引言

物理学拥有漫长的历史，事实上，它可能是最古老的科学。人类总是好奇地想弄清事物运行的规律，于是有的人不辞辛劳，开始努力探索大自然的秘密。在那遥远的过去，一定曾有无数原始人坐在夜幕下，仰望头顶璀璨的星月，猜测它们运行的规律。每种文化都有独特的创世神话和无数有关天空的传说，但物理学却另辟蹊径，试图运用逻辑推理和实验揭开世界的真相。

天文学总是走在科学的最前沿，你可以用裸眼观察星空，列出星星的名字，为它们编制星图，记录行星神秘的运行轨迹，还有偶尔出没的流星、彗星和超新星。1600年左右，望远镜的出现让天文学迈上了新的台阶，但天文学家不做实验，所以这本书里很少提到他们的名字。

从恩培多克勒的漏壶实验到阿基米德的浴盆顿悟，中间隔了差不多两百年。在这段时间里，人类的计算能力和理解能力都有了巨大的进步。希腊文明衰落后，科学曾一度裹足不前，直到伊斯兰黄金时代的曙光初现，众多阿拉伯科学家、工程师和炼金术士为科学揭开了新的篇章。不过随之而来的是又一次的蛰伏期，直到1543年，哥白尼提出石破天惊的日心说，67年后，观察到木星卫星的伽利略义无反顾地加入了拥护他的阵营。

伽利略做了一系列突破性的实验，在他之后，罗伯特·波义耳和艾萨克·牛顿为化学和物理学奠定了坚实的基础。依靠新的理论和实验技术，科学家开始测量音速、光速和地球质量，并试图研究翅膀的流体力学特性。在这个时期，欧洲是物理学研究的中心，德国更是天才云集的重镇，不过美国人很快迎头赶上，独占鳌头，这样的局面一直延续到了今天。

19世纪末，物理学领域涌现出一批惊人的发现——短短五年内，科学家先后发现了X射线、放射性和电子，新的想法和理论应运而生，在此基础之上，人们又设计了进一步的实验；20世纪初，我们对物质特性的理解突飞猛进。

两次世界大战迫使研究者将工作重点转向军事领域，由此创造出雷达、微波和环磁机，最重要的是，我们开始试着利用核能。二战结束后，基础科学再次蓬勃发展，尤其是在天文学、天体物理和宇宙学领域，科学家开始更加深入地研究宇宙的性质。我们将望远镜送上了太空，那里没有干扰视野的大气；与此同时，我们拥有的计算能力也在飞速增长，根据摩尔定律，高密度集成电路上镶嵌的晶体管数量每两年就会增长一倍，所以电脑的计算能力也遵循同样的发展规律。

21世纪，我们迎来了大科学的时代，许多前所未有的大型昂贵实验纷纷启动，某些实验由数千名物理学家共同参与，为了分析这些实验产生的海量数据，他们动用了多台超级计算机。

即使付出了这么多努力，但我们离物理学的尽头依然非常遥远。无论做了多少实验，每个实验总会带来新的问题，等待我们去一一解答。