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这是一门两学年的物理课程，我们开设这门课程的着眼点是你们，有志成为物理学家的读者们。当然，情况并非一定如此，但是每门学科的教授都是这样设想的！假如你打算成为一名物理学家，就要学习很多东西，因为这是一个200年以来空前蓬勃发展的知识领域。事实上，你会想到，这么多的知识是不可能在四年内学完的，确实不可能，你们还得到研究生院去继续学习。
相当出人意外的是，尽管在这么长时间中做了极其大量的工作，但却有可能把这一大堆成果大大地加以浓缩。这就是说，找到一些概括我们所有知识的 定律 。不过，即使如此，掌握这些定律也是颇为困难的。因此，在你对科学的这部分与那部分题材之间的关系还没有一个大致的了解之前就让你去钻研这个庞大的课题的话，那就不公平了。根据这一思路，前三章将略述物理学与其他科学的关系、各门学科之间的相互联系以及科学的含义，这有助于你们对本学科产生一种切身的感受。
你们可能会问，在讲授欧几里得几何时，先是陈述公理，然后作出各种各样的推论，那为什么在讲授物理学时不能先直截了当地列出基本定律，然后再就一切可能的情况说明定律的应用呢？（这样一来，如果你不满足于要花四年时间来学习物理，那你是否打算在四分钟内学完它？）我们不能这样做是基于两个理由。第一，我们还 不知道 所有的基本定律：未知领域的边界在不断地扩展；第二，正确地叙述物理定律要涉及到一些非常陌生的概念，而叙述这些概念又要用到高等数学。因此，即使为了知道 词 的含义，也需要大量的预备性的训练。的确，那样做是行不通的，我们只能一步一步地来。
大自然整体的每一部分始终只不过是对于整个真理——或者说，对于我们至今所了解的整个真理——的 逼近 。实际上，人们知道的每件事都只是某种近似，因为 我们懂得 ，到目前为止，我们 确实还不知道所有的定律 。因此，我们学习一些东西，正是为了要重新忘掉它们，或者更确切地说是为了改正以前对它们的谬见。
科学的原则——或者简直可称为科学的定义为： 实验是一切知识的试金石 。实验是科学“真理”的唯一 鉴定者 。但什么是知识的源泉呢？那些要检验的定律又是从何而来的呢？从某种意义上说，实验为我们提供了种种线索，因此可以说是实验本身促成了这些定律的产生。但是，要从这些线索中作出重大的判断，还需要有丰富的想象力去对蕴藏在所有这些线索后面的令人惊讶、简单而又非常奇特的图像进行猜测，然后再用实验来验证我们的猜测究竟对不对。这个想象过程是很艰难的，因此在物理学中有所分工： 理论 物理学家进行想象、推演和猜测新的定律，但并不做实验；而 实验 物理学家则进行实验、想象、推演和猜测。
我们说过，大自然的定律是近似的：起先我们找到的是“错”的定律，然后才发现“对”的定律。那么，一个实验怎么可能是“错误”的呢？首先，通常是：仪器上有些毛病，而你又没有注意。但是这种问题是容易确定的，可以通过反复检查。如果不去纠缠在这种次要的问题上，那么实验的结果怎么 可能 是错误的呢？这只可能是由于不够精确罢了。例如，一个物体的质量似乎是从来不变的：转动的陀螺与静止的陀螺一样重。结果就发现了一条“定律”：质量是个常数，与速率无关。然而现在发现这条“定律”却是不正确的。质量实际上随着速度的增大而增加，但是要速度接近于光速，才会显著增加。 正确 的定律是：如果一个物体的速率小于100 mi／s，那么它的质量的变化不超过百万分之一。在这种近似形式下，这就是一条正确的定律。因此，人们可能认为新的定律实际上并没有什么有意义的差别。当然，这可以说对，也可以说不对。对于一般的速率我们当然可以忘掉它，而用简单的质量守恒定律作为一种很好的近似。但是对于高速情况这就不正确了：速率越高，就越不正确。
最后，最有趣的是， 就哲学上而言 ，使用近似的定律是 完全错误 的。纵然质量的变化只是一点点，我们的整个世界图景也得改变。这是有关在定律后面的哲学或基本观念的一件十分特殊的事。即使是极小的效应，有时在我们的观念上也会引起深刻的变化。
那么，我们应该首先教什么呢？是否应先教那些 正确 的、陌生的定律以及有关的奇特而困难的观念，例如相对论、四维时空等等之类？还是应先教简单的“质量守恒”定律，即那条虽然只是近似的，但并不包含那种困难的观念的定律？前一条定律比较引人入胜，比较奇特和比较有趣，但是后一条定律在开始时比较容易掌握，它是真正理解前一种观念的第一步。这个问题在物理教学中会一再出现，在不同的时候，我们将要用不同的方式去解决它。但是在每个阶段都值得去弄明白：我们现在所知道的是什么？它的正确性如何？它怎样适应其他各种事情？当我们进一步学习后它会有怎样的变化？
让我们按照我们所理解的当代科学（特别是物理学，但是也包括周围有关的其他科学）的轮廓继续讲下去，这当我们以后专门注意某些特殊问题时，就会对于背景情况有所了解——为什么这些特殊问题是有趣的？它们又是怎样适应整体结构的？
那么，我们世界的总体图像是怎样的呢？