真正厉害的人，怎么用大白话，讲明白复杂的事情

最近深感大家不喜欢用最简单的话把事情讲明白，我试图把费曼教授的《Six Easy Pieces》中间第一部分用自己的话讲一遍。

估计大家不会耐着性子把这些初中到高中物理课的内容看完，所以我把我的感悟挪到前面来讲。

感悟

这个讲义，不是给中小学生的课，而是给加州理工学院大学生的课程。

费曼教授从物质的行为开始，用简单得小孩子都能听得懂，想得明白的话，一路推导到了万有引力理论，直到量子物理。若换个不懂的人，连下面的这些简单的想法，都需要整大词儿了。

同时，这也是另外一个被反复提及，却没有被多少人真正理解的 “第一性原理” 的完美展示。

你看他从 “物质由一直动的原子组成，原子远了就吸引，近了就排斥” 这一句简单的话，推导出了多少物质的基本行为？中间没有引入任何其他的花里胡哨的新名词。

用同样的物理学知识建立的模型，我们可以推而广之。比如封控的当下，如果一个国家和世界就像水和空气一样，人就跟水分子一样，每天进行着交换：有人离开，有人进入，动态平衡。当国家温度升高的时候，是离开的多还是回来的多？离开的人，是能力超过国民平均水平的，还是低于平均水平？这个现象对于国民素质长期的影响是什么？用一些简单的模型推导出来。

第一性原理

我理解的第一性原理：用几个最简单的基础的假说，从底层开始，把自己对周围的世界的认知统一在一起，并且不借助其他假说就可以推导完成，这就是最稳固的知识体系。

这个体系得出的结论，有可能和大众背道而驰，却太会出重大的纰漏。

任何理论都不能100%确信（无论是理论本身还是自己搞错了），但有些理论就是比另外的理论更容易出错。

在费曼的例子里面，“物质由原子构成的”，就是比 “热胀冷缩” 更加基础。他就用 “原子假说” 一路推导出了热胀冷缩的规律，而不是依赖于 “热胀冷缩” 这个死记硬背的结论。

用费曼的原话：“ 永远不要相信 '专家' 说的 ”。

费曼做的事情，就是用 “原子假说” 这一条项链，把他的物理世界的众多珍珠串了起来。我们也需要对我们对世界的认知，建立类似的体系。

而是否建立了这样的体系的检验方法，就是我们在任何领域，是否可以像费曼教授讲物理一样，或者如庖丁解牛一般，丝般简单顺滑，一气呵成。

下面我们进入物理世界

物理学最重要的假说是什么？是原子假说：

物质都是由原子构成的。原子是永远运动的小颗粒。如果把他们的距离稍微增大，他们会相互吸引；如果压缩距离，会相互排斥。

就这么简简单单的一句话。容易想象，容易理解。接下来就从这一句话，我们看能变什么戏法。

比如我们观察一滴水。

我们放大10亿倍，就能看到两个氢原子和一个氧原子粘在一起的水分子。它们不断跳动，拉扯。

因为分子间相互吸引，所以水的体积可以保持不变

分子的晃动，我们用热来表示

我们增加温度，晃动增加；降低温度，分子晃动减弱

如果我们把温度增加

如果增加温度，晃动增加，导致分子之间的距离会变大，这就是热胀冷缩

如果温度继续增加，晃动继续增加，导致分子之间的距离大到他们之间的吸引力不足以把他们拉在一起，分子就飞掉了，彼此分开，这就是汽化（水烧开了）

在气体状态的分子到处乱动，如果有个容器，这些分子会像无数个网球一样的持续撞击容器壁，会形成一个推的力，这就是气体的压力

如果放在容器里面，上面是一个活塞，下面的气体一直无方向地乱撞。活塞需要一个力按下去，才能不被弹开，活塞承受压强

如果仅活塞面积变大了，撞到活塞的分子的数量就增加了，活塞受到的力就同比例增加了，所以，压力 = 压强 x 活塞面积

如果仅气体里的分子的密度减少，撞击的分子的数量也会同比例减少，所以，压强和密度成正比

如果仅温度增加了，分子撞击活塞的速度增加了，撞击的频率增高了，所以，气体压力随着温度增加变高。

想象一下我们慢慢地推活塞，使得空气的体积被压缩。

一直运动着的分子碰到活塞弹回来的速度会比碰上之前更快一些（因为活塞在向着分子移动），使得整个容器里的气体的分子运动的速度增加，所以，缓慢压缩气体的时候，气体温度增加；缓慢扩充气体的时候，气体温度降低。    

如果我们把温度降低

如果温度降低，分子的运动速度降低，分子越来越近。

分子之间有吸引力，当运动慢到一定程度以后，在引力作用下，分子就没法到处晃动了。

这些分子会按照一个新的模式锁定在一起，这就是凝固（水就变成冰了）。

变成冰的时候，水因为是一个氧原子和呈大约120度的两个氢原子组成，所以会有特定的模式，就是六个水分子组成一个环。所以所有的雪花都是六角形的。

大多数物质，就像刚才提过的，都是热胀冷缩。但是从冰变成水的时候，因为冰是一个环形，中间有空洞，变成水的时候空洞被其他分子填补了，所以冰变成水，温度增加，体积反而减小了。

冰的结晶里面，每个分子都有自己固定的位置。如果温度不断增加，所有的分子在自己的位置上震动幅度不断变大，直到把自己晃动到位置外面，这就是融化

液体和空气

在液体和气体的交接的地方，液体的分子一直在碰撞、运动，空气里的氧分子，氮分子也是这样。

如果靠近边缘的水分子忽然另外一个分子一不小心撞得更厉害了一些，它就被撞飞了，离开水面，进入空气。这叫蒸发。

如果不盖盖子，水分子会一个个地离开， 直到水蒸发完毕。

如果盖上盖子，过一阵，空气里面有很多水分子，有一些被撞回水里面去，和逃离的数量会趋于相同。肉眼看起来放几年也不会有什么变化，但是放大十亿倍以后，会看到不停的有水分子进进出出。

如果我们把盖子打开，把湿润的空气吹走，换上干燥的空气，从水里面离开的分子速度不变，但是回去的少了， 因为干燥空气里面的水分子没有以前多，水开始蒸发。所以如果想让水蒸发快一点，开电扇吹它！

跑出去的水分子有什么特点呢？因为是被撞出去的，它们的速度高于平均分子速度，才摆脱了其他分子，那么剩下的平均速度肯定就下降了。所以蒸发的时候液体会冷却（使劲吹汤的表面，汤会凉下来）。

如果气体里的水分子跑到水的表面，因为水分子有的吸引力，分子进入的时候会被忽然吸一下，速度增加。所以冷凝的时候温度升高。

不仅仅是水分子，空气里的氧分子，氮分子也会不小心进入水里，然后就在广袤的水分子里面迷失了。这叫空气溶解进水。

水里面就有空气了。如果我们突然把水外面的空气拿走，水里面的空气离开水的速度会远远超过它们进入的速度，就会带起水泡。所以潜水的人都知道这很危险，血液里的气泡会堵塞血管。

后面开始进入用 “原子假说” 解释化学的部分了，老实说这么多年，我才意识到分子式真的是物理世界的一幅画。。。不过今天先停在这里吧。

看到这里，是不是大概对费曼的简单易懂，还有第一性原理有一点感觉了？

原文始发于微信公众号（王建硕）：真正厉害的人，怎么用大白话，讲明白复杂的事情