這是一本有趣的物理科普?qǐng)D書(shū)。筆者以主流物理學(xué)史為基礎(chǔ)，從蠻荒時(shí)代開(kāi)始，講述了人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)過(guò)程。從地心說(shuō)到相對(duì)論，從蘇格拉底到麥克斯韋，從經(jīng)驗(yàn)直覺(jué)到公理演繹。既有理論闡述，又有實(shí)驗(yàn)證明，既有科學(xué)事件，又有科學(xué)家不為人知的故事。不僅涉及光學(xué)、力學(xué)、天文學(xué)、宇宙學(xué)，還涉及幾何學(xué)、數(shù)學(xué)、生命學(xué)、科學(xué)史等領(lǐng)域，內(nèi)容豐富，重點(diǎn)突出。對(duì)超出日常生活經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知范圍的科學(xué)理論，采取詳解、淺析的手段，使之深入淺出、通俗易懂。在表述手法上，采取風(fēng)趣幽默的語(yǔ)言，平白易懂的表述，循序漸進(jìn)的層次，圖文并茂的講解，把那些呆板的定理、艱澀的理論、遙遠(yuǎn)的故事，變得活潑、明朗、親切、引人入勝。使讀者在“悅讀”中，獲得科學(xué)知識(shí)，汲取科學(xué)思想，掌握科學(xué)方法。
作者簡(jiǎn)介：
劉繼軍:男，漢族，70后，生于南方，扎根東北，自比為技校學(xué)歷的文盲。
喜歡讀讀、寫寫、畫畫、看看、走走，自認(rèn)有廣度無(wú)深度，自評(píng)“學(xué)點(diǎn)功夫，無(wú)根無(wú)底；懂些道理，不淺不深”。曾在省市級(jí)媒體上發(fā)表各類豆腐塊80余篇，有一項(xiàng)國(guó)家級(jí)個(gè)人發(fā)明專利。
對(duì)大自然充滿好奇，有真相癖，喜歡獨(dú)自胡思亂想，漸漸領(lǐng)悟到，追尋自然真諦其實(shí)是一種人生修行，熱愛(ài)自然科學(xué)類讀物，閱讀中發(fā)現(xiàn)，看似枯燥無(wú)味的科學(xué)問(wèn)題、科學(xué)事實(shí)其實(shí)十分精彩，只是表達(dá)方式過(guò)于單調(diào)，遂產(chǎn)生用有趣的寫法與人共享科學(xué)之樂(lè)的想法。
目錄：
前言
第一章科學(xué)的濫觴
懵懂
懷疑
理性
起步
開(kāi)路
第二章常識(shí)兵器榜
我們應(yīng)該怎樣認(rèn)識(shí)世界
怎樣知道地球是球形
怎樣知道地球不是宇宙中心
第三章物理牛人排行榜
開(kāi)普勒為天空立法
蘋果傳奇
愛(ài)的拋物線前言第一章科學(xué)的濫觴懵懂懷疑理性起步開(kāi)路第二章常識(shí)兵器榜我們應(yīng)該怎樣認(rèn)識(shí)世界怎樣知道地球是球形怎樣知道地球不是宇宙中心第三章物理牛人排行榜開(kāi)普勒為天空立法蘋果傳奇愛(ài)的拋物線誰(shuí)的萬(wàn)有引力定律第四章所謂科學(xué)理論第五章牛頓的宇宙運(yùn)動(dòng)VS力空間的困惑暈死人的時(shí)間第六章智慧之光（上）：路線與戰(zhàn)爭(zhēng)光程迷蹤波粒大戰(zhàn)第七章智慧之光（下）：速度與激情極速追蹤百川歸海第八章相對(duì)論前傳（上）：暗夜傳說(shuō)一個(gè)臨時(shí)工一個(gè)失敗的實(shí)驗(yàn)一例顯而易見(jiàn)的觀測(cè)一個(gè)艱難的決定兩片烏云牛頓的時(shí)空觀馬赫的批判第九章相對(duì)論前傳（下）：天際微白伽利略變換種豆得瓜群雄逐鹿鹿死誰(shuí)手第十章狹義相對(duì)論（上）：曙光追光論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)第十一章狹義相對(duì)論（下）：新世界時(shí)間膨脹質(zhì)能關(guān)系四維時(shí)空光障VS中微子 結(jié)語(yǔ)宇宙在召喚后記寫給我摯愛(ài)的同好們附錄第一章科學(xué)的濫觴1.懵懂 天蒼蒼，野茫茫，風(fēng)吹草低見(jiàn)牛羊，還有虎豹和豺狼。生機(jī)勃勃而又危機(jī)四伏的大地上，我們的祖先跌跌撞撞，一路迷惘。
有空迷惘，也是一種奢望，因?yàn)槲覀兲�。忙什么？生存。這涉及三件大事：找點(diǎn)什么東西吃，防止被什么東西吃掉，繁衍后代。
我們沒(méi)有鋒利的爪牙和犄角，跑得不夠快，下水會(huì)淹死，想飛沒(méi)翅膀，不僅沒(méi)有鱗甲，連護(hù)體的毛都越來(lái)越少，好像我們生來(lái)就是為了方便別的動(dòng)物吃。這個(gè)發(fā)現(xiàn)真令人沮喪，原來(lái)，世界上第一種方便食品，是我們自己。
想起這些就讓我們頭大。難道我們走上了絕路？
其實(shí)頭沒(méi)白大。肢體上的劣勢(shì)，逼著我們只能靠頭腦生存，然后越來(lái)越聰明。
我們學(xué)會(huì)了合作，開(kāi)始思考和判斷。
有一天，我們拿起了石頭和棍棒。從此，我們不必僅靠肢體去戰(zhàn)斗。
有一天，我們懂得了加工石頭和棍棒。它們比爪牙和犄角更好用。
有一天，我們覺(jué)得彼此之間必須得說(shuō)點(diǎn)什么了……
生產(chǎn)力的提高、語(yǔ)言的產(chǎn)生，讓我們的思維更活躍、更廣闊。終于，我們有能力迷惘了！
我們已經(jīng)忘了第一個(gè)問(wèn)題是什么，但可以確定的是，那時(shí)，只有問(wèn)題，而沒(méi)有答案。知道為什么我們總是說(shuō)“不知道”嗎？因?yàn)槟鞘侨祟悓?duì)所有問(wèn)題的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案。
我們?cè)趺磿?huì)在這里？是誰(shuí)讓花鳥(niǎo)蟲(chóng)魚(yú)山石草木飛禽走獸長(zhǎng)成這樣的？日月星辰……天��！這太高深了！我……我……我餓了…… 后來(lái)，有些問(wèn)題可以解答了。憑經(jīng)驗(yàn)。
比如，人會(huì)死嗎？會(huì)的。怎么知道的？因?yàn)檎l(shuí)都沒(méi)見(jiàn)過(guò)不會(huì)死的人。
比如，天會(huì)下雨嗎？會(huì)的。怎么知道的？因?yàn)榇蠹页Ｒ?jiàn)天下雨。
……
經(jīng)驗(yàn)，可以幫助我們解答一部分問(wèn)題。但是，這些答案不能上升到更高的層次——鬧不清“為什么”，就是知其然，而不知其所以然。
人為什么會(huì)死？天為什么會(huì)下雨？不知道。
大自然是那樣的豐富多彩：風(fēng)雨雷電，春夏秋冬，高山深水，夜空密林，日升月落，生老病死，地震洪水……離不開(kāi)，躲不掉，看不懂，想不通，我們的記憶和思考能力越來(lái)越強(qiáng)，于是越來(lái)越好奇。這些為什么會(huì)存在？這一切怎么發(fā)生的？（見(jiàn)彩圖1）
最合理的、最容易得到的答案是：有一種神秘的力量在操縱天地萬(wàn)物！
神秘，引來(lái)好奇，也伴隨著恐懼。我們所能做的，只有膜拜。于是，原始宗教產(chǎn)生了。
從舊石器時(shí)代晚期開(kāi)始，我們有了圖騰崇拜、自然崇拜和祖先崇拜，鳥(niǎo)獸草木、高山大地、江河湖海、日月水火，還有死去的先人，都可以成為我們的神。我們希望通過(guò)請(qǐng)請(qǐng)客、送送禮、搞搞對(duì)神的崇拜和祭祀，來(lái)?yè)Q取神的護(hù)佑和啟示。這可能是最早的交換吧。
從此，我們懵懂無(wú)依、敏感脆弱的心靈有了寄托和歸宿。
從此，很多問(wèn)題有了答案：天為什么下雨？是神干的，為了讓萬(wàn)物生長(zhǎng)。為什么雨下多了？是有人惹神仙生氣了。為什么又不下了？是神仙又生氣了……洪水、火山、地震、日食、瘟疫……唉！這神仙，心眼忒小，氣性忒大。所以我們只好加倍小心供奉。
2.懷疑
幾十萬(wàn)年過(guò)去了。人，越來(lái)越聰明。
我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)了用火、播種、放牧，發(fā)明了弓箭、陶器、銅器、鐵器，創(chuàng)造了繪畫、文字……
傳說(shuō)在石器時(shí)代，中國(guó)的伏羲就創(chuàng)造了八卦，他把自然界中相對(duì)立而又相聯(lián)系的事物，如冷暖、日月、高低、軟硬、雌雄、明暗等，歸納為“陰陽(yáng)”，用陰陽(yáng)相生相克來(lái)解釋萬(wàn)物。 如果這件事發(fā)生的年代確定，這大概是史上第一個(gè)不用神力解釋自然的系統(tǒng)理論了，它樸素、簡(jiǎn)單而又優(yōu)美，實(shí)在是一個(gè)偉大的創(chuàng)舉。
但是，這個(gè)理論過(guò)于聰明了。說(shuō)過(guò)于聰明，是因?yàn)檫@個(gè)理論是靠純粹的聰明創(chuàng)造的。當(dāng)然，那是在原始社會(huì)，我們不能站著說(shuō)話不嫌腰疼，苛求人家創(chuàng)造出既有事實(shí)依據(jù)，又有實(shí)驗(yàn)支持，還有觀測(cè)檢驗(yàn)的理論來(lái)。所以，它只能是靠“（經(jīng)驗(yàn)+直覺(jué)）×智慧”來(lái)支撐的哲學(xué)。
遺憾的是，后來(lái)國(guó)人把這種哲學(xué)技巧推高到極致。它的特點(diǎn)就是，結(jié)論籠統(tǒng)隱晦，一言多解，不能被證偽，可以解釋一切已經(jīng)發(fā)生的，但不能肯定、準(zhǔn)確地預(yù)言將要發(fā)生的。只管“定性”，不管“定量”。解釋清了是理論精深，預(yù)言不準(zhǔn)是你沒(méi)學(xué)好。雖然我誰(shuí)也打不過(guò)，但誰(shuí)也打不倒我�？傊恫磺�。
公元前1000多年前，周文王以伏羲八卦為原理，著成《易經(jīng)》，成為中國(guó)傳統(tǒng)思想文化中自然哲學(xué)與倫理實(shí)踐的根源。這是后話，暫且不提。
語(yǔ)言、文字、人的思維能力，這三者是互促互進(jìn)的。人類文明開(kāi)始迅速發(fā)展。
公元前3000年前后，埃及人搞出了十進(jìn)制數(shù)學(xué)。
公元前2000年前后，巴比倫人的數(shù)系得到充分發(fā)展，十進(jìn)制和六十進(jìn)制（比如計(jì)時(shí)）并存。
公元前1800年前后，數(shù)字符號(hào)開(kāi)始豐富起來(lái)。
公元前1100年前后，姬昌也就是后來(lái)的周文王蹲監(jiān)獄時(shí)寫了一本書(shū)：《易經(jīng)》。
公元前776年，中國(guó)史載日蝕（即日食）記錄。同年，第一屆奧運(yùn)會(huì)在古希臘奧林匹亞舉行。
公元前613年，中國(guó)《春秋》記錄哈雷彗星。其后不久，古希臘阿那克西曼德的《論自然》問(wèn)世。
有證據(jù)的最早的醫(yī)學(xué)著作，是寫于公元前2500—公元前1200年間的“埃及紙莎草書(shū)”。書(shū)云： 人為嗎生��？是魔鬼啊等壞東西進(jìn)到了身體里。
咋治？祈禱、念咒、齋戒或佩戴符咒，趕跑這些壞東西，至少讓它們少安毋躁。
當(dāng)然，還得搞搞儀式，吃些動(dòng)物、植物、礦物原料配制的藥物什么的。 宗教也在迅速發(fā)展。教義和禮制越來(lái)越豐富、越來(lái)越完備了。神的形象和分工也越來(lái)越細(xì)。
雖然神仙越來(lái)越具體，但由于他們從不出現(xiàn)，所以總是讓人感覺(jué)太縹緲、太虛無(wú)了。人越思考，神的形跡就越可疑。
經(jīng)驗(yàn)，再次幫了我們的忙，人們發(fā)現(xiàn)，你虔誠(chéng)，或者不虔誠(chéng)，病就在那里，不來(lái)不去；你祈禱，或者不祈禱，天氣就在那里，忽陰忽晴……沒(méi)人見(jiàn)過(guò)神仙，巫術(shù)也總掉鏈子。沒(méi)人見(jiàn)過(guò)無(wú)處不在的神干過(guò)什么。為什么？
這是懷疑的開(kāi)始。
我們依靠經(jīng)驗(yàn)，能預(yù)言很多東西，比如，烏云密布，可能會(huì)下雨；秋天來(lái)了，樹(shù)葉會(huì)落；種子埋在土里，會(huì)發(fā)芽；公羊和母羊洞房后，會(huì)生小羊；石頭扔進(jìn)水里，會(huì)沉下去……這就是歸納，科學(xué)的最初手段。歸納來(lái)歸納去，我們發(fā)現(xiàn)，這一切，似乎與神物無(wú)關(guān)。
與神物有關(guān)的預(yù)言，往往又不靈。比如，世界上許多人群都相信，發(fā)生日食和月食，是因?yàn)樘?yáng)和月亮被天狼或者天狗吃下去了，只要我們制造大量噪音，就能像轟走其他動(dòng)物一樣，轟走這些貪吃的家伙，把太陽(yáng)GG和月亮MM救出來(lái)。幾千年來(lái)也沒(méi)人深究：這天殺的吃得下太陽(yáng)，個(gè)頭一定很大，為啥它在太陽(yáng)旁邊時(shí)，我們看不見(jiàn)它？
再后來(lái)，越來(lái)越多的人發(fā)現(xiàn)，日食、月食、火山、地震跟神仙無(wú)關(guān)，跟人也無(wú)關(guān)。
3.理性
公元前6世紀(jì)上半葉，古希臘出現(xiàn)了一批思維不正常的人，泰勒斯、畢達(dá)哥拉斯、赫拉克利特等，他們不像以前的人那樣，多憑經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)思考，而是更多地使用邏輯，進(jìn)行理性的思辨，探求世界的本質(zhì)。對(duì)，這就是哲學(xué)。
哲學(xué)家們開(kāi)始琢磨，世界是由什么組成的，它的成分、結(jié)構(gòu)和運(yùn)作原理，有沒(méi)有違規(guī)添加劑？這些東西都是從哪兒來(lái)的？地震、日食、雨雪等這些千奇百怪的現(xiàn)象，都是怎樣發(fā)生的……一時(shí)間七嘴八舌，好不熱鬧。
比如，西方科學(xué)和哲學(xué)之祖泰勒斯認(rèn)為，水生萬(wàn)物，萬(wàn)物復(fù)歸于水，大地就漂在水面上；數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯（勾股定理的最早發(fā)現(xiàn)者）認(rèn)為，“數(shù)”是物質(zhì)的根本實(shí)在，于是他把數(shù)學(xué)作為探究世界的基本工具；“萬(wàn)物皆流變”學(xué)說(shuō)的創(chuàng)始人赫拉克利特認(rèn)為，火是萬(wàn)物之本，他說(shuō)，天體是盛滿火的碗，當(dāng)碗口背向我們時(shí)，就發(fā)生日食、月食。雖然有些觀點(diǎn)現(xiàn)在看來(lái)很幼稚，但我們發(fā)現(xiàn)，自然的人格化消失了，在對(duì)自然現(xiàn)象的解釋中，事必躬親的神仙被請(qǐng)了出去，取而代之的是規(guī)律性。這一點(diǎn)非常重要，它說(shuō)明，人對(duì)自然的思考，開(kāi)始走向理性。
那時(shí)，以泰勒斯為首的米利都派已經(jīng)在建立唯物論和一元論了，他們認(rèn)為，世界是由唯一的一種基本實(shí)體組成。
理性，不僅為神仙們減了負(fù)，還讓天上的星星清晰起來(lái)。
人類從學(xué)會(huì)思考時(shí)起，就對(duì)星空好奇不已。宗教出現(xiàn)后，人們不約而同地把星星與神仙、命運(yùn)、天意等聯(lián)系在一起，加上歷法的需要，天文學(xué)就此誕生了。
最初，人類不約而同地認(rèn)為世界是神創(chuàng)造的，宙斯、耶和華、盤古……但這些傳說(shuō)并不妨礙我們對(duì)星空的實(shí)際觀測(cè)。
人們很早就發(fā)現(xiàn)有幾顆星不老實(shí)，總在亂動(dòng)。公元5世紀(jì)前后，古巴比倫的祭司們就鎖定了金木水火土和日月這七顆星的活動(dòng)范圍，我們管它叫黃道帶。他們記下觀測(cè)結(jié)果，積累大量數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)數(shù)的方式找到規(guī)律，從而做出一些預(yù)言，比如新月出現(xiàn)的時(shí)間，甚至能預(yù)言月食，雖然不太準(zhǔn)。
實(shí)際的觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析，理性的計(jì)算和規(guī)律總結(jié)，這就是先“定量”，再“定性”。人類一腳踏入了科學(xué)之門。
公元前6世紀(jì)下半葉，老子的《道德經(jīng)》問(wèn)世，他說(shuō)：“道可道，非常道；名可名，非常名。無(wú)名天地之始，有名萬(wàn)物之母……”而孔子正在和禮法較勁，他見(jiàn)本該只欣賞32人組舞蹈的季氏，居然私自欣賞只有天子才能用的64人組的舞蹈，吼出一句名言：“是可忍，孰不可忍？”受到了領(lǐng)導(dǎo)的好評(píng)。
這時(shí)，留基伯和德謨克利特繼承并發(fā)展了唯物論和一元論，他們提出：世界，是一個(gè)無(wú)限的虛空。虛空中，有無(wú)數(shù)小到看不見(jiàn)的固體粒子，叫作“原子”，這些原子隨意運(yùn)動(dòng)、碰撞、排列，形成了萬(wàn)物。這個(gè)學(xué)說(shuō)的重點(diǎn)是，任何事物，都是原子遵從規(guī)律運(yùn)動(dòng)的必然結(jié)果，不受神力和精神的控制。
但是，巴門尼德卻認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)，或者叫變化，是不存在的。他的學(xué)生芝諾還搞出一個(gè)有趣的邏輯悖論，大意是：運(yùn)動(dòng)就是物體在有限的時(shí)間內(nèi)，從一點(diǎn)到達(dá)另一點(diǎn)。但是，任何距離都可以分成無(wú)窮個(gè)小間隔。在有限的時(shí)間內(nèi)，穿越無(wú)窮個(gè)間隔，是不可能的。所以，運(yùn)動(dòng)也是不可能的。他們得出結(jié)論：雖然經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)告訴我們，變化是存在的，但從理性上看，這只是很真實(shí)的幻覺(jué)。
這個(gè)悖論結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，卻結(jié)實(shí)耐用，讓幾代哲學(xué)家大傷腦筋。由此可見(jiàn)，這階段，希臘哲學(xué)家的邏輯和論證功力提升神速。
后來(lái)，恩培多克勒用折中的辦法，勉強(qiáng)應(yīng)付了這個(gè)悖論：構(gòu)成萬(wàn)物的基本元素既不產(chǎn)生也不消亡，這就滿足了“不變”的要求。但它們因“愛(ài)”與“斗”而聚合、分離，這又產(chǎn)生了“變化”，就像我們感覺(jué)的那樣。這個(gè)說(shuō)法沒(méi)解決悖論，只是和了一團(tuán)稀泥。 公元前5世紀(jì)下半葉，一個(gè)熟人出現(xiàn)了：蘇格拉底，西方哲學(xué)的奠基人。他說(shuō)，研究天啊地啊這些東西不實(shí)用，還不如研究人，可以促進(jìn)社會(huì)和諧。他使希臘哲學(xué)的重心，從宇宙關(guān)懷偏向政治和倫理關(guān)懷。老蘇雖然成功地轉(zhuǎn)移了哲學(xué)家的注意力，但大家并沒(méi)有放棄對(duì)宇宙的思考。相反，老蘇精妙的思辨方法，使哲學(xué)更加成熟，辯證思維方法直逼事物的本質(zhì)。
老蘇不僅本人很牛，他的弟子，以及弟子的弟子，也是一個(gè)更比一個(gè)牛。
柏拉圖和亞里士多德，他倆與老蘇并稱為“古希臘三大哲學(xué)家”。
他們傳承的，不只是老蘇的知識(shí)，更多的，是獨(dú)立思考的能力。
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