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对物理老师很有用的书:《物理夜航船》

已有 307 次阅读 2025-6-20 08:16 |系统分类:生活其它

 

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物理夜航船直觉与猜算,(美)徐一鸿著,姬扬译,世界图书出版公司2024

这书使用了各种奇技淫巧来理解(或得到)前人已经严格计算过的(甚至有可能是经过艰苦卓绝地计算过的物理学中的一些结论,或者用一些形象的方式融合不同物理分支中的部分结论,是一本高端物理学的读物,用猜测或者说定性或者逻辑的方式来直接得到那些冗长计算的物理结果,而不去做那些计算。其本质上是讲物理现象的自洽性,即物理的很多现象可以用不同知识不同分支甚至非物理专业的理论来解释和理解。视角独特、构思新颖、结论奇妙、举例风趣。

为什么说这是高端读物呢,因为是需要足够多的物理知识才能读的懂,比如黑体辐射、康普顿散射、普朗克常数这基本上要在大二之后才会接触到的物理学概念,而爱因斯坦凝聚、量子场论、引力波这基本都是研究生的物理学内容了,因而这是一本高端读物;可算是专业书还是普及类读物呢?说专业吧,是因为需要极高的入门知识,普通的物理学学生怕是难以理解,可又是非系统的专注于某一特定的领域或者某一问题或者某一方法,因而不是那么专业;说是普及类读物吧,是因为内容涉及很多物理方向,并不是一个完整叙述一个物理概念或者物理理论的书籍,而是多个物理领域,但普及是普及到多年浸润在物理学领域中的人,而不是面对大众的读物。所以称为专业级普及读物罢。读书笔记中就不介绍过多的内容了,将那些内容讲清楚需要很长的篇幅的。

这种方法其实在天文学、地质学、地震学,甚至化学领域都有很多实例,因为在实际应用中,你不得不做很多的近似,同时又需要快速得到结果。例如书中提到的费米用纸屑的飘落来估算原子弹爆炸的当量,书中是气体膨胀的速度来算,需要定性估算的时候这些方法都可以用,但在真实的核物理实验中,是需要精准的测量与计算,很多微观粒子的发现都是基于很小的测量值与理论值的偏差(比如中微子),因而在“纯”物理学中,书中的这种方法只是一种趣味性习题的水平。并且这些方法最大的问题是不系统,就像说在《从一到无穷大》中读到“麦克斯威妖”是一种兴趣,但完整的学习热力学的第二定律(更不必说热力学了)便不可能了。

书中的解题思路或者方法经常采用到类比的方法,这样有些时候会以偏带全,有失公允;经常需要形象思维,而形象思维有时是逻辑的天敌,严格的训练有时就为了克服“想当然”的羁绊;多数问题都属于脑筋急转弯,方式有趣且视角独特,但方法不普通结论不普遍;确实因为奇特而引发兴趣,但奇特不能适用于普通情况,奇特与普通本就是相对的一对!更为重要的是没有办法采用统一的办法处理所有的问题,相比较而言,教材的流畅通顺(虽然不是科学理论建立的实际过程)是经过很多代物理(教学)人的打磨形成的体系,是易于传授和接受的方式,虽然不是最完美的但一定是错误最少的。

这书的主要用途就是教师在讲述课程时引入一点趣味性的,类似于在讲述过程中插入一个段子活跃一下课堂气氛或者留下一道趣味习题,对物理学知识在非主流领域中的一些实例所做的实际应用案例。另外的用途就是那些真心热爱物理学而不是为了工作或者某种目的而进入这个领域的热心“观众”,在公共领域可以卖弄一点俏皮。

这本书对于刚刚迈入物理领域的新人以及想要了解物理研究到底是什么样的“纯”物理系学生来说,不会有什么帮助,因为了解这些题目本身需要系统学习之后(所以这书定义在大学高年级学生的读物),而当系统学习四大力学之后,学生要经过繁复认真甚至很多数学准备之后才能得到相应的计算结果对这个过程这书也不会有什么帮助,因为不会采用偶尔用的到一种方法去解决某一个特定的问题至于对物理概念的理解和物理思维的培养怕是也很难预见可以有多大帮助。

书的名称副标题很准确,就是靠直觉和猜算(测)来得到物理结果,“夜航”估计在英文的文化背景下很容易理解,或许是大航海时代留下来的背景:在浩瀚的夜晚海洋上,没有太阳确定你的纬度,也没有照明看清你的四周,甚至连月亮和星星都没有,你只在平铺的各向同性的海面上航行,你往哪里去?任何计算都失去了作用,你只能靠你的直觉与猜测,甚至一点点第六感和运气。至于译后记中所说没有资料不能演算无人交流、周围吵闹只能凭借头脑中的物理知识和敏锐的直觉进行思考这种描写与书的内容并不一致,不是因为你的条件使你做不到精准的思考与计算,而是说这种方法是一种开阔眼界拓展思维完善物理思想的方法,而且这般讲来也完全不浪漫,与书的风格也不搭。

这书是偶然在一个公众号上读到的,那个公众号一直在致力于介绍海外先进的教材。博主确实读了很多书,介绍的也不错,可惜为人尖酸刻薄,经常用挖苦讽刺嘲讽甚至有些辱骂的语言去对待读者,所以我就取关了,这书也因屋及乌躺在书架上好长时间。读罢觉得确实用处不大。



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2 王安良 王涛

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