李淼:像物理學家一樣思考

2021-02-19 社會學吧

一提到物理,許多人都對它退避三舍。文科生覺得它過於高深,總是有一大堆看不懂的專業名詞。而在理科生眼中,它代表著痛苦的學習生涯和數不清的、複雜的定理定律。

 

其實我們都誤會物理了。物理不高深也不枯燥,它看似遙遠,但作為研究萬物運行規律的學科,它其實在生活中無處不在。晚上躺在床上,你腦洞大開,是不是有過許多奇思妙想?

比如:

鬼魂真的存在嗎?

未來能否被預見?

為什麼耳機線總是打結?

四維空間下,人會怎麼樣?

薛丁格的貓到底是死了還是活著?

……

如果你想繼續探究下去,就會發現這些神奇的問題都能在物理中找到答案。

 

就拿我們經常遇到的耳機打結來說,將整齊的耳機線放在口袋裡,不出意外,每次從口袋裡掏出它,就是一團亂麻,而且你肯定沒見過亂糟糟的的耳機線放進口袋裡,掏出來的時候變整齊了。

物理學家是怎麼解釋這一現象的?

任何物體都是由分子構成的。當分子排列得整齊的時候,我們將這種情況叫做有序;而當分子排列得亂七八糟的時候,我們將這種情況叫做無序。

用一個我們經常遇到的情況打比方:一堆碼得整整齊齊的磚,也就是一堵牆,看上去有序;而將這堵牆推倒,變成一堆亂七八糟的磚頭,看上去無序。顯然,無序的磚比有序的牆,發生的概率更大。

總結起來,相對於無序,有序的可能性更小,所以不容易做到。回到用原子和分子組成的物體,玻爾茲曼說,任何物體,一定是從有序變成無序,而不是相反,因為無序總是更加可能的。這也就解釋為何耳機線總是打結,卻不會自己變整齊。

這一原理同樣可以用熵增定律來表述:一個物理系統,混亂度只會越來越大,而不是相反。「熵」就是一個物理系統的混亂度。用一個成語來說,就是「覆水難收」。

如此有趣的物理知識,我們大可不必在提到物理學時就開始抗拒。不妨試著走近它,深入了解這門十分實用的學科。

物理其實是一門通用學科,學好物理,其他絕大部分的學科都是小菜一碟。

 

物理學完全可以運用到經濟領域,比如用統計物理學來研究股票價格的分布,用布朗運動模擬股票價格運行軌跡。這兩個學科連結得多了還演化出了一門新的學科——經濟物理學。

在世界範圍內,將物理應用到高新技術中去已經成為一種潮流。在美國,大批物理學家進駐矽谷,研究如何提高機器學習的能力。在中國,阿里巴巴開始布局量子計算和量子通信,提升數據計算速度和數據的保密性。

 

當然,物理學的思維方式也影響著人類個體,像量子思維不確定的動態屬性就用到了企業管理中,企業家張瑞敏就曾大力推薦一本叫《量子領導者》的書,日本東京大學的物理學家上田正仁基於自己深厚的物理學修養寫了一本叫《思考力》的暢銷書。

 

所以物理到底有沒有用?有用,不僅對於當下的生活來說,對於未來,對於理解世界的本源,生命的本質,物理都可以為你效勞。

如果你覺得物理枯燥乏味,那大概是因為你漏掉了什麼關鍵的步驟。

 

你一定聽過這個耳熟能詳的故事,1589年的一天,伽利略登上比薩斜塔塔頂,將100磅和1磅的鐵球同時拋下,兩個物體同時落地。學過物理的人都知道這是自由落體定律,跟重力作用有關。這是書本告訴我們的確切結論,但問題就在於學習物理的時候,許多人總是在背結論,卻沒有進一步思考過其他結果。如果這個實驗是重的物體先落下,其中的原理又如何解釋,有沒有這樣的可能呢?

再來看看另一個故事。古希臘國王召見阿基米德讓其鑑定一下黃金皇冠是否摻假。阿基米德在洗澡的時候,看著漫出水盆的水,想到了將純金皇冠和待鑑定的皇冠同時放到水盆裡,用比較漫出水多少的方式來鑑定真假,進而得出了經典力學中最基本和最古老的定律——阿基米德定律。中國古代曹衝稱象用的也是相關原理,但曹衝沒有如阿基米德那樣去做進一步的考證和理論的升華,也就錯過了把日常轉化為科學的機會。

這也正是我們學習物理時所缺少的關鍵一環。我們總是在死記硬背書本告訴我們的東西,卻缺少科學研究的理論思維,和進一步思考和探索的科學能力。

而無論是上面提到的腦洞問題,或是故事中引人深思的地方,著名理論物理學家、中山大學天文與空間科學研究院院長李淼在物理學節目——《像物理學家一樣思考:帶你了解世界運行的規律》中,會以引人入勝的方式一一解答。

除了回答這些問題,這門課還會講到與生活緊密相關的經典物理學,像力學、熱學、電磁學,用來發現生活中錯過的小細節。

除此之外,課程還會涉及到顛覆我們三觀,刷新認知的現代物理學,比如顛覆世界的量子力學以及攪動時空的相對論。許多人都聽過這兩個詞,但真正理解的可能並不多,在這門課中,你可以收穫更全面的認知。

 

如果你覺得這些知識很難,也不要擔心,作為一名專注物理科普的專家,李淼會用最貼合生活的例子、時下有意思的科幻科技,或是當下最時髦的話題,用文科生也能聽懂的語言,普通人也能明白的解釋來講解物理。

 

這門課所做的,就是打破枯燥乏味,用最有趣的方式把看似高冷的物理拉到你的面前。通過這檔節目,你不但可以系統學習物理學三大分支,還可以打破思維邊界,學會物理學家的思考方式,重構一個更有趣的科學世界。那麼現在,就來打開這扇物理之門,與物理學家一起解鎖生活的奧秘,暢遊未來的深邃吧。

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