物理学的进化

本书首版于1938年 作者之一阿尔伯特·爱因斯坦 是颠覆经典物理学的科学领袖 读完本书 从此骄傲宣称自己师从爱因斯坦 因为作者的声望 该书评分很高 但论内容的完整深刻 此书不及理查德·德威特的《世界观》 * 曾经 奉科学为客观真理 是解决一切问题的唯一工具 《世界观》带我认识科学哲学和科学发展史 同时摧毁了科学信仰 科学大厦的轰然倒塌 让思想变得无所依附 产生严重的不确定感、怀疑和分裂 像深爱父母的人在30岁那年 知道了自己不是父母亲生的一样 捡起思想碎片重建观念体系 过程挣扎、艰辛又漫长 但突破科学理性的偏执后 更平等看待一切“歪理邪说” 终于物极必反否极泰来 从怀疑否定一切的极端 变成了接纳肯定一切 黑暗笼罩的天也变得碧空万里 各种矛盾对立的思想体系 在头脑中竟相安无事 灵活运用不同的思想 随用随取随还 在某些瞬间 能隐隐约约感觉到 对立冲突的思想指向的是同一个方向 * 现在读科学哲学和科学史 没有新鲜感更没有冲击力 打开本书前大致能猜到 内容是从牛顿讲到波尔 从万有引力讲到量子力学 但爱因斯坦的讲解脉络 和对各理论差异点的总结 有其独到之处 科学家对世界图景的描述几经变化 伽利略牛顿时代的机械观 严格区分物质和能量 时间和空间是绝对的 麦克斯韦时代发明场的概念 物质和能量有机统一 光和电磁波的传播不需要介质 爱因斯坦时代推论出狭义相对论 揭示高速运动下的钟慢尺缩效应 时空是四维连续的 广义相对论 将物理定律推广至任意参考系 引力被描述为时空曲率 质量与能量是同一种东西 波尔时代的量子力学 打破了世界连续和确定的观点 * 科学是人类智力的创造 是一系列概念的发明 不是由外在世界单独决定 我们的主观试图理解客观实在 但主客间始终有鸿沟 当我们发现新的现象 无法用旧的理论解释时 就是科学理论进步的时机 新理论被建立旧理论被舍弃 新理论不仅需要解释新现象 还必须在解释旧有现象上 比旧理论更精确可靠 所以科学是一本永远写不完的书 它一直在自我破除再建立的路上 人类希望借助它填满 理念世界与现象世界间的鸿沟 虽然这条鸿沟可能无限宽 而且每一次前进都比前一次困难 但科学家始终坚定永恒的求知欲 和对世界内在和谐性的信念

#爱因斯坦诞辰145周年 今天是爱因斯坦生日，也是霍金忌日。谨以此书评纪念两位照亮世界的人。 本书名为《物理学的进化》，作者爱因斯坦试图告诉读者：“我们的目的在于用粗线条描绘出人类如何寻找观念世界和现象世界的联系”，而不仅仅讲述科学史。 本书第一部分回顾了现代科学的起源：五百年前伽利略提出“相对性原理”，英格兰人牛顿在此基础上构建了伟大的经典力学，苏格兰人麦克斯韦构建了电磁学理论。作为21世纪的航天人，我们设计的每一型飞行器，用到的每一个公式、定理，至今都没有脱离牛顿力学和麦克斯韦理论框架。 接着，26岁的瑞士专利局小职员爱因斯坦出场了，他基于伽利略“相对性原理”和迈克尔逊——莫雷实验证实的“光速不变原理”，推导出狭义相对论。给我一张A4纸，我现在也可以仅仅根据上面两个原理推导出狭义相对论，半张纸足矣。但在当时“时间和空间是弹性的、可变的”，这种完全突破经验常识的观念石破天惊！ “一块石头”(Ein Stein)教授再接再厉，他注意到“惯性质量”等价于“引力质量”，因而把不受力状态下的伽利略“相对性原理”推广到受力情况下，凭借一己之力创建广义相对论。很多年前，我一直不理解惯性质量与引力质量到底有什么不同，直到有一天豁然开朗。下面书中的两段话有助于理解两者的差异： 1. 地球只以重力来吸引石子，对于石子的惯性质量是什么一无所知。地球的“感召”力取决于引力质量。石子的“应验”运动取决于惯性质量。 2. 一个落体的加速度与其引力质量成正比而增加，而与其惯性质量成反比而减小。因为所有的落体都具有相同的不变的加速度，所以这两种质量必定是相等的。” 本书最后一部分讲到量子力学。其实爱因斯坦本人也是量子力学的创建者之一，他获得的唯一一次诺奖就是因为他提出“光量子”（现在改称“光子”）理论成功解释了“光电效应”。但随后他成为玻尔领导的哥本哈根学派的反对者，爱因斯坦与玻尔两个犹太人在索尔维会议上你来我往，争论不休。但每次都是玻尔取胜，量子力学哥本哈根学派也成为显学，我刚查了一下，2022年量子电动力学的预测精度已达到小数点后13位。 其实爱因斯坦与玻尔之争不在物理学而在哲学，爱因斯坦是一位“实在论”者，他相信这个世界是可以理解的，他那句经常为人所引用的话“这个宇宙最不可思议之处就在于，它竟然是可以理解的”就体现了“实在论”观点。而玻尔和他的哥本哈根学派“大男孩”们，都是“实证主义者”，一个理论的预言精度达到10^-13，难道还会错吗？于是当爱因斯坦说“上帝不掷骰子”时，玻尔反驳道“不要试图教上帝该做什么”。 一百年过去了，索尔维会议盛况早已不再，爱因斯坦与玻尔的争论依然没有结果。物理学界只是忙着验证广义相对论预言的黑洞、忙着提高量子电动力学的实验精度。不知道有生之年能不能有幸看到改变人类认知的物理学革命？ 爱因斯坦在另一个宇宙看着我们。

本来想给咱家老爱打“一般”的😏说实话，能理解老爱已经尽己所能为读者展现一个他所体悟到的物理世界，作为科班出身的读者，读到很多地方都会会心一笑，也学到了很多深邃的物理学思想，但实际上大多数读者很有可能是并不明白书中所述的细节。 例如对于相对论而言最重要的“洛伦兹变换”，无法依托现代动画和后世更丰富的实验例证，想要不依赖数学公式把它讲清楚几乎不可能，所以老爱在书里也几乎没有讲明白它是什么。导致很多读者可能get到的信息是片面的，这是成书时代的局限，也是作为科普文章的不成功之处，所以事实上私以为这并不是一本适合于所有人的科普著作。 然而本书绝对是上世纪初的物理学思想的代表之作，是不可多得的物理学史经典。今年是“爱因斯坦奇迹年”120周年，在1905年这一年间，还在专利局工作的爱因斯坦利用业余时间一口气发表了五篇论文，其中包含了书中提到的光电效应，布朗运动测量分子质量，以及提出了狭义相对论，每一篇都是跨时代的巨著——很多读者可能不知道的是，本书中很多没有提及作者的工作，其实都是爱因斯坦自己做出来的成就。 十余年后，量子力学异军突起。德布罗意在爱因斯坦的启发下提出物质波，薛定谔又在物质波的启发下提出薛定谔方程，此后概率波和非定域实在论就出现了，成为一直到本书成书之时爱因斯坦心中的“心不甘”，而其实时至今日我们仍在追问“上帝掷骰子吗？” 全书最后，爱因斯坦为物理学界留下了时代的追问，“量子物理学仍旧应该根据两个概念：实物和场的概念。在这个意义上，它是一种二元论”，而其实就在成书的十至二十年后，量子电动力学的发展就解决了这一问题，现代量子场论已经可以将所有“实在”的本质归纳于场，而粒子只是场的“激发态”。 然而对于其它问题，量子力学的未来发展方向，广义相对论与量子力学的结合等等，仍然是当前自然界中待揭开的奥秘。 或许回望过去一百多年来物理学的发展，群星闪耀，物理学已经发展了许多。然而真正面对现代的物理学前沿问题，我们仍然如牛顿当年比喻的“在真理的大海前拾贝的孩子”那般手足无措。也如爱因斯坦曾说的，“宇宙最不可理解之处在于它是可被理解的。” 希望物理学继续进化吧，向爱因斯坦致敬，向前赴后继探索自然极限、拓展人类认识疆域的所有科学家们致敬！

这是一本不用一个公式就把物理学从伽利略时代到现代的发展讲明白的大师之作。物理学的进化之路表述得非常清晰，这从目录各章节的标题就可以看出。显然，这本书不能替代教科书，它对以做题为目的的知识获取所起的作用微乎其微，但它完全可以作为必要的课外读物，尤其适用于那些被经典力学、电磁学的恐惧所支配的中学生。因为这里的文字是有温度的，那些令人生畏的概念、理论，原来在被创造出来时是那么令人期待，而被放弃时是那么令人扼腕。这本书可以把冷冰冰的理论融化。更重要的是，它可以真正把各个物理理论串联起来，以一种更高级的方式。也只有在当时最前沿理论的缔造者笔下，跟着他思考的脉络，我们才能清楚看到旧理论过渡到新理论的路径。 即使抛开以上的“实用性”，我认为这本书对一个人的人生观和价值观都有启发。尤其是在当下追名逐利、人心浮躁的社会。 如何对待所谓旧的、落后的观念？作者很明白旧理论（机械观）所取得的辉煌成就，所以即使他拥抱新诞生的场论，也根本不会对机械观落井下石。相反，他尊敬在这个发展过程中有名的无名的科学家的贡献，他很清楚他们的问题所在，所以不畏惧提出新的理论，相对论，以挑战经典。 如果一个到作者这种地位的科学家对于旧知识都抱有宽容之心，只不过占了网络发达便宜的当代人，何以炫耀新知识的优越性？更何况物理学的旧理论有些错误是肯定的，而我们拿来攻击别人的新概念还不一定就是绝对正确的，或许我们应该更心平气和一点。 对于科学工作者而言，本书的价值或许更显而易见了，只要你看到字里行间或明示或暗示的态度。它或许能在你想放弃的时候拉你一把，帮你在众多岔路口中指出一个方向。科学家最懂科学家的苦与甜。 如果用一种颜色来描述这本书，我愿把它想象成金色，有着晨光的温暖，闪烁着智慧的光芒： 科学不是一本定律汇编，也不是把各种互不相关的论据集合在一起的总目录，它是用来自由地发明观念和概念的人类智力的创造物。 如果不相信我们的理论结构能够领悟客观实在，如果不相信我们世界的内在和谐性，就不会有任何科学。这种信念是，并且永远是一切科学创造的根本动机。

2025.03.31 写得非常好。之前在看《古今数学思想》时，就想有没有类似的物理科普可以让我知道物理学从古至今的演变呢？结果就看到这本书，何其有幸。 本书把物理学每个阶段的概念的诞生和演变阐释得很清楚，从物理学开端，到万有引力，到电磁场，再到相对论和量子力学，深入浅出地解释了每个阶段我们为何会诞生这样的理论，以及每个阶段理论的局限性，比如惯性系概念和机械观的局限性。 以前看过相对论的科普，看完这本书后理解得更清晰，尤其是通过电梯思想实验，推出大质量天体会导致光线弯曲的部分，非常深刻且易懂！ 最后，中学学物理时以为书上的知识就是不变的真理，但工作后读了一些科普书后，才建立起了正确的科学观。物理理论的极限是客观真理，但是趋近客观真理的过程中，必定要不断地修正理论。

没想到这本书如此简洁，又如此深刻！读此书，第一你可以站在一个制高点上一览整个物理的样貌，第二你可以用爱因斯坦的眼光去看待这个物理史，你会感叹爱因斯坦的了不起，不亏为那个时代物理学的泰斗。这本书可能对大部分人来说比较难，但是如果你想学物理，这是必须要了解这本书所有的知识和思想的。 整个物理史，分为两大部分，以1900年为界，在1900前的物理为经典物理，1900年之后的物理为现代物理。经典物理主要三大部分：经典力学、热力学与统计力学、经典电磁学。现代物理主要是相对论和量子力学。 经典力学的核心概念是力，一切都是围绕着力构建的；热力学与统计力学的核心概念是能和熵，这是对大量分子运动的研究；经典电磁学最重要的概念是场，场的观念替代力的观念，这是人们对世界认识的又一巨大进步。 相对论是对牛顿力学的一些问题的重新思考，例如时空、伽利略相对性原理、光速恒定，还有引力的本质问题等等。这是对牛顿力学的继承与发展。量子力学最重要的是不确定原理、薛定谔方程、薛定谔的猫，这些是其核心内容，但是完全不同于人们对世界的直观认识。

发现这本书，主要是受侯世达教授《表象与本质》这本著作的影响。在其“惊天动地的类比”章节中，着重介绍了爱因斯坦如何通过类比建立起科学的思维与框架，这让我进一步产生了对科学家如何思考和探索的兴趣。 因此，对我个人而言，阅读本书的最终目的不仅仅是为了增强物理学相关的知识，更多的是在于了解顶尖科学家的行事方式和思考逻辑。 幸运的是，这本书给了我们一些答案。 开篇作序中，作者就阐明写作本书的目的和方法： 我们的目的在于，用粗线条描绘出人类如何寻找观念世界和现象世界的联系。我们试图说明，是什么样的一种动力迫使科学建立起符合客观事物的观念。 但是，我们的叙述必须简单。我们应当选择那些我们认为是最有特色和最有意义的重要路径来穿过论据和概念的迷宫。那些不在我们选择的道路上的论据和理论，我们都把它们略去了。这并不是因为它们不重要，而是因为它们不在我们所选择的路径上。 以及它是为什么样的读者而写的： 在写这本书的时候，关于我们所想象的读者的特征，我们曾做过很长时间的讨论，并且处处都在替他着想。我们想象他完全缺乏物理学和数学的实际知识，但是却具有很强的理解能力，足以弥补这些缺憾。我们认为他对物理学和哲学的观念很感兴趣，同时他对努力钻研书中比较乏味和困难的部分很有耐性。他认识到，要理解任何一页，必须细读前面的每一页。他也知道，即使是一本通俗的科学书，也不能像读小说一样去读它。 作者沿着历史的印记，表明物理学实际上是以发明质量、力和惯性系为开端，所有这些概念都是一些自由的发明，它们导致了机械观的建立。 随着对粒子及粒子之间作用力的研究，来力图解释自然界的有关磁针偏转、以太结构等现象，都启发物理学家建立更精细的事物。于是，电磁场的重大发明出现了。要理解这些现象，重要的不是领会物体的行为，而是领会位于物体之间的某种东西的行为，即场的行为。这必须发挥大胆的科学想象力才能完全领会。 随之而来的发展既摧毁了旧概念，又创立了新概念。绝对时间和惯性坐标系被相对论抛弃。所有现象的背景不再是一维的时间连续区和三维的空间连续区，而是具有新的转换性质的四维时空连续区，这又是另一个自由的发明。惯性坐标系不再需要了。任何一种坐标系对于描述自然现象都同样适用了。 量子理论又创造了关于事物的新的重要特色。不连续性代替了连续性。放弃了支配个体的定律，出现了概率的定律。 现代物理学所创造的事物，确实与旧时代的事物大有差别。但任何物理学理论要想达到的目的依然是相同的： 我们力图借助于物理学理论，为自己寻求一条由大量已观察到的情况所构成的迷宫的道路，以梳理和理解我们的感官印象。我们希望观察到的情况能够和我们对事物所建立的概念相符合。如果不相信我们的理论结构能够领悟客观事物，如果不相信我们世界的内在和谐性，就不会有任何科学。这种信念是，并且永远是一切科学创造的根本动机。在我们所有的努力中，在每一次新旧观念之间的戏剧性斗争中，我们坚定了永恒的求知欲望，以及对世界和谐性矢志不渝的信念。在求知上所遭遇的困难愈多，这种欲望与信念愈加强烈。 备注： 对于本书翻译中出现的诸多“实在”，感觉实在有些拗口，统一用“事物”替代了。

客观的说，非常一般，甚至有点烂。我怀疑爱因斯坦只是署个名罢了。为什么这么说？原因有三个。1. 书里的很多物理的概念没有什么铺垫，直接就冒出来了，没有基础的人，肯定是一脸懵逼的。所以根本就不适合基础不好的人。2. 书里的的很多东西和教科书重合度有点高，而且解释也差不多，我直接看教科书得了。3. 对物理概念的解释、物理模型，非常一般般。难怪杨振宁说他和爱因斯坦的谈话是他这辈子最大的浪费。

能在整本书里连一个数学公式都不用地把物理学的来龙去脉和前世今生讲得这么清晰和精彩而又尽可能地科普或通俗，可能只有我们伟大的爱大神有这般功力… 囫囵吞枣地拜读了一遍肯定是远远不够，以后一定会再找时间细细地咀嚼和回味…[强][抱拳]

开卷有益啊！读科普类书籍可以使我们对物理概念的掌握更加的深刻。 读完了这本书才知道爱因斯坦对物理概念的理解之深刻，见解之独到。相对论不是天马行空的想象。而是基于严谨的数学推导，对客观规律的深刻归纳和总结提出的超越牛顿和伽利略时空观的物理学体系。尽管相对论和量子力学难以融合，但是其在某些哲学思想中却有着相似的地方。物理学家还得是哲学家啊！ 时代的荣辱，王朝的更迭终归会随着时光而湮灭。但是这些伟大的物理学定律熠熠生辉的思想。却将永远伴随着人类文明的延续而流传下去，成为人类史上不朽的丰碑！