目录 新版序 原序 1.机械观的兴起 奥妙的侦探故事 第一个线索… 矢量………… 8 运动之谜 还有一…个线索…… 热是一种物质吗……………… 26 升降滑道 转换率 哲学背景………… 物质动力论 结语 …………47 2.机械观的衰落…………4 两种电流体 磁流体… 第一个严重的困难 光的速度………………………… 作为物质的光 色之谜… 波是什么 光的波动说 76 光波是纵波还是横波
以太与机械观 结语 …………87 8.场,相对论 场的图示法 场论的两大台柱……………… ,, 场的实在性…… 102 场与以太 力学的框架 110 以太与运动 119 时间,距离,相对论 相对论与力学 141 时一空连续区 ……………146 广义相对论 153 在升降机外和升降机内 158 几何学与实验… 广义相对论及其实验验证 场与实杨 结语 180 4.量子… 连续性、不诖续性 物质和电的基本量子 光量子 188 光谱 物质波 几率波 ∴…204 物理学与实在 …215 结语 218
机械观的兴起 奥妙的值探故事-一第一个线索一—矢量——运动之谜 还有一个线索——热是一种物质吗一升降滑道—一转换率 哲学背录—物质动力论—结语 奥妙的侦探故事 我们设想有一个完美的侦探故事。这个故事告诉我们所 有重要的线索,这样使我们不能不提出自己对事件真相的见 解。如果我们仔细研究故事的构思,不要等作者在书的结尾 作出交代,我们早已得到完满的解答了。只要不是低劣的侦 探故事,这个解答不会使我们落空;不但如此,它会在我们期 待它的一刹那就立刻出现。 我们是不是可以把一代继着一代不断地在自然界的书里 发现秘密的科学家们比作读这样一本侦探小说的人呢?这个 比喻是不确切的,并且以后得放弃它,但是它多少有些比得恰 当的地方,它应当加以扩充和修改,使更适合于识破字宙秘密 的科学企图。 这个奥妙的侦探故事,至今还没有作出解答。我们甚至 不能肯定它是否有一个最后的答案。但是阅读这本书已使我 们得到许多收获。它已教会我们懂得自然界的基本语言。它 使我们了解到许多线索,而且它是科学的历次艰苦发展中精 神愉快和奋发的源泉。但是我们体会到,尽管读过和研究过
的卷帙已经很不少了,但如果肯定有一个答案的话那我们离 最后的答案还很远。在每一个阶段,我们都想找出一个能符 合已发现的线索的解释。我们所接受的各种推测性的理论, 虽然说明了许多情况,但是还没有引仲出符合于所有已知线 索的·般解。往往有一个理论看来似乎很圆满了,但是进 步来读它就发现它还是不适当的。新的情况出现了,它们跟 旧的理论是相互矛盾的,或者不能用旧的理论解释它们。我 们读的愈多,我们对这本书理解得愈充分:虽然我们不断地往 前迈进,但是圆满的解答却似乎不断地在向后退逃。 从柯南道尔(福尔摩斯侦探小说的作者-一译者注)写出 动人的故事以来,几乎在所有的侦探小说里都是这样开始的: 侦探首先搜集他所需要的、至少也是他的问题的某一方面所 需要的一切事件。这些事件往往是很奇怪的、不联贯的,并且 是亳不相关的。可是这个大侦探知道这时不需要再銖续侦察 了,现在只要用纯粹的思维把所有搜集起来的事件联贯起来。 于是他拉拉小提琴,或者躺在安乐椅上抽抽烟,突然间,他灵 机一动这个关系找到了。他现在不仅能解释现有的线索,而 且他知道还有其他许多事件一定也已经发生。因为现在他已 十分准确地知道在哪里可以我到它,如果他愿意的话,他可以 出去收集他的理论的进一步的证明 如果我们再来说…句老生常谈,科学家读自然之书必须 由他自已来寻找答案,他不能象某些无耐性的读者在读侦探 小说时所常做的那样,翻到书末先去看最后的结局。在这里, 他既是读者,又是侦探,他得找寻和解释(那怕是部分地)各个 事件之间的联系。即使是为了得到这个问题部分的解决,科 学家也必须搜集漫无秩序地出现的事件,并且用创造性的想 象力去理解和联贯它们
在下面的叙述中,我们的月的是用粗线条的轮廓说明物 理学家的工作必须象侦探那样用纯粹的思维来进行。我们主 要是叙述思维和观念在探求客观世界的知识中所起的作用。 第一个线索 人类自有思想以来,便想读这本奥妙的侦探故事。但是 直到三百多年以前,科学家才开始懂得这个故事的语言。从 那个时代、即从伽利略①和牛顿②的时代起,这本书就读得快 多了。侦察技术、有系统地寻求线索和了解线索的方法都发 展了。某些自然之谜已经解决了,但是进一步研究之后,证明 了其中有许多只是暂时的和表面上的解答。 有一个基本问题,几千年来都因为它太复杂而含糊不清, 这就是运动的问题。我们在自然界中所见到的所有各种运动, 例如抛到空中的石子的运动,在海上航行的船舶的运动,在街 上行驶的车子的运动,事实上都是很复杂的。为了要了解这 些现象,最好由最简单的例子着手,然后逐渐研究更复杂的例 子。设想有一个静止的物体,没有任何运动。要改变这样一 个物体的位置,必须使它受力,如推它,提它,或由其他的物体 如马、蒸汽机作用于它。我们的直觉认为运动是与推、提、拉 等动作相连的。多次的经验使我们进一步深信,要使一个物 体运动得愈快,必须用更大的力推它。结论好象是很自然的 对一个物体的作用愈强,它的速度就愈大。一辆四匹马驾的 车比…一辆两匹马驾的车运动得快一些。这样,直觉告诉我们, 速率主要是跟作用有关。 凡是读过侦探小说的人都知道,一个错误的线索,往往把 ① Galileo ② Newton