费曼在西湖
大学新闻
沈是
公共事务部
2023年03月31日
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旁听，是一种相对独立的听课体验。
通过旁听系列，希望带大家走入每一个本科生教学的环节，在细节处观察和体验西湖大学创新班。
这一次我们要走进西湖大一新生的物理课堂，这门课的名称叫《普通物理（I）》，主讲人是西湖大学物理学讲席教授吴从军——他本科就读于清华，硕士毕业于北大，2005年获斯坦福大学博士学位。此前是加州大学圣迭戈分校物理系终身教授。
他选用的教材很特别，其中一本是《费曼物理学讲义》第一卷。
吴从军（左三）和同学们一起吃早餐
费曼，这位具有传奇色彩的物理学家，因建立量子电动力学而获得1965年诺贝尔物理学奖（与Schwinger和朝永振一郎分享）。他生前在加州理工学院任教达三十余年，曾经给大学一二年级学生教授《普通物理》。 他最为公众所知的事件是在1986年，参加挑战者号航天飞机失事调查委员会，并找到了看似很“普通”的原因——O型垫圈在寒冷天气中失去弹性，从而密封失效导致燃料泄露，引起爆炸失事。 《费曼物理学讲义》，本身就是二十世纪五六十年代美国教育改革的产物，当时的物理基础教育，有点跟不上现代科学的飞速发展。中国从1982年翻译引入，引导了很多人进入物理学的殿堂。 三十年前，吴从军读大学的时候，也学过这套教材。但选这套教材，“需要一些勇气”， 因为其风格和传统教材迥然不同，充满了费曼本人对物理原理的深刻理解，个性鲜明，行文的跳跃性也很大。
费曼在授课 图片来源：physics world 在中国的互联网上，早已故去的费曼反而逆着时间的流逝成为了一位“网红”，他生前的演讲和采访片段被不断传播，他总是用通俗的比喻，并且保持着迷之微笑。而更广为人知的是“费曼学习法”——如果你真的懂一件事情，那么你就用自己的语言解释出来。 这也是吴从军看重的，物理学的核心是物质世界的普遍的规律。思考规律的能力，其实是从身边细节开始的，探索不是天马行空，它在最开始的时候，其实是很具体的。 抽象和具体，在吴从军的课堂里，有非常协调的统一。用《费曼物理学讲义》上的例子，当交警抓到一个超速的老太太，说老太太时速多少多少，老太太说，我都没有开到一个小时，你怎么说我时速超了？ 其实这涉及到运动距离和时间的关系，速度的准确定义是什么？这是困扰了人类几千年的问题，直到微积分的出现才得以圆满地解决。如果运动距离和时间的关系画成一个坐标系里的曲线的话，那么在某个时刻的瞬时速度就是这个曲线上相应点的切线的斜率。 在吴从军的物理课，你也能感受到数学和物理的统一。作为理论物理学家，吴从军的数学功底很好。但数学的产生不是用来“为难”人类的，数学的存在自然有其自身的价值，但另一方面也是我们认知世界的工具。牛顿既是一位伟大的物理学家，同时也是一位卓越的数学家，他是微积分的两位主要发明者之一。求解牛顿运动方程是微积分早期发展的主要驱动力之一。 物理学的发展还与技术进步密不可分。吴从军举例说，为什么古希腊时代的静力学已经发展成熟，比如杠杆原理和浮力定律，但是动力学却没有本质的进展？因为那个时代，人类没有精确的计时工具，最多就是一个沙漏，而即便是描写一个常见的自由落体运动，也需要达到0.1秒以上的精确度，这在两千年前是做不到的，所以牛顿第二定律的发现不会出现在那个时代。
英语精装版的《费曼物理学讲义》 说回费曼，费曼在科学上的个性，来自于他的童年。他的父亲没有上过大学，但对自然科学充满好奇，父亲给孩子们讲故事的方式，总是那么切身实际。比如，如果恐龙依然活在世界上，那么小费曼可以站在自家窗户前给恐龙喂食，但不用担心恐龙会伤害他，因为恐龙脑袋太大，无法钻入窗户。 他的父亲，在散步的时候，给他表演过棕色画眉鸟在各种语言中的名称：葡萄牙语、意大利语、中文、日语，但父亲提醒他——不管你知道它叫什么名字，但实际上，你对这只鸟一无所知，你只是知道不同的人们如何称呼这只鸟而已，那么现在，让我们重新观察下它。 费曼很小就知道，知道事物的名字，和真正理解事物的本质区别。学习不仅是知道知识，更要明白知识是怎么来的，而这样的“学习风气”，同样出现在西湖大学的物理课中。 “在这之前，我对物理的理解停留在是什么层面，也就是某个物理规律是什么，而这门课之后，我会更多关注为什么层面，完全打开了我的思维方式。”选这门课的大一新生程子正说。 在吴从军老师的循循善诱下，我们也打开了《费曼物理学讲义》，你会发现费曼确实是一个“话痨”。实际上，这真的是一本讲义，根据1961年到1963年费曼在加州理工学院的讲课整理而成。加州理工学院把费曼每节课的录音整理后放在网站上，甚至还有些完整版本的黑白影像保存下来——他的课堂笑声不断。这种趣味，是一种重新发现世界后的乐趣。 A poet once said, “The whole universe is in a glass of wine”…There are the things of physics…The glass is a distillation of the earth’s rocks, and in its composition we see the secrets of the universe’s age, and the evolution of stars…There in wine is found the great generalization: all life is fermentation…How vivid is the claret, pressing its existence into the consciousness that watches it!…Let it give us one more final pleasure: drink it and forget it all! 有个诗人曾经说过整个宇宙装在一杯葡萄酒中……这里面有很多的物理……酒杯由岩石烧制而成，从玻璃的成分我们可以看见宇宙年龄的秘密和星体的演化…….葡萄酒中可以发现伟大的推广：发酵的秘密也是生命的秘密……这红葡萄酒是多么的生动，深深地印在观察着它的意识之中…..让它给予我们最后的快乐，一饮而尽，忘掉一切。 酷爱中国古代文学的吴从军，很喜欢这段话：“这些文笔很好的段落，就算是当散文来阅读，也属上乘！” 文学、艺术和科学，在大师眼里从来都是相通的。吴从军想把这种美，以及感知美的能力，传递给西湖的学生。 1988年2月15日，费曼因腹膜癌在加州洛杉矶逝世，终年69岁。墓志铭上写着：别闹了，费曼先生。
