《物理學(xué)的進(jìn)化》是美國科學(xué)家、物理學(xué)奠基人阿爾伯特愛因斯坦和波蘭物理科學(xué)家利奧波德英費(fèi)爾德合著的科普讀物,首次出版于1938年。
在本書中,愛因斯坦不僅僅是一位物理學(xué)家,而更像是一位哲學(xué)家。他在開篇就寫道:
我們的目的是用粗線條的輪廓說明物理學(xué)家的工作必須像偵探那樣用純粹的思維來進(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。
書中介紹物理學(xué)觀念從伽利略、牛頓時(shí)代的經(jīng)典理論發(fā)展到現(xiàn)代的相對(duì)論、量子論和場論的演變情況。其中選擇了幾個(gè)主要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來闡明經(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)所在,從而引導(dǎo)讀者怎樣去找尋觀念世界和現(xiàn)象世界的聯(lián)系。全書分為四章:機(jī)械觀的興起;機(jī)械觀的衰落;場、相對(duì)論;量子。全書沒有引用數(shù)學(xué)公式,文字通俗易懂、舉例淺顯,編寫體裁別開生面,是一本生動(dòng)有趣的科普書籍。
原 序
在開始閱讀以前,你一定期望我們回答幾個(gè)簡單的問題:寫這本書的目的是什么?它是為什么樣的讀者寫的?
一開始便要明確地回答這些問題是很困難的。如果在你讀完本書后來回答便會(huì)容易得多,但到那時(shí)候這又將是多余的了。我們覺得,說這本書沒有什么企圖倒簡單些。我們不是在編寫物理學(xué)教科書。這里沒有系統(tǒng)地講述基本物理論據(jù)和理論。說得更恰當(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說明是什么樣的一種動(dòng)力迫使科學(xué)建立起符合客觀實(shí)在的觀念。但是,我們的敘述必須簡單。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穿過論據(jù)和概念的迷宮。那些不在我們選擇的道路上的論據(jù)和理論,我們都把它們略去了。本書的總的任務(wù)是敘述物理學(xué)的進(jìn)化,因此我們不得不對(duì)論據(jù)和觀念做一定的選擇。
一個(gè)問題的重要性不應(yīng)該根據(jù)它所占的篇幅來判斷。有幾種主要的思想方法沒有得到反映,這并不是因?yàn)樗鼈儾恢匾,而是因(yàn)樗鼈儾辉谖覀兯x擇的路徑上。
在寫這本書的時(shí)候,關(guān)于我們所想象的讀者的特征,我們?cè)鲞^很長時(shí)間的討論,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,必須細(xì)讀前面的每一頁。他也知道,即使是一本通俗的科學(xué)書,也不能像讀小說一樣去讀它。
這本書是你我之間的親切的交談。你也許會(huì)覺得它討厭或有趣、枯燥或令人激動(dòng),但是,如果本書能使你多少知道一些人類有發(fā)明能力和智力,以及人們?yōu)榱烁晟频亓私、掌握物理現(xiàn)象的規(guī)律所進(jìn)行的無窮盡的努力,我們的目的便達(dá)到了。
阿爾伯特愛因斯坦
利奧波德英費(fèi)爾德
[美] 阿爾伯特愛因斯坦(Albert Einstein)
1879年3月14日出生于德意志帝國符騰堡王國烏爾姆市,1955年4月18日在美國新澤西州普林斯頓去世,被認(rèn)為是科學(xué)史上最重要的理論物理學(xué)家之一。他對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、空間和時(shí)間以及引力性質(zhì)的研究,徹底改變了牛頓時(shí)代以來人們的世界觀。他最為人知的是其質(zhì)能等價(jià)公式E=mc2,因?qū)碚撐锢韺W(xué)的貢獻(xiàn),尤其是他發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。愛因斯坦發(fā)表了300多篇科學(xué)論文以及150多篇非科學(xué)論文,留下了3萬多封信件。他的智力成就和獨(dú)創(chuàng)性使得愛因斯坦成為天才的代名詞。愛因斯坦利用自己非凡的社會(huì)名望,致力于國際理解與和平。他稱自己為和平主義者、社會(huì)主義者和猶太復(fù)國主義者。
[波蘭]利奧波德英費(fèi)爾德/(Leopold Infeld)
波蘭理論物理學(xué)家,波蘭科學(xué)院院士。1898年8月20日出生于克拉科夫,1921年畢業(yè)于克拉科夫大學(xué)。19361938年在美國普林斯頓高級(jí)研究院工作,與愛因斯坦共事。1939年起任加拿大多倫多大學(xué)教授。1950年回到波蘭。1951年任理論物理研究所所長。與愛因斯坦、霍夫曼合作,在廣義相對(duì)論中由場方程導(dǎo)出了物體吸引的滿意理論(愛因斯坦一英費(fèi)爾德一霍夫曼理論)。英費(fèi)爾德還是一位科學(xué)評(píng)論家和作家。與愛因斯坦合著的《物理學(xué)的進(jìn)化》享有盛名,被譯成多種文字出版。
周肇威 譯
山西師范大學(xué)物理與信息工程學(xué)院教授,祖籍廣東順德,1954年畢業(yè)于張家口中國人民解放軍通信工程學(xué)院。1962年,翻譯和出版《物理學(xué)的進(jìn)化》,該書后多次再版。
原序 1
1 機(jī)械觀的興起 1
奧妙的偵探故事 3
第一個(gè)線索 5
矢量 12
運(yùn)動(dòng)之謎 19
還有一個(gè)線索 32
熱是一種物質(zhì)嗎? 36
升降滑道 45
轉(zhuǎn)換率 49
哲學(xué)背景 53
物質(zhì)動(dòng)力論 57
結(jié)語 64
2 機(jī)械觀的衰落 65
兩種電流體 67
磁流體 78
第一個(gè)嚴(yán)重的困難 82
光的速度 88
作為物質(zhì)的光 91
色之謎 95
波是什么 99
光的波動(dòng)說 104
以太與機(jī)械觀 116
結(jié)語 118
3 場,相對(duì)論 119
場的圖示法 121
場論的兩大臺(tái)柱 133
場的實(shí)在性 138
場與以太 145
力學(xué)的框架 148
以太與運(yùn)動(dòng) 159
時(shí)間、距離、相對(duì)論 173
相對(duì)論與力學(xué) 188
時(shí)空連續(xù)區(qū) 194
廣義相對(duì)論 204
在升降機(jī)外和升降機(jī)內(nèi) 209
幾何學(xué)與實(shí)驗(yàn) 218
廣義相對(duì)論及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 230
場與實(shí)物 235
結(jié)語 238
4 量子 241
連續(xù)性、不連續(xù)性 243
物質(zhì)和電的基本量子 245
光量子 251
光譜 258
物質(zhì)波 263
幾率波 271
物理學(xué)與實(shí)在 284
結(jié)語 287
致謝 292