费曼的6堂Easy物理课 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Richard P. Feynman

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　　公式闪一旁物理不再雾煞煞
　　物理不再雾煞煞

　　这本《费曼的6堂Easy物理课》，是直接从《费曼物理学讲义》精选出来的。原先重辑的目的，是要让一般读者从那部划时代的名着内、不太复杂的头几章文字里，直接见识一下费曼的教育家风采。不料这本小书远远超出了我们的预期，它成为非科学家的物理学入门，也被用来当作介绍费曼这位伟人的初阶读物。

　　本书在题材选择上，旨意不在使它成为近代物理学的概述，而是提供一个体验费曼物理观的引子……第二次世界大战后不久，物理学的基础已经相当稳定，理论结构也渐臻成熟，唯独的负面形势，就是袖手旁观、跟着起闹的人多，真正动手动脑、从事开创的人少。费曼自甫出校门，即迈入一个充满许多抽象概念的奇境，然后他把个人独创品牌的思想，深植于许多世人的心中。这本书给了我们一个难得的机会，得以一窥这位伟大人物的内心世界。——物理教授戴维思（Paul Davies）导读
 

《光影的交织：探索视觉艺术与物理的交汇点》 导言：当光线邂逅画布，当色彩融入结构，一场关于感知与物质的深刻对话由此展开。 本书并非一部晦涩难懂的物理学教科书，亦非一本纯粹的艺术史专著。它是一次跨越学科边界的探索之旅，深入剖析了人类视觉体验背后的基本物理原理，并考察了这些原理如何在艺术创作的各个领域中被巧妙地运用、甚至被颠覆。我们将追随光的足迹，从最基本的波粒二象性，到复杂的光学现象，最终抵达人类心灵对图像的解读与共鸣。 第一部分：光——无形的塑造者 在本书的开篇，我们将回归物理学的核心——光。然而，我们的视角将是艺术性的，而非纯粹的数学化。我们关注的焦点是如何“看”光，而非如何“计算”光。 第一章：光的本质与视觉的诞生 波与粒子：两种看待现实的视角。 我们将简要回顾光子的概念，但重点在于理解光如何与物质表面发生相互作用，从而产生我们所感知的“颜色”和“亮度”。对艺术而言，光不是能量，而是媒介。 可见光谱的秘密。 人眼能够捕捉到的极小范围的电磁波段，如何决定了画家调色板的极限？我们将探讨光谱的构成，以及不同波长如何在大脑中被编码为冷色调与暖色调。这不仅仅是物理学的划分，更是情绪的划分。 眼睛的构造与局限。 艺术往往是利用了我们感官的“缺陷”——例如，视网膜上视锥细胞和视杆细胞的分布差异，如何解释了我们对中央视力和周边视力的不同处理能力？这为艺术家创造“焦点”和“模糊”提供了物理基础。 第二章：反射、折射与幻象的构建 镜面与漫射：材质的语言。 探讨光滑表面（如镜子、抛光金属）如何产生清晰的反射，以及粗糙表面（如石膏、画布）如何散射光线。这种差异不仅定义了材料的质感，更是营造空间深度感和氛围的关键。 透视的几何学与光学原理。 抛开文艺复兴时期的数学规则，我们从光线直线传播的角度审视“消失点”。了解光线穿过空气层时可能发生的微小弯曲（如海市蜃楼效应的微观版本），如何影响我们对远景的感知。 棱镜与色彩分离。 达芬奇曾思考过色彩的来源。我们将深入研究牛顿的实验，但着重于探讨色彩的“纯度”和“饱和度”——这在油画颜料的化学构成和光线的分离现象之间，存在着微妙的共振。 第二部分：物质的纹理与光线的对话 视觉艺术的魅力很大程度上源于对“物质感”的再现。本部分将物理学中的表面科学与艺术表现力相结合。 第三章：明暗关系：光影的雕塑力量 梯度与体积感。 探讨光照角度如何决定物体表面的高光、中间调和阴影。这种光影的过渡（梯度）是立体主义和巴洛克艺术中塑造形体的核心物理机制。高光点往往是光线以特定角度垂直反射的结果。 环境光与反射光（Bounce Light）。 在真实世界中，光线并非只来自一个光源。物体表面的颜色会影响周围环境的颜色。我们将分析如何通过模拟这种环境光的反射（例如，墙壁的颜色反射到阴影区域），来增强画面的真实感和空间感。 “空气透视”的物理学基础。 远处的物体看起来更淡、更蓝，这并非仅仅是经验法则。我们将解释大气中微小粒子对高频光（蓝色）的瑞利散射效应，如何物理性地定义了远景的视觉距离。 第四章：色彩的物理学与心理学交织 颜料的微观结构。 艺术颜料并非“产生”颜色，而是“选择性吸收”和“反射”颜色。探讨不同类型颜料（如矿物颜料、有机染料）的晶体结构或分子结构，如何决定了它们对特定波段光线的吸收率，从而影响了颜料的持久性和色彩强度。 叠加与混合：减色法与加色法的辩证。 我们将对比印刷技术（加色法，基于屏幕发光）与绘画实践（减色法，基于颜料吸收）。理解这两种混合方式的物理差异，有助于解释数字图像处理与传统媒介之间的本质区别。 视觉暂留与运动的错觉。 探讨早期电影和动态艺术中，运动图像得以成立的生理学基础——视觉暂留。这为动态艺术（如动态雕塑或视频装置）提供了重要的物理参考点。 第三部分：超越边界：从自然到人造的光学系统 本部分将目光投向人工干预下的光线控制，以及艺术对这种控制的反思与利用。 第五章：透镜与聚焦：摄影术的物理根源 焦距与景深。 摄影机是人类对眼睛成像过程的机械模拟。我们将解析光圈、快门和焦距如何共同作用，在二维平面上重现三维世界的深度信息。景深的物理学定义（可接受的清晰度范围）直接影响了画面的叙事重心。 镜头畸变：非理想的光学世界。 广角镜头和长焦镜头产生的物理畸变（如桶形或枕形失真），艺术家如何将其转化为风格化的表达？探讨这些“错误”如何服务于特定的情感表达。 暗箱（Camera Obscura）的历史与原理。 从一个简单的针孔到复杂的现代镜头，暗箱原理揭示了光线投射的基本法则，它不仅是摄影的先驱，也是早期精确透视测量的工具。 第六章：数字时代的像素与光场 像素：光信息的离散化。 数字图像不再是连续的光流，而是被量化的光点矩阵。探讨分辨率、色彩深度（位深）如何影响我们对图像细节的感知，以及这种离散化过程对艺术表达的潜在限制或解放。 光场与全息术的展望。 展望更先进的光学技术，如光场采集，如何试图捕捉和再现物体周围完整的光线信息。这预示着未来艺术媒介可能超越二维平面的限制。 光污染与当代艺术。 在一个充斥着霓虹灯和LED的时代，人为光源的强度和性质改变了我们对自然光影的依赖。当代装置艺术如何利用甚至对抗这种过载的光照环境，成为一种对现代环境的物理性评论。 结语：感知、重构与超越 本书最终旨在强调，艺术并非是对物理世界的单纯模仿，而是对物理法则的深刻理解后，进行有意识的筛选、夸大或扭曲。每一幅杰作背后，都潜藏着对光线行为、物质特性以及人类视觉生理的精妙操控。通过理解光，我们能更深地欣赏艺术的构建，并发现新的创作可能性。 本书适合对视觉艺术、摄影、电影制作，以及任何对“我们如何感知世界”抱有强烈好奇心的读者。它将为您提供一套坚实的、基于物理学的“看画”工具，帮助您揭开图像背后的秘密。

作者简介

理查．费曼 Richard P. Feynman

　　1918年，费曼诞生于纽约市布鲁克林区，1942年，从普林斯顿大学取得博士学位。第二次世界大战期间，他曾在美国设于新墨西哥州的罗沙拉摩斯（LosAlamos）实验室服务，参与研发原子弹的曼哈坦计画（ManhattanProject），当时虽然年纪很轻，却已经是计画中的重要角色。随后，他任教于康乃尔大学以及加州理工学院。1965年，由于费曼在量子电动力学的成就，与朝永振一郎（Sin-ItiroTomonaga）、许温格（JulianSchwinger）两人，共同获得该年度的诺贝尔物理奖。

　　费曼博士为量子电动力学理论解决了不少问题，同时他首创了一个解释液态氦超流体现象的数学理论。之后，他跟葛尔曼（MurrayGell-Mann）合作，研究弱交互作用（例如贝他衰变），做了许多奠基工作。后来数年，费曼成为发展夸克（quark）理论的关键人物，提出了在高能量质子对撞过程中的成子（parton）模型。

　　在这些重大成就之外，费曼博士把一些基本的新计算技术跟记法，介绍给了物理学。其中包括几乎无所不在的费曼图，因而改变了基础物理观念化与计算的过程，成为可能是近代科学史上，最脍炙人口的一种表述方式。

　　费曼是一位非常能干有为的教育家，在他一生所获多得数不清的各式各样奖赏中，他特别珍惜1972年获得的厄司特杏坛奖章（OerstedMedalforTeaching）。《费曼物理学讲义》一书最初发行于1963年，当时有位《科学美国人》杂志的书评称该书为「……真是难啃，但是非常营养，尤其是风味绝佳，为二十五年来仅见！是教师及最优秀入门学生的指南。」为了增长一般民众的物理知识，费曼博士写了一本《物理之美》（TheCharacterofPhysicalLaw）以及《量子电动力学》（Q.E.D.:TheStrangeTheoryofLightandMatter）。他还写下一些专精的论着，成为后来物理学研究者与学生的标准参考资料跟教科书。

　　费曼是一位建设性的公众人物。几乎家喻户晓他参与「挑战者号」太空梭失事调查工作的事迹，尤其是他当众证明橡皮垫圈不耐低温的那一幕，是一场非常优雅的即席实验示范，而他所使用的道具不过冰水一杯！比较鲜为人知的事例，是费曼博士于1960年代中，在加州大学课程委员会任上所做的努力，他非常不满当时教科书之庸俗平凡。

　　仅仅重复叙说费曼一生中，于科学上与教育上的无数成就，并不足以说明他这个人的特色。正如任何读过他即使最技术性着作的人都知道，他的作品里外都散发着他鲜活跟多采多姿的个性。在物理学家正务之余，费曼也曾把时间花在修理收音机、开保险柜、画画、跳舞、表演森巴小鼓、甚至试图翻译马雅古文明的象形文字上。他永远对周围的世界感到好奇，是位一切都要积极尝试的模范人物。

　　费曼于1988年2月15日在洛杉矶与世长辞。

译者简介

师明睿

　　普度大学生物化学博士。先后在卫生署预防医学研究所、中研院生医所及生农所筹备处从事研究，参与台湾疫苗政策评估规划、日本脑炎新款疫苗研发、以及中草药金线莲药理之动物研究，现任职于疾病管制局。暇时从事自由翻译工作。译作有《费曼的6堂Easy物理课》、《费曼的6堂Easy相对论》、《观念物理Ⅲ：物质三态．热学》（皆为天下文化出版）等。

　　翻译本书第1～5堂课。

审订者简介

高涌泉

　　加州大学柏克莱分校物理博士。现任台湾大学物理学系教授，专长为场论与粒子物理，认为量子力学是最奇妙的学问。喜欢柏拉图、达尔文、爱因斯坦、费曼、鲁迅的作品，也喜欢看各式各样的电影与棒球比赛。除了学术论文以外，着有《另一种鼓声：科学笔记》、《武士与旅人：续科学笔记》。

　　翻译本书第6堂课。
 

出版缘起
导读 伟哉！费曼 戴维思

第１堂课 运动中的原子
物理该从哪儿学起？
一切物质由原子组成
原子与变化过程
化学反应

第２堂课 基本物理学
这就是科学方法
1920年以前的物理学
量子物理学
原子核与粒子

第３堂课 物理学与其他科学的关系
物理无所不包
化学
生物学
天文学
地质学
心理学
它是怎么来的呢？

第４堂课 能量守恆
能量是什么？
重力位能
动能
其他形态的能量
其他守恆律

第５堂课 重力理论
行星运动
刻卜勒定律
动力学之发展
牛顿的重力定律
万有引力
卡文迪西实验
重力究竟是什么？
重力与相对论

第６堂课 量子行为
原子力学
子弹实验
水波实验
电子实验
电子波的干涉
观看电子
量子力学的首要原理
测不准原理

附录一 最伟大的教师
附录二 费曼序

 

序

出版缘起

　　这本书《费曼的6堂Easy物理课》之所以面世，乃是基于我们认为有此需要，把基础物理知识中，一些经过费曼教授认知、筛选、整理出来的，非常重要但技术性不高的部分，能够广为介绍给一般读者大众。我们从费曼最着名的划时代作品，发行于1963年的《费曼物理学讲义》（Lectures on Physics）中，挑选出最容易叫人懂的6堂课来，汇集成此书。读者的运气算不错，费曼当年在撰写该套课程讲义时，在讨论一些重要议题上，他没有依样画葫芦按照教科书的惯例，全部倚赖数学的帮助来作阐释。费曼独树一帜，选择了偏重描述的方式。我们特别把这些个绝少数学式的课程单元，凑合到一块，遂成为本书的内容。

　　珀修斯图书公司（Perseus Books）借此机会，向戴维思（Paul Davies）教授致意，谢谢他特地为这本新辑，撰写了一篇卓有见地的导读。我们把他这篇导读放在书首。接下来是从《费曼物理学讲义》转载过来的两篇序文，一篇是费曼教授本人所撰，另一篇则出自他的两位当时同事之手。转载的原因是这两篇序文里面，谈到《费曼物理学讲义》各章之间的来龙去脉，同时也告诉我们一些费曼个人生活细节，以及他对科学的看法。

　　最后，我们要感谢加州理工学院物理系所档案室的所有工作同仁，特别是古德斯坦（Judith Goodstein）博士的鼎力相助。此外还要感谢哈特菲德（Brian Hatfield）博士，他从此书的最初起意，到终于付梓出版的这段时日中，不断提供我们非常宝贵的参考资料和建议。

　　■中文版编辑说明：

　　1. 本书《费曼的6堂Easy物理课》与姊妹作《费曼的6堂Easy相对论》都收录了《费曼物理学讲义》转载来的两篇序文。为了维持这两本衍生作品各自的连贯性，在中文版里，转载而来的两篇序文皆放在书末附录中，请见附录一〈最伟大的教师〉及附录二〈费曼序〉。

　　2. 《费曼物理学讲义》英文版是一套三巨册的巨着（中文版拆成十四册），成书时间早于《物理之美》。本书的六堂物理课，依序取自《费曼物理学讲义》第I卷〈力学、辐射与热专辑〉的第1章、第2章、第3章、第4章、第7章及第37章（也是第III卷〈量子力学专辑〉的第1章），其中后三堂讲解能量守恆、重力理论、量子行为的课，部分内容与《物理之美》略有重叠。

　　3. 中文版的费曼照片，均购自the Archives, California Institute of Technology（加州理工学院档案），获得授权使用。

导读

伟哉！费曼

　　社会上普遍有种错误的想法，总以为科学是完全客观的，不但不会因人而异，更不会感情用事。对比之下，科学以外的各种人类活动，则多多少少会受到一般潮流动向、突发的时尚风潮，以及当事人的性格、偏好所左右。唯有科学，得受制于科学社群都同意的规则、步骤，与严密的测试、检验。科学仅着重于得到的结论，而不在乎谁是做研究、做实验的人。

　　以上说法显然是无稽之谈，科学既然靠人推动，就跟其他人类活动相同，都会受到大环境趋势及个人意念的影响。在科学领域，研究潮流的趋向受到主题素材选择的影响并不大，却相当取决于当时科学家对整个世界的看法。

　　每个时代的科学研究，都会各自开辟路径，走出自己的不同方向来。一般是由少数几个能力卓越的人士在前面领导开路，然后大批研究人员在后跟进，那些开拓者不但订定了此后的研究内容与程序，通常还会指明，什么是用来解决问题的最好方法。有些时候，少数科学家在获致相当身分地位后，往往跻身成为家喻户晓的人物。而其中三、五佼佼者，因为天才横溢，甚至被整个科学社群尊崇为偶像。

　　在过去几个世纪里，牛顿一度就是这么一位科学偶像。牛顿在有生之年，以身作则，树立起绅士型科学家的典范。他为人热情虔诚，人际关系良好，遇事不慌不忙，一切讲究方法。他研究科学的方式，在其身后长达两百年期间，被人们摹仿，并奉为圭臬。

　　一直要等到二十世纪的前五十年里，爱因斯坦崛起，才逐步取代了牛顿，成为科学家心目中的新偶像。爱因斯坦的诸般想法皆与众不同，他平素不修边幅，一派德式作风，外表看来一副漫不经心的模样，其实整个人的心思全集中在研究工作上，是一位不折不扣的抽象派思想家。爱因斯坦喜好追究问题背后的基本概念，也因此改变了近代物理学的走向。

　　打造新物理学的第一层楼

　　如今，费曼已经成为二十世纪末物理学界的新偶像，为美国获得如此崇高地位的第一人。1918那年，费曼出生于纽约州，在美国东海岸一带成长受教育。因为出生年份稍晚，没能够赶上那个发生在本世纪头三十年间，光辉灿烂的物理学黄金时代。在那个时代，物理学有两项革命性的伟大发现，那就是相对论与量子力学的同时兴起。除了世人为之观感完全一新外，这两样新发现也奠下了如今我们称之为「新物理学」这栋大厦的地基。

　　费曼的事业从一开始，就是在这栋新大楼地基上，协助建造出新物理学大厦的地上第一层。他所做的贡献几乎遍及这门新学问的各个细枝末节，并且深刻隽永的影响到当今物理学家对物质宇宙的看法。

　　费曼是一位出类拔萃的理论物理学家。他的两位前任偶像中，牛顿身兼实验跟理论大师，且在修为程度上，双方面无分轩轾。而爱因斯坦简直可说是完全藐视实验，他宁可把自己的一切信念都诉诸于纯净的思考。

　　费曼碍于所处的时势环境，不得不创建出一套理论性的说法来阐述大自然，但他却始终能够保持不跟那个只顾现实、里面布满糟渣陷阱的实验世界，完全脱节。甚至在他辞世之前不久，年迈的费曼教授还在众目睽睽之下，手里拿着一个橡皮环，浸入冰水，来说明「挑战者号」太空梭何以发生了灾难。凡是目睹过那一幕的人，都被深深感动。费曼的确是一位擅长引人注目、并且十分务实的思想家。

　　在事业初期，费曼在研究次原子粒子理论上，尤其是在所谓的量子电动力学（quantum electrodynamics，简称QED）议题方面，闯出了极响亮的名声。事实上，整个量子理论正因为该议题才蓬勃发展起来。

　　早在1900年，德国物理学家蒲郎克（Max Planck）就提出报告说，前此被大家认为是「波」的光及其他电磁幅射，在与物质发生交互作用时，行为却很弔诡的像极了一个个小包装的能量，亦即所谓「量子」。由于跟光扯上了关系，这些量子后来又称作光子。在1930年代初期，研究这门崭新量子力学的学者曾经想办法拼凑出一套数学架构，来描述诸如电子之类的带电粒子如何释出跟吸收光子。虽然这项早期的QED表述系统多少跟实际现象有些相容之处，但它的理论显然有重大瑕疵。在许多情况下，用它来计算特定的物理问题所得到的答案，往往前后矛盾，甚至出现无穷解。

　　费曼图另辟蹊径

　　1940年代末期，当时仍甚为年轻的费曼，把他的注意力转移到这个问题上，开始想法子打造一个不矛盾的QED理论来。

　　为了健全QED的理论根基，新理论不但必须切合量子力学的原理，还不得与狭义相对论的原理冲突才行。然而量子力学和相对论这两套理论，各自拥有独特的数学机制，里面各自包含非常繁复的方程系统。理论上，只要把两个数学机制结合拢来，经过妥当搭配，自然能够产生出一套让人满意的QED理论素描来。不过如此说来似乎容易，要付诸实现可是困难重重，在在需要极高难度的数学技巧。这也正是与费曼同时期的物理学家一致努力的方向，也无怪大伙儿成绩都乏善可陈。

　　然而费曼本人呢，他却没跟着大伙儿一起起闹、兜圈子，他另辟蹊径，找到了一个截然不同的解决方法。费曼的方法到底有多么不同呢？事实上，他能够完全不动用数学，就把答案直截了当的写下来。

　　为了帮助演绎他这个凭借直觉而来的不寻常成就，费曼发明了一套冠以其名的简单图解系统——费曼图，虽只是些符号，但在描述电子、光子及其他粒子之间交互作用时所发生的一切，具有无与伦比的启发性。如今费曼图已广为科学家採用，当作辅助计算的例行工具，但是当初在1950年代初期刚问世时，它可是出乎一般人意料之外，且被认为是与研究理论物理的传统方式大相迳庭的做法。

　　虽然量子电动力学在物理学发展过程上，是件划时代的大事，但是为它建立一个不矛盾的理论这件事，对费曼来说，仅只是他一生事业的开端。并且借此考验，费曼树立起个人独特的处事风格，此风格种下了宿因，使他尔后在物质科学的诸多项目上，一连串获致许多极重要的成果。所谓的费曼风格，可以诠释为一种对人类既有智慧抱着尊崇但不拘泥的态度。

　　治学态度洒脱不羁

　　物理学是一门讲究精确的科学，其中已累积下来的知识虽仍非完备，却不能被轻易搁在一边，不加理睬。

　　费曼年纪轻轻时，就已经把物理学上所有已被接受的原理，了然于胸。后来他做研究时所选题材，几乎全部属于传统问题。他不是那种天才人物，喜欢独自前往人们不注意的范畴内拚命努力，以期能撞见奥妙的新事物。他的特殊天分，是擅长找出与众不同的方式，来解决热门的主流问题。也就是说，他能够避开既有的老套框框，灵活运用直觉，建立他自己的法门。

　　相对之下，绝大部分的其他理论物理学家，笃信谨慎、仔细的数学计算；对他们来说，数学计算不只提供他们到未知领域的方向指引，也是帮助他们随时保持平衡，避免摔跤的枴杖。而费曼的治学态度则非常潇洒不羁，让你觉得他能够一眼看透大自然，简单得有如翻书一样。然后根据他的了解，不须经过麻烦复杂的分析，就能直截了当的把结果描述出来。

　　确实，费曼这种做研究的态度，表现出他对拘泥于形式，抱持正面的蔑视。不过我不确知在这背后，需要什么样程度的创造天分来配合，才能具体实现。

　　理论物理学是一种最难的脑力激盪，它是一些难以想像的抽象观念跟极其艰深复杂的数学的组合。对绝大多数物理学家来说，似乎唯有保持兢兢业业、遵守最严谨的心智纪律，才能冀望有所进境。然而费曼显然与众不同，他似乎能够优游于这些严肃课题之间，不用聚精会神，却一而再、再而三，获得新的成果，就如同从知识之树上，摘取现成果子一般容易。

　　一生爱开玩笑

　　费曼的作风跟他的性情有着极大的关联，他在工作上和私底下，都似乎同样把世界当作一场极其有趣的娱乐游戏，整个物质宇宙以及他周围的社会环境，都不断带给他迷人的疑问和挑战。

　　他一生喜爱开玩笑，完全不把官府当局、学术权威看得很重，就像他从来没把索然无味的数学形式主义放在眼里一样。他这辈子从未心甘情愿，容忍世间任何他认为愚蠢的事物，只要他发现有任何规范是多余，或是订得没啥道理，他就会断然我行我素，拒绝遵守该项规则。

　　在他自传式的杂记（《别闹了，费曼先生》、《你管别人怎么想》）里，有许多让人忍俊不禁的有趣故事。包括费曼在战时，以机智修理了负责原子弹机密的情治人员；开保险柜；以异想天开的果敢行为，解除异性对他的戒心。而相对之下，对他那座因为研究QED有成、得来匪易的诺贝尔奖，倒是抱着蛮不在乎、一副可有可无的态度。

　　除开他厌恶形式框框，费曼对怪异和不明白的事物也非常有兴趣。许多人都记得，在他辞世之前不久拍摄的一部纪录片里，有一段生动的描写，讲他着迷于一个位于中亚、早已湮灭的古国唐努乌梁海。他的嗜好还包括打森巴小鼓、绘画、光顾脱衣舞场，以及解译马雅文等等。

　　他那独特的个性主要是自己培养出来的。虽然费曼不大愿意动笔写东西，但与人交谈则口若悬河，一发不可收拾。他极喜欢把心中意念和他过去闯荡的逸事，当作故事题材告诉别人。这些多年累积下来的轶闻，益发增加了他身上的神祕气氛，使得他生前就已经成为着名的传奇人物。

　　费曼温良的风度，则使自己备受学生的欢迎，尤以年轻学子为最，往往把他当作崇拜的对象。1988年，费曼因癌症去世，追悼他的加州理工学院学生，展示出一大幅布条，上面简简单单几个大字：「狄克，我们敬爱您！」（狄克是费曼的暱称。）

　　杰出的传道解惑者

　　随遇而安是费曼对人生的态度，也是他研究物理的特殊方法，也可说是造就出他这位杰出传道解惑者的最重要原因。费曼平日忙到根本难得有时间作正式演讲，甚至连指导博士班学生也抽不出固定时间来，然而一旦遇到合适机会，他总能够即席发表精湛的演说，且十足表现出他在研究工作上的特色，诸如闪亮的智慧、深远的洞察力，以及绝不人云亦云、拾人牙慧等等。

　　1960年代初，加州理工学院当局要费曼教一门物理入门课程，对象是刚进大学部的一、二年级学生。在他执行这项任务时，顺便给这门课程内容加上了一些精采的题外穿插，并赋予了自己那种独特风格：集不拘形式、妙趣横生、不落俗套等特质于一炉。

　　幸好他这番宝贵心血，没有随着学期结束而烟消云散。课堂上讲解的内容已经被集结成《费曼物理学讲义》，留诸后世。在风格与表达方式上，《费曼物理学讲义》都跟传统的教科书大异其趣，但反而因此洛阳纸贵，大大畅销，并且无远弗届，全世界至今有整整一个世代的学子，都曾经受到它的启发，被它激励。在发行了三十多个年头之后，这部书依然是光鲜亮丽，魅力丝毫不逊当年。

　　这本《费曼的6堂Easy物理课》，是直接从《费曼物理学讲义》精选出来的。原先重辑的目的，是要让一般读者从那部划时代名着内，不太复杂的头几章文字里，直接见识一下费曼的教育家风采。不料这本小书超出了我们的预期，它成为非科学家的物理学入门，也被用来当作介绍费曼这位伟人的初阶读物。

　　费曼仔细编写的这几堂课文中，最让人印象深刻的是他利用最浅显的基本概念、极少的数学演算、极少的专业术语，而能引发出广博深远的各种物理见解。他知道如何找出恰到好处的类比，或是引用非常普通的日常实例，让原理的深奥重点自然浮现出来，并且不会横生枝节、不至画蛇添足。

　　本书在题材选择上，旨意不在使它成为近代物理学的概述，而是提供一个体验费曼物理观的引子。我们等一会就会发现，他把一些新的见解注入后，譬如力与运动这类既通俗又沈闷的题目，顿时变得鲜活起来。他用日常生活上、或历史上着名的例子，来说明重要的概念。他处处强调物理学跟其他科学之间有着不可分割的关联，但也让读者确实体认到，物理学是其他科学的基础。

　　物理之美在于定律

　　《费曼的6堂Easy物理课》内容一开始，告诉我们物理学植根于对定律的信念。也就是人们相信宇宙间的一切，都是有规律的，而这些规律都可以经过合理的推论，为人们勘破发现。

　　但是所有物理定律都不是透明彰显的，当我们直接观察大自然时，鲜能一目了然。它们总是深藏不露，似乎是以微妙的密码形式孕含在我们能见到的自然现象中，叫人想尽办法、历经挫折后，仍难以捉摸。而物理学家对此，有个神祕的解密步骤，就是用小心翼翼设计出来的实验，结合数学上的推演，来破解隐藏着的定律真相。

　　物理学中最着名的一个定律，大概是牛顿关于重力的平方反比律。本书第5堂课就在讨论这个题目，内容从太阳系跟刻卜勒（Johannes Kepler）的行星运动定律说起。

　　但是重力是宇宙间的普遍现象，无远弗届。这点让费曼逮到机会运用天文学跟宇宙学上的例子，使得他的阐述生色不少。在他放映一张球状星团的照片，来指出其中所含的众多光点显然被看不见的力束缚在一起的时候，他变得很情绪化的说道：「任何人如果从这张照片里看不见是重力在起作用的话，此人一定是中了邪而魂不守舍。」

　　其他已知的定律，是关乎自然界中形形色色的非重力的力，用来解释物质粒子之间如何交互作用，这些不同的力为数并不多。而在这方面，费曼本人有个与众不同的地方，是他身为历史上仅有的少数几位发现物理新定律的科学家之一。他的发现，跟一种影响某些次原子粒子行为的弱核力有关。

　　谈对称，说守恆

　　高能粒子物理在第二次世界大战后，成为科学王冠上最耀眼的明珠。当时各国纷纷建造出一个个庞大的加速器，而且紧接着的一段时间内，似乎没完没了的，有许多次原子粒子陆续被人发现。整体上，高能物理给人的印象不只是明珠般耀眼，简直可说是吓人。

　　那时期费曼的研究工作，主要是解释纷至沓来的实验结果。那时候粒子物理学家普遍有个共同看法，那就是应该以对称律与守恆律为出发点，把形形色色的诸多次原子粒子群，异中求同，整理出一些头绪来。

　　事实上，粒子物理学家此时所注意到的许多对称性问题，在古典物理学早已不是陌生的议题。那些对称性的议题主要源自空间与时间的均匀性。就拿时间来说吧，除了宇宙学中有个大霹雳（big bang）算得上是代表时间的起始外，物理学就没有任何其他东西可以用来判别时间上的先后次序。物理学家常说，世界「不因时间的平移而变化」，意指在做各种物理测量时，无论你是选择子夜或是正午当作零点，对于被描述的物理现象来说，完全不会因此而产生任何差别。一切物理过程都不需要有个时间上的「绝对零度」。

　　这个在时间平移情况下所表现出来的对称性，却意外暗示出一个最基本、最有用的物理学定律，那就是能量守恆律。能量守恆律说，你可以把能量搬来搬去，甚至改变它的形态，但你既不能创造它，也无法毁灭它。

　　费曼借用漫画人物淘气阿丹的有趣故事，把这条定律解释得一清二楚。淘气阿丹喜欢恶作剧，经常把积木藏了起来，捉弄他的妈妈（详见第4堂课）。

　　量子力学骇人听闻

　　书中最具挑战性的一篇讲义乃是最后一堂课，解释量子物理。若说量子力学称霸二十世纪物理学，而且是有史以来最为成功的一套科学理论，则一点也不夸张。

　　如今我们若要了解各种物理现象，诸如次原子粒子、原子与原子核、分子与化学键、固体结构、超导体与超流体现象、金属和半导体的电与热传导性质、恆星的构造等等，全少不了量子力学。在实际应用上，它更是牵涉广泛，从雷射到微晶片，不一而足。

　　所有这些万象，全导自一个叫人难以接受的理论，它不但让人初看之下觉得荒诞不经，再看之后依然无法相信！量子力学开创人之一的波耳（Niels Bohr）就曾经宣称，只有尚未搞清楚这项理论的人，才不会被它吓住。

　　问题的根源是，量子观念跟我们从现实所得到的常识印象，不但不吻合，还格格不入。特别是我们会认为，像电子或原子既是实质的物体，就应该各自拥有它独立的存在空间，是以在任何时刻皆会具备一整套物理性质。但这个看法本身就大有问题。譬如事实上，一个电子就无法同时拥有确切的空间位置以及确切的速率。如果你想单独找出某一个电子的位置，没有问题，你可以借由测量方法为它定位。如果你要单独测出它的速率，也没问题，你一样会得到明确的答案。但是你却不能针对同一个电子，同时进行这两项观测。而在没法同时观测的条件下，若要硬说电子同时具有明确的位置与速率，当然毫无意义。

　　这种原子粒子性质的不确定性，正是着名的海森堡测不准原理的要义。测不准原理告诉我们，在同一时刻测量到的一些物理性质，诸如位置、速率等，准确度会受到一定的限制。位置的测定数据值愈是精确，速率测定就会变得模煳起来，反之亦然。在涉及电子、光子及其他粒子的运动方式里，都广泛的呈现出这种量子模煳现象（quantum fuzziness）。

　　某些实验能够显示，粒子遵循着确切的路径划过空间，就像子弹顺着弹道射向目标一样。但是在不同安排下，另外一些实验却显示，前个实验里的同样这些粒子，举止却一如波，呈现出波特有的绕射和干涉等模式。

　　针对着名的双狭缝实验结果，费曼的巧妙分析，已经成为科学阐释史上的一则经典范例。其中他把「骇人听闻的」波粒二象性抽丝剥茧的剖析了出来。费曼借用了少数几个极简单观念，把读者带领到量子理论的祕密核心，让读者大众面对那儿所展示的、非常弔诡的量子真相本质，看得目瞪口呆。

　　独创路径积分法

　　虽然早在1930年代初，量子力学已经上了教科书，但是由于费曼不喜盲从权威的天性，即使他写此书时年纪很轻，却宁愿自己另创一套方法来解说这项理论。费曼方法的优点，是供给了我们一个清晰的画面，从而了解自然界里的量子诡异现象和运作。

　　费曼的理念重点是：在量子力学中，粒子穿过空间的路径一般都不是非常明确的。我们可以想像有一枚自由运动的电子，从A点行进到B点之前，它并非如同我们依据常识的判断，理所当然的只走两点之间的直线而已，而是一大堆左摇右晃的不同路线。费曼要我们想像，实际上那个电子会去试探所有的可能路径，因而在无法测定那个电子到底走了哪条路的时候，我们必须假设，所有可能的不同路线都或多或少要对实际呈现的结果做出一些贡献。因此当一个电子到达空间中的某一位置，例如目标屏幕时，在那一霎那之前，可能有许多不一样的历史，它们都必须整合起来，才能真正抓住这个事件的因果、始末关系。

　　费曼的所谓路径积分（path integral）或历史总和（sum-over-histories）法，用来处理量子力学，可清楚表达出：这个不寻常的量子力学概念无非是建立在一个数学程序上而已。

　　他这个看法发表后，有许多年不太被别人当一回事，咸认为不过是奇谈一桩罢了。但到后来，当有些物理学家想要探测量子力学的极限，并试着把它应用到重力或甚至宇宙学上时，居然发现费曼的方法提供了大家一个描述量子宇宙的最好计算工具。青史上将来一定会有公断，费曼提出的量子力学路径积分法，在他一生对物理学的众多杰出贡献中，影响是否最为深远。

　　最深刻的科学哲学家

　　这本书讨论到的许多观念，哲学意味都非常浓厚。但是奇妙的是，费曼一生却从不相信哲学家。

　　我有一次出难题问他，数学及物理定律之间有何本质上的关系？抽象的数学定律可否认定成一种独立无羁绊的柏拉图式存在而已？费曼起先发表了一段兴致洋溢、极富巧思的说词，解释为何至少从表面上看来，事实确乎如此。但当我进一步逼迫他，要求他就此为例，表明他的特殊哲学立场时，他马上把话题打断岔开。同样有次当我企图逗引他，请他发表一番他对化约主义的看法时，一向口若悬河的他，即刻变得谨慎木讷起来。

　　经过事后思考，我如今相信，基本上费曼并非故意蔑视哲学问题。正如同他能够不动用系统数学，却做好了数学物理学一样，他未尝借用系统化哲学理论，却能够创造出一些非常正点的哲学见解来。因此他对哲学之所以闭口不谈，是厌恶哲学中的浓厚形式主义色彩，而非它的内涵。

　　随着世局环境变迁，许多往事一去不再，将来要再出现另一个费曼，恐怕没有那么容易了。费曼十足是因为他出生年代的时势际会，而造就出来的英雄豪杰。费曼的行事作风在处理以下的主题时最见成效，就是巩固改革成果，并且拿这成果当作起点，从事更深远的探索。

　　战后不久，物理学的基础已经相当稳定，理论结构也渐臻成熟，唯独的负面形势，就是袖手旁观、跟着起闹的人多，真正动手动脑、从事开创的人少。费曼自甫出校门，即迈入一个充满许多抽象概念的奇境，然后他把个人独创品牌的思想，深植于许多世人的心中。这本书给了我们一个难得的机会，得以一窥这位伟大人物的内心世界。

第1堂课  运动中的原子
 
物理该从哪儿学起？
 
我们提供这门连续两年的物理学课程，是基于一个构想，那就是读者你将来的志趣是要成为物理学家。当然这绝不意味着，将来不想要当物理学家的人就不该读这部书。这只是每门课的任课教授一定都得这样假设罢了！不过如果你果真要做物理学家的话，你可是有着一大堆东西该去学习的，因为过去两百年来，物理学是发展得最快速的一门知识学问。累积知识之多，你会认为即使花四年时间也学习不完。事实上也确乎如此，欲窥全豹，四年之后你还得上研究所呢！
 
相当教人吃惊的是，虽然长久的两百年时间内，世上的物理学家做了许许多多的研究，得到了的大量结果，却可以大幅度的浓缩起来。也就是说，我们可以分门别类，把类似的结果归纳成各种简单、明确的定律（law），来概述我们所有的知识。虽然话是这么说，这些定律可是非常难以掌握，任何人若要开始研究这么难的课题，最好得先准备一些诸如导引图、大纲之类的基本资料，借以明了科学各类课题之间的相互关系。基于这个粗浅的看法，我们将用前三堂课，把物理与其他科学之间的关系、各门科学的相互关系、以及科学的意义，描绘出一些轮廓来，帮助我们对这门课建立起一些「感觉」来。
 
你也许要问，为什么我们不师法欧氏几何学的方式？欧氏几何学的做法是先陈述公理，然后做出各式各样的演绎。我们可以从第1页开始，就把物理学有关的一些基本定律逐条列举出来，接着分别说明在所有可能情况下，它们各自如何运作。（啊！我知道了，你一定是嫌花四年学物理，时间太长，你是恨不得在四分钟内，就能够把物理学完吧？）我们有两个理由不能够这么去做，第一，到目前为止，我们还不完全「知道」所有的基本定律，事实上，我们不知道的事情是愈来愈多。第二，要正确描述物理学的定律，得牵涉到一些非常稀奇古怪的观念，而这些观念的说明，需要用到高深的数学。因此，任何人学习物理学，得受相当多的预备训练，即使学习有关的「词汇」亦不例外。总之，学物理没有捷径，我们只能一点一滴慢慢来。

评分☆☆☆☆☆

天哪，当我拿起《费曼的6堂Easy物理课》时，我真的以为自己要踏上一段枯燥乏味的学术之旅。我一直觉得物理就像一个高不可攀的巨人，充满了冷冰冰的公式和难以理解的概念，尤其是我这种对数字和抽象思维天生就有点“过敏”的人。但费曼老爷子，他就像一个拥有魔法棒的老师，用一种完全出乎我意料的方式，把那个曾经令我望而却步的巨人，变成了一个可以一起嬉笑打闹的朋友。他讲能量，不是在讲什么守恒定律，而是从我们日常生活中最熟悉不过的场景讲起，比如荡秋千，比如吃东西，让我恍然大悟，原来那些看似深奥的物理原理，竟然就藏在我们触手可及的世界里。他不是在“教”，而是在“分享”，分享他对这个世界的好奇，分享他观察事物的方式，那种纯粹的、孩童般的好奇心，真的会传染。我记得他讲到关于“运动”的部分，他没有一开始就抛出牛顿三大定律，而是先问我们“为什么东西会动？”，然后引导我们思考，从最简单的“推”和“拉”开始，一点点揭示背后的力量和规律。读到这里，我感觉自己好像也回到了小时候，第一次好奇地观察一个滚动的球，思考它为什么停下来，为什么会改变方向。这种感觉太棒了，它彻底瓦解了我对物理的恐惧，让我觉得，哦，原来物理这么有趣，这么贴近生活，甚至可以说是，这么“Easy”！

评分☆☆☆☆☆

说实话，我当初被这本书的名字吸引，很大程度上是因为“Easy”这个词。我一直想了解一点物理的皮毛，但市面上大多数的科普读物要么过于艰深，要么就是过于浅薄，很难找到一个恰到好处的平衡点。《费曼的6堂Easy物理课》在这方面做得非常出色。费曼的语言风格真是独树一帜，他没有使用那些复杂的专业术语，而是用一种非常平易近人的方式，像是在跟朋友聊天一样，娓娓道来。他讲到“光”的时候，他没有去深究什么波粒二象性或者量子场论，而是从我们每天都能看见的光的颜色，光的传播方式入手，引导我们去思考，为什么会有彩虹，为什么影子是黑色的。这种由浅入深，从现象到本质的讲解方式，让我这个非物理专业人士也能轻松跟上。而且，他讲课的逻辑性非常强，每堂课都是围绕一个核心概念展开，循序渐进，层层递进，一点都不会让人感到迷失。我特别喜欢他对于“引力”的解释，他没有直接给出万有引力公式，而是通过一个生动的比喻，让我们理解为什么月亮不会掉下来，为什么苹果会落到地上。那种直观的、形象的解释，比枯燥的数学公式要有效得多。读这本书，我感觉自己不只是在学习物理知识，更是在学习一种思维方式，一种观察和理解世界的方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力在于，它能够触及到那些最基础、最普遍的物理现象，并且用一种极其巧妙的方式，将其与我们日常生活的方方面面联系起来。我一直认为，真正的智慧体现在能够将复杂的事物简单化，而费曼无疑做到了这一点。他在讲解“电”的时候，没有上来就介绍电流、电压、电阻这些名词，而是从我们身上为什么会产生静电，为什么干燥的天气更容易有静电现象讲起，让我们联想到毛衣、气球等等。这种从我们最熟悉的生活体验出发，再引申到物理原理的讲解方式，简直是妙不可言。他让我们明白，物理并不是遥不可及的学科，而是与我们息息相关，并且能够解释我们身边发生的各种奇妙现象的钥匙。他没有试图一次性灌输给我们大量的知识，而是像播下一颗颗好奇的种子，让我们在阅读的过程中，自己去发掘、去思考、去理解。我感觉自己就像一个初生的婴儿，第一次睁开眼睛，看到了一个充满奇迹的世界。费曼就是那个为我揭开序幕的人，他用他那睿智而又风趣的语言，让我对这个世界的运转规律产生了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本《费曼的6堂Easy物理课》对我来说，不仅仅是一本科普读物，更像是一次精神上的洗礼。我一直以来都对科学充满敬畏，但同时也有一种距离感，觉得科学是少数人的专利。然而，费曼用他独特的方式，彻底打破了这种隔阂。他没有把物理“神化”，而是把它“人性化”了。他强调观察和实验的重要性，鼓励我们动手去验证，去感受。书中关于“声音”的部分，他引导我们去思考，为什么我们能听到声音，声音是如何传播的，以及不同乐器的发声原理。他没有去讲复杂的声学公式，而是让我们通过拍手、敲击不同物体来感受声音的差异，从而理解声音的本质。这种“玩中学”的方式，极大地激发了我对物理的兴趣。我发现，原来物理并非冰冷枯燥，它充满了生命的活力和趣味。费曼的讲解，就像一位经验丰富的向导，带领我们在物理的世界里漫步，让我们欣赏到沿途的风景，而不是匆匆赶路，只为了记住几个概念。我最喜欢他对待“不确定性”的态度，他并不回避知识的局限性，反而鼓励我们拥抱未知，保持探索的精神。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的颠覆了我对物理的刻板印象。我之前总觉得物理学家都是一群不食人间烟火的怪咖，他们沉浸在自己的世界里，研究那些我们普通人永远也理解不了的东西。但费曼完全不是这样，他就像一个充满活力的、热爱生活的普通人，只是碰巧对物理有着超乎寻常的热情和洞察力。他在书中讲到“热”的时候，他没有去分析什么分子动理论，而是从我们冬天围着火炉取暖，夏天吃冰淇淋的体验出发，让我们感受到“热”的真实存在，以及它如何影响我们的生活。他鼓励我们去思考，去提问，去质疑，而不是盲目接受。他提出的问题，很多都是我们日常生活中会遇到的，但他会从物理的角度去解答，让我们豁然开朗。比如，为什么火车在轨道上跑不会翻车？为什么船能浮在水上？这些看似简单的问题，背后都蕴含着深刻的物理原理。费曼的讲解，就如同庖丁解牛，将复杂的物理概念一一剖析，让我们看到它们最本质的结构。而且，他时不时还会插入一些幽默的段子，让整个阅读过程轻松愉快。我感觉自己就像坐在一个充满智慧的老朋友身边，听他分享他对世界的奇思妙想。