跟着佩尔科维茨学物理，你或许就能敲开物理世界的大门

物理学是一门古老的学科，跨越了漫长的时间和广袤的空间，囊括了自然哲学思想以及现代物理理论。从亚里士多德到牛顿再到爱因斯坦，物理学的发展标记着人类对世界乃至宇宙认识的发展；从大爆炸理论到黑洞再到引力波，物理学概念总是能够引发大众的热烈讨论和想象，并深刻影响着社会文化。译林出版社最新推出的“牛津通识读本”系列——《物理学》为读者充分展示了物理学的面貌，解释物理学家如何从事研究，物理学又怎样影响着整个社会的运作，同时思考物理学将如何回答“万物始于何处？”“人类如何持续发展？”等重要问题。

即便你不是物理学家、没学过一门物理课程，物理也是你生活的一部分。你的智能手机使用了根据量子力学制造的半导体芯片；如果你拍过 X光片或者做过核磁共振，那么你便体验了从物理实验室发展出来的医学技术的好处；如果你关心清洁能源、注重环境保护，或是担心爆发核战，那么这些话题也离不开物理学；如果你曾仰观夜空繁星，像众人一样想知道它们与世间万物从何而来，那么物理学会告诉你答案。从消费用品到探索未知边缘的研究，物理学已经融入了我们的日常活动、社会文明和远大志向之中。它是一门获得了社会坚定支持的基础学科，也是其他学科与技术的根基。

作为一门研究物质与能量的基础科学，物理学的研究对象几乎横跨自然的各个尺度：小到亚原子，大到整个宇宙。美国埃默里大学物理学荣休教授西德尼·佩尔科维茨在《物理学》一书中纵览物理学的发展和演化，揭示了物理学的运作方式：物理学家如何思考，物理学研究由谁资助，物理学又如何支撑着我们所使用的科学技术。

西德尼·佩尔科维茨，美国科学促进会会员，科普作家，致力于大众科学普及，出版《普有泡沫：从卡布奇诺到宇宙》《数字人》《缓慢的光》等多部科普作品，并为《科学》《华盛顿邮报》《洛杉矶时报》等报刊撰稿。2015年获得美国文艺与科学协会授予的终身成就奖。

物理学在建立伊始就与自然有着深厚联系，它的名字“physics”来源于希腊语词根“physis”，意思是“自然”。但形成现代物理学的工具演化了很长时间。在书的开篇，作者便对物理学的形成作了回溯：“发展物理学的其他必要条件包括仔细观察、持续记录自然事件，比如行星与恒星的规则运动。再之后是定量分析。数学成为物理学的语言，是处理数据、表达物理思想、构建世界模型、预测世界行为的最有力、最简洁、最准确的方式。另外还有两个先决条件：一个是实验的概念，即通过人为设计限制现实实在的一部分，从而检验某个特定的思想，其典型形式是将观测与记录的量化数据相结合；另一个是理论物理学的发展，它用数学来分析、解释物理行为和实验结果。这些要素并非一蹴而就，也不在同一地点出现，它们诞生于不同的国家与文化，经历了几千年的时间。举一个已经融入物理学之中的例子：在希腊人之前，早期的苏美尔人、巴比伦人和埃及人就已经提出了各种测量方法，并在其中应用了数学。苏美尔人和巴比伦人制作了星表，埃及人发展了实用数学，以处理因尼罗河泛滥、土地界标被抹去之后的土地分配问题。世界上的其他古文明也提出了多种物理和量化科学，以及能够体现他们掌握了一些物理学原理的技术。例如，中国人发明了算盘和罗盘等诸多装置与方法；南亚的印度数学家提出或广泛传播了一些基础的数学观念，比如‘零是一个数’、负数等概念；中美洲的玛雅人发展出了精密的天文学体系和历法；南美的印加人则设计建造了一套大规模的道路和沟渠系统，用以水文管理。”

事实上，科学普及，可谓一项艰巨之事，尤其是物理科普，更是难中之难！南京大学物理学院教授顾民在序言中说，佩氏之书，独具匠心，虽言物理，而不沉溺于方程之海。凡论物理，即便科普，常离不开方程与公式，视之如蚯蚓般爬行、如蝌蚪般浮泅，读之更令人困惑不解。除少数专业学者外，其他人开卷不久就会梦见周公之蝶。可见方程之繁杂，公式之晦涩，困扰众生。佩氏深谙其中弊端，故在叙述物理内容时，不着痕迹，以形象生动、概念清晰的方式描绘，完全抛弃数学化语言，此举可谓本书最为卓越之处，犹如劈崎岖之山，成平坦之路；驱障眼之雾，启智慧之光。读者只需具备少量物理基础知识即可放心开卷阅览此书，赏析并深入地了解物理这门伟大的学科，探寻物理奥秘，此乃科普之至善也！“其次，本书叙述宏大，横跨古今，勾勒了物理学的发展历程及内在逻辑。最后，佩氏多角度介绍了物理学的应用，如潮汐、地磁、天文望远镜、晶体管、 LED、激光、 X射线、核磁共振、医学超声、太阳能电池、核能（裂变与聚变）、生物物理、放射医学、放射性测年（地质测年与考古测年）等，并讨论了一些热点问题，如暗物质与暗能量、薛定谔的猫和量子纠缠、量子计算和量子通信等。总之，佩氏在此书中全面展示了物理学的全貌，解答了物理研究的重要性及其对人类社会的影响等重要问题。易懂易读，实为一部难得的科普之作。”

从希腊自然哲学家的思想到现代量子理论，再到能源生产等话题，本书呈现了纯物理理论的演变和应用物理学的影响。书中还探讨了物理学对于社会文化的影响，以及它如何让我们重新审视人类在宇宙中的位置。比如自然哲学家亚里士多德对物理学的独特认知：“亚里士多德对运动的分析有其洞见，但他的落体定律暴露了希腊思想的弱点，即它不会运用经验结果来理解自然。亚里士多德断言更重的物体下落得更快，这听上去符合常识，但并不正确。做过许多实验之后，我们就会明白，在给定的重力场中，一切物体都会以相同的加速度下落。然而希腊的思辨产生了一些重要思想，如阿布德拉的德谟克利特捍卫的原子论，他将其精简为这么一句话：‘原子和空间之外无物存在，其他的一切都是观念。’不过某些早期思想家也确实做了一些实验与观察。例如，阿基米德发现了液体的浮力原理；而在公元2世纪，克劳狄乌斯·托勒密搜集了光在不同介质间折射或者说弯折的数据。随后的每个世纪都有自己的物理贡献。早先的工作追随着希腊哲学家尤其是亚里士多德的著作，但不是所有的文明都拓展了这些思想。罗马哲学家兼诗人卢克莱修只是向自己的市民同胞解释希腊科学，便产生了极大的影响。他的诗作《物性论》以清晰呈现原子论等希腊思想而闻名。这首诗影响了艾萨克·牛顿对落体运动的理解，也影响了苏格兰数学生物学家、经典著作《论生长与形式》（1917）的作者达西·汤普森对生物受到的物理约束的思考，他认为卢克莱修给每一代科学家都带来了灵感。”

物理学源自古希腊，众所周知，亚里士多德曾言：“质量越大，加速度越大。”然而，伽利略却推翻此说，他观察斜坡滚动的球体，提出自由落体定律，指出加速度与物体质量无关，建立了物理学中实验验证理论的标准。这些事实如今看来似乎十分简单，在当时却饱经论战，波澜壮阔，书中有详尽描述。哥白尼的日心说亦是如此。最终，经由开普勒和牛顿的努力，才确立了物理学的基本框架，既有实验，又有理论。二者相辅相成，缺一不可。然事实并非总是如此简单，以太理论、热力学、量子理论、宇宙大爆炸理论等，皆曲折复杂，书中详细描述，实事求是，值得深思。由此引发的问题，例如科学为何兴起于西方而非东方，亦值得我们深入思考。

诺贝尔化学奖得主罗阿尔德·霍夫曼评论道，从夸克到厨房里的电冰箱，在本书中，西德尼·佩尔科维茨引领我们踏上一段启迪心智的物理学之旅。他用清晰的语言向我们展示，人类对于这个世界单纯的好奇心如何指引我们去理解从地球内部到光年之外的黑洞等一切事物。这就是物理学！而顾民教授还从本书的翻译角度进行了评价：“言之有味，译者功不可没。杨晨，北京理工大学物理学硕士。翻译出版多部图书，并曾为《环球科学》旗下‘科研圈’公众号提供译文并参与审校工作。翻译乃文化交流之精髓，杨氏倾心其中已近十载，可谓卓越精深。今特译佩氏大众通识读本《物理学》，以供国内读者参考学习，实属一项极具意义之举。翻译之艰辛，信任与理解是关键。尤其是在物理学领域，术语繁多，理念玄妙，翻译起来可谓充满挑战，若非志愿者，岂能胜此重任？杨氏之译文，笔力沉稳，理念质朴，名副其实。闲暇之余翻阅，广博知识，润物无声！”（读者报全媒体记者 何建）