學物理的人用不著對物理方程的意義操心，只要關心物理方程的美就夠了。
——狄拉克
《物理學之美》（插圖珍藏版）
想讀指數：755/1729，位居
春節檔新書單
第一。
這本書的來頭有多大？看看作序推薦的是誰就知道了——
對科學的美和妙要有鑒賞力
楊振寧
1997年1月17日，我在香港中華科學與社會協進會與香港中文大學主辦的演講會上發表演講《科學工作有沒有風格？》。後來，在收入《曙光集》的時候，把此演講的標題寫作了“美與物理學”。
在那次演講中，我談到，物理學自實驗、唯象理論到理論架構，是自表面向深層的發展。表面有表面的結構，有表面的美。進一步的唯象理論研究顯示出了深一層的美。再進一步的研究，就顯示出了極深層的理論架構的美。
牛頓的運動方程、麥克斯韋方程、愛因斯坦的狹義相對論方程、狄拉克方程、海森伯方程，以及其他五六個方程是物理學理論架構的骨乾。它們提煉了幾個世紀的實驗工作、唯象理論的精髓，達到了科學研究的最高境界。它們以極度濃縮的數學語言寫出了物理世界的基本結構，可以說它們是造物者的詩篇。
我以為，年輕朋友們應該對科學的這些不同層次的美擁有鑒賞力。常常有年輕朋友問我，他應該研究物理，還是研究數學。我的回答是，這要看你對哪一個領域裡的美和妙有更高的判斷能力和更大的喜愛。愛因斯坦在1949年談到他為什麽選擇物理學，他說：“在數學領域裡，我的直覺不夠，不能辨認哪些是真正重要的研究，哪些只是不重要的題目。而在物理學裡，我很快學到怎樣找到基本問題來下工夫。”
因此，對年輕朋友來說，要對自己的喜好與判斷能力（也就是科學鑒賞力），有正確的自我估價。從這個角度來看，本書邀請讀者“共享科學的情與趣，共賞科學的妙與美”，是很有意義的。
（《物理學之美》作為“科學之美叢書”中的一種，曾於2011年由北京大學出版社出版。本文系著名物理學家楊振寧教授為“科學之美叢書”所作的序言，本書精裝版仍然沿用此序言，隻做了少量改動。）
春節新書單推出後，小賽一共收集到了191條“我想寫書評”的申請，其中有43條希望閱讀《物理學之美》並撰寫書評。小賽從中挑選了兩位幸運讀者，寄出樣書。這兩位靠譜的小夥伴如約返回了書評，他們的讀後感都是什麽樣的呢？
邢琳晴
本書不是在談簡單的物理現象之美，而是在把握近現代物理學發展脈絡的基礎上，力圖從中尋找物理學理論和理論結構之美。
全書除去緒言和後記共計9個章節，每個章節皆主要圍繞1-2個物理學家展開，從開普勒、牛頓、玻爾茲曼、麥克斯韋到愛因斯坦、海森伯、狄拉克、楊振寧等，敘述其所研究的問題及研究方法、成果皆娓娓道來，中間穿插著對人物生平、性格和興趣愛好的挖掘，更是給本書平添了不少趣味，也讓讀者了解到一位位久負盛名的大科學家背後一些不為人知的故事；書中諸多有歷史意義的插圖也自然穿插其間，與文字平分秋色。
本書的核心思想皆圍繞“美”字展開，如書中提到的三種美——現象之美、理論描述之美和理論結構之美。
根據作者的觀點，現象之美是“組成了科學主題的那些實體所呈現出的美麗的現象”，這種美只需要觀察而不需要特定的理論知識就可以得到。
“理論之美是客體自然規律的反映，它的簡潔與和諧讓人產生一種愉悅的美”，針對理論之美作者舉的例子是引力定律、熱力學第一第二定律等等——根據牛頓引力定律預言哈雷彗星的回歸時間，根據熱力學第二定律證明黑洞不黑，類似的由於掌握了一定的科學理論知識而使得人對自然中奧妙得以一窺，給予人以極大愉悅的美感。
“理論結構之美，是指理論有一個漂亮的結構，在20世紀以後它通常是指理論本身的數學結構”，這種美在狄拉克的研究中尤其體現的淋漓盡致，狄拉克提出著名的“狄拉克方程”的靈感來源於他對數學最高境界的“結構美”的直覺欣賞，他幾乎從不重視實驗數據。但就是這樣一個數學結構之美至上主義者，成了將量子力學和相對論嫁接到一起的第一人，“他開創了一種研究物理的新途徑。他乾預直接猜想一個方程的形式，然後再試圖對它進行解釋……”。
這三種美可以與物理學的三個領域觀照。所謂的物理學三個領域，即實驗、唯象理論和理論架構。
實驗和唯象理論結合起來是實驗物理，而唯象理論和理論架構結合起來是理論物理，理論物理的語言是數學，物理的發展逐漸由從經驗總結出數學規律，到基於已有的解釋零散現象的規律發現更大一統範圍的理論，完成基本理論架構，在此過程中也在逐步強調物理學美學。
如傳記作家沙利文所言“所以我們可以發現，科學家的動機從一開始就顯示出是一種美學的衝動……科學在藝術上不足的程度，恰好是科學上不完善的程度”，這裡所說的藝術，即物理學規律的形式美、結構美。這種美可能包蘊在一個方程中，如薛定諤方程、狄拉克方程，也可能是人們對守恆性、對稱性的一種追求（雖然現在弱相互作用宇稱守恆已經坍塌）。
最後從個人角度來說，作為一個理科背景的大學生，從這本書裡我也收獲了許多額外的東西，比如物理學家對理論之美的無限崇尚，對發現新知識、開拓新領域那種無限好奇和激動的心情，啟示我們永葆一顆赤子之心對今後從事學術的青年來說至關重要。
焦耳為了準確測量熱功當量的值前後就花了40年時間，我們在做實驗時是不是也應該摒棄浮躁的心理，更專心、更純粹地做好當下呢？
張鑫（華南理工大學）
放眼於五百多年的物理學發展史，視野遼闊，盡顯在物理學發展中承前啟後的理論結構美和數學美；聚焦於數十位物理學界泰鬥，妙趣橫生，彰顯頂級物理學家們追求美的勇氣與魅力；網羅豐富真實史料和大量補充資料，信而有征，一窺理論誕生的前後因果，給人以智慧的啟迪；更有數百幅珍貴圖片，生動詳實，記錄物理學的里程碑事件和物理學家們的光彩，給人以美的享受。
從中學物理到大學物理，零零散散的物理學定律將物質世界的本質一點一滴地呈現出來，紛繁複雜的世界由此變得秩序井然、簡單明了。我常常在想，那一個個神奇而美妙的物理學公式、定理背後，是否存在巧妙的聯繫？那一個個規範一切的物理學定律被發現之初，是否也誕生了物理學家們鮮為人知的美麗故事？當我翻開《物理學之美（插圖珍藏版）》進行閱讀時，問題的答案一一明了。
華中科技大學物理系教授楊建鄴的《物理學之美》，從物理學歷史的發展中尋找物理學理論和理論結構之美：放眼於五百多年的物理學發展史，視野遼闊，盡顯在物理學發展中承前啟後的理論結構美和數學美；聚焦於數十位物理學界泰鬥，妙趣橫生，彰顯頂級物理學家們追求美的勇氣與魅力；網羅豐富真實史料和大量補充資料，信而有征，一窺理論誕生的前後因果，給人以智慧的啟迪；更有數百幅珍貴圖片，生動詳實，記錄物理學的里程碑事件和物理學家們的光彩，給人以美的享受。
首先，《物理學之美》展現了一種歷史美。很少有像《物理學之美》這樣展示了物理學發展歷史的科普讀物。中學物理講解的是一些零碎的物理學定理和公式，大學物理也只是拓寬知識面，很少有講述關於那些定理和公式由來和背後故事的內容。而喜愛物理的我不只是滿足於了解那些美麗的定理或公式，還熱衷於了解物理學家門發展這些理論的精彩故事和各種理論背後的聯繫——這些內容總是那麽振奮人心和啟人深思。所以我一直在尋找關於物理學發展史的書，直到我遇見了《物理學之美》。
從開普勒三定律到楊振寧的規範場理論，《物理學之美》講述了五百多年的宏大物理史。於是，萬有引力定律之於行星運動理論、黑洞熱力學之於熱力學兩定律、狹義相對論之於麥克斯韋電磁理論、矩陣力學之於波爾氫原子理論......各種物理理論的關係變得清晰，聯繫更加緊密——這就是歷史美，展現物理學這棵參天大樹如何從小樹苗長出枝葉並枝繁葉茂的美，一種清晰明了的美。
其次，《物理學之美》展現了一種故事美。本書總體上給人的感覺是在講故事——不過這些事都是真實的。它的語言通俗易懂，講事說理娓娓道來，而不像其他物理科普書籍，動輒幾十條公式，讀起來乏味無趣。這些故事圍繞一些頂級的物理學家展開——可以說每一個章節都是以一個物理學家和他發現的理論為中心的。
例如，講愛因斯坦將相對論擴展到加速度參照系時，說到他和居裡夫人攜帶兩家的孩子去野外爬山，當他們登上一條河谷陡峭的岩壁時，沉思中的愛因斯坦突然抓住居裡夫人的手，大聲說：“我想知道，如果人從這山上自由下落時，感覺會怎麽樣？”
又如，寫海森伯發現矩陣力學後由於太興奮，天還沒亮就爬上海邊的岩石，等待日出。這多麽像我們自己有了小作為後興奮地乾些奇妙的事啊。
再如，講吳健雄做實驗驗證楊振寧和李政道關於推翻弱相互作用宇稱守恆的假設時，許多物理學家為猜測實驗結果而打賭，特別是費曼和拉姆齊的50：1的賭約。這樣的寫法讓這本物理學科普書有非常大的趣味性和可讀性。
再次，《物理學之美》具有理論美。歸根結底，這本書是一本科普讀物，它確實發揮了“科普”的作用。本書表現了物理學的三種美——現象之美、理論描述之美、理論結構之美，理論結構之美主要是數學結構美。這三種美對應楊振寧教授將物理學劃分成的三個領域——實驗、唯象理論、理論構架。每一種物理理論都能表現一種美，屬於一個或多個物理領域。
例如，書中講到的第谷的天文觀測是實驗領域，發現了現象之美；開普勒分析數據得到開普勒三大定律屬於唯象理論，具有理論描述美；牛頓通過數學美的思考總結萬有引力定律屬於理論架構領域，凸顯了理論結構之美。
許多偉大物理理論的發現都是物理學家追求自然中的和諧與美的結果，而這些美的最高層次就是數學結構美，如曾在莫斯科大學留下“一個物理學定律必須具有數學美”格言的偉大物理學家狄拉克，他僅因對數學方程結構美的直覺追求，就推出了震驚當時世界的狄拉克方程。而且，當時的其他物理學家們評價他的推理清晰明了，將問題研究到了極致，以至於再沒有什麽東西可研究了。所以作者說狄拉克的理論“秋水文章不染塵”。
最後，《物理學之美》具有內容美。2019年2月出版的插圖珍藏版含有五百幅左右的精美圖片，它們是記錄了偉大物理事件和人物的珍貴史料，值得收藏。同時，本書摘錄大量物理學大師的和回憶錄和書信，甚至還有多首物理學家創作的小詩。包含如此多有意義的內容，足以說明《物理學之美（插圖珍藏版）》的價值。
總之，《物理學之美》本身就是一本極美的書，它就像一雙可以發現美的眼睛，讓我們飽覽物理學之美。所謂“一粒沙裡有一個世界，一朵花裡有一個天堂。”手握這本書，則“把無窮無盡握於手掌，永恆寧非是刹那時光。”
（圖源：pixabay.com）
賽先生
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