《物理定律的本性》详细内容

我想关注我的朋友们大多数应该都是被费曼教授的讲座视频所吸引的吧。这个系列的讲座是费曼教授在康奈尔大学讲授的名为《物理定律的本性（The character of physical laws）》，授课对象是非物理学专业的人士。随后讲座内容被整理成书，即是这本《物理定律的本性》。多数人观看视频会看完就忘，只享受观看的乐趣。但如果你在意观看后的收获，那么购买这本书来学习物理学思想，是很好的选择。

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先说一下这本书一个有趣的点，它入选了教育部全国中小学生阅读指导目录，入选分区是初中自然科学类。

教育部官方文件截图

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分两点来说：首先阅读这本书所需的物理数学知识绝非大多数初中生能掌握，涉及到许多高中甚至大学物理的知识。因为讲座面向的对象大多数还是非物理专业的大学生，从这一点上来说，要读懂这本书绝非易事。

但换个角度来分析，教育部的推荐应该是深思熟虑的。因为费曼教授推崇并擅长幽默地将复杂的物理概念用简洁直观的方式表达清楚，讲课方式幽默且生动，能更好地让人接受。这本书主要探讨了物理学的本质，费曼教授深入浅出地介绍了许多分析物理问题的方法，提供了简洁实用的思考物理现象的角度，并总结了得到一个物理定律的过程。即使初中生看不懂具体讨论的物理问题，但这些学习物理学的思路和方法是基础的，朴实的，对中学生形成良好的思维习惯有重大的指导意义，而这样的习惯越早养成越好。从这个层面来说，这本书无疑是适合并且推荐初中生阅读的。当然阅读时参照我翻译的视频，观看费曼教授亲自上课带来更直观的效果。

说了这么多，那么这本书的主要内容到底是什么呢？本书分为七个章节，对应七场讲座视频。因为我只翻译到第三场讲座，后面的内容还没细看。所以我会详细介绍前三章内容，并后四章的内容就一句话概括，让大家对本书有一个初步的了解。

目录

第一章“引力定律—物理定律的一个例子”，费曼教授从物理学史出发，讲解哥白尼的日心说，第谷的行星观测，开普勒三大定律，伽利略的惯性定律及牛顿站在这些巨人的肩膀上提出万有引力定律的过程，并讲述了如何验证万有引力定律的正确性并解释潮汐现象，预测行星运动发生偏差进而发现了光速的存在和海王星，以及爱因斯坦对引力定律的修正，讲解了卡文迪许是如何设计精妙实验测定万有引力常数，介绍了万有引力定律起作用的空间尺度，分析了万有引力定律在恒星诞生过程中的作用。在本章中费曼教授把万有引力定律的发现称作人类智力最伟大的成就，认为该定律的发现是人类理解自然界的基础，并标志着现代科学的开端。

第一章 万有引力定律

卡文迪什实验

第二章“数学同物理学的关系”，费曼教授阐述了数学是一种逻辑语言，并分别用牛顿的几何方法和微分式证明了开普勒第二定律与引力总是指向太阳这两个说法是等价的，说明数学在分析物理表述之间的联系过程中起重要作用，介绍了两种数学传统：巴比伦学派和希腊学派，以及他们构造物理大厦的不同思想，并阐释了物理学中从一个特例的研究推广到普遍适用的论证过程。还介绍了用定域场方法和最小值原理等价表述了万有引力定律，用“引力场”的概念规避了万有引力的超距作用，最后引用欧几里德的名言表明通往科学的道路没有坦途，并援引两位物理学家的观点说明物理学家只能将自然现象转换为数学语言，数学虽然很难，却是理解自然的必备能力。本章阐释了数学作为自然界的通用语言，是推理和逻辑的工具，物理学家想要讨论自然现象，了解自然规律，欣赏自然美景，需要把数学作为理解自然的手段，并表明通往科学的道路没有坦途，想要感受自然之美，学好数学是必须的。

第二章 数学与物理的关系

第二章实拍内容

第三章“伟大的守恒定律”，费曼教授阐述了物理学定律遵循着某些守恒定律，并通过介绍法拉第冰桶实验来解释电荷守恒原理，接着介绍电荷守恒的两种形式，一种是电荷的转移，另一种是电荷的同时产生和消失，并用假想的两个宇航员在太空飞船上的观察详细分析了第二种形式，说明电荷守恒的定域性，然后用母亲寻找小孩的积木数量这件事例来作类比，详细介绍了能量守恒定理，并讨论了能量的各种单位的不统一，吐槽说物理学家是一堆使用不同单位度量能量的白痴。接着介绍了动量守恒定律，并详细介绍了角动量守恒。最后费曼教授总结：发现物理学定律就像是在做拼图游戏，要从已知的片段中试图拼出一个完整的图案，物理学家们有些担心这些片段是否来自同一个图案，但也因为拼出了蓝天的画面而备受鼓舞。

电荷守恒定律

介绍角动量守恒

以下是一句话介绍：

第四章“物理定律中的对称性”费曼教授分析了物理现象和物理定律的多种对称性，并讨论了在辨别对称性的真实性质时，表象是如何欺骗人的。

第五章“过去与未来的区分”费曼教授介绍物理现象的不可逆性，说明世界是从有序的状态演进到无序的状态的。并探讨了时间进程的哲学架构和科学构造。

第六章“概率和不确定性”费曼教授详细介绍了双缝干涉实验，并以此说明自然界表现出的概率性以及复杂性，探讨了不确定性的作用，以及为什么未来是不可预测的。

第七章“寻找新定律”费曼教授列出了已知的基本粒子和各种物理原理，然后介绍了寻找一条新定律的步骤，并回顾历史，介绍了物理学史上的诸如牛顿、麦克斯韦这些伟人是如何发现新定律的，接着讨论了科学发现的本质。最后提出了个人观点：自然具有一种简单性，并因此具有了极致的美感。

附录是一篇费曼小传，简单介绍了费曼教授的人生经历，研究成果，教学贡献等，是一篇很详细的初步了解费曼其人其事的好文。

以上就是《物理定律的本性》这本书的介绍，对这本书有浓厚兴趣的朋友，赶快走进费曼物理学的美妙世界吧！