如果你曾被《从一到无穷大》深深触动，那么你也一定会喜欢上《时与光（一场从古典力学到量子力学的思维盛宴）》这本书的。八零后作者棽棽用简洁流畅的语言，对物理学近两千五百年的发展史做了全景式的精彩描绘，其中既有牛顿力学、狭/广义相对论与量子力学的诞生过程，又有诸位科学大师的成长历程。

说起“物理”这两个字，不论你对它是怀有几分向往却始终不得其门而入，还是由于考卷上层层套叠的公式、算符，一度激起了你的厌恶。给自己三天时间，跟随作者来一场思维大冒险吧。相信读完这本书，定会改变你对它的看法。

探索自然的旅程，永无止境。沉浸其中，你就如同坐上一列过山山车：时间延缓、空间收缩、时空扭曲、电磁汲引力波、大爆炸、薛定谔之猫、迪拉克之海……大回环一个接一个，冲击一浪高过一浪。还犹豫什么？快快加入由棽棽编著的《时与光（一场从古典力学到量子力学的思维盛宴）》吧！游乐间，你将重新认识物理，认识宇宙的过去、现在和未来。

第一章 波，还是粒子：光的故事

 反射与折射

 最短时间原理

 柴郡猫的微笑

 彩虹的颜色

 干涉与衍射

 穿越狭缝

 泊松亮斑

 电与磁

 力与场

 光的兄弟姐妹

 光与电

 与星光对话的人

 剥开原子的人

 光电效应

 行到水穷处坐看云起时

 醉心历史的小王子

 电气公司的意外收获

 握手言和

第二章 一沙一世界：力的故事

 斜塔与椭圆

 坠落的连体球

 “金鼻子”与“占星师”

 像苹果一样思考

 于沙粒中见乾坤

 地“心”引力

 称量地球的人

 牛顿三定律

 拉普拉斯妖

 三个问题

 “相对”与“绝对”

 时间之矢

 三体

第三章 μ子正传：狭义相对论的故事

 真空，抑或“假空”

 民主的空间

 民主的时间

 相对，还是绝对

 “以太”在哪里

 μ子正传

 奥林匹亚科学院

 “同时”并不同时

 μ子简历

 时间延缓

 变与不变：双生子佯谬

 不变与变：时钟佯谬

 空间收缩

 时空初相逢

 时空方差

 芝诺悖论

 闵可夫斯基光锥

 类时、类空与类光

 事件光锥

 质量与能量

第四章 时光恋曲：广义相对论的故事

 飞屋历险记

 等价性原理

 时间弯曲

 第五公设谜题

 舍卒保车？这还不够！

 属于星星的几何学

 空间扭曲

 舞动的时空

 床垫与力场

 铁钉与绳索

 普林西比之行

 爱因斯坦最大的错误

 坍缩佯谬

 奥伯斯佯谬

 宇宙常数

 宇宙岛

 红移的谱线

 大爆炸

 α、β和γ

 聆听宇宙的第一重歌声

 恒星之殇

 宇宙是顿免费的午餐？

 暴胀理论

 搜寻宇宙的第二重歌声

 还有几个“大”问题

 宇宙的形状

 宇宙的年龄与大小

 宇宙的未来

 宇宙之“外”是什么？

第五章 骰子出没：量子的故事

 黑体辐射

 普朗克常数

 再探光电效应

 “原子”进化史

 布丁模型

 行星模型

 轨道能级

 大与小

 电子自旋

 泡利不相容

 矩阵，还是波动

 海森堡矩阵力学

 薛定谔波动力学

 狄拉克量子代数

 不确定，你确定？

 海森堡不确定性原理

 拉普拉斯妖的挑衅

 骰子出没注意

 电子组曲

 实验一 子弹实验

 实验二 水波实验

 实验三 电子实验

 实验四 “偷窥”电子

 互补原理

 风云对决

 第一回合上帝掷骰子吗？

 第二回合爱因斯坦光箱

 第三回合EPR佯谬

 薛定谔之猫

 哥本哈根：当我望向你

 维格纳的朋友：意识是什么

 冯·诺依曼：无限递归

 休·艾弗雷特三世：大千世界

 延迟选择

 提问和回答

 指尖与月亮

第六章 微观尽头：粒子的故事

 玻色子与费米子

 玻色-爱因斯坦统计

 费米-狄拉克统计

 现代炼金术

 质子的发现

 中子的发现

 能量失窃案

 疑犯一：中微子

 疑犯二：π介子

 夸克夸克夸克

第七章 上帝是个偏心眼？对称的故事

 对称vs.不对称

 空间平移

 时间平移

 空间转动

 洛伦兹变换

 全同粒子

 旋转运动

 放大与缩小

 可逆vs.不可逆

 杯中窥墨

 猴子与莫扎特

 熵

 麦克斯韦妖

 物质vs.反物质

 狄拉克之海

 寻找“反世界”

 左手vs.右手

 柯尼斯堡的思想者

 细菌王国的探险家

 镜子的另一端

 OZMA谜题

 宇称守恒吗

 τθ之谜

 上帝是个左撇子？

 轮盘上的物理学

 驴子的困境

 自发对称性破缺

第八章 雅典娜与对称美：守恒的故事

 诺特定律

第九章 重回起点：光的故事

 路径积分

 芥子与须弥

 迪克，我们爱你

 第十章 大设计

 量子岔道口

 隐变量

 贝尔不等式

 平行宇宙

 量子永生

 万物源于比特

 历史求和

 137之谜

 常数无常？

 爱因斯坦的“错误”

 统一之路

 弱电统一

 量子电动力学（QED）与量子色动力学（QCD）

 最后的阵地

 弦

 启程

附录一 费马最短时间原理的证明

附录二 牛顿与苹果

附录三 质能方程的简单推导

附录四 重力加速度g的推导

附录五 玻尔对爱因斯坦光箱的破解

附录六

参考文献

后记

最短时间原理

17世纪60年代，人类引逗光线的本领日渐高超，有关反射、折射的归纳性法则也已初现端倪。首位尝试解答这一“为什么”的天才终于在万事俱备之际乘着东风翩然而至，他便是来自法国的职业法律顾问兼“业余”数学家皮埃尔·德·费马（Pierre de Fermat）。弗吉尼亚·伍尔夫（Virginia Woolf）曾说过：“所谓天才就如同流星一样，他们划过夜空，撕破黑暗，道出真相，然后消失。”费马的一生便是对这句话最为生动的诠释。这位命运的宠儿衣食无忧且与世无争，从律师到法官，他表面上循规蹈矩，过着与其贵族身份相符的平顺生活；而私底下，他却悄悄为自己营造了一整座美轮美奂的思维殿堂，像个孩童一般流连其间、尽情玩耍。

费马惯于独自潜行，他终生远离学术圈，却也偶尔捉狭地浮出水面冒个泡，写上一封短信给当时的某位权威教授，将他最近游玩时无意间瞥见的美妙景象透露稍许，微微地撩拨一下学界的神经：一个原本无意流传后世的“费马大猜想”——xn+yn=zn，当整数n＞2时，方程无解——令千万逻辑狂人挠破头皮求证了足足358年；另一个关于多级指数的猜想——（2的2n次方）+1一定是素数——又让众多数论名家信以为然、琢磨良久，最终却发现那是错的……关于费马的传奇足有一大箩筐，可惜此处留白太小，写不下。现在，让我们先着重来领略一下费马殿堂的明珠“最短时间原理”的风采吧，一个把数学当娱乐的顽童一不小心道破了宇宙的天机。

大约1662年前后，费马在他某张信稿边页以其一贯的潦草笔锋轻描淡写地留下了一行小字：“在从一点行进到另一点所有可能的路径中，光所选择的一定是耗时最短的路径。”这便是赫赫有名的“费马最短时间原理”。也许你会想：这不显而易见嘛，只要足够机灵，放着捷径谁还愿意绕远道呢？但在费马之前，还鲜有人尝试把自己融入一束光来思量其处境。况且一条论断之所以能被冠以“原理”头衔，仅靠揣度是不够的，它必须严格建立在事实与逻辑的双重基础之上。下面，请你试着玩几个简单的几何游戏，来证明这一原理吧（参见附录一）。

耗时最短，实则意味着跑得最快。速度与角度，两个原本风马牛不相及的物理量通过费马原理竟微妙地联系到了一块儿，这不得不说是对大自然的一次深刻洞见。不仅如此，费马对光行为那颇具人性化的诠释总透着一股子说不清道不明的刁钻气息，自问世之日起数百年来，它就像费马本人一样，激起的赞美与嘲讽两相滔滔，至今仍不绝于耳。按照斯涅耳定律，光从光源出发之后，若碰到不同介质，由于事先已约定好折射率，它只需依照老规矩及时调整方向，便可在各介质间弯来折去、畅行无阻了。整个过程自先而后，与惯常所期待的因果律恰相吻合。然而，最短时间原理的横空出世却打破了这片祥和：如果说每趟旅程都必须考虑时间损耗，那么在出发之前，光是如何确定自己将驻步何方，途中又会遭遇怎样的流转与机变的呢？从A到B，它可以直奔主题，也可以醉鬼似地打着旋晃荡过去，精力充沛的话，甚至可以扑腾到海角天涯再折返回来……退一步说，即使能够预知最终落点，它究竟该采用何种方式来寻出最优路线呢？

本章我们暂且不去探究光是如何自三千弱水中毫不犹疑地取出了属于自己的那一小瓢，仅只考虑它能于事件发生之前便知晓结果这一点，就足令众人头疼不已。试想，假如你是一束光，正准备从A点去往B点，依据时空王国新近颁布的“最短时间章程”，你不仅得知道目的地B的精确位置，更需详细了解沿途将经过几层界面，各界面的具体位置，各介质分别是什么……每段路况皆无疏漏，如此才有可能定制最优方案。倘若你尚未摸清状况便贸然前行，闷头一阵疾驰之后，猛然撞见一界面，这才临时决定进退转圜，势必得反复修正原初的轨迹。而既然还有调整的余地，则意味着它并不是上上之选，比起动身之前一口气描画的路线，势必耗时更多。因此，“费马章程”若想顺利施行，光就必须在跨上起跑线的瞬间便对所有的选择都了然于心，并早早做好计划——沿着结果去谱写过程，这简直就是一场逆时而上的盛大游行！“先”和“后”、“因”与“果”颠倒错乱，原本规规整整的逻辑拼图霎时被震得七零八落，弥散不知所踪。

与我们形影相随的光背后竟藏匿着如此纷繁的秘密。随着实验器材的改良，学者们进而又发现，费马对光行为的解读仍不够全面，光程除了取极小值之外，有时也会取定值（例如当光源位于椭圆反射镜的焦点之一时），必要时甚至还会取极大值（这需要耍点儿花招，对光进行“诱骗”。例如仍把光源置于椭圆镜的任意焦点上，再紧贴椭圆内壁镶嵌一块抛物镜，则光线必定落于抛物面底端）。因此，费马原理最为精确的表述应该是：“过两个定点A、B的光总选择光程一阶变分为零的路径。”多年以后，随着人类对世界的了解不断深入，最短时间原理渐渐化身成羽翼更为丰满的“最小作用量原理”，傲然翱翔在诸如广义相对论、量子场论等现代物理各前沿阵地上空。然而，有关行程的诡谲思辨不过是光奉献给世人的一碟开胃小菜而已，觥筹交错间，一场从古典力学到量子力学的思维盛宴正缓缓拉开序幕……

P7-9

物理是什么？

你若带着这一问号翻开本书，那么此刻脑海之中定有千万个问号在奔腾。

而这正是笔者想要借助些许文字来与你一同分享的——科学殿堂脚下的基石不是答案，却是问题本身。

时与光，这对仿佛永远分离却又终身相依的伴侣

向我们展示的正是提问的乐趣所在。

流光飞舞中，人类试着去探知时间的本性。

而在时间的长河里，我们一步步向着光的真实面目靠近。

这世上，有许多的东西，我们原以为了若指掌，但随着探索的深入，才发觉自己距离真相远不止十万八千里；而另一些东西，曾被认定永远也无从知晓，但随着问号一个接一个地被攻破，人类竟慢慢触到了秘密的核心……

宇宙的最可以理解之处是它的无法理解。

而宇宙最无法理解之处是它竟然可以被理解。