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阅读《机械宇宙》有感

记得在中学时特别是高中,对物理是又爱又怕,爱的是我们生活中的很多现象是要用物理学知识才能理解和解释,你会发生生活中的很多奥秘。怕的是以考试为主导的教学模式让一个个物理公式变得可怕,你必须按照类似八股文的样式论述你为什么在急刹车的公交车上会摔倒。第一步你在车上你就具有了和公交车一样的速度,第二步当车子急刹车时你的脚虽然固定在车上不动,但你的身子却由于惯性继续向前冲;第三步当你的上半身和下半身速度不同步时会导致摔倒。还有牛顿三大定律是一定要记住的,但开普勒三大定律却给删除了,所谓的牛顿因为被苹果砸到而想到万有引力的说法长期误导了我和我的小伙伴们。近代科学的建立为什么说是以牛顿为代表?牛顿说的那句名言“我不过是站在巨人的肩膀上。”是不是他自谦?如果不是自谦那么谁又是那个巨人呢?

       虽然高考已经过去二十余年,仍然记得物理成绩是最差的一科成为心中的痛。也早已忘记牛顿三大定律,更不用说开普勒三大定律了。平时能够与物理还搭的上边的可能是专业方面的超声以及关于车子如何开动这些具体的事项了。几年前有幸看到过一本《上帝掷骰子吗》的书,是介绍量子物理发展历史的书,被书中的记事风格所吸引,以后有机会再介绍这本书。直到今年托罗辑思维的福买了这本《机械宇宙》,每天翻几页本是想闲时看看却一下子不能自拔的着迷了,二周时间挤着时间把它看完了。

        本书介绍自哥白尼开始,由开普勒、伽利略、莱布尼茨、胡克以及牛顿等科学家为代表的科学2.0时代,以个人的兴趣爱好为基础、以松散的科学团体为结构、以天体物理为主要研究对象的近代物理研究历史,非常生动通俗地介绍了相关的物理学原理以及发现这些原理的过程。与以前高中时期只是记住公式应付考试的我们那一代相比,现在的孩子们是幸运的,因为有一句话说的好--过程在某种角度上比结果更重要。了解科学某个定律或者公式的过程不仅不会浪费时间,反而更有助于我们理解这个定律以及激发对于科学发现规律的深刻理解和认识。从这本介绍科学史的书中我们可以从中获得很多启发,我就举几上例子吧。

       首先对于任何想要某一领域专研并想获得成就的人,一定要有一种坚持不懈专牛角尖的精神,为了某种使命可以十年二十年乃至于一生去追求。这里就举一下著名的天文物理学家开普勒和他的三大定律为例吧。

       开普勒是一个贫穷的天体物理学家,因为有幸被丹麦的另一位物理学家第谷所邀请到了一个海岛上,第谷20年来一直在观测天体运行的情况并详细做了记录,但第谷并没有参透这些资料的奥秘。在第谷死后,开普勒有幸得到这些材料,不过一直过了6年他才发现头两条定律,而最后一个定律一直等到了20年才发现。现在看似简单的第一定律,地球等行星围绕着太阳的轨迹是椭圆形也是在开普勒实事求是进行大量计算工作、勇于打破既往的设想(开普勒曾认为圆形的轨迹等完美形状)。但第三个定律却花费大半生,在第二定律解决之后,他了解到当行星离太阳越近运行的速度越快,而越远速度则越慢,简单地说就是在任一相同时间内陆球与太阳的连线会扫地相同大小的面积。但这其中的奥秘是什么呢?行星的运行动力为何?开普勒开始一遍又一遍的计算,尝试所有可能的组合,在十多年的时间里都失败了。可是他并没有放弃,突然有一天他的脑中浮现出了答案,原来行星轨道长度的立方等于该行星一年时间长度的平方。虽然他也不明白这个等式真正的含义,但毕竟为天体物理学的进步做出了巨大的贡献。

      其次,我们的想象力是建立在扎实的知识基础之上的,例如近代物理学的巅峰--牛顿,他的三大定律是他以扎实的数学知识为基础,再结合前人的观察和试验推导出来的。以前我们常听说一个故事,就是牛顿被树上的一颗苹果砟到脑袋后通过“自由的”想象力想象出来了万有引力,但现在我们知道这其实只是一个玩笑,因为这个不是牛顿自己说的,而是其一个远房亲戚杜撰出来的。而真实的情况是牛顿利用他此前的微积分知识结合前人的试验结果推导出来,正所谓真正的想象力是“不自由的”。

       第三,科学的研究方法要学会提出问题,敢于质疑前人。比如伽利略我们都知道他在比萨斜塔掷铁球的故事,这在现代人看来简直是个小儿科,但是在中世纪却是向传统权威挑战。其实伽利略还提出很多观点,例如当时的人们一直认为地球是静止的,地面是静止的,石头直线掉落,建筑物不会动摇也不会翻倒,亚里士多德则认为移动中的世界是混乱不堪的。但是伽利略不轻信前人的言论,他提出了很多思考,关于球体滚下斜坡的距离与时间的关系也是我曾经高中的试验。以伽利略为代表的通过实验来证明某一观点的近代科学成为了人类摆脱愚昧无知,开始有目的探索未知世界的。正所谓科学在质疑中前行,也在质疑中完善自己。

        第四,科学的评价体系是由科学共同体完成的。近年来中国有不少民间科学家经常在网络上挑战权威科学家的理论,总是提一些吸引眼球的提法。但是科学是非常复杂的体系,对它的评价是非常严谨的,因此不是随意冒出一个想法就说要获得诺贝尔奖的。不过科学共同体的成长和发展也是有一个渐进的历史过程,在十六世纪刚成立的英国皇家学会,也充斥着各种匪夷所思的想法,也有不少奇怪的实验。你也许会觉得可笑,比如人与其他不同物种之间输血,但在那时却是引人注目的新鲜事。人类只有跨越了不仅仅停留于空想而着手于实验去证实它时,才会有目的地进行相应的探索。

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