简 介 及 前 言

简介

本科普读物集知识性与趣味性为一谈。书中用大众化的语言将物理科学前沿的《量子力学》，平易近人地展示在广大普通读者面前；在通俗易懂的叙述《相对论》时，书中丰富的内容、趣谈也可供读者兴味盎然地在休闲时赏心悦目地消遣。

国民“科学素养”也是一种国力。现在有四分之一的美国成年人能够阅读并理解每周发表在《纽约时报》科学版面上的故事。即将重新启动的欧洲大型强子对撞机是潘多拉魔盒吗?它的主要目的是揭开宇宙诞生之谜；一系列实验将模拟宇宙大爆炸发生时的状态。部分学者认为这可能会导致整个地球毁灭,导致“世界末日”。向欧洲和美国法庭提起诉讼。专家驳斥毁灭地球说：“－－－－－－这些微型黑洞仅仅是一些小黑洞,它们实际上只有亚原子大小,也就是跟电子或质子差不多大。”但是，别忽视了宇宙大爆炸是起源于一个直径近似于零的奇点。如今科学研究带来的风险,也许要由整个地球来承担。公众对此有判断能力对它说“是或否”吗?书中就此有所阐述。

同时书中不少发人深省的新论点有着开拓境界的作用。宇宙的诞生、生命的起源、外星人在哪里？人类来自何方又会去向何方？均有专门篇章予以陈述。

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前言

本书面向普通读者，用通俗的语言向广大读者介绍了目前物理学领域较前沿的知识。

进入20世纪，物理学迈入了量子力学时代。在这一百多年的时间里有着突飞猛进的发展，将整个人类带入了一个新的物理学境地。人们在物理界的视野，由20世纪前牛顿力学时代所研究的主要针对看得见，摸得着的较为容易知晓的较小的宏观宇宙范围；扩大到了小至亚原子的微粒子，大到150亿光年之远的宏观宇宙天体范围。

物理学经过几千年的发展，直至19世纪末，整个经典物理取得了较圆满的发展，尤其是在人们可接触到的宏观物理世界范围，基本上能自洽地解决整个自然界带来的物理问题。经典物理学中总结出来的各个公式、定理、定律早已是物理学界运用起来得心应手的工具。整个经典物理的知识还是比较通俗易懂的。

但是经典物理在面对微观物理世界时遇到了难以解释的麻烦。也就是说牛顿力学在面对超越他们那个时代认知范围的问题时适应不了。20世纪初，以爱因斯坦为首的物理学家，应时代的要求责无旁贷地担负起新的历史使命，创建了量子力学。这也就是至今仍肩负着引领全人类行进在整个物理科学前沿的最新物理科学。

量子力学主要包含有两部分内容，一是针对微观世界的量子理论部分，另一个是针对大尺度宏观宇宙的相对论部分。也可以这么理解，量子力学是经典物理学向宏观及微观世界；也就是向大与小两端的物理世界范围的延伸。

但是，在具体理论上量子力学却又与以前的物理理论有着截然不同之处。量子力学是建立于崭新的观念的基础上。在量子力学中人们固有的“绝对时间”、“绝对空间”都不复存在；量子的“速度与位置”已是不可能同时测准的；量子既是波又是粒子，呈现“波粒二象性”。时间、空间、质量、能量、都已经不是固定不变的而是可以相互转化的；万有引力是以“空间的弯曲”这样的几何性质出现在人们面前，……。正由于量子力学是突破人们旧理念的一种新理论，所以往往人们一时半会对这与旧思维方式几乎格格不入的方法，不很容易理解，这也就是一般人对量子力学这位于物理科学最前沿的知识，时而会有一种不太好接近的感觉，因而比较普遍出现了一些敬而远之的现象。这不由让我想起著名的“奥卡姆剃刀”原理：对于给定现象的最好解释通常是最简单、假设最少的那个。

本书使用浅显的语言，将量子力学展现在读者面前，将这物理学中目前最先进的科学理论，融会到普通的无须有多少科学背景的大众中。对量子力学中一些有违普通人习惯性思维的论述，用通俗易懂的话表达出来。或用一些简单的事例将其中深奥不易理解的理论表述成一看就明的、易于领会的道理。通过阅读此书会打消人们对量子力学的一种“深不可测”的误解，从而感到它正是我们身边经常发生的亲切可见的东西。

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本书开篇，对整个物理科学的发展史作了一些简介。全书重点内容是对有关目前物理学前沿的科学理论知识作以介绍。书中分别就有关内容按章予以陈述。在当前最先进的物理理论量子力学中，主要采用的是自20世纪以来，以爱因斯坦所发展创建的相对论、量子力学知识，这也是如今一直占据物理学主流地位的科学知识。其中按章重点在前面部分介绍量子力学中的有关量子理论及相对论的两大部分内容。由于在前沿物理科学中除了这些主流理论知识外，还分门别类地存在着许多不同的旁类理论和见解，每章主要是在后面部分，也汇综阐述了一些另类的看法，其中也不乏有最新的视点。

在科学的发展的过程中，出现不同的见解是很正常的，并且也正是这些不同意见的争论，大大推动了科学进步的加速发展。本书并非仅仅立足于对似乎玄奥的量子力学的理解上；而是更希望人们在对量子力学这一先进理论理解的同时，并非因循守旧地将其奉若圣明而束之高阁。更主要的是应在了解的基础上得以启迪。更进一步推陈出新探索更为先进的科学知识。书中出现的一些不落俗套的另类观点，也许会对有志于物理科学探索的人，能起到一种以新的观念去进一步创新的开拓视野的作用。

书中除了述及量子力学这一物理前沿科学知识外，对由其进一步发展起来的宇宙论、微粒论均有所述及。并介绍了目前杰出的物理学家霍金所主要研究的，人类甚为关心的宇宙的起源。还有关系到人类生死存亡的，寻找外星人这一人类数千年来一直关心的问题。

科学一直在发展中不断前进，人们若不能随同时代的发展而停步于百年前的陈旧理论上，自身就会有如隔时代的不舒服感觉。时代的进步不是光靠几个少数人所能推动得了的，只有在广大普通大众全都加入推动历史澎湃发展的洪流中，科学才会汹涌向前。而目前处于物理科学前沿的量子力学并不神秘。它也很有希望成为大众所喜闻乐见，饭后茶余闲聊的内容；并且在众人的笑谈风声中形成物理学精华理论之结晶。

量子力学将人类领进了原子能时代，获取了巨大的能源。而似乎深奥莫测的相对论，早就是科幻小说家的丰富题材：不仅将人类送入了太空，并且还飞向了未来理想的宇宙天际。数千年来人类一直在探索我们的世界究竟是什么样的？生命又是怎么起源的？人类一直在问自己，我们是从哪里来的？我们又将会到哪里去？

而这一切人类急切关注的问题的答案，只能在将来科学的继续发展中去探索解开悬念。

物理学承担着向所有各门科学提供最基础的正确依据的重要责任。物理知识海洋的丰富宝藏，全靠群体的聪明与力量去寻求。人类社会的发展也永远企盼着人类科学智慧的结晶，以奉献出物理科学那颗闪闪发亮的明珠。

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