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有人说20世纪是物理学的世纪。这是非常有道理的：在这个世纪里，人类首次发现了核能，这是自人类祖先发现火以来发现的第二种同时也更加强大的能源；在这个世纪里，人类学会了控制电子，从而创造了晶体管和现代计算机，并由此改变了人类的生产力和生活；在这个世纪里，人类学会了如何探究具有原子尺度的结构，因而发现了双螺旋这把打开生命奥秘之门的钥匙；同样还是在这个世纪，人类突破了地球的束缚，在月球上迈出了最初的脚步。总而言之，这是一个人类在许多领域的前沿取得了前所未有的进步的世纪。而这些进步主要是由物理学领域的惊人进展促成的。
人们很难不对20世纪物理学的巨大发展在人类历史上所起的决定性作用产生深刻的印象。但尽管这些发展在人类历史上具有决定性的意义，实际上它们却并不代表20世纪物理学发展的辉煌之处。
20世纪物理学真正的辉煌之处，在于对一些源自人类文明之初的重要基本概念——空间、时间、运动、能量，以及力——的深入理解。对所有这些基本概念，我们的理解都发生了深刻的变化，而这种变化带给我们的，是对自然的一种更加优美、更加微妙、更加精准，同时也更加统一的描述。
近些年里，人们对20世纪物理学的详细历史进行了方方面面的研究。我并不打算在这里探究这些方面的问题。我的目的只是从这段历史中寻找发展的主题，追踪贯穿其概念发展全过程的三条主线。这些主线以各种形式反反复复地出现，或单独露面，或彼此交织，就像交响乐中的主旋律一样。我们将会看到，这三个旋律共同决定了20世纪物理学主要发展的基调和特色。