物理學(xué)名著導(dǎo)讀

物理學(xué)名著導(dǎo)讀

四川師大馮一兵1、什么是物理學(xué)名著？

名著就是指具有較高藝術(shù)價值和知名度，且包含永恒主題和經(jīng)典的人物形象，能夠經(jīng)過時間考驗經(jīng)久不衰，被廣泛流傳的文字作品。物理學(xué)名著：具有較高科學(xué)價值和知名度，被廣泛流傳且有深遠影響的著名物理學(xué)家寫的物理學(xué)作品。至少分兩層次：1、物理學(xué)發(fā)展史上起關(guān)鍵作用的革命性的;2、對物理學(xué)具體內(nèi)容進一步理解的.1愛因斯坦文集2費曼物理學(xué)講義(原聲錄音)出國留學(xué)必備書之一！3費曼物理學(xué)講義_卷一4費曼物理學(xué)講義_卷二5費曼物理學(xué)講義_卷三6費曼物理學(xué)講義習(xí)題集7別鬧了，費曼先生！8泡利物理學(xué)講義(共六卷)出國留學(xué)必備書之一！9Faraday(法拉第)_LecturesontheForcesofMatter10Faraday(法拉第)_TheChemicalHistoryofACandle11從拋物線談起—混沌動力學(xué)引論12多粒子系統(tǒng)的量子理論13量子力學(xué)與路徑積分（費曼）出國留學(xué)必備書之一！14物理力學(xué)講義（錢學(xué)森）15物理學(xué)家用微分幾何出國留學(xué)必備書之一！16相對論（索末菲）17相對論的意義18算法大全19相對論量子場20相對論量子力學(xué)21引力論與宇宙論22自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理宇宙體系23物理學(xué)進展200124物種起源（達爾文）25nobellectures(1998--2001)26NumericalRecipesinC27phyQuestion28physicsreviewletter(Vol74-Vol86)29thermalphysics30超弦理論導(dǎo)論31力學(xué)系統(tǒng)的對稱性與不變32relativitythespecialandgeneraltheory33interact（斯坦福直線加速器實驗室）34IntroductiontoTensorCalculusandContinuumMechanics35lectstatistic36mathematicalhandbook37relativitythespecialandgeneraltheory-byalbert

einstei38GRE物理SUB試題（爆全）39北大物理類研究生入學(xué)考題40大學(xué)物理課件41概率統(tǒng)計課件42核輻射物理電子講義43計算機常用算法44計算物理講義45離子束分析（課件）46數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法課件(部分)47數(shù)值計算課件48Hilbert空間問題集halmos49波動學(xué)《伯克利物理學(xué)教程》第三卷上、下冊50場論（朗道）51場論與粒子物理學(xué)（上冊）（李政道）出國留學(xué)必備書之一！52場論與粒子物理學(xué)（下冊）（李政道）53非平衡態(tài)熱力學(xué)和耗散結(jié)構(gòu)(李如生)54分形物理學(xué)55輻射的量子統(tǒng)計性質(zhì)（路易塞爾）56高等量子力學(xué)（第二版）(楊澤森)57高溫輻射物理和量子輻射理論（李世昌）58孤子理論59經(jīng)典力學(xué)(goldston，戈德斯坦著)出國留學(xué)必備書之一！60固體的電子結(jié)構(gòu)61固體化學(xué)導(dǎo)論62固體物理導(dǎo)論（基泰爾）出國留學(xué)必備書之一！63固體物理習(xí)題詳解（基泰爾）64固體物理學(xué)（黃昆）65光和物質(zhì)的奇異性66光學(xué)(planck)67光學(xué)原理上冊、下冊(m.玻恩e.沃耳夫)68廣義相對論（劉遼）69廣義相對論dirac70廣義相對論引論（俞允強）71規(guī)范場的量子理論導(dǎo)引72規(guī)范場論（胡瑤光）73規(guī)范場與群論、完全可積問題74計算物理學(xué)(張開明顧昌鑫)75結(jié)晶化學(xué)導(dǎo)論(第二版)76經(jīng)典電動力學(xué)(jackson_vol1)出國留學(xué)必備書之一！77經(jīng)典電動力學(xué)(jackson_vol278經(jīng)典電動力學(xué)習(xí)題答案(jackson_2nd)79經(jīng)典和現(xiàn)代數(shù)學(xué)物理方程(陸振球)出國留學(xué)必備書之一！80空間群表81李代數(shù)李超代數(shù)及在物理學(xué)中的應(yīng)用82理論電化學(xué)83理論物理基礎(chǔ)（彭恒武徐錫中）84理論物理學(xué)基礎(chǔ)教程叢書統(tǒng)計物理學(xué)(蘇汝鏗)85理論物理學(xué)基礎(chǔ)教程叢書量子力學(xué)(蘇汝鏗)86理論物理學(xué)中的計算機模擬方法(w.heermann)87量子場論上冊(c.依捷克森)出國留學(xué)必備書之一！88量子場論下冊(c.依捷克森)89量子場論導(dǎo)引（上、下冊）楊炳麟90量子電動力學(xué)（栗弗席茨）出國留學(xué)必備書之一！91量子混沌92量子力學(xué)(messiah，梅西亞著)vol193量子力學(xué)(messiah梅西亞著，)vol294量子力學(xué)（非相對論理論）上冊(朗道)出國留學(xué)必備書之一！95量子力學(xué)（非相對論理論）下冊(朗道)96量子力學(xué)（fermi，費米著。）出國留學(xué)必備書之一！97量子力學(xué)的基本概念(關(guān)洪)98量子力學(xué)與路徑積分(費曼)99量子力學(xué)原理（狄拉克）出國留學(xué)必備書之一！100量子論的物理原理101量子論與原子結(jié)構(gòu)102量子統(tǒng)計力學(xué)(張先蔚)103量子統(tǒng)計物理學(xué)(北京大學(xué)物理系)104量子物理學(xué)(berkeley)105量子物理學(xué)導(dǎo)論(MIT)106美國物理試題解答vol5107群論及其在物理學(xué)中的應(yīng)用(謝希德蔣平陸奮)108熱力學(xué)（王竹溪）出國留學(xué)必備書之一！109輸運理論（黃祖洽）110數(shù)學(xué)物理方程I（希爾泊特，柯朗著）出國留學(xué)必備書之一！111數(shù)學(xué)物理方法Ⅱ（希爾泊特，柯朗著）112數(shù)學(xué)物理中的幾何方法(b?f?舒茨)113統(tǒng)計物理現(xiàn)代教程（上、下冊）(雷克著，北京大學(xué)翻譯)114統(tǒng)計物理學(xué)（Ⅱ）（凝聚態(tài)理論）(朗道)115物理定律的特性116物理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法第二卷(f?w?拜侖r?w?富勒)117物理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法第一卷(f?w?拜侖r?w?富勒)118現(xiàn)代物理學(xué)叢書非平衡態(tài)統(tǒng)計理論(霍裕平鄭久仁)119愛因斯坦-物理學(xué)的進化120寂靜的春天121時間簡史122物理世界奇遇記_喬治?伽莫夫2、物理名著如何導(dǎo)讀如何讀導(dǎo)讀

[giveguidancetoreading;tutortoreading]輔導(dǎo)閱讀引領(lǐng)指導(dǎo)閱讀---引導(dǎo)分析理解如何讀讀名著的背景、思想、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容從名著中提煉找方法看名著的貢獻一種理論究竟是正確的還是錯誤的，歸根結(jié)底取決于這種理論是否符合客觀事實及其規(guī)律，符合就是正確的，不符合就是錯誤的，物理理論名著也不例外。

讀名著要有批評的思想，不盲目崇拜，是不是名著，還要看后來其他物理學(xué)家的引用和評價。

物理學(xué)以物理知識為主要內(nèi)容。科學(xué)方法又滲透于物理知識中，達爾文說“最有價值的知識是關(guān)于方法的知識”?？梢姡瑥拿姓页龌镜目茖W(xué)方法是尤其重要的。物理學(xué)的產(chǎn)生發(fā)展過程也是科學(xué)方法的產(chǎn)生發(fā)展完善過程。物理名著閱讀注意一本名著你要讀好幾遍。第一遍一般讀得快，故事情節(jié)引人入勝。然后慢慢再讀一遍。第三遍閱讀時，你記住了其中的一些重要情節(jié)，有了一些觀點。有些情節(jié)是不是像電影鏡頭一樣，鑲嵌在腦海中？

你對主題、故事情節(jié)、人物等，需要特別關(guān)注。隨著故事情節(jié)的發(fā)展，人物的性格、命運也會變化。

文學(xué)作品中的故事并不全是從頭講到尾的。有直敘、倒敘，還有從故事中間開始。

有第一人稱，第二人稱，還有用第三人稱，以及其他方法。每種方法有什么好處？

你喜歡哪個（哪些人物），不喜歡哪個（哪些人物）？為什么？

文字風(fēng)格千差萬別，為什么講述這個故事時用這樣的文字更好？你能否試著用其他文字改寫一下？

學(xué)習(xí)中外名著貴在持之以恒，你制定了一個有效的計劃嗎？

帶著上面這些問題，去學(xué)習(xí)、閱讀和理解，你會更有收獲的。學(xué)習(xí)中外名著，記憶很重要。那么，怎樣提高記憶？

切忌疲勞閱讀

一般來說，閱讀中注意力最集中的時間是２０至４０分鐘。如果連續(xù)幾小時閱讀，你可能只記住了其中的極少部分，這樣，就浪費了寶貴的時間。

學(xué)會休息

連續(xù)閱讀不要超過１小時，休息５至１０分鐘，聽聽音樂，散步，或運動一下，或靜坐遐想。這樣你的大腦才有時間把已學(xué)的內(nèi)容儲存起來。請記住休息。

再記憶的技巧

記住一些知識之后，你的大腦會加緊工作，進行組合、處理，并形成一個更為清晰的圖像。在此之后，大腦開始遺忘。所以，應(yīng)該在間隔一定的時間后進行溫習(xí)、回顧，就能記憶更多的內(nèi)容，遺忘的情況會逐漸減少。在每天睡覺前，每一個周末，每個月末，花１５分鐘時間回顧、復(fù)習(xí)所記憶的內(nèi)容，你會發(fā)現(xiàn)自己的記憶力有一個驚人的提高。

3、名著讀、導(dǎo)讀過程要“讀”名著，，，可以借助網(wǎng)絡(luò)視頻,激發(fā)走近名著做好“導(dǎo)”的功課展示“讀”后的感受，讀了一本書后,要與別人交流,因為交流的過程就是提升閱讀品位的過程。思想的碰撞,往往會產(chǎn)生智慧的火花,使得心情無比愉悅。促進“導(dǎo)讀”成果的生成4、物理學(xué)發(fā)展史上重要名著導(dǎo)讀A、亞里士多德

古希臘科學(xué)哲學(xué)家，（公元前384年－前322年）

17歲就學(xué)于柏拉圖，他的著作是古代的百科全書，據(jù)說有四百到一千部，主要有《工具論》、《形而上學(xué)》、《物理學(xué)》、《倫理學(xué)》、《政治學(xué)》、《詩學(xué)》、、、1、亞里士多德的邏輯學(xué)著作后來由他的注釋者匯編成書，取名叫作《工具論》。他們繼承了亞里士多德的看法，認(rèn)為邏輯學(xué)既不是理論知識，又不是實際知識，只是知識的工具。《工具論》主要論述了演繹法，為形式邏輯奠定了基礎(chǔ)，對這門科學(xué)的發(fā)展具有深遠的影響。

2、亞里士多德的另一著作《物理學(xué)》討論了自然哲學(xué)，存在的原理，物質(zhì)與形式，運動，時間和空間等方面的問題。

3、亞里士多德在《論天》一書中開始討論物質(zhì)和可毀滅的東西，并進而討論了發(fā)生和毀滅。4、《氣象學(xué)》討論了天和地之間的區(qū)域，即行星、彗星和流星的地帶；其中還有一些關(guān)于視覺、色彩視覺和虹的原始學(xué)說。家亞里士多德開創(chuàng)了許多有關(guān)物理學(xué)本質(zhì)的理論。這些理論涉及到他所描述的四大元素。他闡明了這些元素間的密切聯(lián)系，它們的動力，它們對地球的影響，以及它們在通常情況下是如何在不知名的力量驅(qū)使下相互吸引的。亞里士多德物理學(xué)的主要理論如下：自然方位：每個元素都會處在相對于地心的不同位置，地心也是宇宙的中心。重力/輕率：為保持相對位置，物體會受到向上或向下的力。直線運動：受到力作用物體會做勻速直線運動。速度與密度的關(guān)系：速度與介質(zhì)的密度成反比。真空不存在：物體在真空中的速度無窮快。以太普遍存在：空間中所有點都充滿這種物質(zhì)。無限宇宙：宇宙空間沒有邊界。亞里士多德理論的權(quán)威性延續(xù)了近兩千年，提供了早期所知的一切物理理論。但伽利略、牛頓以及其他人的發(fā)現(xiàn),使得人們逐漸認(rèn)識到亞里士多德物理學(xué)的謬誤和不可見性。盡管如此，亞里士多德物理學(xué)仍然存在至十七世紀(jì)晚期，甚至更久，因為它當(dāng)時被作為大學(xué)科目教授。為什么后來科學(xué)家轉(zhuǎn)而對亞里士多德理論進行批判及藐視，原來物理學(xué)的發(fā)展也不能免除人的情感因素。B、哥白尼的《天體運行論》哥白尼（1473～1543）是波蘭天文學(xué)家，日心說的創(chuàng)始人。1491哥白尼進入克拉科夫雅蓋隆大學(xué)，在天文學(xué)家勃魯澤夫斯基的指導(dǎo)下研讀天文學(xué)和數(shù)學(xué)。

1496年，為了進一步深造，哥白尼前往歐洲文藝復(fù)興的中心意大利留學(xué)，先后就讀于波倫亞大學(xué)、帕多瓦大學(xué)和法拉臘大學(xué)，繼續(xù)鉆研數(shù)學(xué)、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)和法學(xué)。他在1510年寫成的《淺說》初稿中，毫不含糊地指出：太陽是宇宙的中心體，地球和行星都圍繞著太陽運動，只有月亮才真正圍繞地球旋轉(zhuǎn)。1530年，終于圓滿地完成了日心說的建立工作。于1543年3月用《天體運動論》書名出版，全書共有六大卷。

哥白尼創(chuàng)立的日心說，即名著《天體運行論》的發(fā)表，不但是天文學(xué)上的一次偉大革命，推動了天文學(xué)研究的飛速發(fā)展，而且引起了人類宇宙觀的重大革新，沉重地打擊了封建神權(quán)的統(tǒng)治，“從此自然科學(xué)便開始從神學(xué)中解放出來”。

哥白尼的是一部劃時代的科學(xué)杰作，全書分為六卷。在第一卷里，哥白尼講述了地球的運動和宇宙的構(gòu)造，駁斥了地球是宇宙的中心的謬論。在后面的五卷里，他用精密的觀察記錄和嚴(yán)格的數(shù)學(xué)論證，來闡明他在第一卷里提出的主張。哥白尼說：太陽屹立在宇宙的中心，行星圍繞著太陽運行。離太陽最近的是水星(80天公轉(zhuǎn)一周，其次是金星9個月公轉(zhuǎn)一周)，再其次是地球(1年公轉(zhuǎn)一周)。月亮繞著地球轉(zhuǎn)圈子，是地球的衛(wèi)星。比地球離大陽遠的行星，挨次是火星(2年公轉(zhuǎn)一周)、木星(12年公轉(zhuǎn)一周)和土星(30年公轉(zhuǎn)一周)。行星離太陽越遠，轉(zhuǎn)的圈子就越大，所以轉(zhuǎn)一圈的時間就越長。在行星的軌道外面，是布滿恒星的恒星天。至于宇宙是否有限的問題，他無法直接論證，便以謙遜和謹(jǐn)慎的態(tài)度說，把它“留給自然哲學(xué)家去研究吧”。

關(guān)于哥白尼學(xué)術(shù)的評價：天文學(xué)、物理學(xué)是否有哥白尼革命？C、牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是第一次科學(xué)革命的集大成之作，被認(rèn)為是古往今來最偉大的科學(xué)著作，它在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)和哲學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響。全書共分五部分，首先“定義”，這一部分給出了物質(zhì)的量、時間、空間、向心力等的定義。第二部分是“公理或運動的定律”，包括著名的運動三定律。接下來的內(nèi)容分為三卷。前兩卷的標(biāo)題一樣，都是“論物體的運動”。第一卷研究在無阻力的自由空間中物體的運動，許多命題涉及已知力解定受力物體的運動狀態(tài)（軌道、速度、運動時間等），以及由物體的運動狀態(tài)確定所受的力。第二卷研究在阻力給定的情況下物體的運動、流體力學(xué)以及波動理論。壓卷之作的第三卷是標(biāo)題是“論宇宙的系統(tǒng)”。由第一卷的結(jié)果及天文觀測牛頓導(dǎo)出了萬有引力定律，并由此研究地球的形狀，解釋海洋的潮汐，探究月球的運動，確定彗星的軌道。本卷中的“研究哲學(xué)的規(guī)則”及“總釋”對哲學(xué)和神學(xué)影響很大。無論從科學(xué)史還是整個人類文明史來看，牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》都是一部劃時代的巨著。在科學(xué)的歷史上，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是經(jīng)典力學(xué)的第一部經(jīng)典著作，也是人類掌握的第一個完整的科學(xué)的宇宙論和科學(xué)理論體系，其影響所及遍布經(jīng)典自然科學(xué)的所有領(lǐng)域，在其后的300年時間里一再取得豐碩成果。從科學(xué)研究內(nèi)部來看，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》示范了一種現(xiàn)代科學(xué)理論體系的樣板，包括理論體系結(jié)構(gòu)、研究方法和研究態(tài)度、如何處理人與自然的關(guān)系等多個方面的內(nèi)容。此外，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》及其作者與同時代著名人物的互動關(guān)系也是科學(xué)史研究和其它學(xué)術(shù)史研究中經(jīng)久不息的話題。牛頓在世時共發(fā)表了三個版本的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，分別在1687年、1713年及1726年發(fā)表，都是拉丁文版本。牛頓去世后的第一個英文譯本是由第三版翻譯而來，出版于1729年，譯者是莫特（AndrewMotte）。在1802年，又出現(xiàn)了根據(jù)《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》第一版翻譯的英文譯本。1930年，美國學(xué)者、科學(xué)史家卡約里（Florian

Caiofi）在莫特的英譯本基礎(chǔ)上用現(xiàn)代英文校訂出版，成為20世紀(jì)里讀者群最大的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》標(biāo)準(zhǔn)版本。60年代初，美國科學(xué)史家科恩（Cohen）和法國科學(xué)史家科瓦雷（A1exanderKoyré）合作，根據(jù)比莫特譯本更早的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》第一版的英譯本，也推出了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的現(xiàn)代英文版。在結(jié)構(gòu)上，《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》是一種標(biāo)準(zhǔn)的公理化體系，它從最基本的定義和公理出發(fā)，「在第一編和第二編中推導(dǎo)出若干普適命題」，其中第一編題為“物體的運動”為全書的討論做了數(shù)學(xué)工具上的準(zhǔn)備，把各種運動形式加以分類，詳細(xì)考察每一種運動形式與力的關(guān)系；第二編討論“物體（在阻滯介質(zhì)中）的運動”，近一步考察了各種形式阻力對運動的影響，討論地面上各種實際存在的力與運動的情況。在第三編中“示范了把它們應(yīng)用于宇宙體系，用前兩編中數(shù)學(xué)證明的命題由天文現(xiàn)象推演出使物體傾向于太陽和行星的重力，再運用其他的數(shù)學(xué)命題由這些力推算出行星、彗星、月球和海洋的運動”。在全書的最后牛頓寫下了一段著名的「總釋」，集中表述了牛頓對于宇宙間萬事萬物的根本原因——萬有引力以及我們的宇宙為什是一個這樣的優(yōu)美的體系的總原因的看法，集中表達了他對于上帝的存在和本質(zhì)的見解.

在寫作手法上，牛頓是個神情十分專注的人，他在搭建自己的體系時，雖然仿照歐幾里德的《幾何原本》，但他從沒有忘記自己的使命是解釋自然現(xiàn)象，沒有把自己迷失在純粹形式化的推理中。他是極為出色的數(shù)學(xué)家，在數(shù)學(xué)上有一系列一流的發(fā)明，但他嚴(yán)格地把數(shù)學(xué)當(dāng)做工具，只是在有需要時才帶領(lǐng)讀者稍微作一點數(shù)學(xué)上的遠足。另一方面，牛頓也絲毫沒有沈醉于純粹的哲學(xué)思辯，在《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》中所有的命題都來自于現(xiàn)實世界，或是數(shù)學(xué)的，或是天文學(xué)的，或是物理學(xué)的，即牛頓所理解的自然哲學(xué)的。《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》中全部的論述都以命題形式給出，每一個命題都給出證明或求解，所有的求證求解都是完全數(shù)學(xué)化的，必要時附加推論，而每一個推論又都有證明或求解。全書貫穿了牛頓和萊布尼茲分別獨立發(fā)明的數(shù)學(xué)方法——微積分，不過牛頓稱其為“流數(shù)”，這是牛頓的成就之一。它在科學(xué)史上占有非常重要的地位，因它標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)體系的建立。在科學(xué)史上，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是經(jīng)典力學(xué)的第一部經(jīng)典著作，劃時代的巨著，也是人類掌握的第一個完整的科學(xué)的宇宙論和科學(xué)理論體系，其影響所及，遍布經(jīng)典自然科學(xué)的所有領(lǐng)域，并在其后300年里一再取得豐碩成果。就人類文明史而言，它成就了英國工業(yè)革命，在法國誘發(fā)了啟蒙運動和大革命，在社會生產(chǎn)力和基本社會制度兩方面都有直接而豐富的成果。迄今為止，還沒有第二個重要的科學(xué)和學(xué)術(shù)理論，取得過如此之大的成就.

《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》達到的理論高度是前所未有的，其后也不多見。愛因斯坦（Einstein）說過：「至今還沒有可能用一個同樣無所不包的統(tǒng)一概念，來代替牛頓的關(guān)于宇宙的統(tǒng)一概念。而要是沒有牛頓的明晰的體系，我們到現(xiàn)在為止所取得的收獲就會成為不可能?！箤嶋H上，牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中討論的問題及其處理問題的方法，至今仍是大學(xué)數(shù)理專業(yè)中教授的內(nèi)容，而其它專業(yè)的學(xué)生學(xué)到的關(guān)于物理學(xué)、數(shù)學(xué)和天文學(xué)的知識，無論在深度和廣度上都沒有達到《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的境界。凡此種種，都決定了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》這部著作的永恒價值。D、愛因斯坦的《狹義與廣義相對論淺說》

阿爾伯特·愛因斯坦（A·Einstein（1879－1955），著名的科學(xué)家、哲學(xué)家，相對論的建立者，也是量子理論的奠基人之一。《狹義與廣義相對論淺說》是愛因斯坦向公眾介紹相對論而撰寫的通俗讀物。愛因斯坦的主要著作有《相對論的意義》(1923)、《布朗運動理論研究》(1926)、《宇宙的建造者》(1932)《理論物理學(xué)方法》(1933)、《物理學(xué)的進化》(與利奧波爾德?英菲爾德合著，1938)等。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，自然科學(xué)取得了巨大的成就，電子理論、量子物理學(xué)相繼創(chuàng)立，興起了現(xiàn)代物理學(xué)革命。與此同時，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域也出現(xiàn)了黎曼幾何，打破了長期占統(tǒng)治地位的歐幾里德幾何。這一切都為愛因斯坦創(chuàng)立相對論奠定了堅實的基礎(chǔ)。1905年愛因斯坦提出了狹義相對論，這在當(dāng)時就引起了很大的影響，但愛因斯坦認(rèn)為狹義相對論還存在有一定的缺陷，所以，他決定進一步地發(fā)展相對論的理論。最終建立了廣義相對論。相對論理論提出以后，愛因斯坦為了讓更多的人了解相對論的思想，把自己的三篇論文編輯出版，這就是他的名著《狹義與廣義相對論淺說》，初版于1916年。該書的中譯本根據(jù)倫敦梅休恩出版公司1955年第15版譯出。全書正文分為"狹義相對論"、"廣義相對論"、"關(guān)于整個宇宙的一些考慮"篇，闡說了相對論的基本原理。愛因斯坦的《狹義與廣義相對論淺說》是人類科學(xué)史上一部劃時代的著作，它提出了一套嶄新的科學(xué)理論，引起了科學(xué)史上的偉大變革，對整個人類思想的發(fā)展都產(chǎn)生了巨大的深遠的影響。愛因斯坦在這本書中提出了廣義相對論和狹義相對論，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性，論證了時間和空間的內(nèi)在聯(lián)系和統(tǒng)一性；同時也發(fā)展和改造了牛頓力學(xué)，使之適用于更廣闊范圍的力學(xué)現(xiàn)象，揭示了質(zhì)量和能量之間的內(nèi)在聯(lián)系，以及力學(xué)和電磁學(xué)的統(tǒng)一性，對引力提出了全新的解釋，回答并解決了時間和空間的對稱性問題，使人們對世界的研究發(fā)展了一個新的階段?！丢M義與廣義相對論淺說》分為兩部分：《狹義相對論》(1905年發(fā)表)，《廣義相對論》(1915年發(fā)表)。愛因斯坦根據(jù)自然科學(xué)和幾何學(xué)發(fā)展?fàn)顩r，批判了歐幾里德幾何，接受和運用了非歐幾何，并運用非歐幾何來建立和論證他的相對論理論。狹義相對論有兩個基本原理：第一個原理是相對性原理，即物理學(xué)定律在所有慣性系中是相同的，不存在一種特殊的慣性系。第二個原理是光速不變原理，即在所有的慣性系中，真空中光的速度具有相同的值。在相對論之前，物理學(xué)中承認(rèn)兩條極重要的守恒定律，一條是能量守恒定律，一條是質(zhì)量守恒定律，兩條基本定律似乎彼此獨立。但通過相對論它們便可結(jié)合成一條定律，質(zhì)量和能量可以變成互換的項目。一個物體如果放射出能量就會損失質(zhì)量，如果接受能量就會增加質(zhì)量，當(dāng)一物體加快運動時，它的能量和質(zhì)量都會增加，在光速的情況下，它的質(zhì)量將變成無窮大。這個質(zhì)量與能量的關(guān)系可以通過數(shù)學(xué)上推導(dǎo)，寫成一個表達式：E＝ｍｃ２(E為能量，ｍ為質(zhì)量，ｃ為光速)。閔可夫斯基簡稱為"世界"的物理現(xiàn)象的世界，就時--空觀而言是四維的。每一事件由四個數(shù)來描述，這四個數(shù)就是空間坐標(biāo)ｘ、ｙ、ｚ和一個時間坐標(biāo)--時間量值ｔ。在相對論中用四度的方式看世界使時間與空間密不可分。根據(jù)這一理論，時間已經(jīng)被剝奪了它在牛頓體系中的獨立性。閔可夫斯基的四度空間是一種歐幾里德幾何。狹義相對論可以解釋為四度歐幾里德空間幾何學(xué)。建立狹義相對論后，愛因斯坦看到了這個理論的局限性，因為它把相對性原理限制在兩個作相對勻速運動的慣性系里。它否定了靜止的以太陽作為特殊的坐標(biāo)系是一大進步，但實際上還沒有真正解決經(jīng)典力學(xué)中的古老難題：為什么慣性系在物理學(xué)中比其它坐標(biāo)系特殊和優(yōu)越?這從經(jīng)典力學(xué)的理論中是找不到任何回答的。愛因斯坦尖銳地意識到這是經(jīng)典力學(xué)和狹義相對論所"固有的認(rèn)識上的缺陷"。因此，擴大相對性原理的應(yīng)用范圍，自然就是他下一個努力的目標(biāo)。如果從相對性原理來看非勻速運動(加速運動系統(tǒng)或稱非慣性系)會產(chǎn)生什么結(jié)果呢?他對這個問題進行認(rèn)真的思考，繼續(xù)探求一種更普遍的物理理論。他相信相對性原理的普遍性，相信在自然界中任何實驗都無法找到絕對運動。從1905-1906年，為了把相對性原理推廣到加速運動系統(tǒng)，他接受了馬赫的觀點，認(rèn)為非慣性系理論一定要包括引力理論，于是他把引力問題作為研究的目標(biāo)。非慣性系一定要包括引力理論。在古典力學(xué)中，物質(zhì)有兩種質(zhì)量。一是牛頓第二定律中的慣性質(zhì)量，二是萬有引力定律中的引力質(zhì)量。地球表面上的任何一個物體都要受到地球?qū)λ囊?，并因此會產(chǎn)生加速度。實驗告訴人們，一切自由落體在引力作用下都具有同樣的加速度ｇ。由此可以推算，引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量是相等的。長期以來，物理學(xué)家一直認(rèn)為兩種質(zhì)量相等是理所當(dāng)然的，無需從理論上再加以研究。愛因斯坦經(jīng)過一段時間認(rèn)真思索，認(rèn)識到慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等是解決引力問題的關(guān)鍵。以兩種質(zhì)量相等為基礎(chǔ)，他提出著名的等效原理：一個加速度為ａ的非慣性系，等效于含有均勻引力場的慣性系。換句話說，一個加速系統(tǒng)所看到的運動與存在引力場的慣性系統(tǒng)所看到的運動完全相同。愛因斯坦說：完全等效性這一假說，使我們不能說任何參照系有絕對速度一樣，并且它使一切在引力場中等加速下落成為當(dāng)然的事。發(fā)現(xiàn)"等效原理"，被愛因斯坦認(rèn)為是他一生中最愉快的事。在"等效原理"的基礎(chǔ)上，他又進一步提出了"廣義協(xié)變原理"：在任何參照系中，物理學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)形式是相同的。就這樣，他把相對性原理從慣性系推廣到非慣性系。正因為"廣義協(xié)變原理"是狹義相對論的相對性原理的一種推廣，所以愛因斯坦把這種引力理論稱為"廣義相對論"。廣義相對論實質(zhì)上是一種引力理論，在有引力場的區(qū)域，空間的性質(zhì)不再服從歐幾里德幾何，而遵循著非歐幾何。比如19世紀(jì)德國數(shù)學(xué)家黎曼所建立的黎曼幾何學(xué)就是非歐幾何學(xué)的一種，它描寫了非平直空間的性質(zhì)。愛因斯坦最終選擇了黎曼的嚴(yán)格非歐幾何作為廣義相對論的時空模型。他認(rèn)為，現(xiàn)實的物質(zhì)空間不是平直的歐幾里德空間，而是彎曲的黎曼空間。它的彎曲程度取決于物質(zhì)在空間的幾何分布。物質(zhì)密度大的地方，則引力場的強度也大，時空就彎曲得厲害。所以把絕對真空看作一個物理實體是毫無意義的。很顯然，廣義相對論所揭示的物質(zhì)同時空的關(guān)系，比起狹義相對論來更為深刻。因為時空的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動，而且更重要的是取決于物質(zhì)本身的分布。這就從新的高度徹底否定了牛頓的絕對時空觀。對非歐空間所規(guī)定的一般條件，就是廣義相對論的引力定律；它不是力的定律，而是一套幾何條件。

E、史蒂芬·霍金《時間簡史》

斯蒂芬·威廉·霍金

外文名：StephenWilliamHawking國籍：英國出生地：英國牛津出生日期：1942年1月8日職業(yè)：科學(xué)家畢業(yè)院校：牛津大學(xué)、劍橋大學(xué)霍金是本世紀(jì)享有國際盛譽的偉人之一，是繼愛因斯坦之后最杰出的理論物理學(xué)家。他的聲譽是與其在科學(xué)上的貢獻與成就成正比的。一方面因他現(xiàn)在是劍橋大學(xué)盧卡遜數(shù)學(xué)教授，這個職務(wù)曾由牛頓和狄拉克兩位科學(xué)巨匠擔(dān)任過。再者是因霍金的科學(xué)貢獻幾乎是在他20年之久被禁錮在輪椅上的情況下做出的。他不能寫字，看書必須依賴于一種翻書頁的機器，讀文獻時必須讓人將每一頁攤平在大辦公桌上，然后驅(qū)動輪椅如蠶吃桑葉般逐頁閱讀。1985年肺炎又奪去了他已非常低弱變形的講話能力而完全失聲。這一切對于一位意志堅強、追求終極真理的靈魂無損，他雖無助地坐在輪椅上，他的思想?yún)s出色地邀游到廣袤的時空，他驚天動地的學(xué)說徹底改變了人類的宇宙觀。這是真正空前的奇跡。

霍金之所以著述《時間簡史》是由于20世紀(jì)80年代，霍金著力于廣義相對論和量子力學(xué)合并成一個協(xié)調(diào)理論的研究。他認(rèn)為：“如果我們確定發(fā)現(xiàn)了一套完整的理論，它應(yīng)該在一般的原理上及時讓所有人（而不僅僅是少數(shù)科學(xué)家）所理解。那時，我們所有人，包括哲學(xué)家、科學(xué)家以及普普通通的人，都能參加為何我們和宇宙存在的問題的討論。如果我們對此找到了答案，則將是人類理智的最終極的勝利——因為那時我們知道了上帝的精神。”為此他要嘗試寫一本關(guān)于空間和時間的通俗讀物。“以一種沒有受過科學(xué)訓(xùn)練的人也能理解的形式來加以陳述”當(dāng)今有關(guān)宇宙的最重要的科學(xué)思想。《時間簡史——從大爆炸到黑洞》中譯本，由美籍華裔學(xué)者許明賢、吳忠超譯。湖南科學(xué)技術(shù)出版社1996年出版。

霍金還有：《霍金講演錄——黑洞、嬰兒宇宙及其他》，該書是霍金教授于1993年3月完成的。中譯本于1994年4月由仕欣欣、吳忠超譯，1996年9月湖南科學(xué)技術(shù)出版社出版。該著作是《時間簡史》的姊妹篇，這一卷書是霍金教授在1976年至1992年間所寫文章的結(jié)集。內(nèi)容范圍廣泛，包括簡略自傳、科學(xué)哲學(xué)以及對科學(xué)和宇宙中激動人心的東西的闡釋。卷末收入了霍金參與的《沙漠弧島》會晤節(jié)的腳本。從中可以領(lǐng)略鑒賞到作者的智慧，可以汲取他不屈不撓和樂觀主義的進取精神，可以更深刻理解到霍金被譽為國際物理界超新星的緣由。

《時間簡史續(xù)編》（胡小明、吳忠超譯，湖南科技出版社1994），

《時間本性》霍金與彭羅斯合著（杜欣欣、吳忠超譯，湖南科技出版社1996年）《時間簡史——從大爆炸到黑洞》一書就是霍金首次為非專家寫的一本里程碑式的佳著，一本對知識無限追求，對時空本質(zhì)之謎不懈探討之作。該書探討了我們對天體物理學(xué)以及時空本質(zhì)的認(rèn)識的外在局限性，在精彩的序言中霍金介紹了當(dāng)今有關(guān)宇宙的最重要的科學(xué)思想，讀后讓人領(lǐng)略到當(dāng)代一個最富有想象力、影響深遠的思想家的智慧。霍金對黑洞的開創(chuàng)性研究為我們提供了解答宇宙源于何時這一難題的線索。霍金以其敏銳的風(fēng)格向我們展現(xiàn)了人類的“世界圖景”：從亞里士多德時代開始研究到1915年愛因斯坦的突破進展，直到今天這些年輕卓越物理學(xué)家令人激動的新觀點。時間有初始嗎？它又將在何地終結(jié)呢？宇宙是無限的還是有限的呢？帶著這些最根本的問題霍金回顧了有關(guān)宇宙的重大理論——包括所有的疑問、反論以及尚未解決的矛盾。他認(rèn)真地解釋了伽利略和牛頓的發(fā)現(xiàn)，又一步一步地將人們引向愛因斯坦的廣義相對論（研究宏觀問題），量子力學(xué)（研究微觀問題）。最后他探討了世界性范圍努力把廣義相對論和量子力學(xué)結(jié)合成重力量子理論這種統(tǒng)一的理論，試圖解決尚未解決的全部難題——他告訴人們?yōu)槭裁此钚艂ゴ蟮陌l(fā)現(xiàn)已經(jīng)并不遙遠。霍金指出：問題是如何用“相對性”來概括新的宇宙范式的本質(zhì)：“宇宙從何而來？它為什么，井怎么樣開始的？它會有末日嗎？如果有的話，會發(fā)生什么？”“……或者它需要一個造物主？若是這樣，它還有其它的宇宙效應(yīng)嗎？又是誰創(chuàng)造了造物主？”在《時間簡史》這部名著里，霍金以他的科學(xué)精神與哲理的反省，以深邃的慧識，對上述問題作了智性

的闡述?；艚鹫f“迄今，大部分科學(xué)家太忙于發(fā)展描述宇宙為何物的理論，以至于沒工夫去過問為什么的問題。另一方面，以尋根究底為己任的哲學(xué)家不能跟得上科學(xué)理論的進步?！被艚鹚鶑氖碌膫I(yè)的價值是大尺度的，因為它關(guān)于當(dāng)今人類全體精神一體的溝通，賦予了宇宙學(xué)研究中最強的理性力度。正是如此，他超越了相對論、量子力學(xué)、大爆炸等理論而邁入了創(chuàng)造宇宙的“幾何之舞”。

霍金對人類觀念的貢獻，也是大尺度的。他邀游到外層空間奇異領(lǐng)域，對遙遠星系、黑洞、夸克、大統(tǒng)一理論、“帶味”粒子和“自旋”粒子、反物質(zhì)、“時間箭頭”等問題都作了深入探討。他著力揭示了當(dāng)日益膨脹的宇宙崩潰時，時間倒溯引起人們不安的可能性，那時宇宙分裂成11維空間，一種“沒有邊界”的宇宙理論可能取代大爆炸理論，霍金自認(rèn)他一生的貢獻是，在經(jīng)典物理的框架里，證明了黑洞和大爆炸奇點的不可避免性，黑洞越變越大；但在量子物理的框架里，他指出，黑洞國輻射而越變越小，大爆炸的奇點不但被量子效應(yīng)所抹平，而且整個宇宙正是起始于此。從當(dāng)今理論物理學(xué)的發(fā)展來看，霍金的研究已將這門學(xué)科從理論觀念上推進到一個足夠完善的新階段。使其達到相當(dāng)完備。

《時間簡史》正文共11章，可以分三個主題加以把握。

第一個主題包括第1．2．3．章的內(nèi)容，主要敘述人類對宇宙圖象，時空觀念、宇宙演化的基本認(rèn)識的發(fā)展歷程。闡明霍金理論產(chǎn)生的基礎(chǔ)及立足點，其中第l～2章敘述了從古希臘開始的幾千年來人類宇宙觀、時空觀的發(fā)展變化，而第3章著重闡述近半個世紀(jì)來的突破性發(fā)展和新成果。揭示現(xiàn)代宇宙學(xué)存在的困難和問題，而這正是霍金提出量子引力理論的出發(fā)點。

本部分從有關(guān)宇宙重大理論——包括所有的疑問、反論以及尚未解決的矛盾出發(fā)，將理論物理學(xué)的歷史沿革中近代以來最重要的突破性成果即愛因斯坦的廣義相對論的意義作出了進一步的闡釋。同時概述了霍金和彭羅斯在1965～1970年期間在大尺度上研究宇宙取得最重要的成果——關(guān)于奇性定理的證明。即如果廣義相對論是正確的，則在過去必然存在一個無限