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我们在初中学物理，高中学物理，进入大学，如果读的是理工科，还要学物理。但其实不难发现，初中物理、高中物理、大学物理，甚至到研究生的物理课，所讲的知识范围大致是相似的，都要学习力学、热学、电学，当然对于物理学专业的学生来说，进入大学以后还要学习量子力学（quantummechanics）。
从初中、高中再到大学，我们要一遍遍地学习这些学科，有一个重要原因是，数学越来越难。初中只要解一元二次方程就够了，高中就要会一些解析几何，高三开始学一些微积分（calculus），进入大学就要加上微分方程、线性代数、抽象代数，甚至群论、拓扑学（topology）。
传统物理学的讲法之所以是先讲力学，再讲热学、电学，再到量子物理，是因为伴随着物理学的发展，数学工具也要发展以与之匹配。但我一直希望做到的，是不让数学成为一个人理解深刻物理学思想的门槛。
我认为不用高深的数学，也能理解高深的物理，其实是源自我的一段经历。
在美国深造期间，我曾受邀担任一场中学生科学创新比赛的评委。在比赛中，我注意到一位美国中学生参赛者的课题，居然是与费曼（Richard Feynman）的路径积分（path integral）相关的，这让当时的我大吃一惊。因为路径积分可以说是物理学中非常专业、高级的一部分，即便是物理学专业本科生也未必会去学习。所以我当时的第一感觉是，这孩子简直不知轻重，最后弄得一知半解，不够扎实，对于以后的物理学专业学习没有什么好处。物理学习的过程还是应该按部就班，一步一个脚印。但是后来听了这位中学生的演讲，可以说颠覆了我对物理学习这件事情的认知。他通篇没有进行任何数学计算，仅仅是从逻辑推理的角度，结合了生活中的一些经验，就把路径积分的核心思想解释得明明白白。
这让我意识到，高深的物理学知识，经过拆解，其实甚至可以不用数学，就可以讲解得明明白白，因为大道，其实至简。
所以就有了这本《六极物理》。
六极物理，其实是依据人的感官，以人能感知的世界为线索，把现有的物理学重新做了一遍拆解：我们生活的环境中，所有物理参数相对我们来说，都是适中的、温和的，否则生命无法存续。我们用肉眼看不见宇宙的深处；我们的运动速度不会太快；地球的引力（gravity）不会太大；我们用肉眼也看不见微观世界，看不见分子、原子（atom），甚至细菌都看不见；地球上的气温不会太高，也不会太低，否则我们不被冻死也要被热死。因此，如果要让物理学的现象变得明显，一个方法是把环境参数调到极限，才能看到这里面的神奇表现。
于是，我把物理学分为六个“极”，分别是极快、极大、极重、极小、极热、极冷。
极快篇 ，我将为你讲述爱因斯坦（Albert Einstein）的狭义相对论（special relativity），也就是当我们的运动速度快到接近光速（speed of light）的时候，我们会看到什么神奇的现象。
极大篇 ，我将为你讲述大尺度的物理学，从地球到太阳一亿五千万千米的距离，一直到全宇宙几百亿光年（light year）的大小。
极重篇 ，我将为你讲述爱因斯坦的广义相对论（general relativity），例如在电影《星际穿越》（ Interstellar ）中，男主角和女主角去黑洞边上的行星（planet）考察了3小时，回来以后就发现飞船上等待他们的同事居然等了20年，我会告诉你，这到底是为什么。
极小篇 ，我将带你进入原子的内部世界，看看我们这个世界到底是由什么东西组成的。
极热篇 ，我将把温度升高到难以想象的程度，我会告诉你，当我们能操控一亿摄氏度（Celsius）这种高温，也许我们就会一劳永逸地解决能源问题，以后可能就再也不用石油做能源了。
极冷篇 ，我会把温度降到接近绝对零度（absolute zero），物质将会出现各种各样神奇的形态。譬如超导体（superconductor），超导体如果普及民用的话，以后我们就再也用不到交流电了。
什么是科学？
在正式开始聊物理之前，我们可以先讨论一下什么是科学。
其实科学并非真理，科学只是代表可被验证，或者用波普尔的话来说，科学只是“可证伪”，它永远有被推翻的可能。正是这种可证伪性，人类对于世界的认知才能不断地提升，因为验证了什么是错的，才知道正确的方向在哪里，认知水平才能提升。科学的发展，与其说是一部人类对于世界认知的进步史，还不如说是一部人类认知的“打脸史”。科学的进展，是在不断地推翻旧成果，或者说是在不断地扩大研究边界的过程中获得的。可以说，科学骄人的成绩背后，是比成果多得多的伤痕，完全是科学家们负重前行的结果。
物理学，作为科学中最重要的一分子，顾名思义，是研究万事万物运行规律的学科。它的目标是帮助人类从物质层面，更好地认知这个世界。
物理学的研究方式
物理学的基本研究方式，可以分为三个环节，分别是：归纳、演绎、验证。归纳法，就是通过现象总结规律。譬如说，一个人见过欧洲范围内的所有天鹅都是白色的，于是他通过经验总结规律，得出一个结论：世界上的天鹅都是白天鹅，这是典型的归纳法。归纳法的特点是，只能证伪，不能证明。譬如有人在澳大利亚看到一只黑天鹅，那么世界上的天鹅都是白天鹅的结论就被证伪了。
演绎法，则是以一条基本假设为前提，进行逻辑推演。譬如，凡是人都会死，苏格拉底是人，所以苏格拉底会死。这是典型的三段论演绎法。演绎法是只能证明不能证伪的，因为只要前提是正确的，必然会导出后面的推论。就算结论是错误的，也是因为公理前提出了问题。譬如就刚才苏格拉底会死的论证，是基于凡是人都会死的公理给出的，但是人真的都会死吗？你并不能保证以后生命科学发达了，不会出现永生的人。所以对于物理学来说，还要有关键的一环，就是验证。
物理学是一门实证科学，物理学里的所有结论都要得到实验的验证，才能被认为是正确的，并且这种正确，只是在一个特定范围内的正确性。任何一项物理学成果，都不能说是海内皆准的。在地球上好用，在太阳系（solarsystem）里不一定好用；在太阳系好用，未必在全宇宙都好用。
所以物理学的研究方法，可以概括为：归纳、演绎、验证。通常是实验给出归纳性的原理，再由理论给出演绎推导的结论，然后通过实验去验证那些通过演绎法推导出来的结论。譬如电磁波（electromagnetic wave），并非是通过实验先发现，而是被理论预言的。先是因为库仑、安培、法拉第等物理学家通过实验归纳总结出了许多关于电和磁的经验性规律，再由麦克斯韦（James Clerkmaxwell）通过强大的计算能力，在理论上推导出了统合一切经典电磁现象的麦克斯韦方程组，麦克斯韦从方程组当中直接预言了电磁波的存在，并且大胆预言了光就是电磁波，而电磁波是在麦克斯韦方程组被推导出来几十年后才被一个叫赫兹（Heinrich Hertz）的物理学家用实验验证的。
在《六极物理》中，我的讲述方式便是严格参照归纳、演绎以及验证的方式进行的。
用不带数学计算的方式，把核心的理论物理学知识，做通俗易懂的讲解，是我的夙愿，所以，今天你看到了这本《六极物理》。让我们给思想插上理性的翅膀，在物理学的天空中，尽情翱翔吧！