本書介紹物理學(xué)發(fā)展的歷史，著重講述物理學(xué)基本概念、基本定律和各主要分支的形成過程，特別側(cè)重現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展史。
本書內(nèi)容包括：力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和經(jīng)典光學(xué)的發(fā)展；19/20世紀(jì)之交實(shí)驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)和現(xiàn)代物理學(xué)革命；相對論的建立和發(fā)展；早期量子論和量子力學(xué)的準(zhǔn)備；量子力學(xué)的建立與發(fā)展；原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的發(fā)展；凝聚態(tài)物理學(xué)簡史；現(xiàn)代光學(xué)的興起；天體物理學(xué)的發(fā)展；諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)； 實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室在物理學(xué)發(fā)展中的地位和作用；單位、單位制與基本常數(shù)簡史等。書中配有500多張歷史圖片，書末還附有物理學(xué)大事年表。
本書保持了第一版的特點(diǎn)，并作了大量的增補(bǔ)和訂正。
本書適于廣大高校師生教學(xué)選用，也可供中學(xué)物理教師和有關(guān)科技人員參考。
物理學(xué)史研究人類對自然界各種物理現(xiàn)象的認(rèn)識史，研究物理學(xué)發(fā)生和發(fā)展的基本規(guī)律，研究物理學(xué)概念和思想發(fā)展和變革的過程，研究物理學(xué)是怎樣成為一門獨(dú)立學(xué)科，怎樣不斷開拓新領(lǐng)域，怎樣產(chǎn)生新的飛躍，它的各個(gè)分支怎樣互相滲透，怎樣綜合又怎樣分化。
物理學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué)，它向著物質(zhì)世界的深度和廣度進(jìn)軍，探索物質(zhì)世界及其運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。它像一座知識的寶塔，基礎(chǔ)雄厚，力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)以至于相對論、量子力學(xué)、核物理和粒子物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)和天體物理學(xué)，形成了一座宏偉的大廈。它又像一棵大樹，根深葉茂，從基根長出樹干，從樹干長出茂密的枝杈，又結(jié)出累累果實(shí)。它還像滾滾大江，洶涌澎湃，一浪高過一浪。然而，通過這些比喻，仍不足以說明物理學(xué)是怎樣的一門不斷發(fā)展的科學(xué)，只有了解了物理學(xué)發(fā)展的歷史，才能更深刻地認(rèn)識物理學(xué)的宏偉壯觀。
通過物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，不但能增長見識，加深對物理學(xué)的理解，更重要的是可以從中得到教益，開闊眼界，從前人的經(jīng)驗(yàn)中得到啟示。
本書的第1版是在我們講物理學(xué)史課程時(shí)所寫講義的基礎(chǔ)上擴(kuò)充而成的。課程原名物理學(xué)史專題講座，是為清華大學(xué)本科生開設(shè)的選修課。之所以叫專題講座，是因?yàn)樵诶砉た拼髮W(xué)沒有那么多時(shí)間，也沒有必要按部就班地進(jìn)行系統(tǒng)地講授。那樣既乏味又費(fèi)時(shí)間。有些課題，我們沒有講到，同學(xué)們?nèi)绻信d趣，可以自己找書看。我們認(rèn)為，與其平鋪直敘地羅列一大堆史實(shí)，不如抓住若干典型，進(jìn)行個(gè)例剖析，講得深透些。什么是個(gè)例剖析？我們指的是就某一個(gè)事件、某一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)或某一位科學(xué)家的成就進(jìn)行充分的揭示，說明其前因后果、來龍去脈，不僅說有什么，還要說為什么。例如，可以問一問：為什么會出現(xiàn)那樣的事件？為什么會發(fā)生新的突破？為什么會造就偉大的人物？分析其成功的要素，總結(jié)其經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提煉出可供大家共享的精神財(cái)富。所以我們選了十幾個(gè)專題，每講一個(gè)專題，分析一個(gè)或幾個(gè)例子，于是就叫專題講座。講座開了幾屆之后，又感到選修課不宜過專，不能讓學(xué)生花費(fèi)過多的精力閱讀原始文獻(xiàn)，但是有必要保留專題講座的精華，即保留從個(gè)例剖析得到的各種有益啟示，這些啟示并不是生硬灌輸給學(xué)生，而是通過真實(shí)的歷史、實(shí)際的資料、生動(dòng)的情景把學(xué)生引入歷史的氛圍，讓他們自己去體會，自己去獲取應(yīng)該得到的啟示。于是這門選修課就改名為《物理學(xué)史的啟示》。這門課一開就是十幾年。1993年，經(jīng)過多次試用和修改補(bǔ)充的講義終于正式出版，取名為《物理學(xué)史》。我們的工作得到了校內(nèi)外許多師生的鼓勵(lì)和關(guān)懷，其中包括老一輩的物理學(xué)家的指點(diǎn)和勉勵(lì)。最讓我們感到榮幸的是，我國著名物理學(xué)家錢三強(qiáng)教授曾經(jīng)多次給我們以具體的指導(dǎo)，并親自為我們作序。詳見：郭奕玲，沈慧君.懷念錢三強(qiáng)先生.現(xiàn)代物理知識，1994（1）：41~44.
這些年來，《物理學(xué)史》一書被許多院校選為物理學(xué)史課程教材，也成了廣大物理教師的參考書。這本書顯示出了不少缺陷和錯(cuò)誤，我們深感有加以修改和完善的必要。這次修改主要是針對如下幾方面：
（1） 加強(qiáng)20世紀(jì)物理學(xué)各個(gè)分支的論述，其中包括相對論、量子理論、粒子物理學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)和天體物理學(xué)。
（2） 充分利用圖片資料。
（3） 必要的增補(bǔ)和修改。
眾多的同行多年來為我們提供物理學(xué)史資料，其中特別是Melba Phillips正值本書截稿之際，驚悉97歲的Melba Phillips已于2004年11月18日辭世，不勝懷念。教授。她和美國物理學(xué)會曾經(jīng)給予我們多方面的幫助。Allan Franklin教授也是我們工作的積極支持者。我們對他們表示誠摯的感謝。我們還要感謝圖片資料的版權(quán)所有者。由于圖片是多年來從各種渠道收集到的，難以一一注明出處。
第一版序
前言
第1章力學(xué)的發(fā)展 1
1.1歷史概述1
1.2天文學(xué)的新進(jìn)展揭開了科學(xué)革命的序幕3
1.3慣性定律的建立10
1.4伽利略的落體研究13
1.5萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)21
1.6《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》和牛頓的大綜合27
1.7碰撞的研究29
1.8牛頓以后力學(xué)的發(fā)展33
1.9牛頓的絕對時(shí)空觀和馬赫的批判37
第2章熱學(xué)的發(fā)展40
2.1歷史概述40
2.2熱現(xiàn)象的早期研究40
2.3熱力學(xué)第一定律的建立47
2.4卡諾和熱機(jī)效率的研究59
2.5絕對溫標(biāo)的提出62
2.6熱力學(xué)第二定律的建立64
2.7熱力學(xué)第三定律的建立和低溫物理學(xué)的發(fā)展68
2.8氣體動(dòng)理論的發(fā)展72
2.9統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的創(chuàng)立81
第3章電磁學(xué)的發(fā)展90
3.1歷史概述90
3.2早期的磁學(xué)和電學(xué)研究90
3.3庫侖定律的發(fā)現(xiàn)94
3.4動(dòng)物電的研究和伏打電堆的發(fā)明102
3.5電流的磁效應(yīng)105
3.6安培奠定電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)110
3.7歐姆定律的發(fā)現(xiàn)111
3.8電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)113
3.9電磁理論的兩大學(xué)派118
3.10麥克斯韋電磁場理論的建立119
3.11赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波實(shí)驗(yàn)126
3.12麥克斯韋電磁場理論的發(fā)展130
第4章經(jīng)典光學(xué)的發(fā)展132
4.1歷史概述132
4.2反射定律和折射定律的建立133
4.3牛頓研究光的色散136
4.4光的微粒說和波動(dòng)說140
4.5光速的測定146
4.6光譜的研究150
第5章實(shí)驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)和現(xiàn)代物理學(xué)革命157
5.1歷史概述157
5.219/20世紀(jì)之交的三大實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)158
5.3“以太漂移”的探索170
5.4熱輻射的研究180
5.5經(jīng)典物理學(xué)的“危機(jī)”186
第6章相對論的建立和發(fā)展188
6.1歷史背景188
6.2愛因斯坦創(chuàng)建狹義相對論的經(jīng)過191
6.3狹義相對論理論體系的建立198
6.4狹義相對論的遭遇和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)203
6.5廣義相對論的建立205
6.6廣義相對論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證212
第7章早期量子論和量子力學(xué)的準(zhǔn)備221
7.1歷史概述221
7.2普朗克的能量子假設(shè)221
7.3光電效應(yīng)的研究224
7.4固體比熱229
7.5原子模型的歷史演變232
7.6α散射和盧瑟福有核原子模型237
7.7玻爾的定態(tài)躍遷原子模型和對應(yīng)原理240
7.8索末菲和埃倫費(fèi)斯特的貢獻(xiàn)244
7.9愛因斯坦與波粒二象性250
7.10X射線本性之爭252
7.11康普頓效應(yīng)253
第8章量子力學(xué)的建立與發(fā)展258
8.1歷史概述258
8.2電子自旋概念和不相容原理的提出259
8.3德布羅意假說261
8.4物質(zhì)波理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證262
8.5矩陣力學(xué)的創(chuàng)立267
8.6波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)立268
8.7波函數(shù)的物理詮釋270
8.8不確定原理和互補(bǔ)原理的提出271
8.9關(guān)于量子力學(xué)完備性的爭論272
8.10量子電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展276
第9章原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的發(fā)展282
9.1歷史概述282
9.2放射性的研究282
9.3人工核反應(yīng)的初次實(shí)現(xiàn)287
9.4探測儀器的改善289
9.5宇宙射線和正電子的發(fā)現(xiàn)292
9.6中子的發(fā)現(xiàn)294
9.7人工放射性的發(fā)現(xiàn)298
9.8重核裂變的發(fā)現(xiàn)298
9.9鏈?zhǔn)椒磻?yīng)303
9.10原子核模型理論304
9.11加速器的發(fā)明與建造305
9.12β衰變的研究和中微子的發(fā)現(xiàn)310
9.13介子理論和μ子的發(fā)現(xiàn)312
9.14奇異粒子的研究313
9.15弱相互作用中宇稱不守恒和CP破壞的發(fā)現(xiàn)314
9.16強(qiáng)子結(jié)構(gòu)和夸克理論316
9.17量子色動(dòng)力學(xué)的建立318
9.18弱電統(tǒng)一理論的提出319
9.19夸克模型的發(fā)展321
第10章凝聚態(tài)物理學(xué)簡史324
10.1歷史概述324
10.2固體物理學(xué)的早期研究325
10.3固體物理學(xué)的理論基礎(chǔ)327
10.4固體物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)330
10.5晶體管的發(fā)明330
10.6半導(dǎo)體物理學(xué)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的蓬勃發(fā)展334
10.7超導(dǎo)電性的研究339
10.8超流動(dòng)性的發(fā)現(xiàn)343
10.9量子霍爾效應(yīng)與量子流體的研究348
10.10非晶態(tài)物理的發(fā)展354
10.11高壓物理學(xué)的發(fā)展357
10.12軟物質(zhì)物理學(xué)的興起359
第11章現(xiàn)代光學(xué)的興起360
11.1激光科學(xué)的孕育和準(zhǔn)備360
11.2微波激射器的發(fā)明365
11.3激光器的設(shè)想和實(shí)現(xiàn)367
11.4激光技術(shù)的發(fā)展374
11.5全息術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用377
11.6激光光譜學(xué)380
11.7非線性光學(xué)382
11.8量子光學(xué)384
11.9量子信息光學(xué)386
11.10原子光學(xué)389
第12章天體物理學(xué)的發(fā)展394
12.1天體物理學(xué)的興起395
12.2匹克林譜系之謎396
12.3恒星演化理論的建立399
12.4類星體的發(fā)現(xiàn)401
12.5宇宙背景輻射的發(fā)現(xiàn)402
12.6脈沖星的發(fā)現(xiàn)405
12.7星際有機(jī)分子的發(fā)現(xiàn)408
12.8黑洞的研究409
12.9暗物質(zhì)和暗能量的探索411
第13章諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)416
13.1諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的設(shè)立416
13.2諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的分布統(tǒng)計(jì)418
13.3時(shí)代劃分420
13.4分類綜述422
第14章實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室在物理學(xué)發(fā)展中的地位和作用452
14.1實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的作用452
14.2實(shí)驗(yàn)室在物理學(xué)發(fā)展中的地位455
第15章單位、單位制與基本常數(shù)簡史470
15.1基本單位的歷史沿革470
15.2單位制的沿革476
15.3基本物理常數(shù)的測定與評定480
15.4物理學(xué)的新發(fā)現(xiàn)對基本常數(shù)的影響486
結(jié)束語488
附錄物理學(xué)大事年表493
參考文獻(xiàn)505
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