《费曼物理学讲义》笔记讲课稿

费曼物理学讲义

第一章原子的运动

引言：两学年的物理课，200年以来空前蓬勃发展的知识领域。

1、我们还不知道所有的基本定律：未知领域的边界在不断地扩展

2、涉及一些陌生的概念，需要高数。大量的预备性的训练

实验是一切知识的试金石。理论、实验物理学家

1、正确的、陌生的定律以及有关的奇特而困难的定律，例如相对论，四维空间等等之。

2、简单的质量守恒定律，虽然只是近似，但并不包含那种困难的观念的定律

那我们世界的总体图像是怎样的呢？

原子的假设（一言以蔽之），证明原子的存在，布朗运动

从原子的观点来描写固体、液体和气体。假设有一滴水，贴近观察，光滑连续的水，没有任何其它东西。用最好的光学显微镜放大2000倍，相当于一个大房间，可以看到草履虫摆动的纤毛与卷曲的身体。再放大2000倍，像从远处看挤在足球场上的人群。再放大250倍，放大10亿倍后的水的图像。

蒸发、溶解与淀积

化学反应、化学物质

从原子角度考虑这个世界最基本的物质，那么首先想到的自然是太阳，这个由氢氦元素组成的巨大熔炉，源源不断地发生着核聚变；以至于地球的组分、人的化学组分

第二章基本物理

引言：我们在科学上所关心的事物具有无数的形式和许多属性：或许是由较少量的基本事物和相互作用以无穷多的方式组合后所产生的结果。沙粒与月亮，岩石；风与水流，流动；不同的运动有什么共同特征；究竟有多少颜色？我们就是试图这样地逐步分析所有的事情，把那些乍看起来似乎不相同的东西联系起来，希望有可能减少不同类事物的数目，从而能更好地理解它们。

世界是一盘伟大的象棋，我们不知道弈棋的规则，所有能做的事就是观看这场棋赛。（张志豪的三维弹球；lol里的小细节也是一步一步探索出来的）

人们首先把自然界中的现象大致分为几类，如热、电、力学、磁、物性、化学、光、核物理等等现象，这样做的目的是将整个自然界看作是一系列现象的不同侧面。基础理论物理：发现隐匿在实验后的定律；把各类现象综合起来。1、热与力学的综合，当原子运动时，运动得越是剧烈，系统包含的热量就越多，这样热和所有的温度效应可以用力学定律来说明2、电、磁、光，同一件事物的不同方面，电磁场3、量子化学。

这场游戏是否有底

1920年以前的物理学（一开始就从现在的观点讲起是有点困难）

1920年以前，我们的世界图像：宇宙活动的舞台是欧几里得所描绘的三维几何空间，一切事物在称为时间的一种媒介里变化，舞台上的基本元素是粒子，例如原子，他们具有某些特性，首先一个是惯性，动则同方向一直动下去，除非有力；第二个基本元素就是力，第一类力是分子间原子间作用力，确定温度升高食盐溶解变快，另一为长程相互作用，是与距离平方成反比的变化平缓的作用力，称为万有引力。这些为我们所知，它是简单的，但为什

么物体运动一旦开始就能保持，或者为什么存在一条万有引力定律，我们就不清楚了。

粒子有哪些种类？在当时92种，按照各自的化学性质被赋予不同的名称。

其次短程力是什么？为什么一个碳吸引一个而不是三个氧，相互作用的机制是万有引力吗，不，太弱了。关于电的两条规则1、电荷产生电场2、电荷在电场中会受到里的作用，例木塞于水。

电磁波，频率越快，由场（电扰动）到波（无线电、FM、雷达、光）到粒子（X射线）

第三章物理学与其他科学的关系（如果说某件事不是科学，这并不意味着其中有什么错误的地方，这只是意味着它不是科学而已。数学不是科学，它的正确性不是用实验来检验的；爱好不是科学）

我们知道，精确预言某个化学反应中出现什么情况是十分困难的，然而，理论化学最深刻部分必定会归结到量子力学。

与生物学。所有的物质都是由原子组成的，并且生命体所做的每一件事都可以从原子摆动和晃动中来理解。

与天文学

是的，此刻我是世界上唯一知道为什么她们会发光的人。孤独

真理远比以往任何艺术家的想象更为奇妙！

物理学的历史问题：这些定律是怎么变化而来的

“整个宇宙就存在一杯葡萄酒中。”

第四章能量守恒

有一个事实，如果你愿意的话，也可以说一条定律，支配着至今我们所知道的一切自然现象，没有什么例外，这条定律称为能量守恒定律。淘气的丹尼斯

只有当我们的公式包含了所有形式的能量时才能理解能量守恒。我想在这里讨论一下地球表面附近的重力势能的公式，与历史无关，这种推导方式只是为这堂课想出来的，也就是说一种推理思路。为的是要向你们说明一个值得注意的情况，从几个事实和严密的推理出发可以推断出很多有关大自然的知识。

虚功原理，为了运用能量守恒的原理，我们用了很小的假想运动

为了说明另一种形式的能量，我们来考虑一个单摆。

E=mc2

守恒定律，能量守恒定律，线动量守恒，角动量守恒；微妙的，与空间和时间有关

电荷守恒定律，重子的守恒，轻子守恒定律；进行计数的意义上是简单的

第五章时间与距离

运动。很多人都喜欢把伽利略在350年前所做的工作看作是物理学的开端，在此之前对运动的研究是哲学上的事情，大部分的论据是由亚里士多德和其他希腊哲学家提出的，伽利略做实验，球沿着斜面滚下，对于时间的测量用脉搏。

时间。时间的定义建立在某种明显是周期性的事件的重复性上。

短的时间，伽利略断定只要一个摆的摆幅很小，则以相等的时间间隔来回摆动，即可划分出一个小时的几分之一。假如我们利用一个机械装置计点摆动次数，并且保持摆动进行下去，那么就得到我们祖先一代所用的那种摆钟。电学摆

第六章几率

“我们这个世界的真正逻辑寓于几率的计算之中。”JG麦克斯韦，活到100岁，明天下雨，明年发生地震，下一个10秒盖革计数器，下一个十年核战。

这个世界是现实的，可逆过程只是最理想的状态绝对不可能实现，而唯有判断、几率的计算才是真正的生活；在理论物理无处可走的现在，实验就是判断选择了。信息information 又是能够计算几率的最基础的条件，正如福尔摩斯小脑袋只是对信息的整理和判断，不过他有自己的独特而高效的思路。

Head-Tail 帕斯卡三角形

无规行走

距离的平方来表示这种量度的进度

第七章万有引力理论

开普勒定律，基于第谷的星表。

每个行星沿着一条称为椭圆的曲线绕太阳运行，而太阳处于椭圆的一个焦点。椭圆不仅仅是一个呈现为一个卵形的东西，而是一条非常独特的精确的曲线，两只平头钉，一束线和铅笔。

开普勒三定律1、太阳，椭圆焦点

2、等时等面

卡文迪许称地球

引力与相对论。依照牛顿的观点，引力效应是瞬间发生的，爱因斯坦证明我们不能发送比光更快的信号

第八章运动

人龟赛跑；速率

第九章牛顿的动力学定律

直线运动

行星运动