也容易给“武汉书”钻空子!

推荐指数:@@@@@

卡洛·罗韦力 本尊,是一个好玩又显得呆萌的物理学家,有点谢耳朵的味道

大学时代曾经专门在辅修课选上《大学物理学史》,曾经惊讶于物理角度看世界的宏伟,也曾因为《生活大爆炸》里谢耳朵的高级智商迷恋不已,但正是有这样的一群继承爱因斯坦衣钵的nerdy(书呆子),才让我们认识到了自己的浅薄和渺小。无论我们自己的专业领域是什么,培养点物理思维,总没坏处。刚刚提到过和爱因斯坦对波的那位丹麦物理学家玻尔曾经说过一句话:“物理学不告诉我们世界是什么,而是告诉我们关于世界我们能够谈论什么。” 从前还没有地球村概念的时候,我们总是自顾自的玩,现在小到个人大到国家都要开始考虑自己行为的后果,这就是物理思维告诉我们要做的,不是呼吁人人成为思考物理的书呆子,而是保有一种宏大和微观的处世责任心。最近重温八十年代初引入国内的译制片《大西洋海底来的人》,剧中“干净”的科幻让我们自愧不如,但人家却是1967年拍摄的!

希望介绍的十本物理学相关的科普书对大家有用。

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