相對論

相對論

愛因斯坦 廣義相對論100年

撰文／Scientific American編輯部  翻譯／甘錫安

大家都知道重力是什麼。如果有個盒子應該被推倒卻沒有倒下，連三個月大的嬰兒都會露出驚訝的表情；一歲大的小孩就知道，一個不穩定的物體是否會倒下，決定因素是它的形狀。科學家原本認為重力是往地球掉落，後來則採取更廣義的方式，把重力視為任何兩個質量間的引力。

後來愛因斯坦出現了。1915年，他在廣義相對論中揭示，重力不是一種力，而是宇宙彎曲的副產物。換句話說，日常經驗賦予我們對重力的認知是錯的。

發表於1915年12月2日的〈重力場方程式〉起初除了學界以外，並未引起很大的迴響。數年後，由艾丁頓爵士（Sir Arthur Eddington）率領的日食探險隊進行了一項觀測，使這個理論一夕成名。依據愛因斯坦的預測，星光在通過太陽附近時應該會彎曲，艾丁頓首先證實了這個彎曲現象。《紐約時報》宣佈「科學界對日食觀測結果有點兒激動」，後來成了著名標題。

他們激動是有原因的。我們很難想像一個世紀之前，廣義相對論的概念對當時普遍存在的宇宙和物理世界觀具有多大的破壞力。突然之間，空間和時間不再只是天體實際活動的背景。時空擁有自己的幾何結構，時空彎曲造成天體運動，也使我們的腳牢牢站在地面上。廣義相對論還指出，即使是光也必須依循時空的輪廓行進。

相對性的革命接著形塑了20世紀的許多領域，對哲學、藝術、政治和流行文化都有影響。它的發明者的名字成為天才的同義詞，沒沒無名的愛因斯坦成為全世界最傑出的科學名人。他憑藉自己的地位，在全球大事件中扮演重要的角色：他以提倡發展原子彈聞名，並在其後的數十年為這個錯誤懊悔不已。他遊說國會議員保護猶太人，同時公開批評種族主義，也積極倡導民權。此外，愛因斯坦的聲望和他的重大概念成為大眾認識科學的轉捩點，使20世紀成為科學年代，同時引領一直延續至今的科技轉變。

廣義相對論100年是個難得的機會，可以藉此檢視科學界令人難以置信的進展步調以及它對社會的影響。《科學人》2015年度專輯將回顧我們從愛因斯坦的傑出成就學到了什麼，同時展望這些成就在未來可能揭露哪些奧秘。包括從廣義相對論拓展出的眾多新研究領域，以及引領這位天才踏上相對論之路的靈光乍現時刻，並瞭解他如何運用純粹思考的力量探究這些真理，就連愛因斯坦所犯的錯，通常依然極具啟發性。

另外我們還將瞭解，許多人認為愛因斯坦最大的一項錯誤，也就是他抗拒接受量子力學，其實只是誤解。為了尋找愛因斯坦天賦的源頭，有人已經走火入魔，並且試圖研究愛因斯坦腦子的神經解剖結構。我們也將剖析愛因斯坦的行為，探究我們對天才的迷戀。

廣義相對論問世後的這100年也很重要，因為廣義相對論至今仍然未能統合重力與其他作用力，建立適用於萬物的統一理論。

愛因斯坦窮盡人生最後的歲月，追尋更高深的法則。這套法則不僅適用於廣義相對論解釋的宇宙，也適用於量子力學解釋的原子內部世界。他以為這個夢想近在咫尺，但好幾世代的物理學家努力了整整一個世紀，依然無法得出單一自然理論，相對論和量子力學至今仍然無法互相融合。

科學家近年來另闢蹊徑，探索暗物質和暗能量等愛因斯坦時代之後出現的數項宇宙奧秘，希望這些新的研究方向最後能協助我們實現愛因斯坦的夢想（參見66頁）。其他研究人員則藉由黑洞的極端狀況檢驗廣義相對論，試圖找出它的漏洞。此外，廣義相對論最不可思議的結果之一，也就是它帶來了時間旅行的可能性，或許也可為人類發現自然界更深一層的奧秘打開一扇門。

顯然，廣義相對論對20世紀物理學發展的重要性超越其他科學理論，愛因斯坦對21世紀的影響同樣超越其他科學家。在這個意義重大的百年時刻，物理學正等待著下一代的廣義相對論，我們也需要另一位元愛因斯坦。

天才：愛因斯坦Genius (2017)

http://pan.baidu.com/s/1jHCVNH8

豆瓣 https://movie.douban.com/subject/26782706/

Textbook

   [相對論].(美)愛因斯坦.

有關愛因斯坦的電影

愛因斯坦與愛丁頓 Einstein and Eddington (2008) 7.7

http://pan.baidu.com/s/1c2roKEW

豆瓣  https://movie.douban.com/subject/2137132/

愛因斯坦未完成的交響樂 Einstein's Unfinished Symphony (2005) 8.4

http://pan.baidu.com/s/1pKXV40N

豆瓣  https://movie.douban.com/subject/4117306/

《BBC地平線系列》地平線系列節目是BBC播出時間最長的老牌節目，內容囊括歷史、人文、宗教、地理、設計、藝術、生物、哲學、環保、倫理等多個方面，本節目通過大膽前衛的現場試驗與嚴謹精密的科學態度，探討從一些最根本最有趣最難以回答的問題。

改變世界的方程——E=mc^2

http://pan.baidu.com/s/1dEP2yT7

愛因斯坦和相對論

http://pan.baidu.com/s/1bpk5l1d

愛因斯坦的最大失誤Einstein's Biggest Blunder

http://pan.baidu.com/s/1bo7p42j

愛因斯坦的生死方程

http://pan.baidu.com/s/1ge7NwYJ

狹義相對論的意義 張海潮

http://ocw.aca.ntu.edu.tw/ntu-ocw/ocw/cou/100S222

高湧泉（1956年6月16日－），台灣理論物理學家。國立台灣大學物理系教授。致力於台灣科學教育。

1978年於國立台灣大學物理系畢業。其後赴美留學，於加州大學柏克萊分校跟隨鈴木真彥（Mahiko Suzuki）研究粒子物理，於1985年取得博士學位。

自1991年起於國立台灣大學物理系任教。

多年來從事科普寫作，投注心力於台灣科學教育。部分文章收錄於其個人散文集「另一種鼓聲」及「武士與旅人」。

高教授的研究興趣在於量子場論，特別是場論在粒子物理與凝態物理上的應用。他也很注意統計力學的發展，因為統計力學與場論有密切關係，二者的進展往往是齊頭並進的。近年來二維及三維場論是他研究工作的重點。低維場論可應用在數學，統計力學與低維凝態系統等不同領域上，雖然這方面研究已有許多重要突破，但仍有很多具挑戰性的問題待解決

隱密的方程式與隱密的對稱 高湧泉

古希臘人把美與對稱連在一起，但克蔔勒的橢圓軌道明顯不對稱、不完美。真的是這樣嗎？

對稱是現代物理學核心概念。自然界中有眾多現象，大至宇宙，小至基本粒子，奇特如超導、超流體，都不能不從對稱觀點來理解。一個概念能有這麼廣的適用範圍，其抽象程度想當然耳必然不低；無論是否真是如此，對稱在科學上的起源也和其他物理概念一樣，來自於具體的觀察。對稱的科學意義之歷史演變是非常有趣的，卻還沒寫進高中教科書，一般人大約是在科普文章或書籍中得知對稱的某些面向，譬如「規範對稱」與「自發對稱破缺」，乃至於所謂的「BEH機制」。由於BEH機制是2013年諾貝爾物理獎的主題，我想趁這個時機，在此以一系列的文章從頭說明對稱的科學意義。

故事得從古希臘的天文學講起。2000多年前的希臘天文學家相信地球位於宇宙的中心，天上的各種天體嵌於半徑不等、以地球為球心的各個天球上，一天環繞地球一周。恆星在天球上的位置是固定的，但是行星會在天球上繞著球心遊走：從地球上看，無論是恆星或是行星都是以圓形軌道繞著地球運行。這樣的模型雖然大體上可以說明天象，不過就行星而論，還是與實際的軌跡有些許出入，如要更精確符合觀測所得，還必須引入本輪、均輪、偏心點等更細膩的概念。所以由托勒密（Claudius Ptolemy）總其成的古希臘天文學中，行星是在圓形的本輪上等速運動，本輪的圓心則沿著均輪繞著均輪圓心運動，而此本輪圓心的運動相對於偏心點而言，有固定的角速度。總之，在古希臘人心目中，天體的軌跡都是由各種圓組成的。

為什麼古希臘人那麼喜歡圓？因為圓是最完美的曲線。為什麼這樣說？因為圓有個特性：無論我們把圓繞著圓心旋轉多少角度，它的形狀還是不變。其他曲線都沒有這種特色，沒有任何規則的曲線就不必談論了，即便是正方形，也只有當我們把它繞著中心點旋轉特定角度（例如90度或180度），才能得回原來的形狀。以當今的術語說，圓比正方形或其他曲線有更高的旋轉對稱。

運動方程式的出現意味著自然現象遵循著看不到、摸不到的數學規

被愛因斯坦稱為「現代物理學之父」的伽利略出生於1564年，比克蔔勒年長七歲；兩人雖是同一時代的人，卻從未相會，但因為都信仰當時被視為異端的哥白尼日心說，而有過書信往來，互通研究心得。當克蔔勒正全力探究天上行星的軌道之際，伽利略所關心的是地面上物體的運動規律；伽利略藉由觀察與高明的想像實驗，提出「慣性原理」，指出物體如果沒有受到外力作用，將會維持原有的運動狀態：靜止的物體維持靜止，運動中的物體將沿著原來方向以原有速率持續運動下去。若沒有伽利略的慧眼與大力鼓吹，流傳了1500年以上的亞裡斯多德運動學（?除非有外力推動，不然物體不可能永遠不停地運動下去）?不知還會錯誤地延續到何時。

如果慣性原理也適用於天上的行星，而行星的軌道顯然不是直線，那麼行星必然受到某種外力作用，在這樣的推論之下，衍生的問題即是：行星到底受到什麼樣的力才會沿著克蔔勒發現的橢圓軌道前進？這個問題得等到牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中提出完備的力學體系之後，才有完整的答案，那時距伽利略過世已45年。

既然慣性原理意味著外力會改變物體的運動狀態，牛頓便假設物體速度的變化（即加速度）和所受外力成正比，而比例常數就是（慣性）質量，以數學語言表示，這就是大家熟悉的運動方程式F＝ma，即力（F）＝質量（m）×加速度（a）。牛頓強過他人（例如對手虎克）的本事之一，就是能夠用他高明的數學能力，由克蔔勒歸納出來的行星繞行太陽的位置與速度（克蔔勒行星運動定律）推算出行星的加速度，從而證明行星加速度的大小與行星和太陽的距離平方成反比，並且其方向是指向太陽。一旦我們得知加速度，配合上運動方程式，就得知行星所受的力是所謂的「向心平方反比力」，亦即行星受到太陽所施加的平方反比引力。

規範對稱與一般對稱有本質上的

據說，現代物理學之父伽利略曾講過這麼一段話：「宇宙之書是用數學語言所寫的，其字母是三角形、圓形及其他幾何形狀；如果不借助於這種字母，我們不可能瞭解其中任何一句話，只能在黑暗的深淵中瞎摸。」這段話後來廣為流傳，大家都很佩服伽利略的遠見。不過今天回頭看，無論伽利略如何高瞻遠矚，他終究還是在談各種看得見的「幾何形狀」，尚未能預見其背後還有著更為抽象的「運動方程式」，如要深刻瞭解宇宙，就必須從這些看不見的方程式下手。

我在上期「形上集」說明瞭，天體的運行具有旋轉對稱，但這不是從具象的行星軌跡（橢圓）看得出來的，只有進入方程式的層次，才能知曉這一點。如今物理學家已經瞭解，除了重力，其他所有基本交互作用，即電磁、強、弱等交互作用，也都具有旋轉對稱；也就是說，描述這些基本作用力的方程式在坐標旋轉之下，其形式會維持不變。

在旋轉對稱之外，基本交互作用方程式還具有其他對稱，例如時間平移對稱、空間平移對稱、鏡像對稱（弱作用除外）、（電）荷共軛對稱（弱作用除外）、勞侖茲對稱等。上述最後一項指的是在狹義相對論的勞侖茲坐標變換之下，方程式的形式維持不變。

20世紀初，被愛因斯坦譽為最有創意的女數學家諾特爾證明瞭一個極重要的定理：每一個連續對稱都對應到一項守恆律；例如時間平移對稱對應到能量守恆律、空間平移對稱對應到能量守恆律、旋轉對稱對應到角動量守恆等。對稱與守恆律的密切關係在此之前從未被明確點出，例如儘管牛頓在《自然哲學的數學原理》中已經證明，任何連心作用力（如重力）都會導致角動量守恆（克蔔勒的等面積定律即是角動量守恆律），但諾特爾卻進一步揭示，對於角動量守恆而言，「連心力」的意義其實在於其相對應的位能具有旋轉對稱。在諾特爾之後，對稱與守恆律成了一體的兩面，兩者的關係是現代物理學之重要基礎。

磁矩所遵循的物理定律其實具有隱密的旋轉對稱。

羅盤（指南針）是每個人都知道的東西。雖然不是每個人都有愛因斯坦那種慧根，在四、五歲首次看到羅盤時，就已大感神奇，能從指針會受到看不見的力所支配，永遠朝向北方，而感受到「事物的背後，必然深深隱藏著某種奧妙」；但大家一定都在中學科學課程學到了羅盤是這麼回事：地球與羅盤的指針皆是具有「磁性」的物體，也就是說它們都各自有所謂的磁性南極（S）與磁性北極（N，地球的磁性南極在地理北極附近，而磁性北極在地理南極附近）；由於不同的極性會相吸，相同的極性會相斥，因此羅盤指針的N極會一直被地磁南極吸引而朝向北方。

若先不論地磁的來源，我們想知道羅盤指針的磁性是怎麼來的？而且這種磁性為何在某個溫度（稱為居裡溫度）以上，就會消失不見？物理學家用以下的模型來解釋：具有磁性的物體（例如磁鐵）是由無數多原子尺度的小磁體組成的，每個小磁體都具有S、N極，這些小磁體存在的理由可以進一步由量子物理去說明，但我們在此僅需假設它們存在；當溫度高於居裡溫度時，由於熱擾動的關係，每個小磁體N極的指向是任意的，因此其磁性彼此相抵消，這時磁體整體而言不具磁性，以術語講，即其「磁矩」為零。一旦溫度下降至居裡溫度之下，熱擾動減小，小磁體間的交互作用會讓它們的N極趨向同一方向，這時磁體的磁性就出現了（即其磁矩不為零），而且隨著溫度的下降，磁性會越來越強，到了零溫度，所有小磁體的N極便全部整齊地指向北方。

就自發失稱的概念而言，磁體與超導體根本是同一回事。

我在上一期「形上集」中以磁體能夠自發產生磁矩為例，介紹了「自發失稱」這個20世紀物理學中最重要的概念之一。扼要地講，自發失稱即是物理系統在零溫度時所進入的最低能量狀態，並不呈現出我們預期的某些對稱性。我們之所以期待看到對稱性，是因為系統所遵循的物理方程式具有對稱性，便以為這些方程式的最低能量解，也應該具有方程式所擁有的對稱性。當系統的自由度是有限的時候，這種預期是合理的。以每個高中生都知道的氫原子（一個有限自由度系統）為例，電子受到質子所施的向心庫侖靜電力，它所遵循的薛丁格方程式便具有旋轉對稱，而薛丁格方程式的最低能量解，即所謂的「1S軌域」，的確也呈現了旋轉

 訂閱文章

從牛頓定律到愛因斯坦相對論--方勵之

張貼者：2014年12月21日 下午4:09Bob Chan   [ Robert Chan 已於 2016年8月25日 下午3:01 更新 ]

作者: 方勵之 / 褚耀泉

出版社: 科學出版社

出版年: 1981

頁數: 140

統一書號: 13031-1531

內 容 簡 介

本書介紹了從牛頓定律到愛因斯坦相對論的一些主要發展線索，闡明瞭物質宏觀運動的基本規律，較全面地敍述了狹義相對論和廣義相對論的知識。著重介紹了近 20 多年來廣義相對論天體物理和宇宙學的發展。

本書可供高中以上文化程度的廣大讀者閱讀。

目錄:

第一章 從亞裡斯多德到牛頓……………………………… 1

時空觀——亞裡斯多德的宇宙中心——牛頓時空觀中的相對與絕對——馬赫的批判

第二章 時間、空間和運動…………………………………10

時間的測量——長度的測量——事件和世界線——運動的相對性——速度的合成

第三章 從經典的速度合成到光速不變……………………19

光學現象中的疑難——超新星爆發和光速——乙太假說——麥克爾遜-莫雷實驗——光速是不變的——新的速度合成律——光速是極限——超光速問題——c的測量

第四章 從伽利略相對性原理到狹義相對論………………33

薩爾維阿蒂的大船——狹義相對論的兩條原理——“同時”是相時的——誰先動手——因果關係

第五章 鐘和尺的相對與絕對………………………………43

牛頓時空觀中的時和空——運動鐘的變慢——μ 子的壽命——雙生子佯謬——動尺的縮短——湯普金斯先生的錯誤——洛侖茲變換

第六章 動力學問題…………………………………………56

亞裡斯多德的力學——動者恒動——牛頓的力學規律——牛頓力學與光速極限的矛盾——慣性品質隨速度的變化——懶惰＝活潑——新時代的一塊奠基石

第七章 從比薩斜塔到廣義相對論…………………………65

比薩斜塔上的實驗——萬有引力——水星近日點的進動——引力品質

慣性品質的普適性——引力的本性就是“沒有”引力——局部慣性系——什麼是引力？——愛

因斯坦的引力場方程

第八章 從牛頓到後牛頓……………………………………79

後牛頓修正——行星近日點的進動——自轉軸的進動——引力紅移——光線彎曲——雷達回波的延遲

第九章 從經典的引力坍縮到黑洞…………………………90

再談強場條件——引力坍縮——強場天體在何處？——脈衝星是一種緻密天體——中子星的結構——黑洞——黑洞是不毛的——臨界品質——X 射線雙星

第十章 引力波的證實…………………………………… 106

愛因斯坦的預言——宇宙中的引力波源——韋伯的實驗——雙星引力輻射阻尼——PSR1913＋16——一個理想的相對論天空實驗室——引力輻射阻尼的證實

第十一章 從牛頓宇宙到宇宙的膨脹…………………… 117

從有限有邊到無限無邊——牛頓無限宇宙的困難——“白癡”的問題——有限無邊的宇宙——宇宙的膨脹——大爆炸宇宙學——天體的年齡——微波背景輻射——氦的豐度

第十二章 愛因斯坦之後………………………………… 134

對統一的追求——大統一和宇宙的極早期——引力和量子論——黑洞的發射——超統一和奇性

曼哈頓計畫 第一季 Manhattan Season 1 (2014)  

http://pan.baidu.com/s/1gfKB5ib

 導演: 湯瑪斯·施拉梅

編劇: Sam Shaw

主演: 阿什利·祖克曼 / 約翰·本傑明·西基 / 瑞吉兒·布羅斯納安

類型: 劇情

製片國家/地區: 美國

語言: 英語

季數: 1

集數: 13

單集片長: 45分鐘

劇情簡介

人口僅1萬的新墨西哥州小城市洛斯阿拉莫斯，因擁有了世界上第一個原子能研究中心而舉世聞名。本劇講述的是一群頭腦天才，但人格各有缺陷的科學家在這片土地上，為代號為曼哈頓的原子彈秘密計畫工作的故事，對這群人來說，這是一個充滿了秘密和謊言的世界，他們生活中的方方面面都是虛假的，於是..　　上個世紀4 0年代初，美國在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯秘密研發核武器...

走出簡單歷史陳述的《曼哈頓計畫》是2014年度最佳新劇。——《新聞週刊》Daily Beast

　　《曼哈頓計畫》複雜、引人入勝、啟迪心智。——Uproox

　　《曼哈頓計畫》儼然又一部絕佳的經典之作，正如七年前《廣告狂人》將AMC帶入新紀元一樣，如今的《曼哈頓計畫》亦能為WGN掀開新的一章。——《聖路易士郵報》

　　野心之作馬力全開的序曲。——《娛樂週刊》

　　《曼哈頓計畫》非常、非常出色。——《福布斯》

全美傳媒和評論界一致激贊的2014年年度最佳新劇《曼哈頓計畫》是WGN AMERICA繼《賽勒姆》後出品的第二部電視影集。由艾美獎 及金球獎提名作品《性愛大師》編劇Sam Shaw企劃、編劇並擔任監製，連續四年艾美獎最佳影集《白宮風雲》的艾美獎獲獎導演Thomas Schlamme擔任該劇的製作和導演工作。

上個世紀4 0年代初，美國在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯秘密進行了世界上第一顆原子彈的研製。本劇聚焦投身於這場科學研究中的科學家們——他們才華橫溢，卻也遍身缺陷。除了要與時間競賽，還要艱難地在秘密、謊言 和他們身後脆弱的家庭關係間尋找平衡。

John Benjamin Hickey扮演主人公Frank Winter，一個才華橫溢但是有自毀傾向的物理教授，他奉命主導曼哈頓計畫的研發。這項絕密任務不僅將危及他的家庭，還將傷及他的心智。Ashley Zukerman扮演Charlie Abrams，一個聰明絕頂的年輕人，自認為是一個「整天和數字打交道的人」。他的智商高達180，而且很有幽默感。Daniel Stern扮演心理顧問Glen Babbit，負責為參與曼哈頓計畫的年輕物理學家們提供心理輔導。他利用自己的智慧和機智小心穿梭於洛斯阿拉莫斯的政治雷區。Rachel Brosnahan扮演來自波士頓的女孩Abby Abrams，她一時衝動同意和丈夫Charlie Abrams來到一個幾乎「前不著村後不著店」的地方，但很快意識到這裏的生活非常艱難。Harry Lloyd扮演野心勃勃的牛津大學畢業生、物理學家Paul Crosley。當他意識到自己將建造世界上第一顆原子彈時，他對工作的忠誠開始動搖。Katja Herbers扮演Frank Winter教授實驗團隊的成員Helen Price，是極少數參與曼哈頓計畫的女性科學家之一。Christopher Denham扮演物理天才Jim Meeks，應邀加入研製原子彈的絕密項目，是Frank Winter教授實驗團隊的成員之一。Olivia Williams扮演天才植物學家Liza Winter，有一段非常複雜的歷史。她陪伴丈夫Frank Winter（John Benjamin Hickey）來到洛斯阿拉莫斯生活，但她很快發覺這座城市周圍的環境出現了異常變化。Alexia Fast扮演Frank和Liza的女兒Callie，雖然只有16歲但非常世故，說話尖酸刻薄。Frank因為工作的緣故三天兩頭不在家，而且每次都是「神秘消失」，Callie對此充滿抱怨。David Harbour扮演多集角色Reed Akley，是洛斯阿拉莫斯最有名的「金童」，領導著超過600名科學家組成的龐大團隊。Michael Chernus扮演Frank團隊中的科學家Louis “Fritz” Fedowitz。Carole Weyers扮演在洛斯阿拉莫斯工作的電話接線員Elodie，是個法國人。Daniel London扮演曼哈頓計畫的主導者、著名理論物理學家奧本海默（Oppenheimer），他當時是洛斯阿拉莫斯實驗室主任。

1945年7月16日一朵高達40,000英尺的蘑菇雲騰空而起，這可謂二戰史上最具歷史意義的時刻之一，然而在短短的幾年裏第一顆原子彈究竟是如何研製成功的，這背後的故事一直是個未解之迷，7月28日由美國WGN America拍攝的美劇《曼哈頓計畫》將播，該劇集試圖徹底揭開謎底，優酷也將同步美國全網獨家為你呈現這邊巨制年代戲。隨著《曼哈頓計畫》的開播，也標誌著優酷大波美劇的強勢歸來。

強強聯手打造年代劇，歷史感頗強

《曼哈頓計畫》是由WGN America繼《賽勒姆》後出品的第二部原創劇。由艾美獎及金球獎提名作品《性愛大師》編劇Sam Shaw企劃、編劇並擔任監製，連續四年艾美獎最佳影集《白宮風雲》的艾美獎獲獎導演Thomas Schlamme擔任該劇的製作和導演工作。故事以上個世紀40年代初，美國用來秘密研發核武器的城市洛斯阿拉莫斯為背景。這座只有1萬人口的小城市因為擁有世界上第一個原子能研究中心而聞名，美國曾在這裏成功研製出世界上第一顆原子彈和氫彈。

該劇聚焦於投身在這場武器研究中的科學家們——他們才華橫溢，卻也遍身缺陷。除了要與時間競賽，還要艱難地在秘密、謊言和他們身後脆弱的家庭關係間尋找平衡。他們在洛斯阿拉莫斯夜以繼日地進行超級著毀滅武器的研究，他們在承受工作壓力的同時還要承受來自家庭的壓力。對這些人來說，這是一個充滿了秘密和謊言的世界，他們生活中的方方面面都是虛幻無形的。

約翰-本傑明-西基(John Benjamin Hickey)將扮演主人公弗蘭克-溫特(Frank Winter)，一位奉命負責曼哈頓計畫的物理學家。奧奧莉維亞-威廉姆斯(Olivia Williams)將扮演他的妻子莉莎-溫特(Liza Winter)，一位天才植物學家。出演該片的還有丹尼爾-斯特恩(Daniel Stern)、阿什利-祖克曼( Ashley Zukerman)和切爾-布羅斯納安 (Rachel Brosnahan)等。從預告片的風格上看，全季可謂前無古人，後無來者的還原了美國二戰時期的小鎮原貌，雖然戰爭年代的歷史不會再重演，但歷史留下的故事卻耐人尋味。

海報寓意深刻，“核彈、家庭”兩難全

美劇向來以情節緊張，衝突迭起著稱，然而在劇情背後，優秀的美劇往往還有展現人性的一面耐人回味。《曼哈頓計畫》當然也不例外，仔細琢磨預先發佈的海報，你會發現三張海報都有著深刻的寓意，第一張是一個小鎮被一個碩大的原子彈所破壞，更特別的是海報中原子彈沒有爆炸，而是深深的陷入在地中，畫面令人深思，第二張海報中是一個身穿連衣裙，但看不清面容的女性，她的背後是一個因原子彈爆炸而產生的蘑菇雲，海報也標出了“她不僅是她”的口號，第三張海報則是一個三口之家走在乾涸荒蕪的荒野中，而空中則飄著一朵狀似原子彈的雲彩，“核彈、家庭”是WGN給這套海報的定義。

在第二次世界大戰的年代，數以萬計的人被拉入到這場“曼哈頓計畫”中，然而據說真正瞭解計畫真相的人只有12個，在這樣一場關係到戰爭格局的歷史事件中，那些不知情的人究竟在什麼時候發現他們參與的是一個超級武器的研究。當他們發現了真相後，究竟又有什麼樣的反應，在密不透風的緊張劇情中，你將看到多個科學家以及多組家庭的故事重現。一些不為人知的秘密將被公佈於眾，這是對歷史的尊重，更是對所有為世界和平作出貢獻的科學家，以及其家人的致敬。

一段迷一樣的歷史即將重現，和所有劇迷一起發掘原子彈誕生的前世今生吧!

曼哈頓計畫 第二季 Manhattan Season 2 (2015)

http://pan.baidu.com/s/1o7Eb0fg

主演: 約翰·本傑明·西基 / 哈裡·勞埃德 / 威廉·彼德森

類型: 劇情

製片國家/地區: 美國

語言: 英語

集數: 13

IMDb連結: tt4307982

劇情簡介

 　　上個世紀4 0年代初，美國在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯秘密進行了世界上第一顆原子彈的研製。本劇聚焦投身於這場科學研究中的科學家們——他們才華橫溢，卻也遍身缺陷。除了要與時間競賽，還要艱難地在秘密、謊言 和他們身後脆弱的家庭關係間尋找平衡

曼哈頓這劇絕對是滄海遺珠，精彩程度其實不亞於國土。博弈論，憑空出現的室友，既視感還是挺強烈的，通過這段極端的手法來一點點的對frank這個人的背景抽絲剝繭，卻不知命運被擰成了一個死結，究竟要如何解開？

第二季比上一季精彩很多。到本集算是和真實歷史相符，德國人根本沒摸到原子彈的門道，反倒是當美國人主義納粹間諜時，一名美國科學家洩漏了情報給蘇聯人，使蘇聯人幾年後擁有了原子彈，達成了恐怖平衡。最終的最終，沒人能左右歷史的走向，Frank在本集被當做prawn耍，卻不知在更大的圖景上，山姆大叔也被歷史當做了prawn。

覆核之後 The Day After Trinity (1981)

導演: Jon Else

編劇: Jon Else

主演: 羅伯特·奧本海默

類型: 紀錄片 / 傳記

製片國家/地區: 美國

語言: 英語

片長: 88 分鐘

曼哈頓工程 The Manhattan Project (1986)

導演: 馬歇爾·布瑞克曼

編劇: 馬歇爾·布瑞克曼 / 湯瑪斯·鮑姆

主演: 約翰·利思戈 / 理查·肯索爾 / 羅伯特·申坎

類型: 喜劇 / 科幻 / 驚悚

製片國家/地區: 美國

語言: 英語

片長: 117分鐘

劇情簡介

Paul Stevens' high school science project has gotten a little out of hand. He just built an atomic bomb. Now he's got 11 hours to make sure it doesn't work.

密碼114Dr. Strangelove or: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb (1964)

導演: 斯坦利·庫布裡克

編劇: 斯坦利·庫布裡克 / 特裡·索澤恩 / 彼得·喬治

主演: 彼得·塞勒斯/喬治·C·斯科特/斯特林·海頓 / 詹姆斯·厄爾·鐘斯 / 葛籣·貝克

類型: 劇情 / 喜劇

製片國家/地區: 美國 / 英國

語言: 英語 / 俄語

片長: 95 分鐘

豆瓣評分 8.8

劇情簡介

　　美國空軍將領傑克•瑞（斯特林·海頓 Sterling Hayden 飾）懷疑蘇共的“腐朽思想”正在毒害“正直善良”的美國人民，他於是下令攜帶核彈頭的飛行部隊前往蘇聯，對敵人進行毀滅性的核打擊。蘇聯方面得知此事，立即致電美國總統墨爾金•馬夫雷（彼得·塞勒斯 Peter Sellers 飾），並威脅如若領土遭到攻擊，蘇聯將不惜一切代價按下“世界末日裝置”。該裝置的威力足以摧毀地球上所有的生命。

　　一場有關全人類乃至整個地球命運的戰爭就這樣悄然且荒誕地拉開了序幕……

　　影片根據彼得•喬治1958年的小說《紅色警戒（Red Alert）》改編而成，與《2001漫遊太空》、《發條橙》並稱為“未來三部曲”

解碼奇愛博士奇怪的愛。

【作者:西夏 原載於《科幻世界》07年第四期】

[故事] 戰略空軍基地將軍將自己的性功能障礙歸咎于水中加氟防治壞牙的科學方法，認為這是蘇聯企圖毒化美國人體液的陰謀，於是下令空中24小時巡弋待命的核彈轟炸機隊進攻蘇聯，並以全面核戰為由關閉了基地通訊。大驚失色的國防部為避免偶然核戰，一面想法召回飛機，一面與政要緊急磋商。由於意識到蘇聯的核反擊將毀滅美國，軍方建議乾脆乘機實施全面核攻擊，從而借此永遠解決蘇聯威脅問題；而總統為了和平，試圖請求蘇軍幫忙擊落自己的飛機，卻驚恐得知蘇聯已製造了足以摧毀地球的“末日裝置”，該裝置會在蘇聯遭到核攻擊時自動啟動，無法阻止。終於，一架B-52載著兩枚氫彈越過艱險擊中目標，核毀滅被啟動之際，名為“奇愛”的科學博士現身國防部作戰室，開始用自己無與倫比的智慧和無法抑制的激動，描述起一個令人嚮往的地下礦坑生存藍圖……

[起源和閒話] 本片小說原著《紅色警戒》，作者彼得·喬治二戰時曾為英國皇家空軍情報官，據說曾在空軍基地被一架掠過頭頂的美軍B-47轟炸機震得咖啡杯摔在地上，邊上人評說一句“第三次世界大戰就會這樣來臨”竟使喬治猛得靈感，三星期寫出了《紅色警戒》，跟克魯亞克寫《在路上》一樣快。注意這個《紅色警戒》跟那個即時戰略遊戲《紅色警戒》系列沒有關係。電影對於當年的核威懾極盡嘲弄，沒想到在電影完成兩年後原作者喬治本人竟不堪核戰恐懼而於1966年6月自殺身亡，由於小說本身的文學成就並不算高，電影《奇愛博士》就成了我們依稀記住這位先覺者的唯一憑據了。所幸《奇》片在很多“一百”名單上位居前茅，1989年美國國會圖書館因其“重要文化意義” 而與《公民凱恩》、《飄》、《卡薩布蘭卡》、《綠野仙蹤》等一起列進第一批國家電影保護收藏目錄。

[背景] 卻說1960年代冷戰突然加劇，豬灣事件和古巴導彈危機使得核毀滅的幽靈突然從世人生活的背景被調到前臺，反映核焦慮的西方科幻-災難片開始丟掉50年代的種種動物寓言面具，而出現咄咄逼人的現實景象，先有《海濱》（On the Beach，1959），後有紀錄式的《戰爭遊戲》(The War Game, 1965)，同期還有《奇幻核子戰》（Fail-Safe，1964)。那時庫布裡克為準備一部關於核威懾的電影，已經刻苦研究學習了三四年，忽一日，美國經濟學家湯瑪斯·謝林（Thomas Schelling）在飛機上讀到小說《紅色警戒》，視為一個描述偶然核戰的絕好案列，在《原子科學家通訊》上發表了一篇評該小說的文章，竟被庫布裡克讀到，二人當即聯絡並跟彼得·喬治談下了電影改編權。那個湯瑪斯·謝林，因廣涉運籌學、外交學、國家安全、核戰略、軍備控制理論，在四十年後的2005年，“以其博弈理論（game theory）增加了我們對於衝突與合作的理解”而獲諾貝爾經濟學獎，這是另外話題。

小說版的《奇愛博士》是個一本正經的故事，庫布裡克卻發現因為“核威懾”主題內在的非邏輯以至荒誕性，電影完全沒法拍成正劇，終於以我們現在看到的黑色荒誕的模樣，成為美國電影學院“百年最佳”排行榜上第三好笑的電影。不過中文觀眾看字幕很難覺得這部電影有那麼好笑；就算是英語觀眾也很難同意該片到底有多好笑。畢竟因為核毀滅這樣的沉重主題，很多觀眾即使謹慎笑起來也是懷著神經質的緊張和負罪心理，這在電影史上絕無僅有。

[核威懾] 美國科學家聯盟的太空戰略、國際安全及軍情分析大腕約翰·派克（John Pike）曾說，“關於核戰略的所有東西，都可以從《奇愛博士》學到。”正因為如此，這部電影現在已經成為大學的國際政治與核戰略研究的教科書內容，因為它把核威懾的重要而荒謬的邏輯完整呈現了出來。一個空軍基地的指揮將官，為什麼擁有下達核攻擊命令、掌握地球命運的大權？另一方面，為什麼蘇聯的“末日裝置”是完全自動反應，不可能被人為因素改變？《奇》片從兩個方面展示了核威懾邏輯必然走向的墮落。

核戰略的核心是“核威懾”。什麼是“威懾”？奇愛博士在影片最後是這麼說的：“威懾是一種讓敵人在發動進攻時產生內心恐懼感的藝術。”——記住了：威懾是一種“藝術”不是“科學”，它需要的是“恐懼感”，而恐懼感，需要有效地傳達到你想要打擊的敵人的腦筋裡面才能激發起來，否則威懾就不存在。所謂“末日裝置”在我們的現實中雖然從未真正實現過，但正如奇愛博士所說，它在技術上完全是可能的，因此它高度濃縮了當年美蘇的核恐嚇戰略，該戰略名曰Mutual Assured Destruction，即“對等保證摧毀”，縮寫成MAD，正巧是“瘋狂”一詞。瘋狂而奇妙的事情，往往牽涉到邏輯的怪圈，核威懾也如此。為了有安全感、為了高人一籌或者為了迎頭趕上，你不得不拼命製造核武器；如果MAD狀態達到，即通常所說的“核平衡”，那麼使用核武器就是不合邏輯的行為，因為誰先攻擊誰就會遭到毀滅性報復，而如果有誰被首先攻擊，其報復也就變得沒有意義，大家都已經玩兒完了，誰還會有心思去報復？另一方面，在真的常規衝突升級的情況下，人的理性在決策核打擊時又會陷入邏輯的障礙，更不用說還有情感上的障礙了，於是核戰略理論的版本也必須跟著升級，這就勢必引入非理性、非人性、或者說不確定的因素，才能繼續提高有效的“核威懾”能力，這樣我們就邏輯地、或者說非邏輯地有了對非集權的、非統一指揮的攻擊作戰系統的需求，這就是一個小小的空軍基地司令可以發動核大戰的原因；也有了自動引爆、完全無法人工控制的反擊系統，這就是“末日裝置”。讓國家和軍隊把核武器控制權放棄給電腦、各種感應元件、以及任何一個基地司令官，才能確保核恐嚇無時無處不在的有效性。這不合邏輯的瘋狂結局，變成了核威懾戰略的符合邏輯的下一步，雖然當年蘇聯並未造出末日裝置，但他們真的完全可能象電影中的俄國大使那樣從《紐約時報》的討論得到末日裝置的靈感，而當年整個歐洲，真的都佈滿了可以隨意發動核大戰的空軍司令們。奇愛博士說，這是核威懾理念的精髓，可以讓大家永遠都在理性和非理性的邊緣徘徊，在恐懼中不敢輕舉妄動。

但是人算不如天算，糟糕在於，有個指揮官腦子突然進水或者出水，就心血來潮真的發動了攻擊，將一切政治和外交拋諸腦後：“戰爭太重要了，不能留給政客來處理。”而另一邊呢，還沒有來得及通告全球自己已經達到MAD狀態，給了瘋子可乘之機。這些使人發根倒立的“人為錯誤因數”之上，我們還有戴上牛仔帽的機長“金剛”上校，他訓練有素、英勇頑強，率領一班各族人民的傑出代表，以大無畏的美國英雄主義精神跟百折不撓的德克薩斯牛仔氣概——他確實不知道自己在幹什麼——終於使得世界朝著毀滅的方向平穩前進無法逆轉。

[名詞解釋] 那個勇敢的上校姓 Kong，美國人除了“金剛”之外，沒有別人有這個姓。美軍轟炸機的先進上校，為什麼有個“金剛”的姓呢？這樣我們就不可避免涉及成人內容了（未成年讀者請在父母指導下閱讀）。所有論家都同意，《奇》片將雄性的性衝動跟雄性好戰的攻擊特性並置，從片頭那個誰也不會漏掉其含義的轟炸機空中加油的“雄起”畫面，到最後轟炸機上校騎著導彈飛向地面炸開蘑菇雲的“高潮”狀態，全片實際上是以戰爭釋放焦慮的一個完整過程，活蹦亂跳的上校簡直就是沖在最前面的一枚精子，他（缺）一根筋地沖向目標絕不放棄的勁頭，讓他姓“金剛”的姓真是再合適不過，何況他在朗讀救生物品清單時，還流露出了跟金剛一樣的戀物癖。“金剛”癟著他土得掉渣的德州土音，讀到“一套避孕藥、三支口紅和三雙尼龍襪”時，尖著嗓子美滋滋地說：“這些東西夠去（拉斯）維加斯混上一個週末了……”。豈止“金剛”，一份深入的研究指出，《奇》片所有名字都帶有直白露骨的性意味，這一點翻譯版本可能很難傳達。如空軍基地司令叫做“撕破衣服者”(注)；總司令名字Buck是“雄性動物”，姓Turdginson意味“腫脹，勃起”；美國總統的姓，在粗俗語言中指妓女、陰部、或娘娘腔的男人；蘇聯大使名字直接跟“薩德”或者“性虐狂”掛鉤；蘇聯總理名字雖是個普通俄國名字，卻是陽性形式的生殖女神名，而他的姓Kissov (=kissoff) 意為吻別、吐口水哄走，意思等於“你死去吧）”；那個英國軍官的名字呢，不但是一種春藥、懷胎藥之類的植物，也被某些同性戀組織拿來做標誌，而這個角色跟同性戀有關這一點也被故事情節一再證實，以至於陸軍軍官以為自己奉命來逮捕他是因為他在基地領導了一場“墮落者的暴動”，一見到他就因為他奇怪（漂亮）的制服而嘲笑他是易裝癖。也不光是人的名字。轟炸機機艙的第一個鏡頭就是一本《花花公子》雜誌插頁圖片，覆蓋裸身女郎腰部的大書是Miss Foregin Affairs，以“外遇”諧音“外交”；而飛機攻擊的第一目標Laputa，則是《格列佛遊記》中一群瘋狂科學家的島嶼，他們瘋狂沉浸於思辨，以至於妻女們要跑到人世間去偷情尋求滿足。（熟悉宮崎駿的影迷當然會說，啊，Laputa,那是《天空之城》...）當然最為有名的還是那個發瘋的基地將軍“撕破衣服者”，打仗的神聖理由，是為了保衛自己和美國人民“寶貴的體液”，在他發佈進攻命令的莊嚴時刻，他嘴裡始終把玩的那支雪茄，在仰拍的鏡頭中不由自主高高翹起來……如果對比原小說就知道，電影版的《奇愛博士》已經把小說中很多低廉玩笑剔除或者弱化了，但影片尾聲地球人命在旦夕時的性玩笑，表明所有那些名字的講究都義有所指。當國防部作戰室的所有男人們不分意識形態和國籍、不分軍階、軍種，全都津津有味地在奇愛博士“十個女人配一個男人”的奇妙主意下，暢想起未來地下礦坑生活一夫一妻制的必然終結。博士說，所選的女人要具有高度性感的刺激性，而男的要優秀，要包括軍方和政界上層，這樣在不到100年時間裡就可以締造新的一代優秀的美國人。一時間大家忘了幾分鐘後全球即將毀滅的事情，迫不及待地要開始跟蘇聯展開“礦坑競賽”，戰爭的雄性本質和荒謬特性可謂一覽無遺。

現在我們就可以來探討很多人都忘了問、或者被問到的時候不免語焉不詳的問題了：為什麼這部電影要以一個情節上不起眼的配角、在片末才出現的“奇愛博士”來命名？那長長的、古怪的片名的後半部分到底是什麼意思：奇愛博士，或我是怎樣停止焦慮而開始愛上核彈的。原來，這是一個關於“奇怪的愛”的故事，而這種奇怪的愛的最高造詣者正是“奇愛博士”，他不是一般意義上的“配角”，卻是所有角色的集大成者，所以在他雄辯地開口之時，所有人都靠邊站洗耳恭聽：原來戰爭居然可以絕妙地解決雄性的焦慮，怪不得滿屋的眼睛都難以置信地大放光輝。

 [博士之愛，和他不聽話的右手] 《芝加哥太陽報》的美國影評大腕伊伯特兩次撰文、三次發表出來評說《奇》片，都對其結尾很不感冒，認為那一段奇愛博士的演講完全是畫蛇添足。很顯然如果不是庫布裡克的藝術智商太低，就是伊伯特在奇愛面前迷失了靶心，這倒也正好顯示了庫布裡克的敘述結構跟一般好萊塢電影的許諾和造成的期待都無法接軌。撥開“冷戰”“核威懾”的面紗，《奇》片跟庫布裡克後來的《2001》不但有很類似的結尾方式，更有著同一的深層主題，即理性設計了機器，機器按照理性的邏輯完美地運行，最後竟帶來人的毀滅。“奇愛博士”就是瘋狂理性的化身。當密碼終於被破解、大部分飛機終於撤回、作戰室裡一片歡呼時，“勃起”將軍吹口哨帶領大家感謝上帝，而奇愛博士呢，在黑暗中靜默如一尊蹲伏的幽靈，暫時退出聚光燈，卻又像是隨時都可能飛撲回來；在得知核毀滅終究不可避免時，他終於一下又回到了視野中心，不但迅速計算出放射性需要多久才能減弱消失，更迅速地、抑制不住亢奮地提出了他絕頂聰明的“後末日” 生存主張。

“奇愛博士”的形象取自美國火箭專家布勞恩的身世（納粹德國V-2導彈之父），加上前國務卿基辛格博士的口音、卷髮和他的思想，更有美國核戰略專家XX.的影子和言論，而他所效力的“布蘭德公司”，當然指的是美國高級智囊“蘭德”集團。奇愛博士在黑暗中也始終帶著墨鏡、始終高度緊張地咧嘴笑談的煞白的臉龐，恍若邪惡撒旦讓人不寒而慄，他演講起來可以那麼天之驕子地昂揚和不容置辯，但他卻控制不住自己的右手！那只藏在黑手套中的手，在一片顫慄的抽搐中，要死捏住他的香煙、要卡他脖子、要不停地舉起來行納粹的死亡之禮，透露出他的過往身世。注意“手臂”一詞arm，也指武器、軍備。在奇愛博士用左手徹底打軟了右手（左派、右派？）之後，世界毀滅的衝擊波下他突然激動地從輪椅上站了起來，弗蘭肯斯坦般沖向前方並狂喜地用德文高呼，不是“上帝啊我站起來了”，而是“領袖啊！我站起來了！！”這是本片最後一句臺詞，就算你不懂德文、不懂英文，那發音的物理質感也足令人毛骨悚然。

我們已經沒有篇幅來討論《奇》片的視覺風格、以及用口語來討論天下大事的語言風格怎樣支援電影的理念並豐富了表達，以及精彩的表演（包括塞勒斯一人出演三個角色）怎樣將一個荒唐的故事演繹得栩栩如生真實可信，但必須提及庫布裡克絕妙的音樂使用。先有片初的飛機做愛歌曲《請再溫柔一些》，片末地球的核爆狂歡中則有爵士老歌《我們還會再相聚》。德州上校不合時宜的牛仔愛國主義，跟二戰愛國歌曲《強尼大步回家鄉》那緊鑼密奏的小軍鼓真是相映成趣，伴著這首曲子，金剛上校騎氫彈如騎瘋牛的末日姿態已經進入了電影史上永被記住的聖像行列，而那句“寶貴的體液”，也已成為美國電影四大經典臺詞之一。

《奇愛博士》拍攝四年後，庫布裡克拍攝了《2001：太空奧德賽》，那時核危機依然高懸如達摩克裡斯之劍，所以《2001》裡面那根著名的白骨，扔上太空後變成的那個乳白色的巨大太空物件不是別的，正是用於星球大戰的地球同步軌道核武器。現在雖然全世界的核武儲存已$經大為減少，不要忘了它們依然足夠把我們活著和死去的人都摧毀若干個輪回。

關於文中空軍司令 Jack Ripper 名字的含義，本人一不留神，就鬧了一個無知的謬誤，讓人大跌眼鏡事小，以訛傳訛就是罪魁禍首了。現轉抄維琪中文幾個段落，請那些轉貼了本文的熱心人們，麻煩再貼一遍，總不能我去一個個更正吧......

【Jack the Pipper——開膛手傑克】

中國綜合症 The China Syndrome (1979)

導演: 詹姆斯·布裡奇斯

編劇: Mike Gray / T·S·庫克

主演: 簡·方達 / 傑克·萊蒙 / 邁克爾·道格拉斯 / 斯科特·布蘭迪

類型: 劇情 / 驚悚

製片國家/地區: 美國

語言: 英語

片長: 122 分鐘

豆瓣評分 7.9

劇情簡介

　　詹姆斯．布裡奇斯導演。女記者金伯利和攝影師亞當斯拍到加利福尼亞一家核電站控制室發生故障的情景，且發現這是個嚴重的事故——中國綜合症。為了能把真情公諸於世，他們歷經千辛萬苦僥倖逃脫特工的暗殺，終於在電臺作了揭露。本片把藝術與嚴肅的社會態度有機地結合在一起，但又讓人感覺不到政治和社會含義的存在。它是一部第一流的情節片，也是一部現實主義影片。

重水之戰The Heavy Water War (2015)

導演: Per-Olav Sørensen

主演: Espen Klouman-Høiner / 克裡斯托夫·巴赫 / 安娜·弗賴爾 / 皮普·托倫斯

類型: 劇情 / 歷史 / 戰爭

製片國家/地區: 挪威

語言: 挪威語 / 德語 / 英語

集數: 6

單集片長: 45

劇情簡介

               劇集講的是二戰期間最激動人心的一段歷史。納粹實力意圖開發研製原子彈，而為了阻止它們的邪惡意圖，同盟國奮力阻止原子彈的開發。在1933年的斯德哥爾摩，德國科學家維爾納·海森堡獲得了諾貝爾物理學獎。本片的高潮是1943年，將挪威山上的一家重水工廠爆破的情景。由英國、挪威和德國演員主演歷史中的真實人物，我們將深入瞭解歷史上那些困境與挑戰。這些人努力的成果，也為未來民主的到來奠定了基礎。

梁燦彬教授 微分幾何 相對論 與 廣義相對論

梁燦彬教授，1938年生於中山石岐，後為躲避戰亂，與家人移居澳門。1952-1955年在廣東省廣雅中學讀高中。1955年考入北師大物理系。1959年畢業並留系任教，1981-83年在美國芝加哥大學任訪問學者，回國後長期擔任基礎課、專業課教學及科研工作。1986年起任教授，後任博導，1999年退休後應邀先後（及同時）在北師大、清華大學、中國科學院數學院講課多次。 著作： 著書七部，發表科研論文45篇。

我認識北京師範大學梁燦彬教授，是從他的著作《電磁學》開始的。梁燦彬教授的《電磁學》在眾多的同類教材中出類拔萃，有自己的獨到的特色。書中不回避難點，將教學中的重點、難點闡述得十分透徹。

聽著梁教授講課，由衷地敬佩他的學識、他的邏輯思維能力、他的高超的表達方式，這才是真正的老師，是傳道的典範！

梁教授是北京師範大學的博導, 著作和科研論文很多。1989年獲首屆優秀教學成果國家級特等獎，1993年獲曾憲梓教育基金會教師獎一等獎,2000年獲寶鋼教育基金優秀教師特等獎。

微分幾何與廣義相對論教程-梁燦彬

http://pan.baidu.com/s/1mhvsTKW

微分幾何在相對論的應用-梁燦彬

http://pan.baidu.com/s/1eRfqhKu

這個視頻的素材是2005-2006學年梁燦彬教授在北京師範大學講授「微分幾何與廣義相對論」系列課程時的錄影。該系列課程共含5門課(每門課約64學時)，前兩門課有錄影。大學物理系本科二年級(下)起的學生原則上均有可能聽懂，不要求聽眾具備其他基礎知識。

微分幾何在相對論的應用

梁燦彬 教授、博導

提供學校：    北京師範大學

專業大類： 物理學

專業： 粒子物理與原子核子物理

講授內容：1. 近代微分幾何：拓撲空間，流形和張量場，曲率張量，李導數，Killing場和超曲面，微分形式及其積分。2.狹義相對論；3. 廣義相對論：引力與時空幾何，彎曲時空的物理定律，等效原理與局部慣性系，潮汐力與測地偏離方程，愛因斯坦方程。4.維表述，典型效應(尺縮鐘慢等)分析，質點運動學和動力學，理想流體動力學，電動力學。微分幾何學是運用數學分析的理論研究曲線或曲面在它一點鄰域的性質，換句話說，微分幾何是研究一般的曲線和曲面在“小範圍”上的性質的數學分支學科。

微分幾何的歷史

起源

微分幾何的產生和發展是和微積分密切相連的。在這方面第一個做出貢獻的是瑞士數學家歐拉（L.Euler）。1736年他首先引進了平面曲線的內在座標這一概念，即以曲線弧長這一幾何量作為曲線上點的座標，從而開始了曲線的內在幾何的研究。十九世紀初，法國數學家蒙日（G. Monge）首先把微積分應用到曲線和曲面的研究中去，並於1807年出版了他的《分析在幾何學上的應用》一書，這是微分幾何最早的一本著作。在這些研究中，可以看到力學、物理學與工業的日益增長的要求是促進微分幾何發展的因素。

發展

1827年，德國數學家高斯發表了《關於曲面的一般研究》的著作，這在微分幾何的歷史上有重大的意義，它的理論奠定了曲面論的基礎。高斯抓住了微分幾何中最重要的概念和根本性的內容，建立了曲面的內蘊幾何學。其主要思想是強調了曲面上只依賴於第一基本形式的一些性質，例如曲面上曲線的長度、兩條曲線的夾角、曲面上的某一區域的面積、測地線、測地曲率和總曲率等等。

1854年德國數學家黎曼（B. Riemann）在他的就職演講（Habilitationsschrift）中將高斯的理論推廣到n維空間，這就是黎曼幾何的誕生。其後許多數學家，包括E. Beltrami， E. B. Christoffel，R. Lipschitz，L. Bianchi，T. Ricci開始沿著黎曼的思路進行研究。其中Bianchi是第一個將“微分幾何”作為書名的作者。1870年德國數學家克萊因（Felix Klein）在德國埃爾朗根大學作就職演講時，闡述了他的《埃爾朗根綱領》，用變換群對已有的幾何學進行了分類。在《埃爾朗根綱領》發表後的半個世紀內，它成了幾何學的指導原理，推動了幾何學的發展，導致了射影微分幾何、仿射微分幾何、共形微分幾何的建立。特別是射影微分幾何起始于1878年阿爾方的學位論文，後來1906年起經以威爾辛斯基為代表的美國學派所發展，1916年起又經以富比尼為首的義大利學派所發展。在仿射微分幾何方面，布拉施克（W. Blaschke）也做出了決定性的工作。

整體微分幾何

法國數學家E·嘉當在微分幾何中強調聯絡的概念，建立了外微分的概念。這是整體微分幾何的奠基性的工作。隨後，中國數學家陳省身從外微分的觀點出發，推廣了曲面上的高斯-博內定理。從此微分幾何成為現代數學不可缺少的領域。

教材：梁燦彬、周彬著《微分幾何入門與廣義相對論》上冊，科學出版社(2006)。

        梁燦彬 周彬-微分幾何入門與廣義相對論下冊

梁燦彬教授口述回憶與《微分幾何與廣義相對論》

梁燦彬教授口述回憶錄 第一部

https://v.qq.com/x/page/v0511henely.html

梁燦彬教授口述回憶錄 第二部

https://v.qq.com/x/page/t05113as4i5.html

梁燦彬教授口述回憶錄 第三部

https://v.qq.com/x/page/m0511b4mlzr.html

梁燦彬教授在科學出版社出版的《微分幾何與廣義相對論》（上、中、下冊）影響了很多學生：

在其學生彭征的《做個明白人 ——我眼中的梁燦彬老師》一文中，我們真切地感受到了梁老師的獨特魅力：

人們通常稱呼歲數比較大又很有學問的人為先生，北京師範大學物理系的梁燦彬教授無疑擔得起先生這個稱呼。然而，對我來說，對於教過我課的老師，我都會尊敬地叫一聲老師。因為這其中蘊含了“一日為師，終身為父。”的情懷。所以即便世人已經把“老師”濫用到理髮師的身上，我還是會稱呼這位與我們相識十五年、我一共聽了三年課的老先生為梁老師。

對於物理系或者師大的一些學生來說，聽說過梁老師多數是因為他魔術師協會會員的身份。不管是作為教授裡面最會變魔術的，還是魔術師裡面最懂相對論的，這都會讓廣大學生產生莫大的興趣。尤其是對於物理系的理工男來說，會變魔術意味著什麼，你懂的。

所以每隔兩年一次，梁老師的《微分幾何與廣義相對論》開課的時候，都會大受歡迎，大多數大三和個別大二的學生都會報名選修。然而上一次課就會少一些人，一個月後基本上就只會剩下十幾個人。倒不是因為講得不好，而是相對論本來就以艱澀難懂著稱，這門課前兩個月又都是在講微分幾何，給物理系的學生狂補數學知識，一下子趕走了很多喜歡通過物理直覺研究問題的人。然而，每年新年期間，這門課的人數就會激增，甚至改在大教室上課，因為梁老師會把幾個看家魔術拿出來表演一遍，其中有近景魔術，也有遠景魔術。每到這個時候，教室總是被圍的水泄不通。當初看梁老師變魔術時，我還是個沒見過市面的純樸少年，現在以我苦讀劉謙的一套魔術揭秘的暢銷書和各種在地攤買的盜版書的成果看來，梁老師的魔術是中國傳統的魔術戲法路線，對手上的基本動作要求極高（所以大學生去學基本已經晚了，因為太老……）。我對魔術最關注的地方是魔術師對於觀眾注意力的控制，因為魔術界在這一點上比教師對學生做的高明太多了，所以我看魔術往往不太關注變的是什麼，而是看魔術師是如何說話和動作的。梁老師則是有一套類似“有錢的捧個錢場，沒錢的捧個人場”的江湖說辭。雖說對於現代人來說更多的是對這種夾雜文言文的類似灌口產生的新鮮感，但也成功的轉移了觀眾的注意力。所以每年的演出都是在一片驚歎和喝彩中結束。去年，我帶著孩子去看梁老師，中間說起變魔術，小孩起哄非要看，他就簡單變了幾個。但就是這樣幾個簡單的魔術，不僅要先自己準備道具（我也不讓看），還默默的把預想的過程和臺詞都過了一遍，就像上課前的備課一樣認真。（當然不是現在一些老師拿著幾年前做好的ppt就去上課的那種備課）。梁老師曾說過，他是在小的時候跟江湖藝人學習的基礎上又自己鑽研出來的魔術，他做個明白人的精神，大概是那個時候就種下了種子吧。

回到“微分幾何與廣義相對論”這門課。這個課原來是要講三個學期的，後來據說增加了纖維叢的內容，有時要講四個學期。所以要聽課的話，是需要兩年一個輪回的。第一個學期是微分幾何入門和狹義相對論，大部分的本科生就是選修了這一門，後面的課則主要是研究生了。在我們大二的時候，我的一個好哥們和另外三個人就選修了這門課。我記得他有一次下課的時候，興高采烈地跟我講一副手銬互相鎖住和分開，其實是拓撲同胚的，而兩個環套在一起就不是了，然後給我演示是怎麼個情況。我在想這門課還挺好玩的吧，於是就在大三下學期也去選修了。（有意思的是，多年後有一次我跟梁老師提起了那個同學的名字，梁老師居然還記得。不過記得的原因則是，他最後的考試不及格！不過這一點上樑老師是記錯了的，考試不及格的另有其人，他則是剛剛六十而已。我之所以記得這麼清楚，是因為他們當年一起上課的三個人都考得不好，只有一個女生考了九十多分，這個女生之後又接著上了兩個學期的研究生課程，而我，則一直在教室門口等她下課。）

梁老師是我聽過的老師中講課最清楚明白的，沒有之一。其實每個老師都有不同的風格，像我非常喜歡的趙崢老師，就很適合科普講座，但是他輕鬆幽默的風格在講廣義相對論這門課的時候，效果就差很多。梁老師的課，其實是把他自己在學習的過程中遇到的所有問題，都一點一點講給你聽。以前也遇到過外地的學生，覺得梁老師的《微分幾何與廣義相對論入門》其實就是把wald的書翻譯了一遍。現在想起來，這個看法就是圖樣圖森破了。霍金的書大概就是給你指了幾個山頭，說你要學好相對論順著爬上去就行了，wald的書則好歹給踩出了小道，而梁老師的書則相當於該修樓梯修樓梯，該修護欄修護欄，茶水吃飯住宿一應俱全，把知識掰開了揉碎了最後泡到羊肉湯裡送到你面前。

很難評價這樣的講法。有個北大的朋友說他們上課的時候，先講個球面的啥定理，然後作業就是證明五維球面這個定理也成立，下課以後他們都得先去學啥是五維球面。這種方法可能更能鍛煉學生的能力，但是也意味著更多人可能會掉隊。而梁老師的講法，基本上保證了你只要能堅持著聽下來，就能跟得上。所以在我大三學完一個學期之後，在研究生階段又繼續學完了其餘兩個學期的課。現在中學教學中經常提探究式教學，什麼東西都要探究一下。但是有的學科有的階段有的內容，真的不是學生自己探究就能探究出來的。特別是相對論這種，隨便一個證明就是以前的一篇論文，不要說學生課上證明不出來，如果沒人講，一輩子都可能證明不出來。所以老師在講臺講，學生能聽懂就已經很不錯了。但是，這種講課方法還是有其他問題的，一個問題是，課上的思考會部分代替自己思考，需要在課下反復的看才能知道“為什麼要這麼？”，而在做課後作業的時候，才會發現自己的這些不足。記得有一次我作業做不出來，晚上做夢還在做，最後夢到哭著跟梁老師說我做不出來。第二天醒來，就直接去問怎麼做了。另一個問題是，因為梁老師把自己遇到的問題全部講出來了，而他這麼多年來還一直在思考，所以學生學習的時候就很難提出自己的問題。或者說，想到的問題往往在書裡面已經有了答案。特別是對我這種已經多年不接觸前沿科研的人來說，就很可能會教條的去書上找答案。比如，相對論屬於經典物理，非慣性系屬於狹義相對論，動品質沒什麼用處，等效原理是不必要的，這些觀念已經是我的基本觀點了。

有的人認為，開放的教學方式可能更適合好學生的成長。但其實對於真的好學生來說，哪種教學方式都會有他自己思考的空間的。記得有一次我們大學宿舍的人說在物理樓中庭，看我們的同學和一個師弟，在黑板上畫了一個圈圈一個點，倆人討論了一下午它們的拓撲性質。這個師弟目前在中科院，就是後來和梁老師合著《從零學相對論》的曹周建。當這些學生發現一些問題的時候，梁老師最是興奮，因為分析這些問題的過程正印證了他的名言“我想做個明白人！”

因為梁老師自己在不斷思索和學生們的提問，又把不斷發現的問題擴充到他的書中，就導致了他的書越寫越厚，越寫越多。我工作後與梁老師的每次交流，基本上他都在忙著寫書的工作。力求把他搞明白的問題，讓更多的人也明白。把自己的所學所知盡可能的傳承下去，大概是他人生這個階段努力的目標吧。記得我剛工作的時候，梁老師就跟我說過，要找到自己喜歡做的事，掙錢多少無所謂，做的事是自己喜歡的最重要！

作為跟梁老師私交很好的學生，我在很早以前就跟他說過：我做不了明白人了，但是我還是嚮往做個明白人的。雖然大部分的相對論知識我都還給了梁老師，但是我看到了梁老師是如何做學問的，哪怕現代的生活節奏讓我無法做到他那樣，但是這種精神是可以傳承的！

梁燦彬教授給中學生講《星際穿越》的相對論——彭征

作為去年最火的一部電影，《星際穿越》引發了無數影迷們的熱情和討論。黑洞作為相對論中的一個科學術語，成功地借助這部影片走進了大眾的視野。而黑洞及其他影片中的奇妙現象，更是引起了廣大中學生的強烈求知欲。黑洞是什麼樣的？為什麼在不一樣的星球時間會不同？蟲洞和黑洞有什麼關係？這些問題都是學生最想瞭解的。

《星際穿越》的熱映引起了觀看該影片的理科生的一場集體狂歡。因為終於可以從描述俊男美女之間複雜感情關係的電影中走出來，從智商和知識面的角度展示理工科背景的強大。於是，各種各樣的人在電影院、互聯網、電視、手機上，解釋著這部電影。然而，其中的絕大部分都是從最科普的角度簡單介紹廣義相對論和狹義相對論的相關理論，甚至有人嘗試用只用牛頓力學和其他學科的角度解釋。（有人把看《星際穿越》需要的一些物理學理論放在一起介紹，居然加入了墨菲法則！）對於中學生來說，雖然他們還很難完全理解相對論這樣的理論，但是形成一些對相對論的基本的、正確的觀念還是有助於解決電影所引發的問題的。那麼如何在網際網路這樣巨大的資訊中找到所需呢？

2015年1月7日，北京5中的學生迎來了這樣一個機會——北京師範大學物理系的梁燦彬教授應邀做了“《星際穿越》與相對論”的科普講座。梁燦彬教授多年從事相對論的教學與研究工作，他所著的《微分幾何入門與廣義相對論》一書，更是被奉為廣義相對論的經典教科書。廣義相對論將重力歸結為時空的幾何效應，而梁燦彬教授對於相對論中幾何的理解比一般相對論的研究者深刻的多（更不用說那些根本沒有學習過廣義相對論的人了）。

然而，在這個講座中，梁教授很好的詮釋了舉重若輕的教育理念。不僅簡要地介紹了狹義相對論、廣義相對論、黑洞的形成和分類等知識，並且針對學生的反應和提問，增加了恒星的演化、鐘慢效應、GPS與廣義相對論等內容。這些內容不僅生動有趣，極大調動了學生的熱情。更重要的是，梁燦彬教授對講座的每一個問題都做了深入淺出的討論，盡力讓學生在已有的知識體系下明白所討論的深奧問題，同時以科學的態度確保討論過程中的準確性。例如：在講到恒星演化的時候，介紹太陽最後的歸宿。個別學生可能在其他科普書中看到過這部分內容，就說太陽經過紅巨星階段最後會變成一個“大鐵球”。梁教授這時首先稱讚了這個學生的好學，然後順勢提醒他由於壓力和溫度的關係，最後的這個“鐵球”並不是我們印象中的固態的“鐵球”！這樣的一個細節，其實反映了梁教授對於學術上的追求，也就是他常說的“要做一個明白人”！.

然而，較為遺憾的是，由於時間的關係,最後沒有來得及介紹蟲洞的相關理論。在最後的提問環節，學生對四維空間、奇點等問題都表現出了濃厚的興趣。由於沒有來得及做深入的講解，講座結束後還有學生互相討論並追著梁教授問問題。其實這些問題在梁教授2013年出版的《從零學相對論》(高等教育出版社)一書中早有介紹，這本書用淺顯而直觀的幾何語言對狹義和廣義相對論的物理基礎和前沿作了介紹，是廣大相對論愛好者從零學起的首選入門讀物。特別是與《星際穿越》中的蟲洞有關的“蟲洞與時間機器”一章(第9章)，更是充滿了趣味性。下圖是截取的書中對蟲洞和通過蟲洞進行時間旅行的講解。該書還介紹了諸如恒星演化和黑洞、狹義和廣義相對論的鐘慢效應、GPS原理(狹義和廣義相對論對GPS的修正)、高速物體的視覺形象，┅┅等有趣內容。

從零學相對論 (2013)

作者: 梁燦彬 / 曹周鍵

內容簡介

《從零學相對論》由梁燦彬、曹周鍵所著，本書雖然力求易懂，卻並非科普著作，因為書中出現許多公式，要求讀者有起碼的一點微積分知識。書中對許多問題的深入細緻、追根問底式的討論也完全不是科普書的味道。書名《趣味相對論》容易被誤解為科普書，所以後來放棄。本書共有9章，前5章講狹義相對論，後4章講廣義相對論，都是從零開始，所以書名改為《從零學相對論》，可作為我國高等學校物理學類、天文學類各專業本科生及研究牛的廣義相對論課程教材，亦可供有關的科學研究人員和教師參考。各行各業的相對論愛好者（及優秀高中生）只要稍有微積分初步知識都可將《從零學相對論》選作從零起學習相對論的入門讀物。

目錄

第1章狹義相對論的引入

1.1相對性原理

1.2麥克斯韋電磁理論的挑戰

1.3洛倫茲變換

第1章習題

第2章學一點點幾何

2.1線元與幾何

2.2閔氏幾何

2.3球面幾何

2.4曲率

2.5 測地線

第2章習題

第3章相對論的幾何表述

3.1世界線和時空圖

3.2慣性觀者、參考系和坐標系

3.3光速不變的4維表述

3.4 固有時與座標時的區別和聯繫

3.5 時空圖中的坐標軸

3.6時序和因果關係

3.7何謂幾何語言？何以要用幾何語言？

第3章習題

第4章趣味運動學效應

4.1尺縮效應和車庫佯謬

4.1.1 尺縮效應

4.1.2車庫佯謬

4.2鐘慢效應

4.2.1通常的鐘慢效應

4.2.2用洛倫茲變換討論尺縮鐘慢[選讀]

4.2.3不同比鐘方式有不同結果

4.2.4多晉勒頻移

4.2.5鐘慢尺縮效應的實驗驗證

4.3雙子效應（佯謬）

4.3.1雙子效應的戲劇性描述

4.3.2雙子效應的幾何剖析

4.3.3雙子“悖論”的長期論戰

4.3.4雙子效應的實驗驗證

4.4高速物體的視覺形象

4.5用幾何語言匯出洛倫茲變換[選讀]

第4章習題

第5章相對論質點力學

5.1動量和動量守恆

5.2力的定義

5.3 動能

5.4能量和能量守恆

5.5對“質能相當性”的述評

5.6結合能和品質虧損

5.7質能動關係式

5.8光子及其能量和動量

5.9質點為何必須亞光速？

第5章習題

第6章廣義相對論初步

6.1 引力的實質是時空的彎曲

6.2彎曲時空的物理定律

6.3等效原理

6.4潮汐力與測地偏離

6.5愛因斯坦場方程

第7章恒星演化和黑洞

7.1 引力是天體物理學的主角

7.2恒星演化

7.2.1恒星的形成紅巨星

7.2.2白矮星

7.2.3中子星

7.2.4超新星

7.2.5脈衝星

7.3奇點、視界和黑洞

7.4黑洞無毛定理

7.5黑洞的搜尋

第8章史瓦西時空

8.1史瓦西真空解

8.2廣義相對論的實驗驗證

8.3引力鐘慢和引力紅移

8.3.1引力鐘慢效應

8.3.2引力紅移

8.4水星近日點進動

8.5星光偏轉

8.5.1理論預言值和日全食觀測

8.5.2用星光偏轉檢驗引力理論[選讀]

8.5.3牛頓引力論對星光偏角的推導[選讀]

8.5.4雷達回波的時間延緩[選讀]

8.6相對論在GPS（全球定位系統）中的應用

8.7史瓦西時空的最大延拓

8.7.1奇點和奇性

8.7.2克魯斯科爾坐標系

8.7.3克魯斯科爾最大延拓

8.7.4黑洞、白洞和視界

8.8伯克霍夫定理

8.9恒星的引力坍縮和史瓦西黑洞

第9章蟲洞和時間機器

9.1嵌入圖

9.2 蟲洞

9.2.1史瓦西蟲洞

9.2.2可穿越蟲洞

9.3時間機器

9.3.1把蟲洞轉化為時間機器

9.3.2弑母悖論

9.3.3物理學允許時間機器嗎？

附錄A單位制、量綱和公式轉換

A.1單位制基本知識

A.1.1基本單位和匯出單位

A.1.2量綱式和量綱

A.2幾何單位制

A.2.1幾何單位制

A.2.2幾何單位制公式轉換為國際單位制公式

習題答案

參考文獻

索引