「物理」不難，不過是萬物運行的道理！科學頑童費曼伴你領略物理之美

圖片來源：Unsplash    文／吳育燐，天下文化資深編輯

感受物理之美

「物理」是萬物運行的道理，「物理學」則是在探究物質、能量等事物背後的本質與性質，以呈現出大自然的律動與模式，而我們把這些律動與模式稱為「物理定律」。美妙的是，這些定律都可以用極其簡單的數學形式來呈現；換句話說，想要感受物理之美，數學是必要的。

那麼要如何在避開困難數學的情況下，向聽眾講述物理之美呢？教學經驗豐富的費曼接受了挑戰，他在《物理之美》（原名為「物理定律的特徵」的講演）中，以一般人熟悉的牛頓為例，娓娓道出牛頓如何運用前人的智慧，導出重力定律。

費曼從人類發現行星會在天空移動說起。雖然古人早推論出行星圍繞太陽運行，但此發現消聲匿跡了一段時間，許久之後才由哥白尼重新提出，在當時還興起一陣爭辯。等到克卜勒根據第谷縝密的紀錄，推導出「行星三大運動定律」，才改變了天文學長期以來的「地心說」體系。

難以想像的是，牛頓竟然能把原本已十分簡潔的行星三大運動定律，再歸納成重力定律，簡單用一條式子便呈現了行星之間的運動。正因為如此精妙，牛頓的這項工作曾獲譽為「人類心靈所達成過最偉大的推論」。

費曼強調，重力的作用當然十分複雜，但我們可以用簡單的形式來加以描述重力的模式。有趣的是，重力內含的「距離平方反比律」竟然和電磁力一致，兩者彷彿有著更為深刻的關係，可是目前仍然沒有人能把它們整合成一種概念。

費曼接著又用精熟的譬喻技巧，說明了守恆定律、時空對稱、時間的方向性，以及量子測不準等性質。雖然這些物理現象相當抽象，但我們可以藉著這些日常生活中習以為常的物品，理解費曼所講述的物理現象。

科學的精神

在這一系列演說的最後，費曼解釋了科學的精神。他先介紹人類目前對大自然的瞭解程度，再說明科學家如何發現新定律：第一步是「猜」，再計算出結果，最後用實驗比對。然而，經驗不足的學生經常提出複雜的猜想，但成熟老道的科學家往往會做出簡單的猜測，原因就在於「真理永遠比想像中簡單」。費曼告訴我們，大自然這種「簡單」的特徵，無疑是一種偉大的美。

【書籍資訊】
《物理之美：費曼與你談物理》

出版日期：2021.03.26