簡 介 及 前 言

簡介

本科普讀物集知識性與趣味性為一談。書中用大眾化的語言將物理科學前沿的《量子力學》，平易近人地展示在廣大普通讀者面前；在通俗易懂的敘述《相對論》時，書中豐富的內容、趣談也可供讀者興味盎然地在休閑時賞心悅目地消遣。

國民“科學素養”也是一種國力。現在有四分之一的美國成年人能夠閱讀並理解每周發表在《紐約時報》科學版面上的故事。即將重新啟動的歐洲大型強子對撞機是潘多拉魔盒嗎?它的主要目的是揭開宇宙誕生之謎；一系列實驗將模擬宇宙大爆炸發生時的狀態。部分學者認為這可能會導致整個地球毀滅,導致“世界末日”。向歐洲和美國法庭提起訴訟。專家駁斥毀滅地球說：“－－－－－－這些微型黑洞僅僅是一些小黑洞,它們實際上只有亞原子大小,也就是跟電子或質子差不多大。”但是，別忽視了宇宙大爆炸是起源於一個直徑近似於零的奇點。如今科學研究帶來的風險,也許要由整個地球來承擔。公眾對此有判斷能力對它說“是或否”嗎?書中就此有所闡述。

同時書中不少發人深省的新論點有着開拓境界的作用。宇宙的誕生、生命的起源、外星人在哪裏？人類來自何方又會去向何方？均有專門篇章予以陳述。

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前言

本書面向普通讀者，用通俗的語言向廣大讀者介紹了目前物理學領域較前沿的知識。

進入20世紀，物理學邁入了量子力學時代。在這一百多年的時間裏有着突飛猛進的發展，將整個人類帶入了一個新的物理學境地。人們在物理界的視野，由20世紀前牛頓力學時代所研究的主要針對看得見，摸得着的較為容易知曉的較小的宏觀宇宙範圍；擴大到了小至亞原子的微粒子，大到150億光年之遠的宏觀宇宙天體範圍。

物理學經過幾千年的發展，直至19世紀末，整個經典物理取得了較圓滿的發展，尤其是在人們可接觸到的宏觀物理世界範圍，基本上能自洽地解決整個自然界帶來的物理問題。經典物理學中總結出來的各個公式、定理、定律早已是物理學界運用起來得心應手的工具。整個經典物理的知識還是比較通俗易懂的。

但是經典物理在面對微觀物理世界時遇到了難以解釋的麻煩。也就是說牛頓力學在面對超越他們那個時代認知範圍的問題時適應不了。20世紀初，以愛因斯坦為首的物理學家，應時代的要求責無旁貸地擔負起新的歷史使命，創建了量子力學。這也就是至今仍肩負着引領全人類行進在整個物理科學前沿的最新物理科學。

量子力學主要包含有兩部分內容，一是針對微觀世界的量子理論部分，另一個是針對大尺度宏觀宇宙的相對論部分。也可以這麼理解，量子力學是經典物理學向宏觀及微觀世界；也就是向大與小兩端的物理世界範圍的延伸。

但是，在具體理論上量子力學卻又與以前的物理理論有着截然不同之處。量子力學是建立於嶄新的觀念的基礎上。在量子力學中人們固有的“絕對時間”、“絕對空間”都不復存在；量子的“速度與位置”已是不可能同時測準的；量子既是波又是粒子，呈現“波粒二象性”。時間、空間、質量、能量、都已經不是固定不變的而是可以相互轉化的；萬有引力是以“空間的彎曲”這樣的幾何性質出現在人們面前，……。正由於量子力學是突破人們舊理念的一種新理論，所以往往人們一時半會對這與舊思維方式幾乎格格不入的方法，不很容易理解，這也就是一般人對量子力學這位於物理科學最前沿的知識，時而會有一種不太好接近的感覺，因而比較普遍出現了一些敬而遠之的現象。這不由讓我想起著名的“奧卡姆剃刀”原理：對於給定現象的最好解釋通常是最簡單、假設最少的那個。

本書使用淺顯的語言，將量子力學展現在讀者面前，將這物理學中目前最先進的科學理論，融會到普通的無須有多少科學背景的大眾中。對量子力學中一些有違普通人習慣性思維的論述，用通俗易懂的話表達出來。或用一些簡單的事例將其中深奧不易理解的理論表述成一看就明的、易於領會的道理。通過閱讀此書會打消人們對量子力學的一種“深不可測”的誤解，從而感到它正是我們身邊經常發生的親切可見的東西。

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本書開篇，對整個物理科學的發展史作了一些簡介。全書重點內容是對有關目前物理學前沿的科學理論知識作以介紹。書中分別就有關內容按章予以陳述。在當前最先進的物理理論量子力學中，主要採用的是自20世紀以來，以愛因斯坦所發展創建的相對論、量子力學知識，這也是如今一直佔據物理學主流地位的科學知識。其中按章重點在前面部分介紹量子力學中的有關量子理論及相對論的兩大部分內容。由於在前沿物理科學中除了這些主流理論知識外，還分門別類地存在着許多不同的旁類理論和見解，每章主要是在後面部分，也匯綜闡述了一些另類的看法，其中也不乏有最新的視點。

在科學的發展的過程中，出現不同的見解是很正常的，並且也正是這些不同意見的爭論，大大推動了科學進步的加速發展。本書並非僅僅立足於對似乎玄奧的量子力學的理解上；而是更希望人們在對量子力學這一先進理論理解的同時，並非因循守舊地將其奉若聖明而束之高閣。更主要的是應在了解的基礎上得以啟迪。更進一步推陳出新探索更為先進的科學知識。書中出現的一些不落俗套的另類觀點，也許會對有志於物理科學探索的人，能起到一種以新的觀念去進一步創新的開拓視野的作用。

書中除了述及量子力學這一物理前沿科學知識外，對由其進一步發展起來的宇宙論、微粒論均有所述及。並介紹了目前傑出的物理學家霍金所主要研究的，人類甚為關心的宇宙的起源。還有關係到人類生死存亡的，尋找外星人這一人類數千年來一直關心的問題。

科學一直在發展中不斷前進，人們若不能隨同時代的發展而停步於百年前的陳舊理論上，自身就會有如隔時代的不舒服感覺。時代的進步不是光靠幾個少數人所能推動得了的，只有在廣大普通大眾全都加入推動歷史澎湃發展的洪流中，科學才會洶湧向前。而目前處於物理科學前沿的量子力學並不神秘。它也很有希望成為大眾所喜聞樂見，飯後茶餘閑聊的內容；並且在眾人的笑談風聲中形成物理學精華理論之結晶。

量子力學將人類領進了原子能時代，獲取了巨大的能源。而似乎深奧莫測的相對論，早就是科幻小說家的豐富題材：不僅將人類送入了太空，並且還飛向了未來理想的宇宙天際。數千年來人類一直在探索我們的世界究竟是什麼樣的？生命又是怎麼起源的？人類一直在問自己，我們是從哪裏來的？我們又將會到哪裏去？

而這一切人類急切關注的問題的答案，只能在將來科學的繼續發展中去探索解開懸念。

物理學承擔著向所有各門科學提供最基礎的正確依據的重要責任。物理知識海洋的豐富寶藏，全靠群體的聰明與力量去尋求。人類社會的發展也永遠企盼着人類科學智慧的結晶，以奉獻出物理科學那顆閃閃發亮的明珠。

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