看過一次次的巴涅特（L.Barnett）的「相對論入門」

去年尾寫「三看了愛因斯坦的相對論淺說」提過原名The universe and Dr. Einstein的本書，終於找到出來又看一次並寫文介紹，這本我由頭到尾至少看過五次和覽看十次以上，因為原書翻殘了而買了再版的書。


(左邊是新版的封面，右邊是舊版的封面)
作者是美國科學家和科普作家Lincoln Barnett，以一百二十頁就在同一本書上精要地介紹了二十世紀前半的最重要的科學發現，便是量子力學`狹義相對論`廣義相對論`宇宙學等四大成就。

而即使到二十一世紀還沒有其他物理和天文學上的發現超過了它們，否則都是些未被檢證的學說。

最厲害的是它的真的使人看得懂這四種學問的地步，當然其所謂的懂是很粗淺的程度，但卻在指定的範圍內內真的使人「真的略懂」，而不是使人以為自懂了的「似懂非懂」。

這點可是連愛因斯坦本人也做不到的，到底他的正業不是寫科普，才為本書作了序。

因為書的內容很短的，所以不刻意地介紹的內容，而是概要地說所介的四種學科。

到底現在的自然科學甚至比人文科學還難懂，人文的東西難在沒有準則和無法做重覆的實驗，但近百年來所掀示的那個自然，原來不是前人所想像的樸素簡單易懂的，多半是違反直覺甚至邏輯的。

所以現代科學界實際上不再說自己是，超然於世俗和人文的客觀真理。這必需回到科學的定義本就不是代表了真理，而是「對自然的有系統和可以驗證的研究和學問」。

那麼就這裡開始以書中的方式和舉例來介紹書中所簡介的四種學問。首先是引子說到愛因斯坦的成就和貢獻後。

第二節起便是第一種新理論量子力學，簡單地說成測不準原理與光或量子的粒波二重性，當然還有愛因斯坦對量子力學的貢獻便是發現光電效應證明了光不只是波也是粒子，而實例舉了日常生活所見的幼細的物件沒有在背景的陰影等，稱為「衍射」的現象證明光是波的同時，發現電子和原子也有相似的現象，證明所有微粒都有波的特性。至於測不準原理對於二十一世紀初的人不那麼震驚的，因為不過是否定了決定論和機械論，但在對於之前的科學來說，因果律是科學基礎。所以量子力學本身就是科學的極限了。

第五至九章的狹義相對論，當然我先在愛氏的專書談過，又在其他的書上說過，但這書說得更多當時的科學界的實情、這又要回到量子力學這個不只是一人一時發現的，貫穿了整個二十世紀初物理學界的基礎，便是十九世紀末的「邁克爾遜與莫萊的實驗」，即光速不變是連光的粒波二重性和測不準原理也未包括的。狹義相對論是以時空連續體與能量物質間對換，來解釋這個實驗的結果，並預言了高速電子的頻率變慢來證實，而光速就是速度的極限並且不隨光源和對象而改變。

第十至十二章的廣義相對論，以日全蝕時觀測水星的視角度的變化，以光速作為時空結構的一部分，而因為光也受到重力的干擾下被扭曲，實際空間不應視作無形的鐵架，而是會受到物質的影響的，非歐幾何式的構造。所以宇宙應當有限的，而有限的意思是我們不能看到受到光線歪曲所限制外的空間。但其實愛氏和牛頓的宇宙論間是非常相似的，都屬於靜態的無邊有限模型，分別是牛頓沒有速度的限制，所以即使是無物質的外圍空間仍然是可以探索的，所以空間都是完全直的，愛氏的空間是微曲的。下文可以見到連他們都被超越了。

第十三至十四章是宇宙學，否定了愛因斯坦或牛頓式的靜態宇宙論，包括了統一場論和宇宙常數等愛氏獨創的理論，當然我們「現在」知道便是弦論和宇宙暴漲了，但書中當時未有這些未被證實的發現。而是介紹了宇宙膨漲和大爆炸理論，當時最前洽而日後被實證的理論。

最後的第十五章，是宇宙的起源與有神論的問題，這打了傳統的無神論與機械唯物論的一巴掌，而他們的反駁的不斷輪迴於擴張和收縮的宇宙論更被最新的發現所否定的，結果提到愛因斯坦信有神。但不是流行的版本的，僅在數千年前創造了很小的宇宙的，中世紀式基督教的上帝，而是自然神論的上帝。

本書還涉及很多科學哲學和科學學的理論和常識，即對於「真」的標準是否一定要是圖像的方式，跟驗證假設的重要性等。

也本可以說是我所看過最好的，現代物理學的基礎科普小冊子。