导读

《趣味物理学》（Physics Entertainment）是一本经久不衰、多年来广受各国读者欢迎的科普名作。该书初版于1913年，最后一版是1936年的第13版，但是在这之后也不断地以各种语言重印。

该书作者雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼是苏联著名科普作家，生于1882年12月4日，1909年毕业于圣彼得堡林学院的林学专业。因为《趣味物理学》的成功，别莱利曼后来还写了《趣味物理学续篇》《趣味物理实验》《趣味力学》《趣味化学》《趣味天文学》《趣味魔法数学》《趣味代数》《趣味几何学》，等等。遗憾的是，1942年3月16日，在列宁格勒（由圣彼得堡改名）被德国军队封锁期间，别莱利曼因饥饿而死。为了纪念他，月球上一座环形山以他的名字命名。

《趣味物理学》按照所属的物理领域分为10章，基本覆盖中学物理和大学普通物理的骨干内容：力学、液体和气体、热学、光学，唯一缺少的领域是电磁学（在《趣味物理学续篇》中有一章是关于电磁学）。特别值得一提的是，本书还包括通常物理学教程所忽略的、与生理学和心理学相关的视觉、听觉方面的内容。可以称这些内容为“日常世界的物理学”。每一章的每一节集中讲解了一个问题。

直到今天，中学物理和大学普通物理的骨干内容仍然是这些经典的、宏观的物理，基本没有变化，所以这本书至今也没有过时。20世纪物理学研究前沿最主要的发展在量子力学和相对论方面，这些方面通常不包含在“日常世界的物理学”中，在中学物理和大学普通物理中也只占有限篇幅。

当时曾经有人建议作者别莱利曼，加入物理前沿的问题（无线电、原子核，等等）。但是他认为，这些课题是其他书的任务，而这本书有其明确的目的。这使得这本书的目的和特色很鲜明，也是本书经久不衰的一个原因。

我们今天的科普读物大多集中在科研前沿，就物理方面来说，主要是相对论和量子力学以及与它们相关的科学前沿进展。因此，集中于“日常物理学”的《趣味物理学》也就占据一个特殊的地位。另一方面，这也启发广大科普作者，对于老的科学，特别是与日常生活密切相关的科学，科普依然大有作为。

下面来谈谈为什么要读这本书。

第一，培养对物理学的兴趣和亲近感。

2011年出版的本书一个英文版的封面上，引用了作家西尔维娅·纳沙尔（Sylvia Nasar）的一句话：“《趣味物理学》确实有趣味——这是对美国的科学畏惧症的解药。”事实上，在世界各地，很多人都对物理有畏惧心理。原因各种各样，可能是因为自己没有理解物理概念，也可能是因为老师没有讲好，还可能是没有领略到物理学的趣味以及与日常生活的联系，等等。不管是什么原因，这本《趣味物理学》都可以提供帮助，消除这些畏惧心理。通过阅读这本书，读者能够感受到物理学是有趣的、令人亲近的。

第二，扩大知识面，增长见识。

英文版封面之所以引用纳沙尔的话，想必是因为她写过关于俄罗斯数学家格里戈里·佩雷尔曼（Grigory Perelman，2006年证明了数学上非常重要的庞加莱猜想）的著名报道，而《趣味物理学》就曾经对佩雷尔曼少年时期的成长发挥过重要作用。他告诉纳沙尔，当时他的父亲给了他很多书读，包括这本《趣味物理学》。这表明，课外阅读在一个人的成长过程中非常重要，也许对于科学家来说，更是如此。还有一个巧合，别莱利曼和佩雷尔曼实际上是同一个姓，俄文和英文都是一样的，不过这两人并不是亲戚。

我本人在少年时期也曾经阅读过很多课外书籍，包括科普书。回想起来，这对培养科学兴趣，对于学好科学，增加对各种专业的了解，发现自己的志趣所在，选择将来从事的职业和专业，都是非常重要的。

第三，本书是物理学系统学习的辅助资料。

本书从知识范围上说，覆盖了大部分的中学物理和大学普通物理（除了电磁学），因此自然可以作为对系统学习基础物理的很有帮助的辅助资料。而且，与通常的辅助资料有所不同，本书特别有助于活跃思想，告别“死板学习”。

一般来说，与日常生活相关的趣味性科普往往写得不够系统。与此相反，本书却写得很有系统性，对于学生、教师、科普作者和科研工作者，都很有启发性。

第四，增强对日常现象的科学认知。

对于大多数公众、非专业人士来说，学习科学的一个主要意义，就是了解科学是如何与日常现象、日常生活密切相关的，这使得生活更有意义，“活得更加明白”。对科学的感性认识，也使得公众更支持科学研究事业。杨振宁先生说过，对于非专业人士来说，了解发电机的原理这些与日常生活相关的科学知识是非常重要的。

而这本书正是立足于日常生活中观察到的现象和遇到的问题，给出了非常好的、有趣的物理解释，从感性认识出发，打开物理学的大门。比如，对于风筝、像滑翔机一样的动物、滑翔的种子、回旋镖这些熟悉的事物，介绍了绝大多数读者并不了解的物理原理，知道动物的滑翔巧妙地利用了空气阻力来克服重力，飞机的发明更是对这个原理的神奇运用。

在中学物理和大学普通物理的学习和教学中，加强和日常生活的联系非常重要。基础科学教育不仅可以让学生了解日常现象的科学原理，还非常有利于培养物理直觉，有助于对科研工作者的培养。

第五，本书包含了很多一般人意想不到的物理现象或者原理，很值得了解。

本书讨论了一些通常意想不到的现象。比如：火车车轮上有些区域的速度与火车行驶速度相反；在空气中，称出来的一吨木头和一吨铁的真正质量是不相等的；纸盒子装水，放在火上，不容易烧着，因为水或金属吸收了热量；不平滑冰面比平滑的冰面更滑，因为接触面积小，所以压强更大，冰的熔点更低；如果光能瞬时传播，日出的时刻不会提前，反而延迟，因为日出其实是源于地球的自转，而且瞬时传播使得折射现象消失，如此等等。

另外，有些司空见惯的现象却有着令人惊讶的原理。比如：用吸管喝水的原理；洗澡后脚穿不进鞋的原因；关着的窗户透风的原因是室内空气温度的不均匀；衣服保暖的原因是阻挡我们身体的热量向外传递；关于冰柱的问题：屋顶的雪比地面的更容易融化，是因为太阳光与房屋屋顶的角度大于与地面的角度；昆虫的嗡嗡声来自翅膀的高频率振动，以及“侧耳倾听”的道理，等等。

第六，提高鉴别伪科学的能力。

从历史到如今，伪科学和骗局一直不断地存在。本书能帮你提高鉴别能力。比如，在第四章介绍了若干所谓的“永动机”，解释了它们如何违反物理原理，是不可能的，介绍了一些“永动机”骗局。除了这些具体的例子，通过本书的阅读，也能提高读者从物理学角度分析问题的能力，从而有助于鉴别其他的伪科学和骗局。

第七，了解基于物理原理的一些生活技巧。

掌握了物理学，可以透过现象看本质，因此也能提高生活技能。比如：在跳离行驶的车时，应向什么方向跳；如何巧妙地用不准的秤测量质量；如何分辨生鸡蛋与熟鸡蛋；怎样找到回声；回声的原理；如何用声音传播时间来测量距离，如此等等。

我特别推荐关于视觉的一章，其中又特别是关于看照片或绘画时，如何获得最佳效果的那些讨论。我想，绝大多数人乃至绝大多数物理学工作者平时都没有想到过这些问题。有趣的是，作者告诉我们，在这方面近视眼有其优点。只用一只眼睛，而且放在合适的距离，更能看出立体效果，而最佳距离就是照相机的焦距。但是因为这是正常人眼焦距的一半，所以只有近视眼可以实现；对于正常眼，需要将照片放在眼睛焦距处，并借助放大镜，这样等效于将原照片放在照相机焦距处。作者还告诉我们电影院里最好的座位，如何看画报，如何看绘画，解释了其他有助于产生立体感的方法。现在立体电影很普遍，我们可以在立体电影院体会本章的有些内容。作者还讨论了绘画艺术中对于视觉错觉的利用，这是个很有趣的话题，至今一直有人在研究，感兴趣的读者可以寻找相关的资料，做进一步的了解。本章还有很多其他的物理学与生理学和心理学结合的例子，这些问题，今天还值得进一步研究。

第八，科普与科幻的结合。

本书的问题除了出自日常生活，还有一些是来自科幻小说，主要是凡尔纳和威尔士的作品，这是当时的主要科幻作品。现在，科幻小说和科幻电影更是琳琅满目，广受欢迎。作者对他所在时代的科幻中的科学元素（包括错误）做了讨论，这能够引导读者对我们目前的科幻作品中的科学元素做类似的分析。

第九，培养物理直觉和物理思维方法。

直觉对于学好物理是很重要的，在此基础上的数量级分析是物理学研究和学习的一个基本技能。本书对于培养物理直觉、物理方法和精神，都是非常有益的。

比如，本书第一章对于若干常见运动，给出了速度的大概数值，培养了读者对速度的直觉，然后以太阳、地球和月球为例，进一步阐述了速度数量级，这也有利于培养空间想象力。

本书中的有些问题，爱思考的人可能想过，但不一定想到正确答案。有些现象是经常碰到的，但是大概并没有很多人思考背后的物理学。读者可以想想：“我为什么没有提出这样的问题，或者我提出了这样的问题，为什么没有得到正确的答案？”

下面谈谈如何阅读这本书。

前面对于“为什么读本书”的讨论，就包含了一些关于“如何读本书”的信息。下面我主要讲讲读这本书的两种顺序。从顺序上来说，阅读本书有两种方法。

首先，是将本书作为一本系统的书，从头到尾系统、循序渐进地阅读。这样可以系统地获得作者传递的信息，对这些基础物理内容做一个系统的浏览。

第二种方法，是选读和查阅。本书整体上有它的系统性，但每一章是基本独立的，甚至每一节也基本相对独立，除了少数情况下有一点连贯性。

不管采取哪种顺序，都可以对照相应的物理原理来阅读。为了深入全面理解相应的物理内容，可以在阅读本书之前，先复习相应的物理教科书。

比如，对应于热胀冷缩这个物理原理，本书第六章讨论了火车铁轨、电话线、埃菲尔塔、玻璃杯的炸裂、古希腊的祭坛和一种自动上发条的钟；对应于费马原理（光线沿着最短路径传播），本书第八章讨论了反射定律、与反射定律类似的乌鸦飞行路线、折射的原因和折射定律。

最后，我讲一位大物理学家的故事。在20世纪，费米是最重要的物理学家之一，是唯一在实验和理论上都做出杰出贡献的物理学家。他是意大利人，由于纳粹上台，移民美国（他妻子是犹太人）。费米是美国研制世界上最早的原子弹的领袖科学家之一。第一颗原子弹试爆的时候，费米做了很简单的实验。爆炸40秒后，空气冲击波到达费米的隐蔽所。他在冲击波到达之前，到达期间，以及到达之后，都丢下了一些小纸片。他测量了这些小纸片飘过的距离，发现冲击波经过的时候，纸片飘过了2.5米。据此，他估计出爆炸的能量相当于1万吨TNT（三硝基甲苯炸药）所产生的能量。这个估计的数量级是对的，后来通过放射化学的方法，测量出能量是1.8万吨TNT。

费米对美国物理学影响极大。他的个人风格，比如重视物理图像和直觉，在美国物理学中留下了烙印。他的学生有很多，包括大家熟悉的李政道和杨振宁。上面这个故事说明了，科学研究中做定性和半定量估计的重要性和趣味性。

而《趣味物理学》正适合培养这种对科学的感性认识以及定性和半定量估算能力。

施郁
（复旦大学物理学系教授）