一首物理学的诗——评 Carlo Rovelli 的《七堂极简物理课》

企图在七堂课中就学到关于物理学的全部知识？不用细想就知道这是痴人说梦。显然，意大利物理学家 Carlo Rovelli 也不会妄想在他的《七堂极简物理课》中达到这一目的。他写作此书的目的是向外行人传达物理学的美。就像一个完全不懂绘画的人也多少能欣赏到梵高画作的美，一个对物理学一窍不通的人也是可以领略物理学的美的。

什么是物理学的美？就是物理学最简洁的核心想法，它们能提供一种看待世界的震撼人心的新视角；也就是物理学的哲学部分。因此，这本书没有回溯物理学的历史，没有从逻辑上一步一步构建物理学理论，也没有涉及任何数学公式——仅仅在作者忍不住的时候列出了爱因斯坦场方程，但其目的也不是让你去理解它，而是让你看到它的简洁性。

本书介绍了物理学三大板块：广义相对论、量子力学和热力学。

广义相对论是一种引力理论，其核心概念是：引力场不是物质，而是空间本身。就这么简单。一个简单的假设，经过复杂的数学计算，导出了许多关于宇宙的颠覆性的结论，而这些结论全都陆续被实验验证了。这足以展示广义相对论的强大。

量子力学是关于原子尺度的世界的理论，其核心概念是测不准原理，即我们无法同时知道一个粒子的位置和动量。就这么简单。由这个假设建立起来的理论很好地描述了微观世界的量子化现象。

然而，这两个获得巨大成功的理论却是互相矛盾的。广义相对论认为时空是连续的、平滑的，世界是确定性的；量子力学认为时空是离散的，充满着涨落，世界是不确定的。统一这两大理论是物理学的一大难题。然后，作为圈量子引力理论的奠基人之一，Carlo Rovelli 用诗一般的语言描述了圈量子引力理论。他认为这个理论是统一广义相对论和量子力学的途径。圈量子引力理论的核心观点就是认为空间不连续的，由一个个被称为“圈”的不可分割的“空间粒子”组成。也许想象力很好的人能从作者的文字中理解这一理论所描绘的图景，但我觉得，如果不深入研究其数学表述，很难理解为什么它能统一广义相对论和量子力学。

还剩下一个板块：热力学。热现象揭露了时间的方向性：我们可以观测到热量自发地从热的物体跑到冷的物体，但从来没有观测到相反的过程。今天，人们用概率和统计来解释热现象。也就是说，时间的本质应该与概率息息相关。作者提到，他的圈量子引力理论仍然没有办法将热力学整合进来。

对黑洞的研究也许能够促成这三大板块的统一，因为黑洞的质量足够大，引力的效应也就足够明显；同时，物质被压缩到极致，量子力学支配着它；振动的“粒子”又产生了热。

彻底研究清楚黑洞就能揭开宇宙的全部奥秘吗？可悲的是，并不能。因为宇宙之中还存在着人类对其一无所知的暗物质。可喜的是，物理学还远远没到头，世界上还有许多奥秘等着我们去探究。

最后一课，作者将目光从外部世界移回到了人类身上。作者抛出了反对一切神学的观点：我们人类是宇宙的一部分。这意味着，我们没有超越这个世界。我们的身体受着物理学的支配；我们的意识和情感也是如此，只是我们目前对它们的知识远远不够。

这些大约就是本书所传达出来的东西吧。作者的语言质朴、易懂，绝没有任何拗口、故作深奥的东西。本书就是一首物理学的诗。

当然，如果真要一头扎入到物理学的海洋中去，仔细研究它的方方面面，那么 Feynman 的物理学讲义是最好的入口。另外，数学是必须的；微积分、线性代数、概率论……