1701075064
其实，许多基本的科学原理和知识，在中学、大学课程里都有，现代一般受过教育的人都曾学过，但为什么对于许多人来说，它仍然显得那么神秘呢？著名美国物理学家费曼在他那本《别逗了，费曼先生》（Surely You are Joking, Mr. Feynman)中有一段关于他20世纪50年代访问巴西并在那里教物理的故事，也许可以说明这个问题。在巴西上了一段时间课以后，费曼在一次会议上直言不讳地抨击了当时巴西的物理教学方式：孩子们从很小的时候就开始学习物理，课程内容很多、很难， 学生们学习很勤奋，考试成绩优秀，但课程结束后他们却并不真正理解物理，因为他们仅仅是死背下了一些定义和公式，却完全不知道怎样把他们所学的知识用到实际当中。我想，中国读者看了费曼这段话后，恐怕都会心有戚戚焉——很大程度上，这也是我们中国教育（还不仅仅是物理教育）之弊，也许在很多方面我们还有过之而无不及。
1701075065
1701075066
但是，在教育上，指出存在的问题比较容易，找到好的解决方案却很难。在改进教育方面，需要的主要不是“破”，而是“立”，解决的方案不应该是废除理论学习，而是要增加在实际运用方面的训练。但这又是很难的，因为具体应用很难像一般原理那样可以直接写在书上，并且很多教师自己也同样不会实际应用。改革开放后，这一问题也还是没有解决，高分低能、动手能力弱一直是中国学生中普遍存在的问题。
1701075067
1701075068
如果说课堂讲授和书本学习有一定局限性，动手的物理实验是否能成为理论与实际之间的桥梁呢？从原则上讲应该是这样，但遗憾的是，就我所见，目前的中学和大学物理实验课程在这方面的作用非常有限。现有课程中的实验内容比较单调、枯燥，大多是验证某个原理或定律。由于安排教学的需要，这些实验都是预先安排好的，所用的实验设备由教师预先采购、安装，学生只能是按照实验手册上给出的方案操作，而很少有自己设计、探索、动脑的余地。近年来，为了方便教学，中学和大学物理教学实验设备越来越“高级”，越来越简单化、自动化，学生从中得到的训练也就越来越不足。做完之后未必能加深理解，更谈不上训练学生将所学知识运用到实际中去。
1701075069
1701075070
本书也许可以在增强读者的动手能力、加深对物理学原理的理解、锻炼实际应用能力方面发挥相当好的作用。和大多数科普书内容不同，本书不是仅仅“坐而论道”，讲一些科学知识或者科学史上的故事，而是把物理学知识和一些读者可以自己做的小实验结合起来。
1701075071
1701075072
比如，在本书第3章“沿弧线传播的光”中，就介绍了一个用透明盒子、冰糖、水和激光笔这些简单材料就可以进行的一项有趣的物理实验：让光沿着弧线传播。这一实验虽然简单，读者却有很大的空间自己思考、探索、体会。而且，这一简单实验涉及的物理知识也是多方面的，不仅有光学折射方面的知识，而且还包括统计物理、作用量原理等——这也正是实际运用中经常出现的情况：和教学与课堂练习时分成一个个各自独立的单元不同，在实际运用中往往需要综合运用多方面的知识，而不仅仅是局限于某一个单一的原理或定律。实验当中，一些并不起眼的细节有很大的影响，本书的作者对这些也颇为注意，根据自己做这些实验的体会提醒实验者。本书并非教科书，无须过多顾及教学大纲安排，而可以兴之所至，发挥自如，正可以补传统的物理实验课程之不足，这是其一大优点。
1701075073
1701075074
本书在内容上有许多新颖之处，文笔也非常风趣。比如，Andrey Geim 教授2010年获得了诺贝尔物理学奖，而有趣的是他此前还因为让青蛙悬浮而获得了哈佛大学的搞笑诺贝尔 (Ig Nobel) 奖。虽然名为搞笑诺贝尔奖，此奖其实颇有深意。本书第7章对此娓娓道来，与之相联系的第8章，又介绍了磁悬浮陀螺。这些实验不仅有趣，更重要的是，简单的实验现象背后隐藏着深刻的物理学原理，因此做这些实验不仅“动手”，也要“动脑”，启发读者深思，也教会读者如何用数学、物理学的方法分析实验现象。说到这里，我不禁想到，其实在我国，固然动手能力弱的人居多，但也有一些动手能力很强而缺乏理论知识的民间人士，比如有农民自己试制飞机、机器人等的，本书对于他们，也许可有开阔眼界之功。
1701075075
1701075076
总之，我觉得本书实为一本不可多得的科普佳作，非常适合大、中学生和科学爱好者阅读，即使是已经身为科学家的专业研究人员，比如我自己，阅读本书也有许多收获。希望读者能在这些有趣的实验中，体味物理规律之奇妙，并能有自己的创新和发现。
1701075077
1701075078
陈学雷博士
1701075079
1701075080
中国科学院国家天文台
1701075081
1701075082
宇宙暗物质暗能量组首席研究员
1701075083
1701075084
1701075085
1701075086
1701075087
我们都是科学家：那些妙趣横生而寓意深远的科学实验（修订版） [:1701074925]
1701075088
我们都是科学家：那些妙趣横生而寓意深远的科学实验（修订版） 1 透过太阳眼镜，看到半个世界
1701075089
1701075090
1701075091
1701075092
一分钟简介
1701075093
1701075094
本章会介绍几个关于光的偏振性的实验，实验所需材料非常简单，一副偏振片太阳镜就可以了。在这些实验中，我们将会研究如何简单有效地判断太阳镜的偏振方向；如何用太阳镜来发现东南西北各处天空的不一样；我们还将用两片偏振片来呈现一根塑料快餐叉里蕴藏的五彩斑斓的世界。
1701075095
1701075096
本章实验的成功率可达到100%，而且其中蕴含着无穷的乐趣和深刻的原理。
1701075097
1701075098
闲话基本原理
1701075099
1701075100
市售的太阳镜中，有一种被称为“偏振片太阳镜”，当然，商家往往还会加上“高科技”作为形容词。我们买回来戴上，感觉似乎和普通的太阳镜没有太多差别：强烈的光线变得柔和了。“偏振片”起到什么作用呢？
1701075101
1701075102
1701075103
1701075104
1701075105
图1.1 两种偏振方向的绳波
1701075106
1701075107
光是一种电磁场在空间的波动，用一种形象的比喻来阐释这种波，就像我们手握一根绳子的一端，另一端栓在一棵树上，上下或左右抖动，绳子会产生相应的波动从一端传播到另一端。这两种不同的抖动方式产生的绳子的波动方向是不同的，手上下抖动，绳子也上下抖动；手左右抖动，绳子也左右抖动。这就是绳波的“偏振”（见图1.1）。光波也有类似的性质。一束光在水平方向传播，它所包含的电场既可以是上下振动的，也可以是左右振动的，这被称作光波的偏振。一般光源（如太阳、日光灯等）发出的光都是非偏振的，即两种偏振方向的光都有，而且含量都一样。而偏振片就是一种可以只让一种偏振方向的光通过，而吸收另外一种偏振方向的光的材料。这样，戴上偏振太阳眼镜，太阳的光就只有一半进入眼睛，自然变得柔和了。
1701075108
1701075109
动手实践
1701075110
1701075111
了解了偏振片太阳镜的原理，我们自然会问，既然光线有两种偏振方向，那么太阳镜究竟让哪一种偏振方向的光透过呢？（这被称为偏振片的偏振方向。）这正是我们第1个实验的内容。
1701075112
1701075113
第1个实验 判断偏振片太阳镜的偏振方向