杨天林著的《物理的故事/科学的故事丛书》以历史为背景，以时间为主线，以故事为衬托，以物理知识的了解为落脚点。全书主要从古代劳动人民对物理的认识、近代物理科学的发展、十八和十九世纪之后物理科学的突破、物质的细微结构及现代物理学的新进展等方面进行了描述。全书告诉我们，物理是出于什么样的原因发展起来的。在人类社会的发展和变革中，物理曾经产生了怎样的影响。我们对宇观世界、宏观世界和微观世界的认识是如何得来的。

人类最初对时间的朦胧感觉、对天与地的认识、对运动规律的研究、对微观粒子的窥探，以及对我们从哪里来又将向哪里去的思考等，都沉淀着物理的思想。

杨天林著的《物理的故事/科学的故事丛书》从古代人类对物理的认识讲起，对近代物理科学的发展、18世纪和19世纪之后物理科学的突破、物质的细微结构及现代物理学的新进展等方面进行了生动描述。启发我们去思考并从中找到答案：物理是出于什么样的原因发展起来的？在人类社会的发展和变革中，物理曾经产生了怎样的影响？我们对宇观世界、宏观世界和微观世界的认识是如何得来的？

总序 科学中有故事 故事中有科学

前言

第一章 究天人之际

 一、夜观星象

 二、心怀穹庐

 三、山雨欲来

 四、春暖花开

 五、播种在天涯

 六、经纬度的确定

第二章 给地球找个支点：阿基米德的故事

 一、杠杆原理

 二、浮力定律

 三、工程技术

 四、用思想照亮世界

第三章 物理的天人合一

 一、从精确测量开始

 二、还宇宙以和谐

 三、罗伯特·胡克：不仅仅是弹性定律

 四、惠更斯：站在伽利略与牛顿之间

第四章 挑战传统：伽利略的故事

 一、总体印象

 二、自由落体

 三、惯性定律

 四、力的分解与合成

 五、钟摆的启示

 六、光速有限

 七、为物理学奠基

第五章 为物理而生：牛顿的故事

 一、为明天奠基

 二、重回剑桥

 三、成就大厦

 四、还原真实的历史

 五、《自然哲学的数学原理》

 六、影响所及

 七、对牛顿力学的思考

 八、引领世界

 九、笃信宗教

 十、站在巨人的肩上

 十一、并非结尾

第六章 物质的表象

 一、振动与波动

 二、光与色的幻影

 三、光的速度

 四、光色原理

 五、光的干涉

第七章 电与磁（一）：走出神话传说

 一、古老记忆

 二、神奇的力量

 三、从驯服电开始

 四、风筝实验：富兰克林的故事

 五、库仑定律

 六、伏打电池

第八章 电与磁（二）：从科学到技术的蜕变

 一、磁针转动

 二、安培定律和欧姆定律

 三、电报和电话

 四、电磁互感：法拉第的故事

 五、电灯、电影、留声机：爱迪生的故事

 六、麦克斯韦与无线电

 七、电磁波的实验发现和应用

 八、力与场的内涵

 九、经典理论充满生机

第九章 冷与热的感觉

 一、热现象与温度计

 二、理想气体状态方程式

 三、热的本质

第十章 宇宙的能量

 一、蒸汽机的问世

 二、卡诺的理想热机

 三、能量守恒定律的发现

 四、宇宙真的会“热寂”吗

 五、不必“杞人忧天”

 六、用理性来还原真实

 七、永动机：幻想还是谎言

 八、吉布斯：默默无闻的高人

 九、小结

第十一章 探索微观世界

 一、添砖加瓦

 二、在黑暗中发现那一束光亮

 三、徘徊在宏观与微观之间

第十二章 打开原子世界的大门：19世纪末物理学的三大发现

 一、物理学真的就那么完美吗

 二、Х射线的发现

 三、放射性现象的发现

 四、电子的发现

第十三章 爱因斯坦和相对论

 一、少年时代

 二、游学瑞士

 三、体验生存

 四、不平凡的1905年

 五、假如你能赶上光速：狭义相对论

 六、弯曲的时空：广义相对论

 七、梦想统一场理论

 八、成名之后

 九、启示作用

第十四章 量子历程

 一、普朗克：量子论的诞生

 二、爱因斯坦闯入量子世界

 三、卢瑟福：原子结构的“有核模型”

 四、玻尔的原子殿堂：哥本哈根学派

 五、德布罗意：物质波

 六、海森堡的“大量子蛋”：矩阵力学

 七、薛定谔方程：波动力学

 八、海森堡：测不准原理

 九、科学是一把双刃剑

第十五章 霍金的宇宙思想

 一、为时间书写历史

 二、我们从何而来

 三、霍金的时空观

 四、《时间简史——从大爆炸到黑洞》

 五、我们向何处去

 六、宇宙学是新思想的摇篮

 七、量子力学和相对论之后现代物理学的新进展

参考文献

后记

人类生活在这个世界上，第一要务便是生存，自古至今，概莫能外。为了生存，人类就要观察和了解自然，存占代尤其如此。

神秘莫测的自然现象引发了人们的好奇，对未知世界的探索便是走向科学的开始。“生命轮回”“物换星移”之类的自然现象一遍又一遍地启发人们思考：世界的变化有无规律可循？什么才是物体的本性？以此为起点，陆续诞生了后来的诸多自然学科。

今天的物理学、化学、生物学、天文学等，在古代并没有划分得十分清晰的学科界限，也几乎不见相应的学科名词。

通过了解自然现象，人类将口常的感觉经验上升到理论高度，并进一步把理论或原理转化为技术手段，为自身的利益服务。而物理，会考察物体为什么运动，或为什么静止。这看起来似乎很有道理，也符合物体运动的规律，人类就是从这一点出发思考问题的，而且自古以来就是这么做的。

一、夜观星象

早期的天义观测就是对物理知识的简单运用。在从狩猎到游牧再到农耕的历史进程中，天文观测不可或缺，到了农耕文明时，其重要性更加突出，历法的形成就以此为基础。历法的制定为人类的生产和生活带来极大的便利，特别是服务于农业生产，方便了人们的出行。

谁能想到，英国索尔兹伯里以北的古代巨石阵（Stonehenge）建筑遗迹可能就是远古人类观测天象的地方。类似这样的地方，也是古代人类所崇拜的。如果有机会到英国，你可以到那里参观一下。

在文字出现之前，知识的积累只能靠口口相传。远古社会懂得天文和历法的人，一般也只传给自己的亲人或部落里最亲近的人。那时，甚至还有群婚制或血婚制的残余，因此，他们不可能有像今天这样的家庭概念。尽管如此，他们的后辈还是在后来建立了最有权威的家族，如巾国古代神话传说中的人物伯益、神农、风后等。

中国古代的“士”是早期专业的祭司，他们也许是最早的知识分子。那时候的祭司不仅神秘，还是社会上的特权阶层，只是在春秋之后，才逐渐失去了其在政治上的优势。

夜观星象是古代人所爱，他们甚至不需要什么仪器，只要持之以恒，就可能有所收获。看得多了，人们就发现了一些规律。例如，北极星似乎永远不动，而其他的星星（除了极少数外），都以相同的步调在运动。

宇宙看起来像一个大玻璃球，日月星辰都在这个玻璃球顶上运行，而地球似乎就位于中央。宇宙的有序结构意味着有一种神奇的力量存支配着自然，包括我们自身。对这种神奇力量的探索就是物理学的主要任务。

温带地区常常是四季分明，那里的人很容易把天象，特别是把日月的运行与季节的变化联系起来，这对于指导农业生产很有用处。因此，制定历法就成为国家大事。人们也逐渐意识到，天体运动将影响到人民的福祉。人们甚至认为，灿烂的星象决定着每个人的祸福。占星术借此壮大自己的实力、扩充自己的地盘，不过，这也推动了科学的发展，特别是推动了物理学的发展。

在自然科学方面，特别是在物理学方面，墨子是中国先秦时期的重要人物，他生活在孔子之后、孟子之前。墨子也观星象，和绝大多数古代星象学家一样，他的目的不是理解宇宙的结构，而是预测人间的祸福。墨子在数学和物理学方面的造诣达到了一定高度，他的哲学是实用的。（P2-3）

科学的源头在哪里？科学是如何发展起来的？在人类社会的发展和变革中，科学曾经产生了怎样的影响？我们对宇观世界的认识、对宏观世界的认识、对微观世界的认识是如何得来的？

翻开“科学的故事丛书”，你一定能找到属于自己的答案。

作者在容量有限的篇幅中，将有关基础知识、理论和概念融合成一体，在一些领域也涉及前沿学科的基本思想。阅读“科学的故事丛书”，有助于读者从中了解自然演变和科学发展的真实过程，了解散落在历史尘埃里的科学人生及众多科学家的人文情怀，了解科学发展的线索，了解宇宙由来及生命演化的奥秘。借此体验科学本身的魅力，以及它曾结合在文化溪流中、又散发出来的浓烈异香。

本套丛书中，有古今中外著名科学家的趣闻轶事，有科学的发展轨迹，有自然演化和生命进化的朦胧痕迹，有发现和创造的艰难历程，也有沐浴阳光的成功喜悦。丛书拟为读者开辟一条新路径，旨在换个角度看科学。我们将置身于科学精神的溪流中，潺潺而过的是饱含科学韵味的清新语言，仿佛是深巷里的陈年老酒，令人着迷甚至痴醉。希望读者能够通过阅读启发心智、培养情趣、走进神圣自然、感知科学经典。

英国著名历史学家汤因比(Amnold Joseph Toynbee)曾说：“一个学者的毕生事业，就是要把他那桶水添加到其他学者无数桶水汇成的日益增长的知识的河流中。”本套丛书就是一条集合前人学者科学智慧的小溪，正迫不及待地汇入知识河流中，希望能够为不同学科、不同领域间的沟通和交流起到媒介、引导作用，也期望更多对自然科学感兴趣的爱好者能够在阅读中体验到一份来自专业之外的惊喜和享受。

本套丛书的写作花费了近三年时间，但与此有关的积累和准备工作远超过十年。对文学的爱好和对科学的执着使我找到了一个好的契合点，那就是尽可能用文学的语言讲述科学发展的历程及著名科学家的故事。工作之余，我的几乎所有业余时间的写作都与科学和文化有关。

此时此刻正是北方的春天，窗外渐浓的绿色和灿烂阳光似乎传递着自然的某种气息和对生命的某种祈盼。我首先要感谢科学出版社科学人文分社的侯俊琳社长，没有他的发现和耐心细致的督促，就不会有系统的“科学的故事丛书”的出现。

2015年春天，当俊琳社长与我讨论关于丛书的策划和内容时，我深深感到一位出版人的远见和博大胸怀。这是一件非常有意义、也很有吸引力的工作。我认为，我们的一切发展都必须以脚下的历史为根基。只有在传承科学积淀和历史文化的基础上，我们才能将人类的科学文化发扬光大，并进一步开创美好的未来。以往，在自然哲学和自然科学方面，我们忽视了对历史的关注，本套丛书的出版就是为了弥补这方面的不足。

书中配了适量有趣的漫画插图，线条流畅、幽默风趣，与文字配合默契，使所叙述的故事更加生动、直观和亲切，使读者平添一种身临其境的感觉。本套丛书面向的是那些具有中学以上文化程度的读者，他们对数学、物理学、化学、生物学、天文学、地理学和自然的基础知识有一定了解和理解，同时渴望知道科学的起源，渴望走近源头汩汩不息的溪流。

感谢所有为本套丛书的出版付出心血的人，感谢科学出版社相关领域的专家和审稿人为丛书的面世所做的大量工作，作者从中受益良多。特别感谢本书的责任编辑朱萍萍、张莉、田慧莹、程凤、张翠霞、刘巧巧等老师，他们本着精益求精的原则，对书稿的质量进行了严格把关，在审读、加工和校对的各个环节都表现出了高度的专业精神和责任感。感谢中国科学院自然科学史研究所张柏春所长和关晓武研究员的关心和支持，感谢潘云唐、郭园园、刘金岩、樊小龙、徐丁丁、崔衢、李亮、鲍宁等专家对丛书的仔细审阅和提出的建设性意见。

在此想说明的是，在篇幅有限的作品中，我特别注意文字的可读性、知识的教谕作用和思想的启蒙价值。可以说，书巾的每一个单元都是一篇科学散文，我的初衷就是走进历史深处、挖掘科学文化。书中也表达了我在科学教育、科学研究及阅读、写作过程中产生的一些想法和观点，错误和不当之处在所难免，希望富有见解的读者和学者批评指正。

杨天林

2018年3月

“科学的故事丛书”跨越了不同文化领域和不同历史时空，在自然、科学与文学之间架起了一座桥梁，为读者展现了一个五彩缤纷的世界，能有效地与读者进行心灵的沟通，对于科学爱好者欣赏文学、文学爱好者感悟科学都有很大的感染力，是奉献给读者的精神大餐。

——中国科普作家协会原建事长、中国科学院院士 刘嘉麟

故事是昨天，科学历程。故事是今天，生活现实。故事是明天，繁花似锦。喂，科学的故事呀！先睹为快吧！

——著名科学史家、中国科学院自然科学史研究所研究员 戴念祖

科学是文化的重要组成部分，也是现代教育的核心内容和主要方法。丛书回顾反思古往今来著名的科学人物及其故事，追溯探究宇宙天体、自然演化和生命进化，给读者以知识的浇灌、文化的润泽、精神的滋养和情感的沟通，是教师和家长开展青少年科学教育的必备读本。

——著名科学教育专家、中央教育科学研究院研究员 赵学漱

这是一套由中国学者精心编著的有水准的科普读物，涵盖了最基本的七大科学门类，采撷了从古代到近现代的精彩科学史片段，讲述了代表性人物及重要发现和发明，还融合了现代科学前沿知识，用巧妙的故事形式、浅显生动的语言娓娓道来，读之开阔视野，读之启迪思维。

——资深科技史学者、清华大学教授 戴吾三

在科技引领创新发展的今天，原创科普已经成为传承文化、沟通世界的重要载体。丛书将理性思维和文学艺术完美融合，用极其通俗易读的语言把读者带入科学的世界，是一套难得的原创科普佳作。我们相信并且期待，未来的科学大师即将诞生于年轻一代读者中！

——《大学科普》执行主编、重庆大学高校科协理论研究中心主任 靳萍