《天才大爆炸The Big Bang Theory》里的谢耳朵是个理论物理学家(theoretical physicist)。
但你知道什么是理论物理学家吗?
他们到底是研究什么的?广义相对论(general relativity)?量子力学(quantum mechanics)?
小编仿佛已经看见了小伙伴们一脸懵逼的样子……
不懂没关系!
今天我们来读一本书。就算是不懂现代物理的人读完都能一句话说出广义相对论和量子力学的中心思想。
你，敢不敢试一试?
这本书就是《七堂极简物理课》(Seven Brief Lessons on Physics)。
这本书一上市，就在意大利狂卖30万册，甩掉异常难看但异常畅销的情色小说《五十度灰》，疯狂追加印刷了18次。
作为一个有选择的爱看书的读者，小编一般是拒绝看畅销书的。但是，作为热爱科学、迷恋时空的科幻迷，我无法拒绝这本书。
说你那?是不是学文科滴?看到这就想放弃啦?
那小编只能说，那你就错啦，真的，看完这本书小编才觉得原来物理这么奇妙。书中对广义相对论(general relativity)、量子力学(quantum mechanics)的基本概念讲的如此言简意赅(concise)，小编差点以为自己也能当上谢耳朵一样的物理学家了!这个真的可以懂。
01
推荐理由
小编认为，这本书最大的好处了，简短!才100页!每一章也就十几页，且满足懒人科学爱好者的一切幻想:字大行稀宽留边，深入浅出，语言浪漫优美，妙趣横生。
02
这本书的出生记
首先，我们来看看作者是谁。卡洛·罗韦利(Carlo Rovelli), 意大利顶尖的量子物理学家，对物理学的空间和时间研究做出重大贡献。目前他在法国马赛的理论物理研究中心领导量子物理研究。金牛座的老罗(好像想到了什么)月初刚过了60岁的生日。
话说，有一天，老罗的女朋友突然对他说:你为什么不写篇文章，讲讲你的研究领域:量子引力(quantum gravity)?老罗说:读者哪知道什么是量子，什么是引力啊?
不得不说，女人的直觉就是准!老罗的女朋友不假思索:那就写三篇文章:一篇讲量子、一篇讲引力、一篇讲量子引力。老罗大笑，但转念一想:为什么不呢?
“为什么不呢?”这就是成功的关键!有时候我们很保守(conservative)，不知道做还是不做，那就反过来看:为什么不呢?
于是老罗就这么开始写了。2014年八月，这三篇文章在类似于《金融时报》的意大利报纸《24小时太阳报》的周日版连载。当时，爱度假的意大利人闲适地躺在波光粼粼的(glittering)海边，饶有兴趣地读着广义相对论、量子物理学等尖端理论，你能想象那个动人的场景吗?这不该是谢耳朵干的事吗?
文章一火，马上大出版社就来联系老罗，说，你看能不能再写点，咱做本书。
老罗在原来的三篇基础上，又写了四篇文章，做成了这本小书。
小编邮件采访了老罗，智商奇高(intelligent)，风趣幽默(humorous)，精力充沛(energetic)，极有效率(efficient)，小编是跪着看完回复的。
03
精彩内容抢先看
不懂物理不要紧，小编先带你看看这本书都讲了什么。小编将较细致地讲一下前两章的内容，摘录英文原文中的精彩语句，供大家欣赏。
首先，老罗的授课对象是对现代物理学不了解、或知之甚少的人。七篇文章将读者引进二十世纪物理学伟大革命的最动人之处，以及由此引发的未知难题。
“These lessons were written for those who know little or nothing about modern science. Together they provide a rapid overview of the most fascinating aspects of the great revolution that has occurred in physics in the twentieth century, and of the questions and mysteries which this revolution has opened up.”
老罗是个会讲故事的人，很会激发读者的兴趣，他在书中展示科学是怎样让人类更好地理解世界，以及科学是怎样打击人类中最聪明的大脑:你们知道的太太太少了!
“[S]cience shows us how to better understand the world, but it also reveals to us just how vast is the extent of what is still not known.”
1. 爱因斯坦的广义相对论，最美的理论小编看完陷入深深地沉思:爱因斯坦根本就不是人类!
老罗从中途辍学的爱因斯坦讲起，展示了“浪费时间”对年轻人成才的重要性!学到了没有?但是人家是爱!因!斯!坦!
“In his youth Albert Einstein spent a year loafing aimlessly(漫无目的地虚度光阴). You don’t get anywhere by not ‘wasting’ time-something, unfortunately, which the parents of teenagers tend frequently to forget.”
老罗娓娓道来，讲了爱因斯坦如何在26岁那年对现代物理学做出巨大贡献，一夜成名 (become renowned overnight)。1905年，他向当时著名的科学期刊《物理年鉴》投了三篇文章，篇篇都足以获诺贝尔。第一篇讲原子的存在，第二篇为量子力学铺垫基础，第三篇说的是狭义相对论:时间的流速对每个人并非一致。同样一对双胞胎，住在山上的比住在海边的老的快。小编好像知道了些什么……
“The first shows that atoms really exist. The second lays the first foundation for quantummechanics… The third presents his first theory of relativity, the theory which elucidates (阐释) how time does not pass identically(完全相同) for everyone…”
老爱发了这三篇文章后，各大高校争相给他发聘书。不过，老爱发现了一个问题，他的理论跟物理学之父牛顿的万有引力理论有吊诡的地方。万有引力需要修订，他的理论才能说清!
“He came to realize this when writing an article summarizing his theory, and began to wonder if the law of ‘universal gravity’ (万有引力)as formulated(构想)by the father of physics himself, Isaac Newton, was in need of revision in order to make it compatible(符合，相协调)with the new concept of relativity.”
于是老爱花了十年研究、做实验、犯错误、各种不解，最终在1915年，提出了广义相对论，俄国物理学家列夫·朗道(Lev Landau)称之为“最美的理论”。
老罗并没有干巴巴地解释这个理论，他联系自身的经历，讲述自己念大四的时候突然灵光闪现开始理解这个理论时的兴奋。按照他的说法:
“没有学校课业分神，假期是最好的学习时光。”
“Undistracted by schooling, one studies best during vacations.”
那年暑假，老罗躺在地中海的海边，拿一本边角被老鼠啃坏的书(a book that had been gnawed at the edges by mice)，看一会书，远眺一下波光粼粼的海面，突然如有神助茅塞顿开:
“像是有一位老朋友在我耳边低语，告诉我一个极其隐秘的真相，突然揭开事实的面纱，让我看到一个更简单也更深邃的秩序。”
“As if by magic:as if a friend was whispering into my ear an extraordinary hidden truth,suddenly raising the veil of reality to disclose a simpler, deeper order.”
老罗强调广义相对论超级地简单(a breathtaking simplicity)。你信吗?
于是牛顿、法拉第(Michael Faraday)、麦克斯韦(James Maxwell)轮番登场，爱因斯坦在这些天才的理论基础上，提出了另一个天才理论:空间本身即引力场。
初中物理知识!牛顿说，万物之间存在一种相互吸引的力(a force that draws all material bodies towards one another)，叫引力(the force of gravity)，但至于为什么有这种力(小编以前也用这个问题难为过老师)，不知道。
不过牛顿对物体如何在空间运动提出自己的假设:空间是一个巨大的空空的容器，能装下宇宙的大盒子，在这个极大的结构中，所有物体都做直线运动，直到有一个力改变了它们行进的方向。但具体空间是什么做成的，不知道。(哎呀，真的好难啊!)
“Newton had also imagined that bodies moved through space, and that space was a great empty container, a large box which enclosed the universe, an immense structurethrough which all objects ran true until a force obliged their trajectory (轨道) to curve.”
后来，法拉第和麦克斯韦提出了电磁场(electromagnetic field)理论:电磁场是一种无处不在(ubiquitous)的真实存在(a real entity)，布满空间，传递无线电波(radio waves)，可以像湖面一样波荡(vibrate and oscillate)，输送电力(transport electrical force)。(这个好理解!)
喜爱电磁学的老爱受启发，提出了空间即引力场(gravitational field)的理论:引力场跟电场一样，是确实存在的。
引力场是怎么运作的呢?小编不多说，这个留给大家自己去看自己去体会喽。
2.量子力学(quantum mechanics)
现代物理学中最难的谜题，20世纪物理学的两大支柱(pillar)之一，另外一个是广义相对论。跟广义相对论不同，量子力学是一个世纪以来顶尖科学家的集体智慧结晶。
1900年，德国物理学家普朗克(Max Planck)提出了能量子(quanta)的概念。五年后，爱因斯坦提出了光子(photon)的学说。
老罗发现，不管是爱因斯坦，还是达尔文(Charles Darwin)，或者法拉第，这些天才在提出一个革命性的假说时，其实没有想象的那么自信:老爱说光子的开头是“对我来说，似乎……“(It seems to me…), 达尔文说进化论的开头是”我认为……“。他的结论是:天才总是迟疑的 (“Genius hesitates”)。
正应了布考斯基(Charles Bukowski)那句话:这个世界的问题在于，蠢人充满自信，而天才总是怀疑。(The problem with the world is that the intelligent people are fullof doubts while the stupid ones are full of confidence.)
一开始，大家都觉得老爱胡说八道，光怎么能是由光子构成的呢?
后来到了20世纪20、30年代，玻尔(Niels Bohr)成为量子力学的先驱。他发现原子中的电子(electron)本身带有固定的能量(fixed energy)，它们在原子的轨道(orbit)之间跳跃，释放(emit)或者吸收(absorb)一个光子。这就是著名的量子跳跃(quantum leaps)。
玻尔领导的哥本哈根的研究所中，20世纪最优秀的年轻大脑汇聚于此，想对原子世界的行为建立一个清晰的理论。想象一下那个场景，简直热血沸腾!就跟高考之前大家一起奋斗的感觉类似(这不是真的)!
其中有个年轻人叫海森堡(Werner Heisenberg)，他假设，电子不是总存在的，它们只有在进行量子跳跃的时候才真的存在。事出有因，没有被激发，量子就没有确切的位置(precise place)，根本就不在一个所谓的“地方”。
所以量子力学中，物体没有确切的位置(definite position)，除非跟其他物体发生碰撞。所以科学家就不可能预测在某个位置发生量子跳跃的电子，下一次会出现在哪里，只能计算它出现在这里或那里的概率(probability)。
这种不确定性触碰到了物理的核心。学过物理都知道呀，物体的运动都有一个规律，这个规律是固定不可变的，是普适的。怎么会出来一个理论说，我们这个世界里没有规律，没有因果，世事无常，全靠概率呢?这不科学!
“The question of probability goes to the heart of physics, where everything had seemed to be regulated by firm laws which were universal and irrevocable(不可变的).”
连爱因斯坦都觉得这种说法荒谬。作为年轻科学家的精神之父(spiritual father)，老爱的想法打击(dismay)了哥本哈根那帮年轻的科学家。老大玻尔不服。数年间，他不停地跟爱因斯坦交流，通过书信、论文、讲座来解释他们的新想法，最终，爱因斯坦也承认了这个理论的确是我们理解世界的巨大进步，但他仍坚信事情不可能这么奇怪，背后必定有更合理的解释。
这么看，老爱有点像普通人类哦。
一个世纪以后，科学研究仍然没有找到更合理的解释，这一直是让物理学界抓心挠肝百思不得其解的谜题。
刚才的皂片看的头疼吧?解药在这里!
不过，量子力学广泛应用于各种领域(be used in widely varying fields)。没有量子力学就没有晶体管(transistor)，也不会有电脑。
接下来的几章, 小编简单介绍下，大家可以去看英文版，意大利文版，或者中文版(马上上市)，或者其他32种语言版本!
3.宇宙的构造(the architecture of the cosmos)人类关于宇宙的认知在数千年中发生了多次变化。从上天下地、地心说、日心说，到太阳系、银河系(galaxy)、其他星系散布在可弯曲可变形的宇宙空间里。最后，宇宙起始于一个小球，然后不断膨胀到今天的维度(dimension)。
有其他相似或不同的宇宙平行存在吗?不知道。
4. 基本粒子(Elementary particles)物体由原子构成，原子包含原子核(nucleus)和周围环绕的电子(electrons)。原子核又可分成质子(proton)和中子(neutron)。质子和中子都是由更小的粒子组成，也就是夸克(quarks)。量子动力学描述了这些基本粒子的属性和运动“规律”。
宇宙中没有绝对的真空(a real void)，总有这些基本的粒子聚集。量子力学和粒子实验告诉我们，宇宙是事物持续不断地聚集的过程。它不是静止的事物，而是一个事物发生的过程。
宇宙看起来似乎空无一物，但实际上粒子聚集其中，无穷无尽。这些粒子，像一张宇宙字母表中的字母，讲述星系、群星、阳光、山脉、树林、田野的久远历史，讲述聚会上的年轻笑脸和闪烁星空(the night sky studded with stars)的过往。
5. 空间的粒子(Grains of Space)这章来到了老罗的研究领域:量子引力。
现在的主方向是圈量子引力(loop quantum gravity)研究，其将广义相对论和量子力学结合起来，去寻找宇宙的真相。
就像光是由光子组成一样，宇宙空间并非连贯的，而是由极小(extremely minute)的粒子构成，很多很多，比最小的原子核还小十的十八次方(a billion billion times smaller than the smallest atomic nuclei)。它们彼此链接形成环状(loop)，编织成宇宙空间。
这个理论描述的宇宙与我们所知的大相径庭。不再有装载世界的空间，也不再有发生事件的时间。只有空间粒子之间不停关系的基本过程。
6. 概率、时间和黑洞的热这章解释了什么是热。原子和由原子构成的分子都在不断运动。物体的温度高，是因为其中的原子运动快。比如冷空气中分子运动较慢，而热空气中的分子移动较快。
为什么热量总是从热的物体向冷的物体转移?这个过程为什么不反过来?
“Why does heat go from hot things to cold things, and not vice versa?”
热交换(heat exchange)和时间之间存在什么关联?
那为什么随着时间的流逝，热量要从高温物体传向低温物体传导呢?而不是反过来呢?
“Why, as timegoes by, does heat pass from hot things to cold and not the other way around?”
什么是震动的时间(vibrating time)?
更本质的问题:什么是时光的流逝(the flow of time)?
具体老罗怎么说，大家看书吧。
7. 回到了人类自身人类在宇宙中到底扮演什么角色呢?研究时间和空间这些人类未知的谜题的科学家们，对于我们的存在和角色的思考往往角度更加独特，也更加深入。
好了，小编累惨了，中文版还没拿到，这些都是小编看后的理解整理而成，心水推荐~学英文还能学物理，真正高大上!
英文部分摘自Seven Brief Lessons on Physics
编辑:何娜
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