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物理与头脑相遇逇地方

拾慧|〖寻章摘句〗 qiusir 2020

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《物理与头脑相遇逇地方》first you build a cloud and other reflections on physics as a way of life K.C.Cole 丘宏义译
@qiusir:这本旧书的内封里有不知哪年自己写的“为了收获而播种”，还有“2007年11月重读”的字样，现在读书划的道道要更多了，对书的整洁程度不是那么在意了....
自序 物理是一种生活方式
（这本书）以前的名字是《和应振动：物理是一种生活方式的反省》（Sympathetic Vibrations: Reflections on Physics as a Way of Life Sympathetic Vibration共振？这本书的一些名词，更主要是一些人名的翻译和现在差别很大）
导读 爱情、互补、因果及其他
太阳系中只有地球上有树叶，一片叶子的出现真实不容易...孩子们觉得钱是长在父母身上的叶子，要用的时候只要去摘就可以了。
“科学非但实用...科学也决定了我们如何思考及感受...我们对自己的看法以及对我们世界的认知是什么。”
“科学给了我们对尺度的认识、对限度的认识、对极限的认识、对透视的赞美，以及对不确定性的忍受。”
嫉恶如仇，可书上从没定出恶的定义。以后经历多了，发现一般被人赞扬嫉恶如仇的人所嫉之恶，乃是和自己的信念不同观点的东西，不一定是杀人放火的恶。
@qiusir:和如何看待一个人一样，对于一本书，不同阅历的人的看法有很大的不同。
使我们生活中因果关系能有确定性的，似乎反而是我们日常生活中嘴不确定的机率。（几率？）

前言 生活在太空中
物理的书都充满了复杂的数学公式。可是思想及理念，而非公式，才是每一物理理论的开端。Evolution of Physics
太空不是外星人的土地，内太空（原子内部）也不是。
爱因斯坦发明了宇宙常数，以解释当时人们认为是静止的宇宙，后来发现宇宙正在扩张后，爱因斯坦自责，称为是他“一生中犯的最大错误”，可最近发现，宇宙常数可能真的存在，因为需要这一常数来解释宇宙中似乎存在的斥力。有些在宇宙学方面工作的天文物理学家，称这发明为“爱因斯坦最灿烂的发明”。

可怜的地球，我这么想。到处都有被彗星打出的麻斑及皱痕，被风及雨磨平了的皱痕，可是令人不能置信的是，一片片的新绿植物就在这里那里长出，在旧的灰烬里冒出。可是没有人来赞美你那有尊严的美，还要说事物如此是理所当然的。

没有哪个事物的奇妙性，会大到不能认为它的出现毫无真实性的地步。Michael Faraday
“我们中的大多数的人，对于每天接触到而不了解的事物，数目之多，就和古代的希腊人（约2000年到3000前）或巴比伦人（约4000年前）一样。可是我们学会了不去问这些问题...科学成就的一个后果居然是把好奇心泄了气，把好奇心抹煞了。”
“像牛顿或爱因斯坦这一类的天才成为天才的原因是：他们问很明白、很天真的问题，结果是，这类问题的答案却是惊天动地的。爱因斯坦是能问极为简单的问题的人。”Jacob Bronowski
“科学非但实用，科学也决定了我们如何思考及感受。”
Robert R.Wilson，一位雕塑家兼物理学家，负责监造费米国家，一位参议院不断地质询...“这些新知识和尊荣、国家有关，可是它和防卫我们的国家没有直接的关系---除了能使这个国家变得更值得去保卫。”

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一、求知的艺术
1.科学如隐喻
“在原子这方面，语言只能以在诗中的用法来应用。诗人也不太在乎描述的是否就是事实，他关心的是创造出新心像。”Niels Bohr
“当物理学家说电子像粒子，他用的是隐喻式的比较，就如诗人写爱情像一朵玫瑰花。这两个心像，都是用实质的物品，一个玫瑰花或一个粒子，来阐明抽象的概念，爱情或电子。”（Hans Christian Oersted这里翻译成了厄司特）
布朗运动是第一个令人信服的分子存在的证据。
日常生活的“常识”仅是我们早期的教育训练留在我们脑中的一层偏见。
“熟稔有催眠性，”B.K.Ridley写道，任何我们熟悉的模型都能孕育出认可。这是个柔而有力的陷阱。
字的毛病是，无论我们觉不觉得，它们会自动表现出某种心像。
一旦这个理论被接受，每个人都认为不能接受这理论的人是笨蛋。
“物理学是一门研究宇宙中简单事物的科学，你可以争论简单的事物根本不存在。”与物理相比，生物学及化学研究的对象，都是难以置信的复杂。即使是看上去似乎很简单的东西，如一块石头。“对物理学家来说，也已经复杂到无法处理的地步。”
脚手架是虚有其表的模型，在最后，即使是最坚固的脚手架也要被拆散丢开，而最好的模型也会被新的模型所取代。（Ernest Rutherford卢瑟福这里被翻译成拉塞福）
2.正确？错误？
我们也许再次需要倚重科学的影响力，来保持社会的神志清明。能适合这个角色的不是科学知识的确定性，而是其“不确定性”。Steven Weinberg Dreams of a Final Theory
犯错并不是发生在科学家身上最坏的事，而是如物理学家Wolfgang Pauli所说的“连犯错都不够格”，那才是更糟的事，因为你的理念根本就不值得去反驳。（对于学生来说，这话也是适用，犯错反而是学生走向正确的捷径呢。）
爱因斯坦一定会错，至少他错的意义就如他证明牛顿力学是错的一样。
“当我说这个理论不正确，我不是说它错，我的意思是，他在正确和错误之间的某处。”
事实上，科学中很少有真正是错误的东西，可是科学中没有一件东西是永远对的。
牛顿的“错误”理念迄今仍然用来策划太空船的航行，及把人造卫星放在近乎完美的轨道上。
即使“地是平的”这个理念，也是来自我们对地球这个大而圆的行星有限度的观察啊。
牛顿从未认为他的重力理论是“正确”的。爱因斯坦在牛顿逝世200周年纪念会上说：“我一定要强调，牛顿要比随后各世代追随他的科学家，更清楚自己的智慧系内在的弱点。这事实永远激发我心中深深的赞美。”
正确的理念是能生长出更多正确理念之花的种子，而错误的理念常常是不孕的，产不出果实。亚里士多德的观点几乎就等于终结性的陈述，无法再进一步。而伽利略建立的观点可以被延伸，去解释许许多多的现象。
“错”的重要性要比人们想象中来得大，因为一个好好地想出的错误理念，能用来和正确的理念作比较，那是跳到正确理念的始点。（这个翻译是台湾的吧？但类似的不少翻译读起来不是很习惯。）
“如果没有时刻表，就不知道我们不准时到什么程度。”“有趣的是，你能看出他们为什么错及如何错，”韦斯科夫说：“你永远需要这张时刻表。”
3.瞧出端倪
（I see =I understand）
“早期对宇宙的描述以自我为中心，而且都基于人的尺度及观测能力。”
凡事只有一个观点才是错误的。
我们看到的完全依赖我们在找什么，也依赖我们的观点是在哪里。
“我们非但只相信自己看到的东西，”格雷高利写道：“到某种程度，我们也只看到自己相信会有的东西...这些在我们的信念上的涵意，是在令人感到恐惧。”
“所有的科学发现都来自到处去看看”这个观念。
我们就像一位盲者想去发现一枚雪花的形状及质地。一旦这雪花碰到我们的手指，它就熔化了。
科学是极令人兴奋的探险，我们非但是观众，也是演员。Niels Bohr
4.科学的审美观
一位不能自制的人只能做不入流的诗人，而谨守科学方法的科学家也不能扬名立万。
“如果我能记得这些粒子的名字的话，我早就做植物学家了。”费米基本粒子的发现数目大量增加的时候...
艺术家和理论物理学家唯一相同的素质，乃是他们在看着一张白纸沉思时，感觉到的是同样满怀喜悦的冀望。Richard Feynman
知道是一种艺术，了解需要本领，而艺术和科学二者都是求知的过程及成果。
简单就是美。真理总是要比你想象到的更简单。
5.自然的互补
@qiusir:这一页有十多年前用红笔写的“太帅了”的笔迹。
互补的理念是，相反意见的理念加起来以后，要比这两个理念单独值之和大得多。
“在我们对大自然的描述中，”N.Bohr说，“目的不是去揭露所有现象的真谛，而只是尽我们所能去追踪经验中种种不同面向之间的关系。”
当你朝一枚钱币的一面看的时候，你不能看到它的另一面，可是并不能说那看不到的一面就不存在，或那是荒唐的。
海森堡作如是的想象：如果你要同时量出一个电子最精密的位置及其最精密的运动，你就惹上麻烦了。要去看它，你一定要以某种光照上去。如果你用低能量的光以便不扰乱这电子的运动，这光的波长就会长到你无法精确定出这电子的位置。可是从另一方面来说，如果你用高能量的光，你就能精确地定出这个电子的位置，可是这光会把这点子重重的一撞，因而改变了这电子的运动。
千万不能定于一樽
这种天赋的二象性，意义在于，任何对大自然或人性抱持“只有一个象是真理，另一象是异端”这种观点，大约是错的，或者至少是危险的。正如韦斯科夫所指出，被一个理念完全统治支配，不免会引起威权的滥用，无论是主宰中古世纪的宗教教条或者今日受到工业技术过度的影响。他写道：“任何时候，当一种思考方法被强力建立，声称它囊括了所有人类的行为时，就会把其他的思维方式都忽略掉。这种单一思考模式的威权，根源大约来自人类的一个很强的意愿：希望还有一轮廓分明、处处通用的原则，能有对每一问题的解答。可是，因为人类的每一问题从来不只一个解答，因此，万能的答案并不存在。”答案并非不是这个就是那个，而是所有以上的一切，或者至少是以上其中一个。
社会上对电脑的热衷，便是这种现象的征候，即把科学方式的思考“帝国主义化”。并不是说科学的思考方式是错的，只是说当它制压了所有其他的思路时，它就变得很危险。
一个观点是对的，相反的观点不见得就是错的---真理不是和异端对立的另一端（反之亦然）。
“对我来说，把思想的规则松绑，似乎是现代科学给我们带来的最大福祉...对我而言，认为只有一种真理，而这真理就是我已拥有的哪一个，这样的观念似乎是这个世界的所有罪恶之源。”波恩

二、发动者及震撼者
把物质和场看成彼此非常不同的两种素质，毫无意义...使我们的感官感知到的物质，其实就是聚集在相当小的空间中的能量。《物理之演化》
6.力与赝力
如果你坚持非要力的精确定义不可，那你永远也得不到！《费曼物理学讲义》
苏格兰人马克士威...（Maxwell）
力是一种能量与动量的转移。
力其实是描述东西相互联系起来的一种方式。
最令人惊奇的事是，当你加速去跑的时候，你的肌肉也在抵抗那即使是最强有力的望远镜也看不到的星系对你造成的影响。《时间空间及万物》[?]（多么惊人的想法---当你加速跑步时，你的肌肉正在与星系的力量搏击，而那些星系即使拿最大的望远镜也看不见几个。）
如果你把摩擦力也看成东西的自然状态之一，那么亚里士多德也算是没错。
惯性很可能是从宇宙中所有物质的拉力产生出来的。
（下面这句话我一下午读了3遍，怕忘了，又打开了书读，又写到了本子上）
你被回击的力不能比你打出去的力更重。你只能得到你给出去的。你不能触摸任何物体，而不被这个东西所触摸。Paul Hewitt Conceptual Physics（大概2006年读到这句话，2014年在高雄的书店买了这本旧书）
你无法以很大的力打一张纸。尽管大力打好了，可是你能感觉到的只是轻敲。
按照爱因斯坦的看法，重力就是一种赝力。
磁是电的相对效应，就如在无风的日子吹在你脸上的风，是坐在时速60英里的快艇里的相对效应一样。apparent wind
强作用力和弱作用力一直都是藏在原子宝瓶汇总的神怪，直到最近才跳出来。
谈到弱作用力的时候，说它是放射性的推动力就够了。
当一颗恒星爆炸了，多年后它的重力场仍然徘徊不散。力场有它们自己的生命。
7.量子跃迁
“与电子相比，鸭嘴兽也不特别。”
你车子的齿轮箱就是类似原子中的量子态：你能把它放在低档、二挡、或者高档，可是不能放在两个挡之间。
古尔德是一位新派的博物学家，他的信念是，即使是物种的演化也很可能像量子跃迁般发生。“通常是很快的稳态之间的转变，并不是慢慢逐渐从一态到另一态的转变的。”化石累积出的证据似乎否定了老一些的理论，说演化是缓慢而连续的，以适应环境的改变；相反，物种似乎在出现以后，滞留一阵子毫无改变，然后就消失了。“系统在抗拒许多慢慢累积的压力后，到了它的临界点时，改变就以跃迁的方式出现。把水加热，然后就沸腾。把工人压迫又压迫，最后就起了革命。”
8.相对来说
爱因斯坦猜测说，对相对论感兴趣的神职人员也许会比物理学家多。“所有的事都是相对的。”事实上，爱因斯坦理念的含义和这话的意思，几乎正好相反。（关于爱因斯坦理论的陈词滥调是，它证明了所有的东西都呈相对性。James Newman）
“相对论创建的是所有自然规律都呈绝对性，和这个系统的运动无关，”韦斯科夫写道：“就是因为它们是绝对的，因此，你无法知道你是在运动中或静止不动。”
“每件事都是相对的”之根源是因为光速和自然规律都不是相对的。
比如一年也是距离，地球绕太阳一圈的距离。
向太空“远处”看去，也等于说是“向过去”的时间看去。（读到一本好书的另外一个益处是通过这本书又找到了别的好书。）
“上了发条的玩具，在发条松下来的时候，它的质量会减轻了英文句点的十亿分之一...太阳发出了秒的光的时候，他损失了相当于两艘越洋游轮的质量。”《真理之环》
质量就是惯性的度量，而惯性是抗拒运动状态改变的阻力。因此速度愈大，运动愈强，就更难把它推动得更快，因为他的质量也更大了。
“我们的寿命近乎一世纪，而它的生命却这么短暂。可是这怜悯似乎是多余的...它们的生命长度与他们生活的步伐成比例，按各自的生物时间来说，所有的生物都似乎活得一样长。小的哺乳动物滴答较快，耗体力快，因此活的时间短；大的哺乳动物活得长，生命的步履庄严而缓慢...所有的哺乳类，无论大小，在一生中大约都呼吸两亿次（心跳八亿次）......”古尔德
农夫去问工程师，火车的蒸汽机如何运转。工程师向农夫解释了蒸汽引擎如何运转，农夫说：“这些我都了解，可是拉火车的马在哪里？”

三、线与结
9.波和四溅的水花
移动的不是骨牌，而是一种情势，一种事态。
直到爱因斯坦的来到，把牛顿认为光有粒子的性质这个信念，以童话式的一吻而使它复苏。
某些地方波被相消干涉消掉，其能量就跑到相长干涉的地方去了。（增透膜用到这部分）
物质波不是分布波---即分布各处的波，如光波。我们最好把它称为机率波，这种波绘出粒子在某时某地的机率。
10.共振的魔力
Sympathetic Vibration直译是相互体谅的振动，和应振动或共振。
@qiusir:天浩就要直博了，他答应求师得做一个小项目，说即便学过的知识都忘记了，但大学这几年，“自学能力超强！”这是我听过毕业生说过的能让人震撼的成就反馈。

金属不透明，因为金属的自由电子能以几乎所有的频率振动，因此，把各种频率的光都吸收了。这些自由电子能把这些频率的光再辐射出...另一方面，几乎所有的物体在无线电波段都是透明的，因为这些频率中没有共振，所以，你在有厚墙的屋里也能收听你的收音机。

有时共振能把东西变成单向透镜，或者辐射陷阱。例如，可见光照入一片玻璃窗后，有部分被一位穿了大红衣着的女士吸收了，只有红光能透过玻璃反射回去。其他被大红衣着吸收了的光，最后都会辐射出来，成为热辐射，可是热辐射不能透过玻璃窗，它被陷在玻璃内了。结果就是所谓的温室效应。
11.对称性和影子
作家墨奇说，在阿尔匹斯山上有一个水面如镜的湖，抢手可以瞄准水中倒影开枪打中隔岸的靶。（这句话很多年了还有印象）
@qiusir:久别的人彼此都变化了，久别的书，除却纸张发黄了，内容其实也是变化了。尽管你会觉得那时阅读的人变化了，但从运动的相对性，相对的变化就是变化了。
“实在的东西并不比不实在的东西更为实在。”
12.有序及无序
自然律既是偶发及历史环境的结果，也是某些永久、先验逻辑的反映。
@qiusir:忽然在想，大同世界的熵？是无差别的混乱还是最有序的一致还是彼此模式的快速转换...
熵，你得到的总比你开始时更多。一旦熵产生出来后，就无法消灭了。这过程是不可逆的，走向无序的道路是单行道。你能从宇宙的某部分借来能量，在另一部分创造出有序，因而造出“有序之岛”...
人们常常把熵成为时间的箭头方向。
熵获胜的原因不是因为有序是不可能的事，而是因为通往无序的渠道数目要比通往有序的渠道数目多得多。“不可逆是我们付给复杂的代价。”
@qiusir:从物理学的角度，所谓的有温度是让事情更加混乱，而相反，冰冷的理性反而能让事情更趋于有序。
暖代表的是无序，冷代表的是有序。
“你看，如果某物或某人有求生的意志，这物或人一定要抗拒被分散开，一定要从无序走向有序。换句话说，要避免走上所有捷径而脱离了以前的形态，最好的方法乃是一开始就跟住它。基本上说来，就是要留在这里不走的意思。”作家墨奇
社会的组织和原子及恒星一样，如果不花些能量去保持它们的有序度，就会颓废。而每一次熵一增加，就等于失去了更多机会可阻止无序如雪崩般涌来。这种无序程度的增加不仅能威胁物质宇宙，也能威胁社会宇宙。
13.因与果
若要在知道因与就任波斯图王之间作抉择，德谟克利特宁要知道因。
希腊萨摩岛上的天文学家阿利斯塔克在公元前三世纪时写下，自转的地球和其他行星都围绕着中心的太阳转，可是要扥到18个世纪后，这“发现”才被哥白尼及其他人起死回生。哲学家科斯特勒写道：“我们知道它如何发生，可是如果我们能知道为何这样发生，大概就能对当代的毛病对症下药了。”
牛顿的理念之所以很快被接受，部分原因是这些理念包含了因果关系很明确的公式。达尔文的理念更难被某些人接受，阻力的一部分原因是他的理论中安进去随机突变的角色。
波恩：藉由火车时刻表，你能预测从某一站出发的火车在10点钟会通过某地；可是你不能说这时刻表就是这件事的因。
柏拉图及亚里士多德，他们认为奴隶制度是自然秩序的一种，他们也认为圆周运动是行星唯一的天然轨道。（社会的进步不仅知道了椭圆不仅知道了广义相对论，另一方面，当年的黑奴的子孙成为白人眼里的超级明星...）
费曼：在开普勒的时代，有些人什么使行星绕日转的答案是，在这些行星后面有拍着翅膀的天使推动它们在轨道上运转。你会看到，这答案也不太离谱，与现代理论的唯一不同处是多了天使...（就如农夫看待火车，有看不见的马在拉着）
非但苹果会掉在基态（地上），原子亦然---在这过程中放出能量，发出光。
如果事出必有因，那么我们就是钟表机械中的齿轮，如果事出不必有因，那么我们仅仅是一堆骰子而已。
14.差之毫厘，失之千里
“从完全不会做到能做一点事的差距，远比下一步来得小---这下一步就是能把事情做得很好。”
如果能把一张面纸的厚度连续加倍又加倍50次，所有的厚度加起来，大小居然等于来回月球距离的17倍。
Albert Barlett：可乐瓶中的细菌每分钟加倍一次，从早上11点到了正午12点的时候，这可乐瓶就爆满了。什么时候最有远见的细菌才了解到他们的时间不多了？答案是11：58分，即使在哪个时候，这瓶子还有3/4的空间，因此，这些有远见的细菌是真的有远见。
温伯格：当任何实验和理论不符时，没有哪一个东西会自己站起来，摇一面旗说：我是重要的特例。
费曼指出，爱因斯坦的定律只使得牛顿的定律稍微错了一点，但若是继续抱持牛顿定律，“从哲学观点来看，我们是大错特错了...在这个定律背后，有一件哲学或理念上的怪事：即使是一项非常小的效应，有时也需要我们在理念上做出极深刻的巨大改变。”
[?]有远见的细菌是真有远见
[?]别怕问天真的问题

RR@12.15
爱因斯坦发明了宇宙常数...“一生中犯的最大错误”...“爱因斯坦最灿烂的发明”。
“在原子这方面，语言只能以在诗中的用法来应用。诗人也不太在乎描述的是否就是事实，他关心的是创造出新心像。”Niels Bohr（所谓的中庸之道，莫非是正太分布的自大概率一说呢）
日常生活的“常识”仅是我们早期的教育训练留在我们脑中的一层偏见。
我们也许再次需要倚重科学的影响力，来保持社会的神志清明。能适合这个角色的不是科学知识的确定性，而是其“不确定性”。Steven Weinberg（越是受教育的人越是对事物保留有不确定性和接受多样性）
正确的理念是能生长出更多正确理念之花的种子，而错误的理念常常是不孕的，产不出果实。
我们就像一位盲者想去发现一枚雪花的形状及质地。一旦这雪花碰到我们的手指，它就熔化了（融化？）。
（韦斯科夫，今年看到最精彩的书当是他的《人类认识的自然界》）
如果你坚持非要力的精确定义不可，那你永远也得不到！《费曼物理学讲义》（想起来学生在课堂上抬杠，这个不都是背的结论吗...）
按照爱因斯坦的看法，重力就是一种赝力。磁是电的相对效应...
“与电子相比，鸭嘴兽也不特别。”（生物学家曾经不相信真正有鸭嘴兽）
齿轮箱就是类似原子中的量子态：你能把它放在低档、二挡、或者高档，可是不能放在两个挡之间。
“每件事都是相对的”之根源是因为光速和自然规律都不是相对的。
作家墨奇说，在阿尔匹斯山上有一个水面如镜的湖，抢手可以瞄准水中倒影开枪打中隔岸的靶。（前两天浑河边拍照，结冰的水面很平整，让我想起这句话。）
熵获胜的原因不是因为有序是不可能的事，而是因为通往无序的渠道数目要比通往有序的渠道数目多得多。（由俭入奢易由奢入俭难，或许也是这个原因，后者的渠道更多吧。）
暖代表的是无序，冷代表的是有序。
可乐瓶中的细菌每分钟加倍一次，从早上11点到了正午12点的时候，这可乐瓶就爆满了。什么时候最有远见的细菌才了解到他们的时间不多了？答案是11：58分，即使在哪个时候，这瓶子还有3/4的空间...

@qiusir:“如果你坚持非要力的精确定义不可，那你永远也得不到！”《费曼物理学讲义》上的这话让我想起自己对“重力”的理解就很不精确。维基上说日语“重力”是对荷兰语zwaartekracht的翻译，zwaarte重量和kracht力，福泽谕吉当年可是先学兰学的，而这大概是造成重力和重量混用的源头吧。现在用G表示重力是因为gravity，英文中重力和万有引力也混用？从卫星的角度看两者就是等同的了。而当讨论地球上的物体时，重力就指的是地球作用于物体上的万有引力和由于地球自转而产生的离心力的合力了。从广义相对论的角度看，那就涉及到时空弯曲了......

On this day..

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