此帖为《原来你是这样的物理学》系列帖的第二帖。系列发起者是利利熊。我开这帖可是得到正规授权的。嘿嘿！
希望镇楼图没把大伙吓着，此帖追求一种让业余爱好者能读懂为目标的写作手法。当然这少不了花费一些耐心与包容进行阅读。
由于此帖倾向于消遣用，所以只是我个人分享给大家一些自觉有趣的，和没规划性，比较随意的关于物理方方面面的内容。

物理学是我众多兴趣爱好的其中之一，缘由是因为小时候直觉这个世界的一切都是由一些很小的基本单位物质所组成的。那么只要去了解这些物质就像走了一条直径去了解世界一样，不需要去理解太多别的科学知识，事实上确实有许多科学发展带来的成果也支持我这样的直觉。
长大后通过接触物理学，有时也无可避免地接触其他科学已经改变了天真的初衷。这个兴趣爱好也止步于看看基础物理，然后在脑袋中凭空地思考一下而已。这也确实是种享受的方式。
所谓的基础物理就是这个宇宙中的一些规则。事实上我们从来都没掌握这个宇宙中的所有规则，我们知道的甚至不是宇宙中的规则，我们只是一直在“猜”这些规则是不是这样。就像你看别人下棋，而你不懂怎么玩的，你提问别人也不会告诉你，你只能静静地看别人下，然后自己猜想是不是有某种规则一样。物理学就是这样的一种科学。
目前本帖还没进入干货阶段，只是给大家预告一下，敬请期待。

说一下这个镇楼图吧，它叫“主方程”这是个简称，全名应该叫做“标准模型的主方程”。我用了一些时间考虑此帖应该用一张怎样的镇楼图，最后决定了用这个“主方程”镇楼。因为它在一定程度上反映了当今的物理学发展到了一个怎样的水平。

主方程并不是总是这样，科学家是会根据物理学的实际发展情况去对它进行修改，甚至会在往后的某天把它彻底地抛弃掉。这是科学的一贯作风，错了就要修改，没价值的就要抛弃。

呵呵，我并没打算详细讲解这个主方程，目前来说我还没找到一个很好的方法让每一个看到它的人都清楚它其中的含义。不过大概还是能提一提：
方程里包括了目前人类发现宇宙中所存在的所有基本粒子以及可能存在的基本粒子。分别是6种夸克、3种带电轻子和3种中微子，这些粒子之外又各自有一种反粒子，就是说有24种基本粒子。用Ψ这个符号表示。而除了这些基本粒子之外还有一种理论成熟但是一直都没找到它存在证据的粒子用Φ符号表示。它叫希格斯粒子，哈哈，它还有另一个有趣的名字“上帝粒子”。
主方程的内容其实就是在说这些粒子之间是怎样相互作用的。而值得我们注意的是，如今的主方程为未能发现的希格斯粒子用了两行去说明它与其他粒子的相互作用，可见这是一个惊天地的理论，一旦证实希格斯粒子存在，可能我们过往许多的知识都要被修改，甚至被抛弃掉。

讲讲这个物理学为何像是一条了解世界的直径吧。物理学与众多门科学发展至今，显示出一些“共性”这让我们感到安心，说明各门科学都向着一个接近真相的方向发展。同时我们应该期待它们“有所不同”因为只有发现这些不同科学才可以进步，让我们更接近“真相”。
如果说物理学有什么兄弟科学，那么应当是化学。在许多意义上两门科学所追求的方向性是一致的。由于物理学得到许多突破性的卓越成就，化学上的一些新进展也慢慢呈现出它更倾向于物理理论所预测的结果。
例如我们所知道的元素表，化学把每种元素都定义出一个名字、化学式。这事实上是一件非常麻烦的事情，想想学生时代要记住的哪个元素表，这可消耗了你不少的精力。门捷列夫大叔太早降世了吧！如果他老人家迟些出生那么就完全没必要发明哪个元素周期表吧。因为在哪之后物理学对物质的一个假说被证实了，那就是物质由原子所组成。而化学元素分子则是由原子所组成的。物理学发现不同元素事实上只是由不同质子（带正电荷）与电子（带负电荷）对数的原子所组成。例如“元素6”我们可以说它的原子有6个电子，元素表里它就是碳。那么元素名称完全可以用简单的1、2、3、4、5……这样的编号去代替。但由于此发现有些为时已晚，元素周期表已经被世人熟知，还使用习惯了。
由于化学发展越来越趋向于验证物理理论，所以如今在化学分支学科中多了一门被称为“物理化学”的科目。它比较倾向于无机化学方面的研究。就是哪些远离生命体的化学研究，但是方法和记号多采用物理学的成果。

看到这里或许你会得到一个错觉，那就是与有机化学关系密切的生物学已经和物理学分道扬镳了。其实没有这回事，举出一些陈旧的例子：
生物学家用了物理理论去解释神经系统。他们说神经是细小的管道，管道壁是一层“膜”这膜上铺满了正离子，壁内吸入了负离子。（离子就是原子要么多了些电子，就是负离子，要么少了些电子，就是正离子）“受刺激”事实上只是离子的电压受到增强或减弱，然后一个接着一个穿透性的在离子中传递这种电压变化直至大脑得到这个信息。相反地，大脑也是通过这样的方式发出脉冲信号刺激肌肉让生物得以活动。
还有，生物学利用量子论研究酶这种物质，在生物学里酶如何支配重要的三羧酸循环。其中三羧酸循环是如何释放能量和储存能量的可逆现象，这些解释都是物理化的。
我们的霍金同志这样说过“我们不会用物理知识去预测生物的下一步举动，只是因为这样计算起来超级麻烦而已。”

至于物理学与天文学的羁绊就不必细说了。对于历史悠久的天文学来说，物理学乃是个初出茅庐的小伙子。物理学受到太多太多关于天文学的启发了，在物理学诞生之初许多定律和规则都是沿用天文学所得的成果。
关于物理学与其他科学的联系当然不止以上提及的那些，但是我们已经谈得够多的了，也显示出各种科学正朝着“大统一”的方向行进，而目前物理学处于一个领头羊的地位。这是个看起来相当乐观的情况，但是我们不能总报喜不报忧。虽然我们的科学发展已经有很多辉煌的成就，但仍然是很不完美的。下面就讲一个不可忽视的缺陷。
有一门科学叫“地质学”就这个科目名字看起来似乎不会太高深难懂。但偏偏它是个非常棘手的科目，如果你知道它另一个名字或许你会对它另眼相看“地球科学”。科目中包含着一个棘手的，目前科学上未能提供较好理论描述的现象。不仅仅是物理学上对描述此现象没有好理论，而是所有科学里都没有。这个现象就是地质学里的湍流现象。“气象学”也属于地质学，这里所说的湍流就例如气象学中的空气运动现象那样，目前没有太好的方法去预测。
所以大家得明白天气预报出错了哪是最正常不过的了。
湍流现象在苍穹之下比比皆是，河流，飓风，泥石流，火山爆发……等等存在湍流现象。试想我们要如何描述瀑布？从高空落下的水我们是如何计算它是在哪一点从平整的流水变成一滴滴水珠的？
如果从这个角度去看，我们的科学水平也太不值一提了。因为包括物理学在内也不能准确描述地球上最为寻常，普遍的现象。这样看起来物理学从古到今的大部分实验验证得到的都不会是绝对与理论准确相符的数据。许多物理理论的提出者都尽量在理论中规避湍流问题。我们的物理学理论突破了天际，却对天际之内毫无头绪……
相信这些问题在日后的科学发展中会得到突破。
以上的篇幅就是为大家交个底。我们要讲的物理学虽然有许多傲人的成果，多到一个人不可能完全掌握所有关于物理学的知识。但是也不见得它已经成长到接近完美的地步，对于许多领域它目前还是无能为力的。

熟悉我的小伙伴们都知道，过去我曾讲过太多关于能量、时间这样的物理量。为了这个帖子能给大家一些“新鲜感”我决定接下来将讲一个在宇宙吧中少有人讨论的物理量，它容易被人们忽视，觉得它理所当然，没太多被探讨的价值。对它有一定认识的人也不太愿意提及它，因为它看似很实在，其实很虚幻。
之前提及到一个叫希格斯粒子的东西，讲到如果我们发现足够证明它存在的证据那么物理学的许多理论都必须作出修改，甚至有许多经典会遭遗弃。
就像牛顿建立起的“物理学王国”随着相对论被证明而土崩瓦解一样。那么相对论已经否定了牛顿一切的理论了吗？我看是未必。
我们接下来要探讨的哪个物理量是——“质量”
当我问起“什么是质量？”的时候，大家是不是就会欲言又止呢？这个问题没提出来大家是不是都觉得自己非常了解“质量”呢？
在现实生活中我们测量物体质量的方法大概就是“称重”。通常我们通过一些测重仪器显示的读数而得知物体质量，例如我们把一袋白米放在测重仪器上，仪器显示读数1000g。那么我们就会说那袋白米的质量是1000g。这似乎没什么毛病。但是我想告诉大家的是，测重的仪器只有放在接近地球表面的位置这个方法才是可行的。这样看上去这个方法还挺局限的。
试想你的测重仪器放在月球表面，那么1000g质量的白米放在测重仪器上，仪器的读数还是显示1000g吗？大概只会显示120g左右。所以我们日常用的测重仪器是求重量的，而不是质量。
补充一下：
如果你有两袋这样的白米，在地球上称它们一样重，在月球上称它们也一样重。只是测重仪器的读数（重量与质量之间的交换率）变了。所以我们还是能说重量与质量成正比关系的。
质量事实上是牛顿为数不多没被Ban掉的理论。这个理论就藏在著名的牛顿第二定律里：
F=ma
当你把F=ma写成m=F/a时这个代表质量的m是什么就很直观了。当物体受到一个固定的外力合力时，物体的质量与物体受力后的加速度成反比关系。这也是唯一定义质量的公式。
包括爱因斯坦写下的E=mc^2中的m也是这个m
“质量”经过相对论的检验存活下来了，但是很快我们又得为它的将来所担忧起来。
从开篇的镇楼图到现在，我们一直在提及这个叫“希格斯粒子”的东西，那么这个希格斯粒子到底是个什么东西？
1964年出现了一批空前大胆的论文。有恩格勒特写的、布劳特写的、古拉尔尼克写的、哈根写的、克博写的以及希格斯写的。这些人工作地点各不相同，但是写出来的东西却联系紧密，最后希格斯写的那些论文在这一批论文中起到了主导作用，捡了个大便宜就由希格斯来整理这批论文，看看能弄出点什么来。
结果诞生了一个叫希格斯机制的理论。这是个物理理论，但是这个理论中却没有“质量”这回事。
希格斯粒子就是这个希格斯机制量子化的结果。打个比方：
我们假设把我们赖以生存的大气层内空间比作不存在希格斯粒子，用一个乒乓球比作一个基本粒子，拴上一条绳子，然后拉动乒乓球，乒乓球很轻我们就当这个“很轻”是没有质量的状态。接下来我们把这个栓有绳子的乒乓球塞入麦芽糖之中，现在这些麦芽糖（类似糖浆的东西）我们就比作希格斯粒子。然后我们再拉动这个乒乓球，乒乓球就变得需要更大的力才能拉动。这个理论就是说乒乓球本来没有质量，是麦芽糖赋予乒乓球有质量的假象。
由于我不确定大家是不是都知道什么是麦芽糖，所以下面还有一个类比的模拟情况：
我们把觉得有质量的粒子比作大明星，而记者、狗仔队、狂热粉丝是希格斯粒子，而无质量粒子是普通人，瓜都不吃的群众。那么当大明星出现的时候这些记者、狗仔、铁粉就会一拥而上围住大明星；而大明星就会错步难行，这样有质量的假象就出来了，大明星就好像特别有质量。而不吃瓜群众爱到哪就到哪，没人理你。确实长久以来我们也确实忽略了那些无质量粒子，有一些证据它们确实存在，而我们很难找到它们，并且我们还不知道这类粒子的种类有多少。
这就是说如果某天我们真找到了希格斯粒子，那么质量则变得不那么实在了。在一套全新的理论下的“类似质量的物理量”需要用新方法去估算，那么物理学现今这座大厦将遭到拆卸重建。

这个系列帖以揭露一些反常识，反直觉的物理现象自居。作为系列帖的第二帖当然也会秉承这个有趣的习惯。
我们既然谈了质量，还谈了重量，不妨就来一段与这些物理量相关的反常识物理现象。
说到质量和重量最为大众所知的无非就是哪个传说中伽利略在比萨斜塔上丢两个大小不一的铁球，而两个铁球同时丢落又同时落地那个铺张，又吸引眼球的实验。
哈哈，这个实验确实是个传说。或许文学家把这个实验美化了传颂至今。而这个实验的原型则是出自牛顿的。
牛顿把一枚金币和一条羽毛放进一个圆柱形玻璃容器里。然后把容器里的空气抽出，让容器里保持真空状态。然后把这个容器翻来覆去，我们就看到硬币与羽毛的下落速度是一样的。
我们今天也把这个实验改造一下看看能不能得到一个“新鲜”的效果：
我们先把地球改造一下，我们知道地球大致成一个球状。现在我们让地球撕开来铺平，像古时某些人觉得“天圆地方”哪个效果，有一点不同就是陆地是无限向四面八方延伸的。然后我们交给伽利略一个铁球，而不是两个；另一个铁球我们把它替换掉了，用一把激光枪替换。伽利略就拿着一个铁球和一把激光枪登上了斜塔。
我们嘱咐伽利略“你丢铁球下来的同时记得扣扳机发射激光，要让激光导弹平行于地面，知道吗？”伽利略竖起大拇指表示没问题。
实验开始，伽利略在同一时间松开了手中的铁球，然后铁球向地面自由落体；也扣了激光枪的扳机发射出一道激光。
实验结果，那道激光与铁球同时落地，只是它们击中地面的哪两个点之间的距离非常远。
噢！我们看出来了，这个实验还与一个叫“引力”的概念有关。如无意外我们将在稍晚的时候将谈一谈“引力”这个概念。

关于质量，在这里我想再花多一些笔墨去讲一讲。因为它实在是个有趣的存在。如果结合能量与速度而言它并不是一个我们直觉上的不变量。
如果想了解一些关于能量和速度方面的概念我希望大家给我另一个帖子一些关注，在那个帖里我们谈到如何解读E=mc^2
哪个帖子的前半部分墨迹了牛顿的平生，而在最后的部分则谈了一些关于E=mc^2的内容。下面是哪个帖子的链接：
http://tieba.baidu.com/p/4464433450
如果你已经对动能，弹性能，质能这样的能量有所了解，并且明白质量与能量等价的概念，那么你是否注意到橡皮筋、老鼠夹、健身器材之类的物体质量上有什么特别之处吗？
例如我会说，掰开设置好捕鼠状态的老鼠夹质量大于没设置捕鼠状态的老鼠夹。这就挺违反我们生活中所得的常识。
由于掰开后的老鼠夹比起没掰开的老鼠夹具备更多的能量，当老鼠夹触发捕鼠过程时空放测试一下大家就会听到啪的一声，这个声音就是明显的能量转移。老鼠夹储备的能量转移到空气当中激起震荡。
我们通过质能等价的概念就可以推测掰开的老鼠夹质量大于没掰开的老鼠夹。
也由于质量与重量成正比关系，我们要验证这种推测只需要分别去称量掰开的老鼠夹和没掰开的老鼠夹。不过我估计我们可能需要上万个这样的老鼠夹才能称出测重仪器上细微的读数差别。
呵呵！你是不是已经知道了如何让自己在测重仪器上称出更轻体重的方法了？是的，你得称量时摆出电影《泰坦尼克号》女主角路西在船头甲板的经典姿势，那样称量能让你理论上测重仪器的读数看起来最轻。但是我不建议你这样做，因为哪个姿势实在太2了。哈哈。

此帖有毒！挖坑式地一直在挖自个跳的坑。老实说，关于谈论“Gravity”——引力，我实在是一万个不情愿。这明摆着就是一个宇宙中最为神秘的现象。即使《广义相对论》就躺在离您咫尺之内。
之前我们说过，物理学就像是一直猜这个世界是根据那些规则所演化的。一直以来在引力这个课题里我们只得到过两位天才的猜测是比较靠谱的。一位是——艾萨克·牛顿；另一位是——阿尔伯特·爱因斯坦。
牛顿给我们讲了个大概，给我们说明了引力看起来是个怎么的一个现象。他还留下了一个优雅的方程式供我们计算和预测引力现象：
F=GMm/r^2
这个方程式被我们称作“引力的平方反比率”。这名字起得可真够直观的，方程的内容就是在说两个存在质量的物体之间存在相互吸引的力，这个力会因为两个物体的远离而减弱，例如两个物体之间的距离是r它们相互之间的引力是1；那么当它们的距离变成2r时，它们相互之间的引力将是1/4；距离3r时就是1/9如此类推。
但是牛顿只告诉我们它“看”（测量）起来是这样，但是并没有告诉我们它是出于什么原因要这样。就例如你并不会下象棋，牛顿告诉你马行日。但是并没告诉你这规矩怎么定出来的。
事实上爱因斯坦也不知道这规矩怎么定出来的，但是他猜了如何定制规则的一些可能性。
爱因斯坦将F=GMm/r^2修改成：
Gμv=Rμv-(1/2gμv)R=(8πG/c^4)Tμv
这是融入了时空概念和广义相对论的修改，看上去与F=GMm/r^2已是面目全非了。在这个版本之前爱因斯坦在1915年写下过一个狭义相对论的版本，哪个版本还能看得出是“整过容”。
爱因斯坦猜的规则用文字写出来或许会比较容易理解，但是肯定没有方程能顾及的细节多。大概就是时空由于某种原因被质量所弯曲（事实上这个某种原因他猜不出来，我们也不怪责他，毕竟质量是个什么东西现在我们也不好说）令到划过时空的物质看起来改变了航道。
这就很有意思了，有意思的地方是爱因斯坦在这个理论上用的是牛顿第一定律。但是隐藏得很深，就像一个常识一样众人皆知，没什么必要特意写进方程去说明这个事实。
∑Fi=0→dv/dt=0
这是牛顿第一定律，是说：所有物体保持匀速直线运动，直至外力令它改变这个状态。
爱因斯坦也觉得所有物体都保持匀速直线运动，如果质量没弯曲时空，那么看似受到“引力”的物体仍然匀速走直线，加速度也是时空弯曲所造成的。时空不是空间，还包括时间，而组成速度的其中一个量就是时间，所以物体有了加速的假象，（所以爱因斯坦的引力场方程中没怎么提速度，μv这些符号是张量）或者说速度本来就是个假象。引力在这个理论里也成了假象。而被质量弯曲的时空中原本的直线变成了一条“测地线”。
我觉得有必要说一说测地线，由于吧内太多有误导可能的测地线图片了，一般就是画了一条线延伸过一个球体旁被弯曲了。这另到许多小伙伴觉得测地线就是只像那条图中所画的线那样。
事实上测地线在一个有质量物体附近有着无限条，并且非常“混乱”。
例如牛顿把手中的苹果向高处一抛，在稍过短暂的时间后苹果又落回牛顿的手中，苹果从离开牛顿手中再回到牛顿手中划过的时空轨迹就是一条测地线。如果没有质量弯曲了时空，那么苹果划过的轨迹将是一条直线。爱因斯坦引力场方程正是想给我们表达这个意思。

“量子力学”你是否在吧里遇到过介绍这个物理学分支的帖子？利利熊在该系列的“创刊号”也提及过这方面的内容，是由一个叫“双缝干涉”的实验展开的。这是个不错的展开。关于量子力学大家知道多少？是薛定谔哪只猫？还是 托马斯·杨 哪个经典的实验？
或许你们已经看过许多，我想知道有没人希望我说一下这个。有需要请回复。