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物理學的進化 版權信息
- ISBN：9787521701418
- 條形碼：9787521701418 ; 978-7-5217-0141-8
- 裝幀：簡裝本
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
物理學的進化 本書特色
科學知識不是大量莫名其妙的結論，它是每個人按照正確的思維方式自己應當并且也能夠推導出的結論。學習科學的過程，就是自己得出這個結論的過程。 1. 愛因斯坦寫的經典科普書 書中不僅有偉大科學家的思維方式，更有其深刻的哲學思想。 2. 物理不難學，物理真好玩兒！ 用通俗易懂的淺顯例子將物理學知識巧妙地關聯起來，如偵探搜集線索發現罪犯一樣令人著迷！全書沒有數學公式，讓你徹底擺脫對物理學的恐懼心理！ 3. 高度概括物理學知識的精髓。 邏輯清晰，用進化的表述來串聯物理學的發現發展，尤其將關鍵的科學脈絡和分支關系梳理清晰 4. 啟發思考，保持對世界的好奇 一代經典讀本，鼓勵和啟發人們去發現問題，展示科學巨匠的思維方式，打通大量知識點之間的聯系。滿足幾代人的好奇心，時至今日讀來依舊是醍醐灌頂，腦洞大開 5. 各地中學、大學考試題目來源，家長們、同學們一定要了解一下 2016年全國高考文綜政治江蘇卷： 許多科學家在回憶成長經歷時,都會提起他們青少年時代讀過的《十萬個為什么》《趣味物理學》《物理學的進化》等科普作品，正是這些科普作品激發了他們對于科學探索的濃厚興趣、埋下了科學的種子。材料表明 ①人創造了文化，文化也在塑造著人 ②優秀文化為人的成長提供精神食糧 ③文化多樣性是人類進步的根本動力 ④科學技術是一個民族文明程度的標志 A.①② B.①④ C.②③ D.③④ 南開大學世界科技文化史期末試卷： 評述下面一段文字： 愛因斯坦和英費爾德在《物理學的進化》中指出：“伽利略的發現及其推理方法，是人類歷史上*偉大的成就之一，而且標志著物理學（科學）的真正誕生。” 評價伽利略在科學史上的地位1）物理學發現，包括自由落體，慣性定律，相對性原理以及它們在經典物理學中的地位（從古典力學向牛頓物理學的轉變）2）科學方法論，包括實驗方法（包括思想實驗方法）、數學方法，這些科學方法對近代世界觀、認識論的影響。 6. 設計獨特，物理學的進化，破繭而出 進化是一種突破和生長，由無數物理學公式組成的英文書名The Evolution of Physics象征了這種破繭而出的思維創造。書里沒有的物理學公式，全在封面上了。
物理學的進化 內容簡介
《物理學的進化》是美國科學家、物理學奠基人阿爾伯特？愛因斯坦和波蘭物理科學家利奧波德？英費爾德合著的科普讀物，搶先發售出版于1938年。
在本書中，愛因斯坦不僅僅是一位物理學家，而更像是一位哲學家。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家的工作必須像偵探那樣用純粹的思維來進行。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中所起的作用。”
書中介紹物理學觀念從伽利略、牛頓時代的經典理論發展到現代的相對論、量子論和場論的演變情況。其中選擇了幾個主要的轉折點來闡明經典物理學的命運和現代物理學中建立新觀念的動機所在，從而引導讀者怎樣去找尋觀念世界和現象世界的聯系。全書分為四章：機械觀的興起；機械觀的衰落；場、相對論；量子。全書沒有引用數學公式，文字通俗易懂、舉例淺顯，編寫體裁別開生面，是一本生動有趣的科普書籍。
物理學的進化 目錄
原序 1
1 機械觀的興起 1
奧妙的偵探故事 3
**個線索 5
矢量 12
運動之謎 19
還有一個線索 32
熱是一種物質嗎？ 36
升降滑道 45
轉換率 49
哲學背景 53
物質動力論 57
結語 64
2 機械觀的衰落 65
兩種電流體 67
磁流體 78
**個嚴重的困難 82
光的速度 88
作為物質的光 91
色之謎 95
波是什么 99
光的波動說 104
以太與機械觀 116
結語 118
3 場，相對論 119
場的圖示法 121
場論的兩大臺柱 133
場的實在性 138
場與以太 145
力學的框架 148
以太與運動 159
時間、距離、相對論 173
相對論與力學 188
時—空連續區 194
廣義相對論 204
在升降機外和升降機內 209
幾何學與實驗 218
廣義相對論及其實驗驗證 230
場與實物 235
結語 238
4 量子 241
連續性、不連續性 243
物質和電的基本量子 245
光量子 251
光譜 258
物質波 263
幾率波 271
物理學與實在 284
結語 287
致謝 292
展開全部
物理學的進化 節選
熱是一種物質嗎 現在我們來著手了解一個新的線索，它是在熱現象的范圍內起源的。可是我們不能把科學分割成若干獨立的、無關的部分。事實上，我們很快就會看到這里所介紹的新概念是和那些已熟知的概念以及我們將來還要遇到的概念交織在一起的。在科學的一個分支中發展起來的一種思想方法往往能夠用來解釋表面上完全不同的結果。在這個過程中，原來的概念往往須加以修改才能幫助我們既可理解這個概念得以產生的那些現象，也可理解目前正有待這個概念來解釋的那些現象。 用來描述熱現象的*基本的概念是溫度和熱。在科學史上，人們花了非常長的時間才把這兩種概念區別開來，但是一經辨別清楚，科學就得到了飛速的發展。雖然現在每個人都熟悉了這兩個概念，我們仍對其進行細致的考察，并且著重指出兩者的區別。 我們的觸覺會很清楚地告訴我們，一個物體是熱的，而另一個物體是冷的。但是這純粹是定性上的判斷標準，還不足以做定量的描述，而且有時甚至會含糊不清。這已經從大家所熟知的一個實驗中得到了證明：設有三個容器，一個裝冷水，一個裝溫水，一個裝熱水。如果我們把一只手浸入冷水，而另一只手浸入熱水，那么我們得到的感覺是，**個容器里的水是冷的，而第二個容器里的水是熱的。如果隨后我們把兩只手同時浸入溫水里，那么兩只手得到的兩種感覺是相互矛盾的。同樣的道理，如果北極國家的一個居民和赤道國家的一個居民于春季時在紐約會面了，他們對于氣候是冷是熱也持有不同的意見。我們用溫度計來解決所有這些問題。*早期的溫度計是伽利略（又是那個熟悉的名字！）設計的。溫度計的使用是以某些明顯的物理學假說為基礎的。我們可以引用大約在150年以前布勒克（Black）的講義中的幾行文字來溫習一下這些假說。布勒克在對于掃除熱和溫度這兩個概念混淆在一起的困難問題上有很大的貢獻： 由于應用了這種儀器，我們發現，假如我們取一千種甚至更多不同種類的物質，例如金屬、石子、鹽、木頭、羽毛、羊毛、水和各式各樣的液體，把它們一起放在一個沒有火、沒有陽光照射進去的房間內。雖然它們原來的熱各不相同，但在被放進這個房間以后，熱會從較熱的物體傳到較冷的物體中。經過幾個小時或一天以后，我們用一個溫度計一一檢查這些物體，溫度計所標出的度數都是相等的。 引文中有一個黑體的“熱”字。按照現代的術語，這個字應該用溫度來代替。 一個醫生從病人口中把溫度計拿出來，他可以做這樣的推理：“溫度計用它的水銀柱的長度指出它自己的溫度。我們假定水銀柱長度的增加與溫度的增加成正比。但是溫度計和我的病人接觸了幾分鐘，所以病人和溫度計具有相同的溫度。因此我推斷我的病人的溫度就是溫度計上所記錄的那個溫度。”醫生也許只是在做無意識的工作，然而他沒有想到他已經在運用物理學的原理了。 但是一個溫度計所包含的熱量是不是和一個人的身體所包含的熱量一樣呢？自然不是。假如因為兩個物體的溫度相等，便認為它們的熱量也相等，像布勒克所指出的，這是 把問題看得太馬虎了。這是把不同物體中熱的量和熱的一般強度或密集度混淆了。很明顯，這是不同的兩件事。在研究熱的分布時，我們應當經常加以區別。 只要考察一個很簡單的實驗，我們就可以理解這種區別。把1磅水放在火焰上加熱，要使它的溫度從室溫達到沸點需要一些時間。如果同一個容器裝上12磅水并且用同樣的火源加熱，要使它達到沸點，那么，需要的時間就多得多了。我們把這個論據解釋為現在需要更多的“某種東西”，而我們稱這個“某種東西”為熱。 從下面的實驗中得出了一個更重要的概念—比熱：一個容器中裝1磅水，而另一個容器裝1磅水銀，將它們用同樣的方式加熱。水銀熱起來要比水快得多，這表明使水銀的溫度升高1華氏度[1]所需要的“熱”較少。一般來說，把質量相等的不同種類的物質，例如水、水銀、鐵、銅、木等加熱1華氏度，例如從40華氏度加熱到41華氏度，它們所需的“熱”的量是不同的。我們說：每一種物質都有它獨自的熱容量或比熱。 一旦有了熱的概念，我們就可以更細致地研究它的本性了。設有兩個物體，一個是熱的，另一個是冷的，或更確切地說，一個物體的溫度比另一個高些。我們使它們進行接觸，并使它們不受任何外界影響。我們知道，*后它們會達到同樣的溫度。但是，這個情況是怎樣發生的呢？從它們開始接觸起到它們達到同樣溫度的時間里，究竟發生了什么呢？我們可以在腦海中想象這么一個圖景：熱從一個物體流向另一個物體，正如水由較高的水位流向較低的水位一樣。雖然這個圖景似乎很原始，但它跟很多論據相符，因此可以提出這樣的類比： 水—熱 較高的水位—較高的溫度 較低的水位—較低的溫度 流動一直要繼續到兩個水位，也就是說兩個溫度相等時才停止。這個樸素的觀點在定量的考察上更有用處。如果把各自有一定質量和一定溫度的水和酒精混合，那么知道了比熱，就能預言混合物*后的溫度。反之，只要觀察到*后的溫度，用一點兒代數知識就可以求出這兩個比熱的比率。 我們看到，這里所出現的熱的概念，和其他的物理學概念有相似之處。根據我們的觀點，熱是一種物質，就像力學中的質量一樣。它的量可以改變，也可以不改變；正如錢一樣，可以被儲存在保險柜里，也可以被花掉。只要保險柜始終鎖著，柜里面錢的總數就始終保持不變；和這一樣，一個被隔離的物體中的質量的總數和熱的總數也是不變的。理想的保溫瓶就和這樣的保險柜類似。而且，在一個孤立系統中，熱即使從一個物體流向另一個物體，整個系統的熱量也是守恒的；這正和一個孤立系統即使發生了化學變化，質量也保持不變一樣。熱即使不是用來提高物體的溫度而是用來溶化冰或把水變成水汽，我們仍然可以把它想象為物質，因為只要把水凍結為冰，或把水汽凝為水時，又可以重新得到它。溶化潛熱或汽化潛熱這一類舊名稱都表明這些概念是由于把熱想象為一種物質而產生的。潛熱是暫時潛伏，正如把錢存放在保險柜里，如果有人知道開鎖的辦法，就可以把它拿出來用。 但是，熱肯定不是一種與質量有相同意義的物質。質量是可以用天平來測定的，而熱怎樣呢？一塊熾熱的鐵是不是比它在冰冷的時候重一些呢？實驗證明并不如此。如果熱是一種物質，那么它應該是一種沒有重量的物質。“熱物質”通常被稱為卡路里，這是我們認識一整族沒有重量的物質中*先認識的一種。以后我們還將有機會研究這一族的興起和衰落的歷史，目前只要注意這一種無重物質的誕生就夠了。 任何一種物理學理論都要將現象的范圍解釋得愈廣愈好。只要它使得各種現象能被理解，就證明它是正確的。我們已經知道，物質論解釋了許多熱現象，但是很快就會明白，這又是一個錯誤的線索。熱不能被看作一種物質，即使被看作一種沒有重量的物質也不行。我們只要回想一下標志著人類開化初期的幾個簡單的經驗，便能明白這一點。 我們把物質看作一種既不能被創造也不能被毀滅的東西。但是，原始人用摩擦的方法創造出足夠的熱，用來點燃木材。用摩擦生熱的例子實在太多、太熟悉了，因而不必再一一列舉。在所有這些例子中都創造出一些熱量，這是一件很難用物質論來解釋的事情。誠然，這個理論的擁護者還會想出一些論證來解釋這件事情。他的推理可能是這樣的：“物質論可以解釋表觀上的熱的創生。舉一個*簡單的例子：拿兩塊木頭來相互摩擦。摩擦影響了木頭并改變了木頭的性質。木頭的性質很可能是這樣被改變的，即熱的量并不改變而能產生較前為高的溫度。總之，我們見到的只是溫度的升高。可能是摩擦改變了木頭的比熱，而不是改變了熱的總量。” 在目前的討論階段來和一個物質論的擁護者辯論是無益的，因為這件事只能通過實驗來解決。我們設想有兩塊各方面完全相同的木頭，并且設想用不同的方法使這兩塊木頭發生同樣的溫度改變：例如，一種是用摩擦的方法，而另一種是讓它與放熱器接觸。如果兩塊木頭在新的溫度下有相同的比熱，那么整個物質論就被推翻了。我們有好多測定比熱的簡單方法，而這個理論的命運正取決于這些測量的結果。在物理學史上，通常有一些實驗能宣判一個理論的生死，這種實驗被稱為判決實驗（crucial experiment）。評價一個實驗所具有的判決意義只能從提出問題的方式上得到啟示，而且只是討論現象的一種理論才可以用這種實驗來判斷。同一種類的兩個物體，一個用摩擦的方法，另一個用傳熱的方法，使它們達到相同的溫度，然后測定它們在這個溫度下的比熱，這就是判決實驗的一個典型例子。這個實驗大約是在150年前由倫福德[1]完成的，它給熱質說致命一擊。 現在根據倫福德的筆記將經過情況引述如下： 人們的日常事務和工作往往會提供他們思索自然界的一些*奇妙的作用的機會，而且常常可以不必花多少精力和經費，只要利用工業生產上僅為完成生產任務而設計的機械就可以進行非常有意義的科學實驗。 我常常有機會做這一類觀察，并且我深信，只要養成一種習慣，時常去留心日常生活中所發生的一切事情，那么往往會引起有用的懷疑和研究與改進方面意義深遠的計劃。這些情況有的是突然發生的，有的是在思索極普通的現象時所進行的飄逸的遐想中發生的。這樣所引起的懷疑和研究改進的機會，比那些整天坐在書房里專門從事科學研究的哲學家全神苦思時所能引起的還會多些。 *近我應邀去慕尼黑兵工廠領導鉆制大炮的工作。我發現，銅炮在鉆了很短一段時間以后，就會產生大量的熱；而被鉆頭從炮上鉆出來的銅屑更熱（正如我用實驗所證實的，它們比沸水還要熱）。 在上述的機械動作中實際產生的熱是從哪里來的呢？ 它是由鉆頭在堅實的金屬塊中鉆出來的金屬屑供給的嗎？ 如果真是這樣，那么根據潛熱和熱物質的現代學說，它們的熱容量不僅要變，而且要變得足夠大，才能解釋所產生的全部的“熱”。 但是，這樣的變化不會發生，因為我發現：使這種金屬屑和用細齒鋸從同一塊金屬上鋸下來的金屬薄片的重量相同，并把它們在相同的溫度（沸水的溫度）下各自放進盛有冷水的容器里，冷水的重量和溫度也都相同（例如在59.5華氏度）；放金屬屑的水看起來并不比放金屬片的水熱些或冷些。 *后，我們來讀倫福德的結論： 在推敲這個問題的時候，我們一定不能忘記考慮那個*顯著的情況，就是在這些實驗中由摩擦所生的熱的來源似乎是無窮無盡的。 自不待說，任何與外界隔絕的一個物體或一系列物體能無限地連續供給的任何東西絕不能是具體的物質；并且，如果不是十分不可能的話，凡是能夠和這些實驗中的熱一樣被激發和傳播的東西，除了把它認為是“運動”以外，我似乎很難形成把它看作其他東西的任何明確的觀念。 這樣一來，我們看到舊的理論是崩潰了，或者說得更嚴格些，我們認識到物質論不適用于熱流的問題。因此像倫福德所指出的那樣，我們得重新尋找新的線索。要做到這點，讓我們暫且拋開熱的問題，再回到力學上來。 熱是一種物質嗎 現在我們來著手了解一個新的線索，它是在熱現象的范圍內起源的。可是我們不能把科學分割成若干獨立的、無關的部分。事實上，我們很快就會看到這里所介紹的新概念是和那些已熟知的概念以及我們將來還要遇到的概念交織在一起的。在科學的一個分支中發展起來的一種思想方法往往能夠用來解釋表面上完全不同的結果。在這個過程中，原來的概念往往須加以修改才能幫助我們既可理解這個概念得以產生的那些現象，也可理解目前正有待這個概念來解釋的那些現象。 用來描述熱現象的*基本的概念是溫度和熱。在科學史上，人們花了非常長的時間才把這兩種概念區別開來，但是一經辨別清楚，科學就得到了飛速的發展。雖然現在每個人都熟悉了這兩個概念，我們仍對其進行細致的考察，并且著重指出兩者的區別。 我們的觸覺會很清楚地告訴我們，一個物體是熱的，而另一個物體是冷的。但是這純粹是定性上的判斷標準，還不足以做定量的描述，而且有時甚至會含糊不清。這已經從大家所熟知的一個實驗中得到了證明：設有三個容器，一個裝冷水，一個裝溫水，一個裝熱水。如果我們把一只手浸入冷水，而另一只手浸入熱水，那么我們得到的感覺是，**個容器里的水是冷的，而第二個容器里的水是熱的。如果隨后我們把兩只手同時浸入溫水里，那么兩只手得到的兩種感覺是相互矛盾的。同樣的道理，如果北極國家的一個居民和赤道國家的一個居民于春季時在紐約會面了，他們對于氣候是冷是熱也持有不同的意見。我們用溫度計來解決所有這些問題。*早期的溫度計是伽利略（又是那個熟悉的名字！）設計的。溫度計的使用是以某些明顯的物理學假說為基礎的。我們可以引用大約在150年以前布勒克（Black）的講義中的幾行文字來溫習一下這些假說。布勒克在對于掃除熱和溫度這兩個概念混淆在一起的困難問題上有很大的貢獻： 由于應用了這種儀器，我們發現，假如我們取一千種甚至更多不同種類的物質，例如金屬、石子、鹽、木頭、羽毛、羊毛、水和各式各樣的液體，把它們一起放在一個沒有火、沒有陽光照射進去的房間內。雖然它們原來的熱各不相同，但在被放進這個房間以后，熱會從較熱的物體傳到較冷的物體中。經過幾個小時或一天以后，我們用一個溫度計一一檢查這些物體，溫度計所標出的度數都是相等的。 引文中有一個黑體的“熱”字。按照現代的術語，這個字應該用溫度來代替。 一個醫生從病人口中把溫度計拿出來，他可以做這樣的推理：“溫度計用它的水銀柱的長度指出它自己的溫度。我們假定水銀柱長度的增加與溫度的增加成正比。但是溫度計和我的病人接觸了幾分鐘，所以病人和溫度計具有相同的溫度。因此我推斷我的病人的溫度就是溫度計上所記錄的那個溫度。”醫生也許只是在做無意識的工作，然而他沒有想到他已經在運用物理學的原理了。 但是一個溫度計所包含的熱量是不是和一個人的身體所包含的熱量一樣呢？自然不是。假如因為兩個物體的溫度相等，便認為它們的熱量也相等，像布勒克所指出的，這是 把問題看得太馬虎了。這是把不同物體中熱的量和熱的一般強度或密集度混淆了。很明顯，這是不同的兩件事。在研究熱的分布時，我們應當經常加以區別。 只要考察一個很簡單的實驗，我們就可以理解這種區別。把1磅水放在火焰上加熱，要使它的溫度從室溫達到沸點需要一些時間。如果同一個容器裝上12磅水并且用同樣的火源加熱，要使它達到沸點，那么，需要的時間就多得多了。我們把這個論據解釋為現在需要更多的“某種東西”，而我們稱這個“某種東西”為熱。 從下面的實驗中得出了一個更重要的概念—比熱：一個容器中裝1磅水，而另一個容器裝1磅水銀，將它們用同樣的方式加熱。水銀熱起來要比水快得多，這表明使水銀的溫度升高1華氏度[1]所需要的“熱”較少。一般來說，把質量相等的不同種類的物質，例如水、水銀、鐵、銅、木等加熱1華氏度，例如從40華氏度加熱到41華氏度，它們所需的“熱”的量是不同的。我們說：每一種物質都有它獨自的熱容量或比熱。 一旦有了熱的概念，我們就可以更細致地研究它的本性了。設有兩個物體，一個是熱的，另一個是冷的，或更確切地說，一個物體的溫度比另一個高些。我們使它們進行接觸，并使它們不受任何外界影響。我們知道，*后它們會達到同樣的溫度。但是，這個情況是怎樣發生的呢？從它們開始接觸起到它們達到同樣溫度的時間里，究竟發生了什么呢？我們可以在腦海中想象這么一個圖景：熱從一個物體流向另一個物體，正如水由較高的水位流向較低的水位一樣。雖然這個圖景似乎很原始，但它跟很多論據相符，因此可以提出這樣的類比： 水—熱 較高的水位—較高的溫度 較低的水位—較低的溫度 流動一直要繼續到兩個水位，也就是說兩個溫度相等時才停止。這個樸素的觀點在定量的考察上更有用處。如果把各自有一定質量和一定溫度的水和酒精混合，那么知道了比熱，就能預言混合物*后的溫度。反之，只要觀察到*后的溫度，用一點兒代數知識就可以求出這兩個比熱的比率。 我們看到，這里所出現的熱的概念，和其他的物理學概念有相似之處。根據我們的觀點，熱是一種物質，就像力學中的質量一樣。它的量可以改變，也可以不改變；正如錢一樣，可以被儲存在保險柜里，也可以被花掉。只要保險柜始終鎖著，柜里面錢的總數就始終保持不變；和這一樣，一個被隔離的物體中的質量的總數和熱的總數也是不變的。理想的保溫瓶就和這樣的保險柜類似。而且，在一個孤立系統中，熱即使從一個物體流向另一個物體，整個系統的熱量也是守恒的；這正和一個孤立系統即使發生了化學變化，質量也保持不變一樣。熱即使不是用來提高物體的溫度而是用來溶化冰或把水變成水汽，我們仍然可以把它想象為物質，因為只要把水凍結為冰，或把水汽凝為水時，又可以重新得到它。溶化潛熱或汽化潛熱這一類舊名稱都表明這些概念是由于把熱想象為一種物質而產生的。潛熱是暫時潛伏，正如把錢存放在保險柜里，如果有人知道開鎖的辦法，就可以把它拿出來用。 但是，熱肯定不是一種與質量有相同意義的物質。質量是可以用天平來測定的，而熱怎樣呢？一塊熾熱的鐵是不是比它在冰冷的時候重一些呢？實驗證明并不如此。如果熱是一種物質，那么它應該是一種沒有重量的物質。“熱物質”通常被稱為卡路里，這是我們認識一整族沒有重量的物質中*先認識的一種。以后我們還將有機會研究這一族的興起和衰落的歷史，目前只要注意這一種無重物質的誕生就夠了。 任何一種物理學理論都要將現象的范圍解釋得愈廣愈好。只要它使得各種現象能被理解，就證明它是正確的。我們已經知道，物質論解釋了許多熱現象，但是很快就會明白，這又是一個錯誤的線索。熱不能被看作一種物質，即使被看作一種沒有重量的物質也不行。我們只要回想一下標志著人類開化初期的幾個簡單的經驗，便能明白這一點。 我們把物質看作一種既不能被創造也不能被毀滅的東西。但是，原始人用摩擦的方法創造出足夠的熱，用來點燃木材。用摩擦生熱的例子實在太多、太熟悉了，因而不必再一一列舉。在所有這些例子中都創造出一些熱量，這是一件很難用物質論來解釋的事情。誠然，這個理論的擁護者還會想出一些論證來解釋這件事情。他的推理可能是這樣的：“物質論可以解釋表觀上的熱的創生。舉一個*簡單的例子：拿兩塊木頭來相互摩擦。摩擦影響了木頭并改變了木頭的性質。木頭的性質很可能是這樣被改變的，即熱的量并不改變而能產生較前為高的溫度。總之，我們見到的只是溫度的升高。可能是摩擦改變了木頭的比熱，而不是改變了熱的總量。” 在目前的討論階段來和一個物質論的擁護者辯論是無益的，因為這件事只能通過實驗來解決。我們設想有兩塊各方面完全相同的木頭，并且設想用不同的方法使這兩塊木頭發生同樣的溫度改變：例如，一種是用摩擦的方法，而另一種是讓它與放熱器接觸。如果兩塊木頭在新的溫度下有相同的比熱，那么整個物質論就被推翻了。我們有好多測定比熱的簡單方法，而這個理論的命運正取決于這些測量的結果。在物理學史上，通常有一些實驗能宣判一個理論的生死，這種實驗被稱為判決實驗（crucial experiment）。評價一個實驗所具有的判決意義只能從提出問題的方式上得到啟示，而且只是討論現象的一種理論才可以用這種實驗來判斷。同一種類的兩個物體，一個用摩擦的方法，另一個用傳熱的方法，使它們達到相同的溫度，然后測定它們在這個溫度下的比熱，這就是判決實驗的一個典型例子。這個實驗大約是在150年前由倫福德[1]完成的，它給熱質說致命一擊。 現在根據倫福德的筆記將經過情況引述如下： 人們的日常事務和工作往往會提供他們思索自然界的一些*奇妙的作用的機會，而且常常可以不必花多少精力和經費，只要利用工業生產上僅為完成生產任務而設計的機械就可以進行非常有意義的科學實驗。 我常常有機會做這一類觀察，并且我深信，只要養成一種習慣，時常去留心日常生活中所發生的一切事情，那么往往會引起有用的懷疑和研究與改進方面意義深遠的計劃。這些情況有的是突然發生的，有的是在思索極普通的現象時所進行的飄逸的遐想中發生的。這樣所引起的懷疑和研究改進的機會，比那些整天坐在書房里專門從事科學研究的哲學家全神苦思時所能引起的還會多些。 *近我應邀去慕尼黑兵工廠領導鉆制大炮的工作。我發現，銅炮在鉆了很短一段時間以后，就會產生大量的熱；而被鉆頭從炮上鉆出來的銅屑更熱（正如我用實驗所證實的，它們比沸水還要熱）。 在上述的機械動作中實際產生的熱是從哪里來的呢？ 它是由鉆頭在堅實的金屬塊中鉆出來的金屬屑供給的嗎？ 如果真是這樣，那么根據潛熱和熱物質的現代學說，它們的熱容量不僅要變，而且要變得足夠大，才能解釋所產生的全部的“熱”。 但是，這樣的變化不會發生，因為我發現：使這種金屬屑和用細齒鋸從同一塊金屬上鋸下來的金屬薄片的重量相同，并把它們在相同的溫度（沸水的溫度）下各自放進盛有冷水的容器里，冷水的重量和溫度也都相同（例如在59.5華氏度）；放金屬屑的水看起來并不比放金屬片的水熱些或冷些。 *后，我們來讀倫福德的結論： 在推敲這個問題的時候，我們一定不能忘記考慮那個*顯著的情況，就是在這些實驗中由摩擦所生的熱的來源似乎是無窮無盡的。 自不待說，任何與外界隔絕的一個物體或一系列物體能無限地連續供給的任何東西絕不能是具體的物質；并且，如果不是十分不可能的話，凡是能夠和這些實驗中的熱一樣被激發和傳播的東西，除了把它認為是“運動”以外，我似乎很難形成把它看作其他東西的任何明確的觀念。 這樣一來，我們看到舊的理論是崩潰了，或者說得更嚴格些，我們認識到物質論不適用于熱流的問題。因此像倫福德所指出的那樣，我們得重新尋找新的線索。要做到這點，讓我們暫且拋開熱的問題，再回到力學上來。
物理學的進化 作者簡介
[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，被認為是科學史上*重要的理論物理學家之一。他對物質結構、空間和時間以及引力性質的研究，徹底改變了牛頓時代以來人們的世界觀。他*為人知的是其質能等價公式E=mc2，因“對理論物理學的貢獻，尤其是他發現了光電效應的規律”而獲得1921年度諾貝爾物理學獎。愛因斯坦發表了300多篇科學論文以及150多篇非科學論文，留下了3萬多封信件。他的智力成就和獨創性使得“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名望，致力于國際理解與和平。他稱自己為和平主義者、社會主義者和猶太復國主義者。 [波蘭]利奧波德?英費爾德/（Leopold Infeld） 波蘭理論物理學家，波蘭科學院院士。1898年8月20日出生于克拉科夫，1921年畢業于克拉科夫大學。1936—1938年在美國普林斯頓高級研究院工作，與愛因斯坦共事。1939年起任加拿大多倫多大學教授。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，在廣義相對論中由場方程導出了物體吸引的滿意理論（愛因斯坦一英費爾德一霍夫曼理論）。英費爾德還是一位科學評論家和作家。與愛因斯坦合著的《物理學的進化》享有盛名，被譯成多種文字出版。 周肇威 譯 山西師范大學物理與信息工程學院教授，祖籍廣東順德，1954年畢業于張家口中國人民解放軍通信工程學院。1962年，翻譯和出版《物理學的進化》，該書后多次再版。
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