问题

有哪些简单易懂的物理学科普书籍?

回答
当然,非常乐意为你推荐一些简单易懂、又能深入浅出地讲解物理学奥秘的科普书籍。我尽量用最贴近日常的语言,从“是什么”、“为什么”以及“有什么意思”这几个角度来为你介绍,让你觉得像是和一位对物理充满热情的朋友聊天。

1. 《物理世界奇遇记》 by Y. Perelman

它讲了什么?
这本书绝对是物理启蒙的经典!作者用一种非常奇特的方式,让一个叫做“维嘉”的年轻人,在各种神奇的场景中,通过观察和思考,一步步领悟物理学的基本原理。比如,他会遇到一个坐在滑轮上的“物理先生”,通过滑轮的省力原理,轻松地拉起重物。又比如,他会在一个“物理魔术师”的帮助下,理解为什么坐火车时,窗外的景物会飞驰而过,而车厢里的我们却感觉不到在移动(惯性)。
这本书最大的特点就是 “在故事里学物理”。它不像课本那样枯燥,而是用生动形象的例子,让你觉得物理学的原理就像生活中的常识一样,只是我们之前没有去细究。它会告诉你,为什么荡秋千会越荡越高(共振),为什么骑自行车能保持平衡(陀螺效应),为什么用望远镜能看到遥远的星星(光的折射和反射)。
为什么推荐它?
它真的 零基础友好,而且充满趣味性。读起来就像是在看一本充满智慧的童话故事。它不涉及复杂的数学公式,而是通过直观的想象和生活中的现象来解释物理概念。读完之后,你会发现,原来物理学并不是高高在上的学科,它就藏在你我身边,观察世界的方式会完全不一样。
有什么意思?
它能让你 建立起对物理学的“感觉”,培养对现象的好奇心,以及用物理的视角去审视周围世界的习惯。你会开始主动去思考“为什么会这样?”,而不是仅仅接受“就是这样”。

2. 《上帝掷骰子吗?——量子物理史话》 by 曹天元

它讲了什么?
这本书可以说是一场关于 “微观世界的革命” 的史诗。它不是直接讲解量子力学晦涩的公式,而是以历史故事的形式,讲述了从经典物理的“尽头”到量子世界的“开端”,科学家们是如何一步步探索、质疑、甚至互相争论,最终建立起我们今天所理解的量子力学的。
你会读到普朗克为了解决“黑体辐射”问题,被迫提出“能量是不连续的”这个惊世骇俗的设想;你会了解到爱因斯坦如何发现光电效应,获得诺贝尔奖,但他却为何对量子力学的“不确定性”深感不安,提出了著名的“上帝不掷骰子”的论断;你还会看到玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克等大科学家们,如何用他们的智慧和勇气,一点点揭开微观世界的神秘面纱。
这本书会带你进入一个 “你中有我,我中有你” 的奇妙世界:粒子既是粒子,又是波;一个物体可以同时出现在两个地方(叠加态);观察者的行为会影响被观察的粒子(测量问题)。它会让你颠覆对“实在”的认知。
为什么推荐它?
它的叙事性非常强,节奏明快,读起来就像在看一部扣人心弦的纪录片。作者的语言生动幽默,善于用比喻来解释抽象的概念,比如用“扔硬币”来比喻量子叠加态,用“薛定谔的猫”这个著名的思想实验,来阐述量子力学的怪异之处。它能让你在了解科学家的思想和争论的过程中,逐渐理解量子力学的精髓。
有什么意思?
它会 挑战你对现实世界的固有认知。你会明白,我们感官所感受到的宏观世界,其实是无数个遵循着奇特规则的微观粒子运动的宏观表现。它会让你开始思考,我们所处的宇宙,究竟是 deterministic(确定性的)还是 probabilistic(概率性的)。

3. 《七堂极简物理课》 by Carlo Rovelli

它讲了什么?
这本书非常非常“薄”,但内容却 极其精炼和深刻。作者用极简的语言,为你勾勒出现代物理学最核心的几个概念:量子力学、相对论、宇宙的起源、黑洞、引力以及我们对世界的理解。 每一堂课都像是一次思维的“速览”,直击物理学的本质。
比如,在讲量子力学时,它会告诉你,微观世界的物质并不是我们想象中的“小颗粒”,而是更加模糊、更加概率化的“场”的激发。在讲相对论时,它会告诉你,时间并不是恒定的,而是与观察者的运动状态有关,并且空间和时间是交织在一起的“时空”。
为什么推荐它?
它的 “极简” 是最大的优点。作者本身就是一位杰出的理论物理学家,但他用诗意的语言,把极其复杂的概念提炼出来,让你在短时间内,能抓住物理学的“骨架”。它不是“灌输”,而是“点醒”。读完之后,你会感觉自己对物理学有了一个全新的、更高维度的理解。
有什么意思?
它能让你 在短时间内,快速掌握现代物理学的核心思想,并对宇宙的宏大和深邃产生由衷的敬畏。它会让你明白,人类对世界的理解,是如何一步步从古老的神话,发展到今天的科学理论的。这是一种 “触类旁通” 的学习体验。

4. 《DK博物大百科》系列(尤其关注里面的物理和宇宙章节)

它讲了什么?
严格来说,DK博物大百科是一个 视觉化的百科全书,它涵盖了自然科学的方方面面。但在其中关于物理和宇宙的部分,可以说是一个 “物理的视觉盛宴”。它会用大量的精美插图、模型图、流程图,来展示各种物理现象和概念。
比如,当你读到关于“光”的部分,它会用精美的图片告诉你,什么是光的反射、折射,它如何构成彩虹,又如何被透镜聚焦;当你读到关于“力”的部分,它会用清晰的图示,展示牛顿三大定律,以及万有引力是如何作用的。关于宇宙的部分,更是会用壮观的星系图片,帮你理解宇宙的尺度、演化和构成。
为什么推荐它?
对于 “视觉型学习者” 来说,DK的图书简直是福音。它将抽象的物理概念,转化为具象的图像,让你在看图的同时,就能理解内容。它内容全面,条理清晰,插图的质量极高,让你在享受视觉美感的同时,也获得了知识。
有什么意思?
它能 直观地帮助你理解物理世界的“样子”,而不仅仅是“道理”。它是一种 “沉浸式” 的学习体验,让你在轻松浏览的过程中,就对物理学的很多现象和原理有了初步的认识。

一些额外的学习建议:

不要怕“看不懂”: 物理学有很多概念确实比较抽象,第一次阅读时,能理解大概意思就好。把它当作一次“探险”,即使遇到不懂的地方,也不要气馁,继续往下读,可能会在后面的内容中获得启发。
结合生活现象: 在阅读过程中,多想想书上讲的原理,是不是可以在生活中找到例子。比如,读到惯性,想想坐公交车刹车时身体会向前倾;读到浮力,想想为什么船能在水上漂浮。
多问“为什么”: 保持好奇心是学习物理的关键。遇到不理解的地方,大胆地问自己,或者去查阅资料,甚至和同样对物理感兴趣的朋友讨论。

希望这些推荐能帮助你开启一段愉快的物理学探索之旅!

网友意见

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我推荐你可以阅读《窥探上帝的秘密——量子史话》这本书。

20世纪最重要的科学成果之一,必须要有量子力学的位置。正是因为量子力学的发展,才有了我们今天的现代科技。比如半导体(芯片)、激光、纳米材料还有核磁共振等等,无不包含着量子力学的知识。

而这一本量子史话,则深入浅出地介绍了量子力学发展史中几个至关重要的节点和人物。在此我要先驳斥一种观点,总有些人认为科学史没用、不重要,而在我看来持有这种观点的人目光不够长远。

科学史首先可以帮助我们提升对于一些科学内容的理解。比如很多人(尤其是化学专业的学生)都学习过波粒二象性和薛定谔方程这些,但是却无法很好地理解这些的由来。实际上,德布罗意提出的物质波的想法,是基于驻波的观点用以解释玻尔的氢原子模型假设的;而正是由于电子也是波,所以需要一个波动方程来描述,这也是为何会有薛定谔方程的诞生。如果你能从科学史中了解到这些的话,至少你就能很容易地推导一维无限深势阱能量公式,而不需要按照课本那样去解薛定谔方程了!

根据德布罗意的物质波观点,每个分立的能级是因为生成了驻波,那么我们就有

根据物质波公式

所以能级的能量就是 ,怎么样?这样求解是不是简单多了?而且类似的方法用来求环势箱也会很方便哦。


其次科学史中科学家们的研究方法和精神等等,是值得我们传承的。


下面我就开始介绍这本科普书。在北大时,我每个寒暑假都会从学校图书馆借几本书回家读,大部分都是物理类的书。其实一开始我并没有想阅读这本书的,我当时想阅读的是另一本介绍量子力学的《上帝掷骰子吗》,相信不少人也都听说过那本。当时我去北大图书馆借书,结果那一本太过紧俏,被借完了。但我又不想白跑一趟,所以就在旁边的书架上拿了这本回来。

结果没想到,这本书《窥探上帝的秘密——量子史话》深深地吸引了我。

这本书阅读完之后的那个学期恰好学习结构化学。在此我不禁想批判一下北大版《结构化学》课本中的量子力学部分以及北大结构化学课程的教学质量了。之前知乎上曾有人评价北大版《结构化学》的量子力学部分像是在装B而不想读者看懂的,我觉得说的很有道理;另外如今高校都非常注重科研(因为对于学校排名作用大)而轻视本科生教学质量(对于学校排名几乎无作用),所以在一些相对难的课程(比如结构化学)上,教学质量相当地堪忧,哪怕是在北京大学这样的高校。
正是因为这本书,使得我对于结构化学中的量子力学部分理解得相对透彻,这也是为何我能感受到教学质量的低下了。

这本书中对于量子力学发展史的介绍的方式,严肃认真,比较对我的胃口;此外,可以看出这位作者的确对于很多历史事件进行了仔细的考证。比如该书介绍了德布罗意提出物质波的思路,介绍了德布罗意论文的细节,还提到了朗之万将德布罗意论文寄给爱因斯坦时爱因斯坦正在研究波色的理论这些细节等等。在我看来,相比于《上帝掷骰子吗》,这两本书各有千秋,但是我更推崇这本《窥探上帝的秘密——量子史话》。如果你更喜欢相对有趣口吻的话,可能你会更喜欢《上帝掷骰子吗》。

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