物理就是这么酷

序言

在物理迷宫探险

物理学是一杯以各种配料精酿而成的美味啤酒。在了解自然的旅程中，仅用一种物理学方法显然不够。实验和观察当然必不可少，概念、图片、想象、数学、物理直觉以及逻辑一致性也是必需的工具和方法。物理学就像一座迷宫，我们就是置身其中的探险家，期待并享受着拐角处神秘而刺激的惊喜——胆小鬼勿进！

教授和学习物理就像一枚硬币的正反面，可通过多种方法实现。做实验，参与讲座和问题研讨会，利用计算机进行辅助分析，参阅书籍文献，如此等等，都有助于我们理解物理学知识。

各种物理学书籍的讲述方式也各有其特点。有些书是“自上而下”式的，先列出物理学定律，再给出例子和应用；有些书基于物理学的发展史，讲述物理理论的发展经历了多么惊心动魄的急转弯，进入死胡同后又如何柳暗花明别有洞天，尽管真实的情况可能并不如作者想象的那般富有戏剧性；有些书则围绕着物理学概念进行阐述，视数学运算如同洪水猛兽，避之而唯恐不及；也有些书满篇都是数学分析，但极少涉及物理学概念、图解和应用。当然，以上罗列的每一种方式都有其优点。

在《物理就是这么酷》中，保罗·J. 纳辛展示了物理学令人耳目一新的一面。他向我们介绍了一些非常有趣的例子，并告诉我们如何运用简单的物理学原理，应对五花八门的情况，解决各式各样的问题和谜团。

本书涉及的话题很丰富，也很有趣。怎样从可再生资源中获得更多能源？第3章“风的能量”和第6章“水的能量”会告诉你答案；第19章“运输管旅行”则充满了未来主义色彩。怎样以方式接住棒球？怎样在车库里测量重力加速度g？夜空为什么呈现暗色？伟大的艾萨克·牛顿（Isaac Newton）犯了哪些错？这些有趣的问题本书都会讲到。甚至，这本书还告诉你一个巧妙的办法，只要上楼一趟，就能判断出地下室里的3 个开关到底哪个控制着阁楼上的灯泡。

我本人从这本书中获益良多。长期以来，我一直和物理学打交道，在大学里教授物理学也已有很多年，但是学无止境，我总是感到有很多东西值得学习。比如，我一直习惯用量纲分析来解决力学问题，这种方法要求方程式中质量、长度及时间的基本物理单位保持一致。本书给出的几个采用量纲分析的力学例子非常漂亮，解决问题的方式是我前所未见的！

本书在问题的分析方面可不像小猫漫步那样轻手轻脚的，读者好了解一些基础的微积分知识。这本书也没有将数学撇开，如果在解决问题时需要用到一两个积分运算，纳辛不会省略这个步骤，像挥动魔法棒的巫师那样说“经过积分运算后的结果来啦……”他会一五一十地告诉你所有细节。所以，如果你对简单微积分已非常了解，完全可以跳过那些略显枯燥的微积分公式，直接欣赏后面简洁明了的解题过程。但如果你对微积分不太了解， 或者已把上学时学过的微积分知识全都还给了老师，你就可以详细阅读每个步骤，并在此过程中真正理解那些以前从来没弄明白过或者久已遗忘的知识。

如果你以前读过纳辛的书，那么这本书正如你所期待的一样，讨论的话题非常轻松有趣，有时甚至令人惊喜。无论你是科学家还是只懂一丁点儿数学和物理知识的门外汉，或者你是任何程度的学生（只要懂点微积分或是有学习的愿望），都会对这本书的每个章节爱不释手。

托马斯·M. 赫利维尔（T.M.Helliwell）

伯顿·贝廷根物理学荣誉教授

美国加利福尼亚州，克莱尔蒙特市，哈维穆德学院

2015 年2 月

物理其实好玩又有趣，因为它可以对许多我们经常遇见的问题作出令人信服的解释：夜空繁星无数可为什么还是黑的？能不能直接穿越地心从北京到达纽约？地球上的石油储量还能用多久？如何用无懈可击的角度踢足球？了解物理知识，不仅可以提升科学素养，还可以加强你在周围人群中的魅力指数呢！

如果我们认真观察身边的世界，就会发现，一些看似深奥的问题其实利用基础的物理知识和数学工具就能解答，从而在日常事件中收获“寻宝”的欣喜：

以上仅是本书涉及的众多趣味问题的一部分哦……顺便也感谢作者标志性的幽默，着实让我们对这本有趣、易懂又结合丰富知识的书爱不释手啊！

保罗•J. 纳辛（Paul J. Nahin）

保罗•J.纳辛创作的20多部科普读物在全世界广受好评。2017年，他因在科普作品方面的杰出贡献获得了钱德勒•戴维斯奖；此外他还在科幻杂志的先驱《科幻和科学事实》、老牌通俗科学杂志OMNI等权威媒体上发表过几十篇科幻小说。

纳辛也是一名妥妥的“学霸”：分别于斯坦福大学与加州理工学院取得学士及硕士学位、在加州大学尔湾分校取得博士学位、在名校任教的同时取得了博士后学位，目前是新罕布什尔大学电子工程学的名誉教授；他曾担任美国海军研究中心国防武器研究专家，也曾任职于美国南加利福尼亚航天局。

美国数学协会（MAA）

和之前的书一样，纳辛的写作采用聊天的方式，娓娓道来却又主题鲜明、风趣幽默……学习物理和数学的学生如果想要看看他们正在或即将学习的概念及一些有趣的实例，那么本书无疑极具吸引力。那些正在为教程寻找有趣思想或丰富素材的教师，也会有寻到宝藏的欣喜之感。

欧洲数学学会（The European Mathematical Society）

纳辛知道如何抓住读者的眼球。购买他的任何一本书你都不会后悔，我敢保证。读完《物理就是这么酷》后，你还会再次拿起这本书，查看他的模型和解决方法。

克里斯托弗·G. 塔利（Christopher G. Tully）

普林斯顿大学物理系教授

《物理就是这么酷》是一本高品质的书：思想深刻、源于历史、写作认真且富于智慧。阅读这本书是一种享受。

延斯·佐恩（Jens Zorn）

密歇根大学物理系名誉教授

探索传统物理问题的书往往毫无感情，完全没有幽默感，但在《物理就是这么酷》中，保罗·J.纳辛以丰富的幽默感稍微展现了自己的才能，而且给自己留了一点必要的余地来讲述有关数学的故事。本书鼓励读者去思考日常生活现象背后的物理学知识。

保罗·哈尔彭（Paul Halpern）

《爱因斯坦的骰子和薛定谔的猫》（Einstein's Dice and Schrödinger's Cat）作者

从一只足球的路径到夜晚的天空为什么是黑色的，《物理就是这么酷》巧妙地分析了基本物理学原理、聪明的想法和基础数学是如何一起对各式各样的自然现象做出让人满意的解释的。

纳辛的幽默和他采用的例子都极吸引人，准备好你的好奇心和赞美，然后深入这本意义非凡的书吧！

奥斯卡·费尔南德兹（Oscar Fernandez）

《日常生活里的微积分》（Everyday Calculus）作者

只要你对日常生活中的物理现象感兴趣，《物理就是这么酷》就是适合你的读物。保罗·J.纳辛用二十多个实例，清楚明了地解释了日常现象背后的物理学和数学原理，而且这本书对数学模型也有很好的介绍。

数学博客网（Math-Blog）

很有趣！可以幽默地解决日常生活中的物理和数学问题。

《选择》杂志（Choice）

对于想要知道如何用基本物理学原理解释自然现象的人来说，这是一本好书……《物理就是这么酷》堪称完美，它演示了一些解决简单物理学问题的巧妙方法。