《百科故事会》丛书由风靡世界的经典故事集结而成，内容极具代表性和普遍性，故事妙趣横生，文字亲切平易，插图精美珍贵，是一部将科学性与趣味性完美结合的精致课外百科故事全书!它必将引领你进入一个陌生神秘、异彩纷呈、激动人心的知识世界。

它是一套专门为青少年朋友准备的学与用的小百科丛书，易读、易懂而又叫人着迷。阅读这些知识，能够启迪心灵、陶冶情操、培养趣味、开阔眼界、开发智力，同时又适用于成人和家长阅读，极具启智及收藏价值。

本书是从书之一《物理的故事》，用故事的方式深入浅出地介绍了物理学领域中的各种知识、趣闻，以及物理学在生活中的实际应用。

世间万事万物，都有永恒的真理孕育其中，每一个真理，都是一个诱人的秘密。有一些被人类破解开了，为其所用，造福生活；还有更多隐藏在世界的某个角落，等待着有心人去探索。本书用故事的方式深入浅出地介绍了物理学领域中的各种知识、趣闻，以及物理学在生活中的实际应用。

希望这本物理的故事，能够帮助更多的人激发学习物理的兴趣，树立探索物理奥妙的理想，踏着前人的肩膀看到更远的地方。

第一章 定律大发现

两个铁球同时落地——惯性定律

一个苹果落在牛顿头上——万有引力定律

不断的突破——法拉第与麦克斯韦公式

地球自转的证明——傅科摆

天空的法律——开普勒的行星运动三大定律

疯子的定理——能量转化和守恒定律

浮沉的奥秘——比重与浮力

出奇制胜的布匿之战——杠杆原理

“窃能”案侦破始末——泡利不相容

如此亲切的发现一一多普勒效应

大桥断裂的悲剧——共振现象

两次诺贝尔物理学奖得主的成就——库伯对和BCS理论

真理之路如此崎岖——欧姆定律

伟大的设计师——赫兹与电磁波

雷电中的富兰克林——电荷守恒定律

指导实践的伟大规律——楞次定律

颜色的用途——瑞利散射公式

第二章 物理实验室

偶然还是必然——贝克勒尔与放射线

“青蛙王子”——电压的发现者

何物轻于鸿毛——大气压的发现

污膜之谜——光的干涉现象

神秘的宇宙射线——物理学界的难解之谜

矢志不渝终有收获——电子的发现

葡萄还是太阳——揭开原子结构的秘密

物质的“灵魂”——电流的磁效应

神奇的“云雾室”——神奇的中子

居里夫人——“镭的母亲”

奇幻的低温世界——超导现象的发现

回转稳定——从哥伦布竖鸡蛋说起

推动工业革命的发明——瓦特与蒸汽机

彩虹的颜色——牛顿的光色理论

神秘的图谱——太阳光谱的探索

上万次失败换来的成功——爱迪生与电灯

喂，芝加哥——贝尔与电话

三个错误推理得到的——诺贝尔奖的诞生

叩开月宫的大门——阿波罗登月

冤枉的船长——伯努利原理

吊灯的启示——单摆特性

市长“演马戏”——马德堡半球实验

猫尾巴的功能——角动量守恒

铁路的保护神——空气制动器

第一个称量地球的人——卡文迪许

第三章 物理学与生活

我们行动的有多快——漫谈速度

日月给地球的“礼物”——潮汐

海市蜃楼——自然或是玄幻

寻找回声——声音反射的用途

“医者之笛”——听诊器的发明

大自然的时钟——放射性与半衰期

功过参半——生活中的静电

电扇“倒转”与电影——频闪现象

突然失压之后——大气压之重要

钢轨间的空隙——热胀冷缩

“嫦娥奔月”——神秘美丽的月球

冰生火——透镜的聚热原理

物体的颜色——反射现象

雷电的秘密——自然电存在的证明

三百年误差1秒——精准的原子钟

看不见的墙壁——“空气墙”

夜为什么是黑的——有关宇宙观

柠檬电池——导电的原理

电视机的演化——从机械扫描到显像管

天气预报——预测天气的图表

电影发展小史——影音的综合艺术

不断的突破——法拉第与麦克斯韦公式

19世纪最伟大的实验物理学家法拉第最重要的贡献是发现电磁感应现象。在1831年11月24日发表的论文中，他把产生感应电流的情况概括成五类：变化着的电流；变化着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁场；在磁场中运动的导体。他指出：感应电流与原电流的变化有关，而不是与原电流本身有关。他将这一现象与导体上的静电感应类比，把它取名为“电磁感应”。

然而，法拉第虽然有高超的实验技巧和丰富的想象力，并提出了非常深刻的力线和场的物理学思想，但由于数学能力不够，其成果的创见都是以直观的形式表达的，未能概括为精巧的定量理论。英国物理学家J.C.麦克斯韦(James Clerk Maxwell)独具慧眼，他坚信法拉第的新理论包含着真理，特别是他的“磁力线”和“电紧张状态”的概念，包含着丰富的数学思想。

麦克斯韦从小就显露出他的数学才华，在他还未满15岁时，即写了一篇数学论文，发表在《爱丁堡皇家学会学报》上。16岁时他考进了爱丁堡大学，在那里读了三年后，便转入了英才萃集的剑桥大学，成了著名数学家霍普金斯的研究生。后来霍普金斯评价说： “在我所教的全部学生中，毫无疑问，这是我所遇到过的最杰出的一个!”

麦克斯韦剑桥毕业后留校工作。在此期间，他发表了他第一篇关于电磁学的论文《法拉第的力线》。在他看来，如果用数学方法将法拉第的成果总结出来，就能得到一种处理电磁场的动力学方法。1860年初秋，29岁的麦克斯韦调到伦敦皇家学院任教。到伦敦后，一个明朗的秋日，麦克斯韦特意去拜访法拉第。法拉第四年前曾注意到《法拉第的力线》一文，但他没料到论文的作者是这样的年轻。当麦克斯韦征求他对论文的看法时，法拉第说：“你不应停留于用数学来解释我的观点，而应该突破它!”

“而应该突破它”法拉第的一句话像一盏明灯，照亮了麦克斯韦前进的道路，这位物理学家立即以极大的热忱投入到了新战斗。

结果，麦克斯韦在法拉第的工作以及他的前人实验的基础上列出了四个数学方程，把电荷、电流与电磁场联系了起来，这些方程给出了电场和磁场如何按时间和空间的变化。站在这个基础上，他获得了物理学中一个真正让人吃惊的发现——电磁波的存在。麦克斯韦预言了电磁波的存在，预言电磁波传播的速度就是光传播的速度，并进而认为光不过是波长在一定范围内的特殊的电磁波。这样，光学、电学和磁学就融合成为一体，实现了经典物理学的第三次大综合。麦克斯韦方程暗含着存在电磁辐射，这种辐射包括伽玛射线、x射线、紫外光、可见光、红外线和无线电波。它们激发了爱因斯坦发现狭义相对论。法拉第和麦克斯韦的实验工作和理论工作结合在一起，导致了一个世纪后人类一系列重大的技术革命，包括电灯、电话、电报、无线电收音机、电视、微波炉、心脏起搏器、水电站、自动报火装置和地下列车、电子计算机，以及全球卫星定位、无线移动通信……

1879年，是麦克斯韦生命的最后一年。这一年的春天来得很晚，也格外的冷。他的健康状况已经明显恶化，可是他仍然坚持着工作，不懈地宣传电磁理论。他的讲座仅有两名听众，一名是美国来的研究生，另一名就是后来发明了电子二极管的弗莱明。这是一幕多么令人感叹的情景啊!空旷的阶梯教室里，只在头排坐着两个学生。麦克斯韦夹着讲义，照样步履坚定地走上讲台，他面孔消瘦，目光闪烁，表情庄重。他仿佛不是在向两名听众，而是在向全世界宣讲自己的理论。

1879年11月5日，麦克斯韦因癌症不治去世，终年49岁。物理学史上一颗可以同牛顿交相辉映的明星坠落了。他正当壮年，却不幸夭折，这是非常可惜的。他的理论为近代科学技术开辟了一条崭新的道路，可是他的功绩在他生前却未得到重视。直到他死后许多年，在赫兹证明了电磁波存在后，人们才意识到他是自牛顿以来最伟大的理论物理学家。  P010-012

从讨厌物理到爱上物理

我们生活在一个物理的世界里，我们生活的地球不停地公转自转，我们眼睛所看到的、耳朵所听到的都遵循着物理的法则，只是我们很少意识到而已。

在古老的希腊文之中，物理学的原意正是“自然”，而在古代欧洲，物理学是自然科学的总称。

也就是说，人类万物的生长、日月星辰的运行、风雨雷电的产生，能量的来去转换，气候的寒暑交替，色彩的斑斓绚丽，信息的交换接受……人类利用自己的智慧发现了其中的奥秘，一一用物理原理来加以解释。

可是一直以来，很多人对物理的认识还仅仅停留在教科书上，物理被固定成一个个枯燥的公式或是复杂的演算，我们只知道结果，很少去注意过程。当我们把地球引力、能量守恒、热胀冷缩等当作常识的时候，当我们顺手使用热功当量、比重等进行计算时，往往并不知道它们能够被发现，凝聚着无数前辈学者的心血努力，也蕴含着众多可歌可泣的动人故事。

不了解并非是我们不愿意去了解，而是我们很少得知这方面的信息，物理教科书从来只展示纯粹的理论，而很少花费笔墨去介绍发现的经过。

正因为如此，人们才愈发青睐三百年前的那个苹果，它向世界显示。物理发现其实也可以这么简单有趣。苹果幸运地砸在了一个爱探究善思考的年轻人的头上，也使这棵苹果树获得了声名，一直吸引着无数慕名前来的参观者，五十多年后这棵树死去，还被当做珍贵的纪念品，分成好几段，分别保存在英国皇家学会等处。同样，当人们到意大利参观比萨斜塔时，一定会想起伽利略的两个铁球同时落地实验。

带着轻松快乐去了解物理的同时，也要带着敬重去了解物理，因为物理学的丰碑，是无数人用才智心血熔铸而成。真理的发现过程，有时很轻松顺利，有时却布满坎坷荆棘，布鲁诺因为捍卫“日心说”而被烧死，迈尔提出机械能与热能转化的原理，却因无人理解而发疯，还有很多人的功绩在生前得不到重视，死后多年才大放异彩。尽管如此，人类渴求真理的心永远不会因困难而退缩。

世间万事万物，都有咏恒的真理孕育其中，每一个真理，都是一个诱人的秘密。有一些被人类破解开了，为其所用，造福生活；还有更多隐藏在世界的某个角落，等待着有心人去探索。

希望这本物理的故事，能够帮助更多的人激发学习物理的兴趣，树立探索物理奥妙的理想，踏着前人的肩膀看到更远的地方。

2006年10月