引言

物理學擁有漫長的歷史，事實上，它可能是最古老的科學。人類總是好奇地想弄清事物運行的規律，于是有的人不辭辛勞，開始努力探索大自然的秘密。在那遙遠的過去，一定曾有無數原始人坐在夜幕下，仰望頭頂璀璨的星月，猜測它們運行的規律。每種文化都有獨特的創世神話和無數有關天空的傳說，但物理學卻另辟蹊徑，試圖運用邏輯推理和實驗揭開世界的真相。

天文學總是走在科學的最前沿，你可以用裸眼觀察星空，列出星星的名字，為它們編制星圖，記錄行星神秘的運行軌跡，還有偶爾出沒的流星、彗星和超新星。1600年左右，望遠鏡的出現讓天文學邁上了新的臺階，但天文學家不做實驗，所以這本書里很少提到他們的名字。

從恩培多克勒的漏壺實驗到阿基米德的浴盆頓悟，中間隔了差不多兩百年。在這段時間里，人類的計算能力和理解能力都有了巨大的進步。希臘文明衰落后，科學曾一度裹足不前，直到伊斯蘭黃金時代的曙光初現，眾多阿拉伯科學家、工程師和煉金術士為科學揭開了新的篇章。不過隨之而來的是又一次的蟄伏期，直到1543年，哥白尼提出石破天驚的日心說，67年后，觀察到木星衛星的伽利略義無反顧地加入了擁護他的陣營。

伽利略做了一系列突破性的實驗，在他之后，羅伯特·波義耳和艾薩克·牛頓為化學和物理學奠定了堅實的基礎。依靠新的理論和實驗技術，科學家開始測量音速、光速和地球質量，并試圖研究翅膀的流體力學特性。在這個時期，歐洲是物理學研究的中心，德國更是天才云集的重鎮，不過美國人很快迎頭趕上，獨占鰲頭，這樣的局面一直延續到了今天。

19世紀末，物理學領域涌現出一批驚人的發現——短短五年內，科學家先后發現了X射線、放射性和電子，新的想法和理論應運而生，在此基礎之上，人們又設計了進一步的實驗；20世紀初，我們對物質特性的理解突飛猛進。

兩次世界大戰迫使研究者將工作重點轉向軍事領域，由此創造出雷達、微波和環磁機，最重要的是，我們開始試著利用核能。二戰結束后，基礎科學再次蓬勃發展，尤其是在天文學、天體物理和宇宙學領域，科學家開始更加深入地研究宇宙的性質。我們將望遠鏡送上了太空，那里沒有干擾視野的大氣；與此同時，我們擁有的計算能力也在飛速增長，根據摩爾定律，高密度集成電路上鑲嵌的晶體管數量每兩年就會增長一倍，所以電腦的計算能力也遵循同樣的發展規律。

21世紀，我們迎來了大科學的時代，許多前所未有的大型昂貴實驗紛紛啟動，某些實驗由數千名物理學家共同參與，為了分析這些實驗產生的海量數據，他們動用了多臺超級計算機。

即使付出了這么多努力，但我們離物理學的盡頭依然非常遙遠。無論做了多少實驗，每個實驗總會帶來新的問題，等待我們去一一解答。