物理定律的本性读后感2000字

物理定律的本性费曼是科学怪才诺贝尔物理奖得主充满热情的著名教育家费曼是科学怪才诺贝尔物理奖得主充满热情的著名教育家同时也是艺术家。我看过英文原版的《ye!》，这是一本书是费曼在康奈尔大学的一系列讲座的整理稿他用引人入胜的方式将普通人望而却步的自然科学知识讲得趣味盎然他对于物理定律本性的认识更是让人印象深刻。全书240多页，共七章，主要包括引力定律、数学同物理的关系、守恒定律对称性过去和未来的区分概率和不确定性以及物理定律新的发现内容。引力实在是一个非常奇怪的东西当初牛顿上帝般地抛出了万有引力直到物理学的今天，去年（2016年）引力波的发现的确认，引力似乎总是充满着神奇的力量平方反比定律使的两个天体之间的引力急剧的减小然而即使到了宇通过引力传递信息最终使人类免遭毁灭从而走上了救赎之路的物理学未来为21学革命的乌云。谷的观测开普勒三大定律的发现这些基本的天文学历史而关键是什么使地球及其他几大行星围绕这太阳运行呢？天使推动说显然不能糊弄聪明的科学家此时伽利略发现了伟大的惯性定律—万有引力牛顿万有引力的发现和观测符合的相当好后来人们又根据引力的计算发现了海王星。而引力定律又能够很好地解释恒星系统，星系团的形成引力定律的应用不是太多而引力却蕴含这巨大的能量这种能量人类的利用非常少，通过引力弹弓使飞船加速或减速。让人们感到非常困惑不解的是，电力和引力一样，也遵循这平方反比定律然而电力的强度却比引力强到惊人的程度两者直接的差异有多大呢？下面这张图给出了形象的说明。理定律无论如何都是要用数学来表达的。例如引力定律的表达可以不止一种方式但是没有除了数学形式之外能够更好的解释引力定律模型的费曼告诉人们一个事实：要感受、领略、说明自然之美，缺乏数学的人是难以深刻理解的因而即使仅仅只是为了更好地认识自己能够欣赏美的事物我们也应该学习数学。数学是一种语言同时也是一种推理尤其是用数学预言对物理定律的推理，通过数学就可能把一条陈述同另一条陈述联系起来之后在第二章里费曼用牛径会在相等的时间内扫过相同的面积。人类数学有两个基本起源即巴比伦传统和古希腊传统就纯数学而已古希腊系统欧几里得那样的从一个公理出发推导出整个数学世界无疑是完善的但是对于物理学这样和现实世界联系紧密的学科来说巴比伦的数学传统能够和物理学符合的更好即便是巴比伦的数学传统知道了所有的定理和它们之间的联系，也不能完全地认识到这些定理有共同的地方。然而物理学和数学的不同又是如此的有趣而奇怪物理定律的等价表达在学上是没有任何不同的而在物理学上却有着截然不同的认识费曼用引力定律来加以说明下面的三种陈述对我来说是全新的认识至少把这三个放在一起来比较和讨论。1似时间特性的线性因果律。即使相关性和因果性完全不同。在这里m和r的关系直接而强烈紧密：一个时刻的变化由另一个时刻的变化而决定。2向。这种方式是定域的。情况的变化仅仅取决与邻近的变化。3最小路径方式。这个是费曼最知名的路径积分求和的方式。最后费曼引用金斯的话总结和概况了数学和物理学之间的关系物理学能够直接接触到世界之美自然之美然而想要欣赏这种美需要对数学有足够解的经验。种是一个电荷从一处移动到另一处有痕迹可循另一种是一个电荷在一个地方之处在于既不会产生也不会消失，只是转移。这种转移没有目的，也没有方向守恒定律的应用和例子很多比如化学反应杠杆运动中子蜕变为一颗子电子和一颗反中微子数量的多少可以是变化的然而能量却是守恒和固的。六大守恒定律：①能量守恒，不依赖时间；②线动量守恒，描述轨迹运动；③角动量守恒，不依赖空间；④电荷守恒；⑤重子守恒；义第一卷》第4章能量守恒）称的事物很多很多包括我们人的身体都是对称的对称性的数学定义是一件东西进行操作之后和之前是没有什么不用的这样以来物理定律里的对称就是等效性也就是物理定律的不同表达不会引起任何差别一个很好的例子就是顿第一定律。静止的状态和匀速直线运动的状态是等效的，是不能做出区分的火柴建筑的模型，用放大了的原木建造是不能行得通的。在物理世界中，对称性很重要。但是有些常见的内容却不是对称的。例如尺度的变动就是不对称的将一个模型按照等比例放大或缩小倍数那么放大或缩小的模型和原始的模型则可能出现巨大的不同。对称性对于人们思维僵局的突破是很有贡献的我们不必固守一种方式使些种种的路径就没有什么不同，区别就在于哪种好用，哪种适合就使用哪种。过去和未来在人们日常生活中似乎是泾渭分明的然而过去和未来真的那清楚吗？一只杯子打碎了你等待着它回到你手中的时刻似乎是不可能的中如果原子的运动是不可逆的那么我们仍然可以像我们的心理感受那么区分出过去和未来然而我们没有这样的定律迄今为止的物理原理并不能告诉们这种过去和未来的划分有什么区别。在书中费曼例举了分子无规则运动的情况两种颜色的分子在一定的时间后必然会趋于平衡这种过程是热力学第二定数的原子分子的毫无目的毫无规则的运动最终演化出了地球上最初的生命态。以上内容构成了第五章“过去与未来的区分”。该书的第六章“概率和不确定性——对自然界的量子力学的观点”，费曼首先对光学的经典实验，双缝干涉实验进行了详细的说明。分别用子弹、水波电子来比较这三者实验的联系和区别子弹是一个一个地到达测量的概率没有干涉现象产生，显示出数学上的加和特征。水波可以有任意大小测量波的强度，表现出干涉现象电子或光子同子弹一样也是一个一个地到达测量到达的概率，却表现出子弹和水波的叠加特征这样一种测量的奇特现象最后引出了海森堡测不准原理我们似乎永远也无法掌握物质所有的秘密总有一部分内容我们无论如何努力也无法抓到科学实验的一个非常重要的特征是实验的可重复性如果一个人在实验上的成功一定要能够被复现，缺少了这一条，就不能称为科学。然而，测不准原理似乎带来了实验的危机，设置好了环境，每一次的条件相同，却并不能预测哪个小孔的后面会看到电子实验结果的不确定性似乎让科学家们焦虑不安不过在量子力学的观点中虽然确定的结果不能复现但是概率的模型却能很好的解决对结果的处理。这样一种量子力学观点的自然界概率和不确定性让人们打破先入为主的见——必须满足我们对自然界推测的要求——才是科学真正存在所必需的。最后一章学家们寻找物理定律的过程的探索的回顾进行了深入的思考首先费曼告诉我们令人惊奇的是组成宇宙中所有的物体都是相同的都遵循同样的物理定律，不管是生物和非生物恒星还是宇宙尘埃不同只是排列组合的方式不同之后费曼又提出了引力定律、对称性原理、相对论、量子论等各自都是确定无误的，然而把他们放在一起却并不能融洽会陷入矛盾之中物理学家们也在试图建立一种大一统的理论而这种理论霍金认为唯一的可能备选理论就是超弦理论。寻找一条定律的过程包括：猜想——计算出理论结果——观察或实验的验证在这一过程中验证的结果和猜想以及计算的结果符合的很好那么一条素养的人仍然被这些漂亮的猜测骗的心甘情愿并且义无反顾。在这个过程中理论物理学家们扮演就是猜想的角色费曼回顾了猜测自然定律这门艺术首先在牛顿哪里的状况是从不完全的知识中把那些与实验有密切关系的概念放到一起这是第一种方法但在今天已经不能使用了第二个麦克斯韦的方式他把所有的电学定律放在一起考察它们发现它们在数学导的逻辑可以是错误的然而答案确实正确的在数学上等效的结果并不能断哪种方法更优越第三种发现或猜想的模式完全不同这时候已经积累了一些佯谬或者矛盾这个时候是从那些定律可能的对称性入手打破那些符合直接的时间空间概念量子力学是由两种完全不同的一种方法发现出来的薛定谔程猜出了方程海森伯论证说你必须只分析那些可测量的东西两种不同的方法最终导致了相同的发现。最后，费曼指出了猜测新定律的一个最现实，也是我们不希望预见的可能那就是我们似乎不太可能总是发现新的定律类似牛顿时代以来的这样集中的定律发现在一千年之内似乎都不会不断更新原因可能在于如果真有那么多的定律需要发现，我们也必定厌倦了，或者所有的定律总是和实验完美的符合