物理學(xué)的進(jìn)化

前言

　　在你開(kāi)始閱讀以前，你一定期望我們答復(fù)幾個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：寫(xiě)這本書(shū)的 目的是什么？它是為什么樣的讀者寫(xiě)的？ 一開(kāi)始便要明白地、確切地答復(fù)這些問(wèn)題是很困難的。如果在你讀完本 書(shū)時(shí)來(lái)答復(fù)便會(huì)容易得多，但到那時(shí)候這又將是多余的了。我們覺(jué)得，說(shuō)這 本書(shū)沒(méi)有什么企圖倒簡(jiǎn)單些。我們不是編寫(xiě)物理學(xué)教科書(shū)。這里沒(méi)有系統(tǒng)地 講述基本物理論據(jù)和理論。說(shuō)得更恰當(dāng)一些，我們的目的在于用粗線條描繪 出人類如何尋找觀念世界和現(xiàn)象世界的聯(lián)系。我們?cè)噲D說(shuō)明是什么樣的一種 動(dòng)力迫使科學(xué)建立起符合于客觀實(shí)在的觀念。但是我們的敘述必須簡(jiǎn)單。我 們應(yīng)當(dāng)選擇那些我們認(rèn)為是最有特色和最有意義的重要路徑來(lái)穿過(guò)論據(jù)和概 念的迷宮。那些不在所選擇的道路上的論據(jù)和理論，我們都把它略去了。本 書(shū)的總的任務(wù)既然是敘述物理學(xué)的進(jìn)化，因此我們不得不對(duì)論據(jù)和觀念作一 定的選擇。一個(gè)問(wèn)題的重要性不應(yīng)該根據(jù)它所占的篇幅來(lái)判斷。有幾種主要 的思想方法沒(méi)有得到反映，并不是因?yàn)樗鼈儾恢匾?，而是因?yàn)樗鼈儾辉谖覀?所選定的路徑上。 在我們寫(xiě)這本書(shū)的時(shí)候，關(guān)于我們所想象的讀者的特征，曾作過(guò)很長(zhǎng)的 討論，并且處處都在替他著想。我們想象他完全缺乏物理學(xué)和數(shù)學(xué)的實(shí)際知 識(shí)，但是卻具有很強(qiáng)的理解能力，足以彌補(bǔ)這些缺憾。我們認(rèn)為他對(duì)物理學(xué) 和哲學(xué)的觀念很感興趣，同時(shí)他對(duì)努力鉆研書(shū)中比較乏味和困難的部分很有 耐性。他認(rèn)識(shí)到，要理解任何一頁(yè)，必須細(xì)讀前面的每一頁(yè)。他也知道，即 使是一本通俗的科學(xué)書(shū)籍，也不能像讀小說(shuō)一樣去讀它。 這本書(shū)是你我之間的親切的交談。你也許會(huì)覺(jué)得它討厭或有趣，枯燥或 激動(dòng)，但是，如果本書(shū)能使你多少知道一些人類有發(fā)明能力和智力，為了更 完善地了解、掌握物理現(xiàn)象的規(guī)律所進(jìn)行的無(wú)窮盡的斗爭(zhēng)，我們的目的便算 達(dá)到了。

內(nèi)容概要

本書(shū)是著名科學(xué)家、物理學(xué)奠基，主要介紹物理學(xué)觀念從伽利加略牛頓時(shí)代的經(jīng)典理論發(fā)展到現(xiàn)代的場(chǎng)論、相對(duì)論和量子論的演變情況。其中選擇了幾個(gè)主要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來(lái)闡明經(jīng)典物理學(xué)的命運(yùn)和現(xiàn)代物理學(xué)中建立新觀念的動(dòng)機(jī)，從而指引讀者怎樣運(yùn)河找尋觀念世界和現(xiàn)象世界的聯(lián)系。本書(shū)問(wèn)世后，物理學(xué)有了空前的發(fā)展，不過(guò)這本書(shū)只是討論物理學(xué)的重要觀念，它們?cè)诒举|(zhì)上并沒(méi)有變化，仍然適合讀者閱讀。

作者簡(jiǎn)介

艾·愛(ài)因斯坦于1879年3月14日出生在德國(guó)符騰堡的烏耳姆。1900年畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院。1914年任柏林大學(xué)教授和威廉皇帝物理研究所所長(zhǎng)。1933年移居美國(guó)，在普林斯頓高級(jí)研究院工作，直至1955年去世。他創(chuàng)立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，從根本上改變了關(guān)于空間、時(shí)間和物

書(shū)籍目錄

1.機(jī)械觀的興起 奧妙的偵探故事 第一個(gè)線索 矢量 運(yùn)動(dòng)之謎 還有一個(gè)線索 熱是一種物質(zhì)嗎
2.機(jī)械觀的衰落 兩種電流體 磁場(chǎng)流體 第一個(gè)嚴(yán)重的困難 光的速度
3.場(chǎng)，相對(duì)論 場(chǎng)的圖示法 場(chǎng)論的兩大臺(tái)柱
場(chǎng)的實(shí)在性 場(chǎng)與以太 
4.量子 連續(xù)性、不連續(xù)性 物質(zhì)和電的基本量子 光量子

章節(jié)摘錄

　　奧妙的偵探故事 我們?cè)O(shè)想有一個(gè)完美的偵探故事。這個(gè)故事告訴我們所有重要的線索， 這樣使我們不能不提出自己對(duì)事件真相的見(jiàn)解。如果我們仔細(xì)研究故事的構(gòu) 思，不等作者在書(shū)的結(jié)尾作出交代，我們就早已得到完滿的解答了。只要不 是低劣的偵探故事，這個(gè)解答不會(huì)使我們落空，不但如此，它會(huì)在我們期待 它的一剎那就立刻出現(xiàn)。 我們是不是可以把一代繼一代地在自然界的書(shū)里不斷發(fā)現(xiàn)秘密的科學(xué)家 們比作讀這樣一本偵探小說(shuō)的人呢？這個(gè)比喻是不確切的，并且以后得放棄 它，但是，它多少有些比得恰當(dāng)?shù)牡胤剑鼞?yīng)當(dāng)加以擴(kuò)充和修改，使更適合 于識(shí)破宇宙秘密的科學(xué)企圖。 這個(gè)奧妙的偵探故事，至今還沒(méi)有作出解答。我們甚至不能肯定它是否 有一個(gè)最后的答案。但是閱讀這本書(shū)已使我們得到許多收獲。它已教會(huì)我們 懂得自然界的基本語(yǔ)言，它使我們了解到許多線索，而且它是科學(xué)的歷次艱 苦發(fā)展中精神愉快和奮發(fā)的源泉。不過(guò)我們體會(huì)到，盡管讀過(guò)和研究過(guò)的卷 帙已經(jīng)很不少了，但如果肯定有一個(gè)答案的話，那我們離最后的答案還很遠(yuǎn) 。在每一個(gè)階段，我們都想找出一個(gè)能符合已發(fā)現(xiàn)的線索的解釋。我們所接 受的各種推測(cè)性的理論，雖然說(shuō)明了許多情況，但是還沒(méi)有引申出符合于所 有已知線索的一般解。往往有一個(gè)理論看來(lái)似乎很圓滿了，但是進(jìn)一步來(lái)讀 它就發(fā)現(xiàn)它還是不適當(dāng)?shù)摹Ｐ碌那闆r出現(xiàn)了，它們跟舊的理論是相互矛盾的 ，或者不能用舊的理論解釋它們。我們讀得愈多，我們對(duì)這本書(shū)理解得就愈 充分，雖然我們不斷地往前邁進(jìn)，但是圓滿的解答卻似乎不斷地在向后退逃 。 從柯南道爾寫(xiě)出動(dòng)人的故事以來(lái)，幾乎在所有的偵探小說(shuō)里都是這樣開(kāi) 始的：偵探首先搜集他所需要的、至少也是他的問(wèn)題的某一方面所需要的一 切事件，這些事件往往是很奇怪的、不連貫的，并且是毫不相關(guān)的?？墒沁@ 個(gè)大偵探知道這時(shí)不需要再繼續(xù)偵察了，現(xiàn)在只要用純粹的思維把所有搜集 起來(lái)的事件連貫起來(lái)。于是他拉拉小提琴，或者躺在安樂(lè)椅上抽抽煙，突然 間，他靈機(jī)一動(dòng)，這個(gè)關(guān)系找到了。他現(xiàn)在不僅能解釋現(xiàn)有的線索，而且他 知道還有其他許多事件一定也已經(jīng)發(fā)生。因?yàn)楝F(xiàn)在他已十分準(zhǔn)確地知道在哪 里可以找到它，如果他愿意的話，他可以出去收集他的理論的進(jìn)一步的證明 。 如果我們?cè)賮?lái)說(shuō)一句老生常談的話，科學(xué)家讀自然之書(shū)必須由他自己來(lái) 尋找答案，他不能像某些無(wú)耐性的讀者在讀偵探小說(shuō)時(shí)所常做的那樣，翻到 書(shū)末先去看最后的結(jié)局。在這里，他既是讀者，又是偵探，他得找尋和解釋 （哪怕是部分地）各個(gè)事件之間的聯(lián)系。即使是為了得到這個(gè)問(wèn)題部分的解決 ，科學(xué)家也必須搜集漫無(wú)秩序地出現(xiàn)的事件，并且用創(chuàng)造性的想象力去理解 和把它們連貫起來(lái)。 在下面的敘述中，我們的目的是用粗線條的輪廓說(shuō)明物理學(xué)家的工作必 須像偵探那樣用純粹的思維來(lái)進(jìn)行。我們主要是敘述思維和觀念在大膽地探 求客觀世界的知識(shí)中所起的作用。 第一個(gè)線索 人類自有思想以來(lái)，便想讀這本奧妙的偵探故事。但是直到300多年以 前，科學(xué)家才開(kāi)始懂得這個(gè)故事的語(yǔ)言。從那個(gè)時(shí)代，即從伽利略 （Galileo）和牛頓（Newton）的時(shí)代起，這本書(shū)就讀得快多了。偵察技術(shù)、有 系統(tǒng)地尋求線索、了解線索的方法都發(fā)展了。某些自然之謎已經(jīng)解決了，但 是進(jìn)一步研究之后，證明了其中有許多只是暫時(shí)的和表面上的解答。 有一個(gè)基本問(wèn)題，幾千年來(lái)都因?yàn)樗珡?fù)雜而含糊不清，這就是運(yùn)動(dòng)的 問(wèn)題。我們?cè)谧匀唤缰兴?jiàn)到的所有各種運(yùn)動(dòng)，例如拋到空中的石子的運(yùn)動(dòng) ，在海上航行的船舶的運(yùn)動(dòng)，在街上行駛的車(chē)子的運(yùn)動(dòng)，事實(shí)上都是很復(fù)雜 的。為了要了解這些現(xiàn)象，最好由最簡(jiǎn)單的例子著手，然后逐漸研究更復(fù)雜 的例子。設(shè)想有一個(gè)靜止的物體，沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)，要改變這樣一個(gè)物體的位 置，必須使它受力，如推它，提它，或由其他的物體如馬、蒸汽機(jī)作用于它 。我們的直覺(jué)認(rèn)為運(yùn)動(dòng)是與推、提、拉等動(dòng)作相聯(lián)系的。多次的經(jīng)驗(yàn)使我們 進(jìn)一步深信，要使一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)得愈快，必須用更大的力推它。結(jié)論好像是 很自然的：對(duì)一個(gè)物體的作用愈強(qiáng)，它的速度就愈大。一輛4匹馬駕的車(chē)比 一輛2匹馬駕的車(chē)運(yùn)動(dòng)得快一些。這樣，直覺(jué)告訴我們，速率主要是跟作用 有關(guān)。 凡是讀過(guò)偵探小說(shuō)的人都知道，一個(gè)錯(cuò)誤的線索，往往把情節(jié)弄糊涂了 ，以至遲遲得不到解決。憑直覺(jué)的推理方法是不可靠的，它導(dǎo)致了對(duì)運(yùn)動(dòng)的 虛假觀念，這個(gè)觀念竟然保持了很多世紀(jì)。亞里士多德（Aristotle）在整個(gè) 歐洲享有至高無(wú)上的威望，可能是使人們長(zhǎng)期相信這一個(gè)直覺(jué)觀念的主要原 因，兩千年來(lái)一直被公認(rèn)為是他所寫(xiě)的力學(xué)中，我們讀到： 推一個(gè)物體的力不再去推它時(shí)，原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體便歸于靜止。 P2-4

編輯推薦

　　《物理學(xué)的進(jìn)化》是愛(ài)因斯坦和費(fèi)因爾德為那些對(duì)物理學(xué)和哲學(xué)有濃厚興趣和很強(qiáng)理解力的人們寫(xiě)《物理學(xué)的進(jìn)化》，即使他們并沒(méi)有物理和數(shù)學(xué)的實(shí)際知識(shí)。目的是向他們描述人類如何尋找觀念世界和現(xiàn)象世界的聯(lián)系，并試圖說(shuō)明什么樣的動(dòng)力迫使科學(xué)建立起符合客觀實(shí)在的觀念。

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