On Gravity

Anthony Zee（徐一鸿）是加州大学的理论物理学教授，也是我最喜欢的教材和科普作者——。他的三本一点都不果壳的板砖式 Nutshell 系列（量子场论 / 引力 / 群论）名声在外，他还另著有几部科普，这本 On Gravity 是2018年出版的较新的一部作品。

On Gravity 秉承了作者一贯风格——皮！Zee 总是能用蛇皮的类比和很冷的冷笑话，把物理原理阐述得格外生动。

全书的主题自然是引力。2015年，美国的激光干涉引力波天文台（LIGO）观测到了来自遥远宇宙中两个黑洞碰撞、合并产生的引力波（gravity waves），为此研究项目作出突出贡献的三位科学家也因此荣获了2017年的诺贝尔物理学奖。这是人类历史上第一次真实地探测到引力波，验证了 Einstein 百余年前的预言，引力波的概念也一时成为了公众聚焦的话题。长久以来，人类只是通过光来认识世界。直到 Maxwell 和 Hertz，我们发现光只是电磁波大家族中的一小部分。红外线、射电波、微波、X射线、γ射线这些波段陆续被用于天文观测，渐渐揭露出宇宙的神秘面纱。而忽然间，引力波为观测宇宙的科学家们又打开了另一扇同样广阔的窗户。LIGO 及后续项目很可能带来新的重大发现，在这种令人激动的期待下，作者将我们如何一步一步地认识引力的故事娓娓道来。

从 Aristotle 误导人的石头就是一心想要落地为安的理论，到 Newton 爵爷的平方反比率，再到 Einstein 彻底刷新人类对时空的认知，并揭示了引力来自于质量和能量产生的时空扭曲，然后到将引力归因为物体之间飞速奔波着传递相互作用的无数引力子（gravitons）的现代量子引力理论，这一路伴随着很多美妙的理论框架的建立和完善。

作者着了相当篇幅的笔墨介绍了场论（field theory）中极为核心的最小作用量原理（principle of least action）。只要我们接受物理世界理应具有的对称性，那么基于最小作用量原理，我们不仅可以全盘导出几何光学中的折反射定律、经典力学定律、电磁场理论，更令人惊叹的是，Einstein 的引力理论也仿佛一曲命中注定的命运交响曲，它必须就是这样，别无他法。

此外，作者也介绍了诸如黑洞、Hawking 辐射、宇宙膨胀、暗物质和暗能量这些在谈论引力理论时绕不开的话题，同时也指出了目前量子引力理论的困境。

但是限于全书设定的受众对象，仅是浅尝辄止地简单介绍了一下。更多的技术性讨论，还是需要去阅读数学为浓厚的专业教材。一定程度上，这部 On Gravity 可以视作是 Zee 给自己的板砖 Einstein’s Gravity in a Nutshell 的超长版推荐序。

我个人非常喜欢 On Gravity 的结尾，人类逐渐认识宇宙的过程，也是不断认识到在宇宙跟前我们是多么渺小的过程。作者写道

“当意识到我们不过是在苍茫宇宙中与其他地方别无二致的某个区域的某个稀疏星系团里漂浮着的某个普普通通的星系的边缘地带的一颗毫不起眼的恒星的边上绕着转的一颗小小的行星上的匆匆过客， 甚至组成你、我、恒星、星系的物质都远远称不上是构成宇宙的主要成分，身为人类，再谦卑也不为过。”