时至今日,物理学发展得越来越复杂,越来越“玄妙”,有人开始觉得物理遥不可及,有人甚至认为一些物理学家“净整没用的”,至于搞天文学(天文和物理不分家)的更是被一些人认为“活着浪费钱,死了浪费土地”。
形成这尴尬局面的原因大概如下:
普通读者不懂专有名词
首先,很多科学家喜欢用大量专有名词吓唬人,普通读者要么被吓跑,要么是在查阅专有名词意思时发现解释它用了更多的专有名词,于是陷入恶性循环无法自拔最终放弃。最终人们觉得物理学家都是神仙,常人无法理解。这是普通听众没有或者没有受过足够系统的科学训练的结果,不过这是对于多数人来说没必要做的事情,毕竟并不是所有人都需要花大量时间研究物理。
因此我的文章尽可能避开专有名词,但是这样只能浅显地交代科学事物之间的关系,这意义不大,其次好多观众也都知道大概,毕竟科普读物太多。所以我的文章重点要解释的是,物理学家们都是怎么思考的,从而让大家明白,物理学家们不过是和大家一样的普通人,甚至明白,他们比很多人都傻一点。
读者不明白科学研究的意义
其次,和物理学家们平等相待后,对于普通读者还有一个障碍,就是他们不懂得一些科学研究的意义,使得他们以为这些研究都是吃饱了撑的没事干,国家应该撤销他们的经费让他们扫大街。
如网上一些人说:“把钱用到更有意义的地方上去”。所以我的文章要抓住一切机会举出与那些看似遥不可及的科学理论息息相关的实例,让大家感受到很多看似无用的研究就在我们身边。
按照惯例我需要谦虚一下
最后,本系列文章在严谨度方面难免有疏漏和错误,欢迎大家指正。不过涉及到史实方面的就不要指正了,毕竟科学家的逸闻趣事大家都爱听,不论真假都宁愿相信那是真的。
数星星——神渔夫科普第一期
城里零零后的孩子们!记住,天上是有星星的,很多星星!你爹娘小时候都可以看到,不过现在被你头上的雾霾和乱七八糟的霓虹灯挡住了。现在想看可以去郊区看,很远的郊区。
很久以前,在天上的星星没被挡住的年代,由于它们太多太好看了,很多没事闲的人就会拿无数个夜晚看星星。所谓没事闲的,就是家里有钱不用干活整天嫖妓喝酒抽大烟,突然有一天发现这日子过的太空虚,于是决定看星星(这种人构成了以前科学家们的大多数)。任何人看星星第一眼能注意到的大概是星星排成了啥形状,于是星座学诞生了(注一)。星座学和天文学物理学关系都不大,所以我们来看第二眼:数星星。
没错,历史上那些伟大的各种学家最开始也只会数星星。他们数的可能还没有一些普通人好,数来数去就数重复了。可是他们有毅力,毕竟他们不用愁吃什么,于是第二天也来数,第三天也来数……突然他们发现:
星星在天上是有规律的!每晚同一个时间坐在高高的谷堆旁边,前几天院子里的老榆树尖上那一小堆星星今天不在老榆树尖上了!又过了好久他发现它们转了一圈又回来了!我们的科学家激动了。激动的科学家绕着屋子做了好几圈周期运动。为什么他这么激动?因为他知道,周期运动就有规律可循。如果他找到了这规律,就可以跟别人说满天的星星都是他安的。不信?那你就去看,保证和我说的一模一样。这逼装的大发。
可惜的是,没人一下子找出了这规律,毕竟天上的星星那么小,还一闪一闪的,总瞪着容易亮瞎狗眼。他们看星星的贡献就是,为后人留下了天上星星的位置资料,让后人距离终极的装逼目标更近一步。
科学的传承就这样开始了。科学家一代代的奋斗就这样开始了。不过说到这里科学的作用仅限于装逼。
天文学的发展——科学精神
突然有一天,一位瞪星星瞪得快瞎了狗眼的气急败坏的伟大科学家决定保护眼睛,于是他设计了人类第一台望远镜。他用望远镜看星星,一下子就看到了无数别人看不到的星星,也发现了许多明显的规律。他的成果得到了广泛关注,毕竟望远镜不仅可以看天,也可以看附近屯子里的美少女……科学的作用一下子大了起来。有的人为了更清楚地看到美少女,对望远镜做了各种改进。在这种现实利益的趋势下,科学开始蓬勃发展起来,很多人开始拿着望远镜看美少女——哦不,看星星。
第谷
其中有一个叫第谷的看得最来劲。从1563年他写出第一份天文观测资料到1600年他找到接班人开普勒后放心嗝屁,他看星星看了37年。他总结出啥规律了么?没啥。但是他留下了海一样的观察记录。37年来他每天做的就是看星星,在纸上记,再看星星,再记。没人会因为他记得多就给他钱,也没人来检查他记得咋样,可他就这样记了37年,并且至今人们找不出什么错误。以今天金钱至上的价值观看这就是一死心眼的傻逼,可是这就叫科学精神。
他的精神最直接的成果就是他的接班人开普勒根据他的研究整理出的开普勒三定律。
开普勒
他是怎么整理的呢?就是看着一大堆数据,然后试图往上套公式。夜以继日的数据处理,他终于实现了前人一代代努力想要实现的梦想:找到天上星星的规律,然后跟别人装逼。开普勒做到了,他达到了人类装逼的空前顶峰,他告诉大家太阳系这几颗星星都是怎么动的,他被奉为神灵。科学的装逼作用发挥到了极致。可是有人一万个不服:为什么是你说的这种规律?我觉得有我的规律,并且能把你的规律包含进去,这样就实现了装逼一代更比一代强(物理学理论的进步)。很多人试图做这工作。有个叫胡克的提出了平方反比定律,也就是大家都知道的万有引力定律的分母。至于分子,俩质量相乘,也是好多人都想到的了。
重大突破——万有引力
这时候牛顿冒出来,他的工作就是把别人说的分子写到分子上,胡克说的分母写到分母上。可是万一错了怎么办?牛顿为了留条退路,那就在前面乘个数,至于是多少不知道。于是万有引力定律诞生了。
牛顿
然后牛顿发现,这么个式子能推出开普勒定律中的俩,可是有一个推不出来,因为得算椭圆。椭圆是被挤变形了的圆,当时大家都不会算。牛顿为了能实现装逼更比装逼强,就发明了微积分,用那玩意椭圆也能算。这下可好,牛顿的规律把开普勒的包住了,牛顿在人们心目中顿时牛逼起来。更牛逼的是,牛顿说随便俩东西都有引力,于是色狼们有了占便宜的新方法,就是靠到美眉身上去,然后说:“哦,你我之间的引力太强了!”看着如此牛逼的成果,牛顿自然要每天都端详端详,每天都算算。突然有一天,他推出一个数学式子,这个数学式子的意思是,如果你飞得太快你就可以绕着地球转圈了。大家现在一眼就能看明白,这是人类走上太空的第一步。
牛顿当年发明万有引力定律时想到要靠这个走上太空了么?没有,那些看星星的前人都没有。但是当人们总结物理规律得出一个数学式子之后,很快就会通过数学式子的解意识到这个物理规律更广泛的意义,这就是科学实用化的一个最重要途径,也是数学的一个最大用处。简单说,就是物理学家实在想不明白了,就写成数学式子解方程,解着解着就发现了原来根本没可能想到的新东西。
卡文迪许
为了能进一步装逼,牛顿去研究上帝了,为后人留下了大量工作。首先他那个常数不知道是啥,还有他说人能绕地球转,可是还没看到天上有人。幸亏一个叫卡文迪许的测出了这个量,然后大家才有可能算计怎么把人送上天。可是这个量有多大?小数点后面10个零才有一个6,然后卡文迪许还给出了6后面的好几个数。
结语
不得不说,卡文迪许才真有装逼的资本。可惜他不会装,今天认识他的人不多。
至于他到底是怎么测的,我下期会简单介绍下。但是他是怎么想的,以及测完之后人类的装逼之路又是如何前进到相对论的,以及相对论到底能不能吃,我会在下期详细说说。
注1:星座的用途很少,首先可以用来导航定位(今天也在用,未来在外太空航行有时候也需要用),其次就是让算卦的去忽悠人(很多时候人们被星座忽悠得很快乐,快乐的意义也很重大)。然后我就找不到什么其他用途了。
神渔夫
南大天文系学生
天上的事问我,其它的事看书
给99分。期待下回分解
有逼格[嘻嘻]