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[每日1-2更]文盲正侃时间史——普通人也懂的物理学

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通俗易懂的物理学


1楼2014-12-12 13:04回复
    很多人是这样死去的:他以为世界就是自己这辈子看到的那样。
    就这一次生的机会,还被自己骗了,人世间最蛋疼的事莫过于此。
    为了不白活一回,我们也得考量考量,这个世界究竟是个神马玩意。哪怕只是瞎子摸象,摸不出灵感,也好歹混个手感。
    我们对宇宙的思考越多,发现未知的问题就越多。
    面对宇宙,全人类的智慧加起来,用四个字概括:浮云而已。
    相对论、量子论、黑洞、时空弯曲、奇点……面对这些东东,技校学历的哥,就是文盲中的那个永恒传说——超级文盲!文盲写的东西,最大的亮点就是:易懂。OK,正文开始!


    2楼2014-12-12 13:04
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      2025-05-19 05:39:24
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      【图0-1】各种穿越
      时空真的可以穿越吗?找到风华正茂的苏小小、李师师、陈圆圆,在技术上可行吗?
      人类从哪儿来?世界为什么是这样?咱国为何是那样?我们为啥生在这儿?
      宇宙有边吗?没有边的东西会怎样存在?如果有边,边的外面又是什么?——总之有边和没边都很纠结——我曾无数次被这个问题折磨得寝食难安魂不守舍为伊消得人憔悴。有联为证:

      今年可返前年,过去居然未去!
      往日能知明日,将来究竟何来?

      周瑜会秦琼,或无或有,谁知过去尚未来、未来已过去。
      明珠接宋玉,疑是疑非,怎解偶然成注定、注定是偶然?
      问题还有N多。有多少问题,不是问题。问题是,越不知道,越想知道。这就蛋疼了。
      你,我,还有TA,在人生的某些时刻,一定被这些很傻很天真的问题折磨过,煞有介事地冥想推理、抽丝剥茧,结果是,在思索中抓狂,原本清晰的思路变成一团麻,最终在无比纠结中放弃,还立下了永不犯傻的誓言。
      因为,我们还要晚自习、加班、房贷、办证、盖章、打酱油、请客、送礼、开会、交费交费和交费。
      但,仰望星空,多大的忧伤和压力也阻止不了我们胡思乱想。
      天生好奇的我们,在独处时偶尔还会不由自主地回到这些问题,偷偷地张开思想的翅膀扑腾那么几下,尽管最后的结果都是一样的——绝望地收起并不丰满的羽翼跌回神奇的现实。
      感谢全国牙防组、感谢“受谢强迫症”患者的八辈祖宗,现在科普著作很多,它们以各种风格回答了这些问题。
      虽然这些问题,在其他地方也能找到答案,比如佛经、易经、圣经、西游记、奶奶讲的故事等等,但科学理论提供的答案是看起来最靠谱的,因为它每个答案都是由科学观测、推理、计算、实验、实践得来的。换句话说,有证据表明它是比较靠谱的。
      翻阅科学史料,不消深入研究,我们就会发现,很多问题的答案是那样的匪夷所思,完全颠覆了我们的认识。世界的真相,其美丽、其深邃、其神秘、其残酷……都让我们震撼不已。科学家们寻找这些答案的过程也是曲折离奇、惊心动魄、美轮美奂。
      兴奋、欢乐,这种感觉不拿出来分享,就像独自洞房,不仅少了成就感和幸福感,还多了孤独感和罪恶感。所以,就让你、我,茶余饭后,相约穿越,与史上各位科学巨人一起,去探索宇宙的终极秘密吧!
      出发!


      3楼2014-12-12 13:05
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        第一章 滥觞
        懵懂
        天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊,还有虎豹和豺狼。生机勃勃而又危机四伏的大地上,我们的祖先跌跌撞撞,一路迷惘。
        有空迷惘,也是一种奢望,因为我们太忙。忙什么?生存。这涉及到三件大事:找点什么东西吃;防止被什么东西吃掉;繁衍后代。
        但我们没有锋利的爪牙和犄角,跑得不够快,下水会淹死,想飞没翅膀,不仅没有鳞甲,连护体的毛都越来越少,到后来只剩两处不太好吃的地方才长毛,好像我们生来就是为了方便别的动物吃。这个发现真令人沮丧,原来,世界上第一种方便食品,是我们自己。
        想起这些就让我们头大。难道我们走上了绝路?
        其实头不白大。肢体上的劣势,逼着我们只能靠头脑生存,然后越来越聪明。
        我们学会了合作,开始思考和判断。
        有一天,我们拿起了石头和棍棒。从此,我们不必仅靠肢体去战斗。
        有一天,我们懂得了加工石头和棍棒。它们比爪牙和犄角更好用。
        有一天,我们觉得彼此之间必须得说点什么了……
        生产力的提高、语言的产生,让我们的思维更活跃,更广阔。终于,我们有能力迷惘了!
        我们已经忘了第一个问题是什么,但可以确定的是,那时,只有问题,而没有答案。知道为什么我们总是说“不知道”吗?因为那是人类对所有问题的第一个标准答案。
        我们怎么会在这里?是谁让花鸟虫鱼山石草木飞禽走兽长成这样的?日月星辰…..天呐这太高深了…我…我…我饿了……
        后来,有些问题可以解答了。凭经验。
        比如:人会死吗?会的。怎么知道的?因为谁都没见过不会死的人。
        比如:天会下雨吗?会的。怎么知道的?因为大家常见天下雨。
        ……
        经验,可以帮助我们解答一部分问题。但是,这些答案不能上升到更高的层次——闹不清“为什么”,就是知其然,而不知其所以然。
        人为什么会死?天为什么会下雨?不知道。
        大自然是那样的丰富多彩:风雨雷电,春夏秋冬,高山深水,夜空密林,日升月落,生老病死,地震,野火,洪水……离不开,躲不掉,看不懂,想不通,我们的记忆和思考能力越来越强,于是越来越好奇,这些为什么会存在?这一切怎么发生的?

        最合理的、最容易得到的答案是:有一种神秘的力量在操纵天地万物!
        神秘,引来好奇,也伴随着恐惧。我们所能做的,只有膜拜。于是,原始宗教产生了。
        那种神秘的力量被不同的人群解释为不同的事物:神仙?妖怪?谢谢。那只是一个代号。叫什么都好,总之,它是无所不能的。
        虽然代号无所谓,但崇拜的对象及形态很重要,我们总不能膜拜空气吧?
        于是从旧石器时代晚期开始,我们有了图腾崇拜、自然崇拜和祖先崇拜,鸟兽草木、高山大地、江河湖海、日月水火,还有人的祖先,都可以作为我们的神。我们希望通过请请客、送送礼,搞搞对神的崇拜和祭祀,来换取神的护佑和启示。这可能是最早的交换吧。
        从此,我们懵懂无依、敏感脆弱的心灵有了寄托和归宿。
        从此,很多问题有了答案:天为什么下雨?是神干的,为了让万物生长;为什么雨下多了?是有人惹神仙生气了。为什么又不下了?是神仙又生气了……洪水、火山、地震、日食、瘟疫……唉,这神仙,心眼忒小,气性忒大。所以我们只好加倍小心供奉。


        4楼2014-12-12 13:06
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          能有什么神秘力量,不就是那些世间永恒存在的那些定理、定律。只是当时的人类尚未开化,出于对未知的现象的畏惧,而盲目的迷信而已!


          IP属地:福建来自Android客户端5楼2014-12-12 17:37
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            开更!!


            6楼2014-12-13 14:14
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              怀疑
              几十万年过去了。人,越来越聪明。
              我们根据经验,学会了用火、播种、放牧,发明了弓箭、陶器、铜器、铁器,创造了绘画、文字……
              传说在石器时代,中国的伏羲就创造了八卦,把自然界中相对立而又相联系的事物,如冷暖、日月、高低、软硬、雌雄、明暗等,归纳为“阴阳”,用阴阳相生相克来解释万物。如果这件事发生的年代确定,这大概是史上第一个不用神力解释自然的系统理论了,它朴素、简单而优美,实在是一个伟大的创举。
              但是,这个理论过于聪明了。说过于聪明,是因为这个理论是靠纯粹的聪明创造的。当然,那是在原始社会,我们不能站着说话不嫌腰疼,苛求人家创造出既有事实依据,又有实验支持,还有观测检验的理论来。所以,它只能是靠“(经验+直觉)×智慧”来支撑的哲学。
              遗憾的是,后来国人把这种哲学技巧推高到极致。它的特点就是,结论笼统隐晦,一言多解,不能被证伪,可以解释一切已经发生的,但不能肯定、准确地预言将要发生的。只管“定性”,不管“定量”。解释清了是理论精深,预言不准是你没学好。虽然我谁也打不过,但谁也打不倒我。总之拎不清。
              到公元前1000多年前,周文王以伏羲八卦为原理,著成《易经》,成为中国传统思想文化中自然哲学与伦理实践的根源。这是后话不提。
              语言、文字、人的思维能力,这三者是互促互进的。人类文明开始迅速发展。
              公元前3000年前后,埃及人搞出了十进制数学。
              公元前2000年前后,巴比伦人的数系得到充分发展,十进制和六十进制(比如计时)并存。
              公元前1800年前后,数字符号开始丰富起来了。
              公元前1100年前后,姬昌也就是后来的周文王蹲监狱时写了一本书:《易经》。
              公元前776年,中国史载日蚀记录。第一届奥运会在古希腊奥林匹亚召开。
              公元前613年,中国《春秋》记录哈雷彗星。其后不久,古希腊阿那克西曼德的《论自然》问世。
              有证据的最早的医学著作,是写于公元前2500年—1200年间的“埃及纸莎草书”。书云:
              人为嘛生病?是魔鬼啊等坏东西进到身体里了。
              咋治?祈祷、念咒、斋戒或佩戴符咒,赶跑这些坏东西,至少让它们稍安勿躁。
              当然,还得搞搞仪式,吃些动物、植物、矿物原料配制的药物什么的。
              宗教也在迅速发展。教义和礼制越来越丰富、越来越完备了。神的形象和分工也越来越细了。
              虽然神仙越来越具体,但由于他们从不出现,所以总是让人感到太飘渺太虚无了。人越思考,神的形迹就越可疑。
              经验,再次帮了我们的忙,人们发现,你虔诚,或者不虔诚,病就在那里,不来不去;你祈祷,或者不祈祷,天气就在那里,忽阴忽晴……没人见过神仙,巫术也总掉链子。没人见过无处不在的神干过什么。为什么?
              这是怀疑的开始。
              我们依靠经验,能预言很多东西,比如:乌云密布,可能会下雨;秋天来了,树叶会落;种子埋在土里,会发芽;公羊和母羊洞房后,会生小羊;石头扔进水里,会沉下去……这就是归纳,科学的最初手段。归纳来归纳去,我们发现,这一切,似乎与神物无关。
              与神物有关的预言,往往又不灵。比如,世界许多人群都相信,日食和月食,是被天狼或者天狗吃下去了,只要我们制造大量噪音,就能像轰走其他动物一样,轰走这些贪吃的家伙,把太阳GG和月亮MM救出来。几千年也没人深究:这天杀的吃得下太阳,个头一定很大,为啥它在太阳旁边时,我们看不见它?
              一个相当古老的夜晚,有个失恋的男青年,独自来到山坡上看月亮。这时,月食发生了。他邪恶地想,反正酋长的女儿再也不会陪我看月亮了,吃了就吃了吧。万籁俱寂中,青年惊奇地发现,像以往的月食一样,月亮渐渐消失,又渐渐出现,不快也不慢。咦?!
              再后来,越来越多的人发现,日食、月食、火山、地震跟神仙无关,跟人也无关。
              神仙好像只顾忙自己的事,他个仙人板板啥子也不管。靠谁不如靠自己啊!


              7楼2014-12-13 14:15
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                科学总是在不断进步,总是在不断的探索中更知。人类的历史已有百万年,但真正探索科学的却只有短短百年。证明人类实在不断进化,不断在不同领域,获得新知。当然,现在的人类正在高速发展。


                IP属地:福建来自Android客户端8楼2014-12-14 10:57
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                  2025-05-19 05:33:24
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                  今天迟了,两更!


                  9楼2014-12-14 18:21
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                    起步
                    公元前5世纪和4世纪之交。
                    期盼已久的时刻终于来到了——中国也出了一个牛人:墨子。墨家学派的创始人。他不仅是思想家、教育家、军事家、社会活动家,还是个哲学家、科学家。

                    墨子反对老子关于“天下万物生于有,有生于无”的说法。他认为,宇宙是一个连续的整体。时间和空间都是连续不间断的。对于整体来说,时空是无穷的,而对于部分来说,时空则是有限的。
                    他说,物体的运动,在时间中表现为先后的差异,在空间中表现为位置的迁移。离开时空的运动是不存在的——这个相当的牛。
                    他还讨论了物体受力运动,提出作用力和反作用力,如果没有阻力的话,物体会永远运动下去——这个太牛了!
                    墨子还对光学、力学进行了研究,讨论了平面镜、凹面镜、凸面镜成像的现象,阐明了光沿直线前进、光影关系和小孔成像原理,用秤杆平衡为例,阐明杠杆原理,还对斜面、重心、滚动摩擦等问题进行了研究。
                    墨子研究数学,给出了直线、倍、平、同长、中、圆、正方形等数学定义,比如,“圆,一中同长也。”与欧几里得几何学中圆的定义完全一致。
                    值得一提的还有“墨辩逻辑”,它使得中国古代逻辑,无论在理论上还是在体系上,都达到了较为完整的程度。
                    我是有多希望墨家——这个中国古代的科学家集团强盛起来啊!但是没有。
                    那么好吧,墨子取得了这么多的成果,在世界科学史上应该占有较高的位置了吧?这个总该有吧?
                    还是没有。这个答案太狗血。但,这就是历史。
                    我们知道,由于古代信息不畅,一些科学定律、理论,在不同的地区被反复发现和建立,这就涉及到科学发现的优先权问题。对此,我们不仅要看发现的时间,更要看它是否问诸于世、是否得到世人承认和传播,以及产生了多大的影响。比如,公元前3世纪,古希腊天文学家、数学家阿利斯塔克就提出地球自转、还绕太阳转的“日心说”,但,一来他没有给出充分证明;二来没被世人接受,也没产生什么影响,所以日心说不归他。
                    虽然墨子的科学成果已经达到当时的世界水平,有的观念还相当的领先。但可惜的是,那时中国人的注意力都在眼前利益上。而解释万物,都喜欢用含糊晦涩的表达来显示高深。儒道二家的话,领导们爱听,就得到大力弘扬,浸入国人的灵魂,刻进了我们的DNA。劳心者治人,劳力者治于人。自然科学被划在“劳力”范畴,地位低下。于是,国人对摆布人的兴趣,远远超出研究自然的兴趣,如果能把这两种兴趣定量,将出现一个十分变态的比例。所以除了墨家,没人对这些不能当饭吃、不能换取金钱地位美女的东西感兴趣。于是,墨子之后,他的成就便渐渐束之高阁,无人问津,到汉朝就淡出了历史舞台,著说多有失佚。直到两千多年后,才被学者们从一些残篇中“发现”。可以说,墨子科学成就所产生的影响,只是让两千多年后的我们震惊了一把。
                    唉!不毛之地。不知是毛的悲哀,还是地的悲哀。既然搞不清楚,那咱们还是说说古希腊吧。
                    柏拉图,活跃在公元前4世纪和3世纪之交,古希腊伟大的哲学家,也是全部西方哲学,乃至整个西方文化最伟大的哲学家和思想家之一。我们最初认识阿图,大概都很浪漫,是从“柏拉图式爱情”开始的。虽然阿图的巨大贡献与爱情无关,但“柏拉图式爱情”的概念,也反映了阿图尊崇理性、排斥感官感受的一贯思想。
                    阿图把理性推上至高无上的地位。他认为,我们凭感官感觉到的这个世界,只是真实世界的简单投影而已。所以,人要获得真实的知识,感觉是靠不住的,必须完全靠理性才行。也就是说,我们必须把看到的、听到的、闻到的、尝到的、触摸到的这些感觉统统忘掉,只有用纯理性的逻辑思辨,才可能找到世界的真相——最根本的实在。


                    11楼2014-12-14 18:36
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                      中国古代一直都是分裂、统一、分裂、统一,所以统治者们都是重视可以得民心的学说。而西方呢?却都是和平的发展,和平的小国,和平的。这样子对比就可以看出,为什么一些发现都是在西方所为。


                      IP属地:福建来自Android客户端12楼2014-12-14 23:17
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                        昨天网络问题,今天四更


                        来自Android客户端13楼2014-12-16 06:34
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                          这个结论听起来很荒谬,但在某种意义上,它确实更接近事物的本质。关于这一点,我们以后将详细讨论。
                          事实是,柏拉图用他的理性,确实得到了更先进的理论。
                          阿图认为,造物主按照几何原理创造了完美的世界。他接受了恩培多克勒的“水、火、土、气”四元素说。还受到了毕达哥拉斯用数学构建宇宙的思想影响。结果是:他构建了“几何原子论”。

                          阿图告诉我们,最根本的东西是等边三角形。三角形是二维图形,所以它是非实体的——是不是有点眼熟啊?对了,好像跟现在弦论所说的“膜”有点类似。虽然二维的东东是非实体的,但是,就像咱小时候玩积木那样,把它们拼拼接接,就能组成各种形状的三维粒子,每一个形状对应一种元素。
                          由于真实的世界是完美的,所以,出于美学考虑,这些三维粒子,必须是由完全相同的平面组成的对称几何体——“正多面体”。而据目前所知,只存在5种正多面体:
                          四面体,4个等边三角形。对应火元素。
                          六面体,也就是正方体,6个正方形。对应土元素。
                          八面体,8个等边三角形。对应气元素。
                          十二面体,12个等边五角形。对应水元素。
                          二十面体,20个等边三角形。对应整个宇宙。
                          平面形状构成物体,反过来,物体最终可以还原成平面。
                          这看起来很不理性,但仔细推敲一下,我们会相当拜服这位公元前的牛人。这个理论有三个特征:元素以不同比例混合,能产生不同的物质;图形可以拆分组合,允许一种元素变成另一种元素;能用数学演算事物变化——对自然认识的数学化的重要一步。
                          阿图还具体描述了我们的宇宙:从美学角度考虑,他认为所有天体都是圆形,包括我们脚下的大地。地球静止在中心,被圆形的天球包围着,天球每天自转一圈。在天球上,有与地球赤道对应的赤道,太阳、月亮以及其他行星的路径,在倾斜于赤道的一个圆周带,我们管它叫“黄道”。在黄道上,太阳每年绕一圈,月亮每月绕一圈,其他行星速度各有不同,有时还会逆向运动。柏拉图甚至看出来,水星和金星是太阳的跟屁虫,总是离太阳不远。这一理论较好地解释了天体运行、日月食、四季等现象。
                          要知道,那是在公元前4世纪上半叶。强悍啊!
                          更强悍的是阿图的学生。
                          亚里士多德。古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。逍遥学派的创始人,亚历山大的老师。不说别的,单看人家老亚的老师和学生,就足以让所有人鸭梨山大。
                          我们来看看,老亚是怎么看这个世界的。
                          他说,我们处在一个有序的世界,万物都按照自己的本性运行,掌握了这些本性,我们就能预测万物的发展。
                          老亚认为,万物只有在纯自然状态下,才能显露本性,人为的干扰越多,只能让这些本性显露的越不充分。所以,他从不做实验,而只凭观察和理性分析。他归纳了著名的“四因说”,用来理解事物的变化。
                          形式因:物体所接受的形式。例如:空气就不接受石头那样的存在形式。
                          质料因:决定形式的质料,它始终不变。比如:用空气作质料,就没法做成石头。
                          动力因:引起变化的作用者。比如:水滴石穿,石“穿”的变化,动力因是水“滴”。
                          目的因:变化的目的。比如:用石头刻个盆,目的是为了用它盛东西。
                          亚里士多德认为,宇宙是一个巨大的球,它无始无终,是永恒的。以月球为界,宇宙球分两个区域,月球以上是天界,以下是地界。地界的万物有变化,比如生死、聚散等等;天界永远不变,是由不朽的另一类元素组成——看过电影《第五元素》没?老亚创造的词。
                          老亚和他的老师阿图一样,认为万物可以还原成元素,或更基本的东西。但他不接受阿图的几何图形说。
                          老亚认为事物有4种基本性质,这四种性质两两对立:热VS冷,干VS湿。它们交叉作用于4种基本元素,从而产生万物及变化。基本公式:冷+干=土;冷+湿=水;热+湿=气;热+干=火。
                          根据这些基本公式,我们可以得出,水被加热,它的冷就没了,就变成了气。反之可倒推出水从气态变成液态。
                          冷、热、干、湿的程度不同,以及水、火、土、气四元素的混合比例不同,就产生不同的质料和物体。
                          大家一听,这个理论太符合实际了!你看看:泥又湿又软,进窑一烧,就能变成陶器呀砖块啊什么的;铜和锡加热会变成液体,把它们按比例熔合,就变成青铜等等。人类早就朦朦胧胧地意识到一点点了,只不过是从没有人解释得如此美妙和系统。所以,这个理论立即受到各界人士的普遍欢迎。然后,炼金术、炼丹术出现了。这是化学的萌芽。
                          人们把能想到的各种动物、植物、矿物放在一起,各种炼,企图炼出宝物,可得到的总是废物。但偶尔也会有意外收获。
                          1000多年前,中国,一名执著的炼丹家沐浴焚香,白袍美髯,信心满满地把新配方放进炼丹炉,照例点火……


                          15楼2014-12-16 13:10
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                            西方思想开放,大力推崇科学,即使教会压迫科学几百年,仍然比没有鼓励发展科学的中国先进。科学上,西方占着主导地位,在东方,悠久的历史浓缩了厚厚的精神积淀,东方的哲学应该是无其他能及的。


                            来自Android客户端19楼2014-12-16 21:50
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                              2025-05-19 05:27:24
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                              来自Android客户端20楼2014-12-18 19:33
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