本书记载着傅立叶级数与傅立叶积分的诞生经过的重要历史文献，在科学史上公认是一部划时代的经典性著作。傅立叶把物理问题表述为线性偏微分方程的边值问题来处理。这一点，连同他在单位和量纲方面的工作，使分析力学超出了牛顿在《自然哲学的数学原理》中所规定的范畴。傅立叶所发明的解方程的强有力的数学工具产生了一系列派生学科，在数学分析中提出了许多研究课题，极大地推动了数学领域中的第一流的工作，并且开拓出一些新的领域。

本书的理论和方法几乎渗透到近代数学和物理的所有部门。事实上，自然科学的各学科都广泛地应用傅立叶的理论，读者极其广泛。影响广泛、深远。本书为数学和物理学的前进开辟了广阔的道路，极大地推动了应用数学的发展，从而也有力地推动了物理学的发展。给读者美的享受。本书是表现数学美的典型，傅立叶级数犹同用数学语言谱写的一首长诗。麦克斯韦曾把《热的解析理论》称为“一首伟大的数学的诗”。恩格斯则把傅立叶的数学成就与他所推崇的哲学家黑格尔的辩证法相提并论，他曾写道： 傅立叶是一首数学的诗，黑格尔是一首辩证法的诗。

本书记载着傅立叶级数与傅立叶积分的诞生经过的重要历史文献，在科学史上公认是一部划时代的经典性著作。

本书共分为八章，第一章是导言，主要内容有本著作目的的表述，热传导原理，三维的均匀热运动等；第二章是热运动方程，主要内容有环中变化的热运动方程，实心球中变化的热运动方程，实圆柱中变化的热运动方程；第三章是关于无穷矩形固体中的热传导，主要内容有问题的表述，热理论中使用三角级数的第一个例子，对这些级数的若干注记等；第四章是环中线性的和变化的热运动，主要内容有问题的通解，分离物体之间的热传导；第五章内容是实心球中的热传导，第六章是关于实圆柱中的热运动，第七章是关于实圆柱中的热运动，第八章是实立方体中的热运动，第九章是热扩散。

牟言

《热的解析理论》导读

汉译者前言

汉译本修订版说明

英译版序

绪论

第一章 导言

第一节 本著者目的的表述

第二节 一般概念的初始定义

第三节 热传导原理

第四节 均匀热运动和线性热运动

第五节 细棱柱中永恒温度的规律

第六节 闭空间的加热

第七节 三维的均匀热运动

第八节 在已知固体的一个已知点的热运动的量度

第二章 热运动方程

第一节 环中变化的热运动方程

第二节 实心球中变化的热运动方程

第三节 实圆柱中变化的热运动方程

第四节 无穷长实棱柱中变化的热运动方程

第五节 实立方体中变化的热运动方程

第六节 固体内热传导的一般方程

第七节 与表面有关的一般方程

第八节 一般方程的应用

第九节 一般注记

第三章 无穷矩形固体中的热传导

第一节 问题的表述

第二节 热理论中使用三角级数的第一个例子

第三节 对这些级数的若干注记

第四节 通解

第五节 解的结果的有限表达式

第六节 任意函数的三角级数展开

第七节 对实际问题的应用

第四章 环中线性的和变化的热运动

第一节 问题的通解

第二节 分离物体之间的热传导

第五章 实心球中的热传导

第一节 通解

第二节 对这个解的各种注记

第六章 实圆柱中的热运动

第七章 实圆柱中的热运动

第八章 实立方体中的热运动

第九章 热扩散

  第一节 无穷直线中的自由热运动

  第二节 无穷固体中的自由热运动

  第三节 无穷固体中的最高温度

  第四节 积分的比较

第一节 本著作目的的表述

1 热的作用服从于一些不变的规律，如果不借助于数学分析就不可能发现这些规律。我们即将要阐明的这个理论的目的就是要论证这些规律；它把关于热传导的所有物理研究都归结为其基础已由实验所给出的那些积分运算问题。由于热的作用永远存在，它充斥于一切物质和空间之中，它影响工艺过程，并发生在宇宙的一切现象之中；因此，没有任何主题比它与工业和自然科学的进步具有更广泛的联系了。

当热在一个实体的不同部分之间不均匀地分布时，它倾向于达到平衡，并且慢慢地从较热部分传到次热部分；同时它在表面耗散，并且耗散在介质或空间中。作用在物体表面的这种自发辐射倾向于不断改变它们不同点的温度。假定初始温度已知，那么，热传导的问题就在于确定在一给定时刻一物体在每一点的温度是怎样的。下面的例子将更清楚地弄清这些问题的本质。

2 如果我们使一个直径很大的金属环的同一部分受一个热源持续而均匀的作用，那么，最靠近热源的分子将首先被加热，并且经过一定时间之后，这个固体的每一点都将获得非常接近于它所能达到的最高温度。这个极限温度或最高温度在不同点上是不同的；它随它们离受热源直接作用的那一点愈远而愈低。

当这些温度变成永恒不变时，热源在每一时刻内提供恰好补偿在这个环的外表面的所有点上所耗散的热量。

如果现在撤掉这个热源，热将继续在这一固体内传导，但是，在介质和空间中所失掉的热，就再也不会像以前那样由这个热源提供补偿了，因此，所有温度都将变化，并且不断减少，直到它们变得与周围介质的温度相等为止。

3 当温度永恒不变，并且保留热源时，如果在环的中周的每一点上作一个垂直于环平面的纵坐标，它的长度与那一点的固定温度成正比，那么，过这些纵坐标端点的曲线就表示这些温度的永恒状态，并且，很容易用分析来确定这条曲线的性质。应当注意，由于假定与中周垂直的同一个截面的所有点的温度明显相等，所以假定环是很细的。当热源撤走时，界定这些与不同点的温度成正比的纵坐标的曲线，就不断改变它的形式，问题在于用一个方程表示这条曲线的这种可变形式，因此，就在于用单个公式概括这一固体的所有连续状态。

4 设z是中周上一点m的不变温度，x是这一点到热源的距离，即是包含在点m和对应于热源位置的点。之间的这段中周弧的长度；z是点m依靠热源的恒定作用所能达到的最高温度，这一永恒温度z是距离z的一个函数f（x）。这个问题的第一部分在于确定表示这个固体永恒状态的函数f（x）。

考虑当热源一移开时继前一个状态的下一个变化状态；用t表示自热源撤除后所经历的时间，用v表示t时后点m的温度值。量v则是距离z和时间￡的某个函数F（x，t）；这个问题的目的是要找到这个函数F（x，t），我们现在仅仅只知道这个函数的初始值是f（x），因此我们应当有方程f（x）＝F（x，0）。

5 如果我们把一个形如球或立方体的同质实体放进一种保持恒温的介质中，把它持续浸泡很长时间，那么，它将在它的所有点上都达到与这种流体相差无几的温度。假定取出这一物体，把它转移到转凉的介质中去，那么，热将开始在其表面耗散；这一物体不同点的温度也会明显地不同，如果我们假定它被平行于它的外表面的面分成无穷多个薄层，那么，在每一时刻，每一薄层就向包围它的薄层传送一定量的热。如果设想每一分子带有一个单独的温度计，它表示它在每一时刻的温度，那么，这一固体的状态就时刻由所有这些温度计所测得的高度的变化系统来表示。有必要用解析公式表示这些连续变化，以便我们能够在这一给定时刻知道由每一个温度计所标明的温度，并且比较同一时刻内两个相邻薄层之间所流过的，以及进入周围介质的热量。

6 如果这一物体是球状的，并且我们用x表示这一物体某一点到球心的距离，用t表示自冷却开始后所经历的时间，用v表示点m的变化温度，那么容易看出，位于与球心距离相同的点有相同的温度v。这个量v是半径-z和时间t的某个函数F（x，t）；无疑，当我们假定￡为零时，无论z是什么值，v都是常数；因为由假定，在取出的一瞬间，所有点的温度都相同。问题在于确定那个表示v值的x和t的函数。

7 接下来应该注意，在冷却期间的每一时刻，一定热量通过外表面而逃逸，并进入介质。这个量值不是不变的；它在冷却开始时最大。然而，如果我们考虑半径为z的内球面的变化状态，那么我们容易看到，在每一时刻肯定有一定热量穿过那个球面，并且经过这一物体距球心更远的那一部分。热的这一连续流动同它经过外表面的流动一样，是可变的，并且两者是可以相互比较的量；它们的比是其变化值为距离x和历经时间t的函数的数。有必要确定这些函数。

8 如果长时间在介质中浸泡所加热，并且我们想计算其冷却率的这一物质，是一个立方体，如果我们取这一立方体的中心为原点，取垂直于各面的线为轴，用三个直角坐标x，y，z确定每一点的位置，那么我们看到，在时间￡之后，点m的温度v是4个变量x，y，z和t的一个函数。在每一时刻过这一固体的整个外表面所流出的热量是变化的，并且可以相互比较；它们的比是依赖于时间t的一些解析函数，是我们应当确定的表达式。

9 让我们也考察这样一种情况：一个充分粗、无限长、其末端受恒温作用的矩形棱柱，当它周围的空气保持较低温度时，最后达到一个需要确定的固定状态。由假定，在棱柱基底的底截面上的所有点都有相同和永恒的温度。与热源有距离的截面则不同；这个平行于基底的矩形面的每一点得到一固定温度，但是，这在这同一个截面的不同点上是不一样的，在离受空气作用的面更近的点上，温度肯定更低一些。我们还看到，由于这一固体的状态已经变成恒定的，因此，在每一时刻，有一定的热量流过一个已知截面，它们总是相等的。问题在于确定在这一固体的任一已知点上的永恒温度和在一个给定时间内，流过其位置已知的截面的总热量。

10 取棱柱基底的中心为坐标x，y，z的原点，取棱柱本身的轴和垂直于各底边的两条垂线为直角坐标轴：其坐标为x，y，z的点m的永恒温度v，是三个变量的函数F（x，y，z）：当我们假定无论y和z取什么值x均为0时，由假设，这个函数有一个常数值。如果由一个面积所界定、由相同物质组成为这一棱柱的这一受热物体一直保持沸水温度，并且浸没在保持溶冰温度的大气中，那么，让我们以在一个单位时间内从一个与单位面积相等的面积中所发出的热量为一个热量单位。

我们看到，在这个矩形棱柱的永恒状态中，在一个单位时间内，流过垂直于轴的某一截面的热量与作为单位的热量有一个确定的比，这个比对所有截面来说是不同的：它是这一截面所位于的距离x的函数φ（x）。需要找到函数φ（x）的一个解析表达式。

11 上述例子足以对我们所谈过的不同问题给出一个精确思想。

这些问题的解使我们认识到，就每一种固体物质来说，热传导的作用都依赖于三个基本量，它们是物质的热容量（capacity for heat），它的自热导率*（own conducibility）和外热导率（exterior conducibility）。

人们已经观察到，如果同体积不同质的两个物体有相同的温度，并且如果对它们增加相同的热量，那么，温度的增量是不相同的，这两个增量的比是它们热容量的比**。如此，规定热作用的三个具体要素中的第一个，就被严格地确定了，并且，物理学家们很早就知道几种确定它的值的方法。其他两个要素就不一样了；虽然它们的作用经常被观察到，但是还没有一个严格的理论能精确地区别、定义和测量它们。  一个物体的固有热导率或内热导率（the proper or interior conducibility）表示使热从一个内部分子传递到另一个内部分子的能力。一个固体的外热导率或相对热导率（theexternal or relative conducibility）取决于热穿过其表面，并从这一物体进入一种已知介质，或者，从这种介质进入这个固体的能力。这后一种性质或多或少地由表面的光洁状态所左右；它也随这一物体所浸入其中的介质而变化；但是内热导率只随这一固体的质而变化。

在我们的公式中，这三个基本量由常数来表示，并且这一理论本身指明适合于测量它们的值的实验。一旦它们被确定，则与热传导有关的一切问题就都只取决于数值分析。关于这些特殊性质的知识可能在物理科学的几种应用中都直接有用；此外，这种知识也是不同物质的研究和描述的一个要素。那些忽视它们与自然界主要作用力之一所具有的这些联系的知识，将是非常不完善的。总的说来，由于这一理论可以给以热的使用为基础的无数工艺实践带来清晰性和完整性，所以，还没有任何一种数学理论比它与国民经济具有更紧密的联系。

12地球温度问题表明是热理论的最漂亮的应用之一；形成它的一般思想如下。地球表面的不同部分不等地受到太阳光线的作用；其作用强度取决于那一地点的纬度；它在一天的过程中和在一年的过程中也有变化，并且受到其他更不易察觉的不均匀性的影响。显然，地表的变化状态与内部温度的变化状态之间存在着一种必然联系，它可以由理论导出。我们知道，在地表以下的某一深度，在一已知地点的温度无年变：这一永恒的地下温度随这一地点离赤道愈来愈远而变得愈来愈低。地球外壳的厚度相对于地球半径无比地小，因此我们可以不考虑它，而把我们这颗行星看做是一个近球体，它的表面受到这样一种温度的作用，这种温度在一条给定的纬线的所有点上保持不变，而在另一条纬线上则不同。由此推出，每一个内分子也有由它的位置所确定的固定温度。这一数学问题在于找出任一已知点的固定温度，以及日热在射入地球内部时所遵循的规律。

如果我们考虑在我们居住于其表面之上的地壳本身中所相继发生的变化，那么，这种温度的差异性就会使我们更加感兴趣。在每一天和在每一年的期间所反复产生的那些冷暖交替，至今都一直是反复观察的对象。我们现在可以计算它们，并且可以从一个一般的理论推导出经验所教给我们的所有特殊事实。这一问题可简化成这样一个假设：一个巨大球体的每一点都受到周期性温度的作用，那么分析告诉我们，这些变化的强度根据什么规律随深度的增加而减弱，在一给定深度上，年变化或日变化的总量是多少，这些变化的时期是怎样的，怎样从地表所观测到的变化温度推出地下温度的固定值。P3－5

这套丛书中收入的著作，是自文艺复兴时期现代科学诞生以来，经过足够长的历史检验的科学经典。为了区别于时下被广泛使用的“经典”一词，我们称之为“科学元典”。

我们这里所说的“经典”，不同于歌迷们所说的“经典”，也不同于表演艺术家们朗诵的“科学经典名篇”。受歌迷欢迎的流行歌曲属于“当代经典”，实际上是时尚的东西，其含义与我们所说的代表传统的经典恰恰相反。表演艺术家们朗诵的“科学经典名篇”多是表现科学家们的情感和生活态度的散文，甚至反映科学家生活的话剧台词，它们可能脍炙人口，是否属于人文领域里的经典姑且不论，但基本上没有科学内容。并非著名科学大师的一切言论或者是广为流传的作品都是科学经典。

这里所谓的科学元典，是指科学经典中最基本、最重要的著作，是在人类智识史和人类文明史上划时代的丰碑，是理性精神的载体，具有永恒的价值。

科学元典或者是一场深刻的科学革命的丰碑，或者是一个严密的科学体系的构架，或者是一个生机勃勃的科学领域的基石。它们既是昔日科学成就的创造性总结，又是未来科学探索的理性依托。

哥白尼的《天体运行论》是人类历史上最具革命性的震撼心灵的著作，它向统治西方思想千余年的地心说发出了挑战，动摇了“正统宗教”学说的天文学基础。伽利略《关于托勒密与哥白尼两大世界体系的对话》以确凿的证据进一步论证了哥白尼学说，更直接地动摇了教会所庇护的托勒密学说。哈维的《心血运动论》以对人类躯体和心灵的双重关怀，满怀真挚的宗教情感，阐述了血液循环理论，推翻了同样统治西方思想千余年、被“正统宗教”所庇护的盖伦学说。笛卡儿的《几何》不仅创立了为后来诞生的微积分提供了工具的解析几何，而且折射出影响万世的思想方法论。牛顿的《自然哲学之数学原理》标志着17世纪科学革命的顶点，为后来的工业革命奠定了科学基础。分别以惠更斯的《光论》与牛顿的《光学》为代表的波动说与微粒说之间展开了长达200余年的论战。拉瓦锡在《化学基础论》中详尽论述了氧化理论，推翻了统治化学百余年之久的燃素理论，这一智识壮举被公认为历史上最自觉的科学革命。道尔顿的《化学哲学新体系》奠定了物质结构理论的基础，开创了科学中的新时代，使19世纪的化学家们有计划地向未知领域前进。傅里叶的《热的解析理论》以其对热传导问题的精湛处理，突破了牛顿《原理》所规定的理论力学范围，开创了数学物理学的崭新领域。达尔文《物种起源》中的进化论思想不仅在生物学发展到分子水平的今天仍然是科学家们阐释的对象，而且100多年来几乎在科学、社会和人文的所有领域都在施展它有形和无形的影响。《基因论》揭示了孟德尔式遗传性状传递机理的物质基础，把生命科学推进到基因水平。爱因斯坦的《狭义与广义相对论浅说》和薛定谔的《关于波动力学的四次演讲》分别阐述了物质世界在高速和微观领域的运动规律，完全改变了自牛顿以来的世界观。魏格纳的《海陆的起源》提出了大陆漂移的猜想，为当代地球科学提供了新的发展基点。维纳的《控制论》揭示了控制系统的反馈过程，普里戈金的《从存在到演化》发现了系统可能从原来无序向新的有序态转化的机制，二者的思想在今天的影响已经远远超越了自然科学领域，影响到经济学、社会学、政治学等领域。

科学元典的永恒魅力令后人特别是后来的思想家为之倾倒。欧几里得的《几何原本》以手抄本形式流传了1800余年，又以印刷本用各种文字出了1000版以上。阿基米德写了大量的科学著作，达·芬奇把他当做偶像崇拜，热切搜求他的手稿。伽利略以他的继承人自居。莱布尼兹则说，了解他的人对后代杰出人物的成就就不会那么赞赏了。为捍卫《天体运行论》中的学说，布鲁诺被教会处以火刑。伽利略因为其《关于托勒密与哥白尼两大世界体系的对话》一书，遭教会的终身监禁，备受折磨。伽利略说吉尔伯特的《论磁》一书伟大得令人嫉妒。拉普拉斯说，牛顿的《自然哲学之数学原理》揭示了宇宙的最伟大定律，它将永远成为深邃智慧的纪念碑。拉瓦锡在他的《化学基础论》出版后5年被法国革命法庭处死，传说拉格朗日悲愤地说，砍掉这颗头颅只要一瞬间，再长出这样的头颅一百年也不够。《化学哲学新体系》的作者道尔顿应邀访法，当他走进法国科学院会议厅时，院长和全体院士起立致敬，得到拿破仑未曾享有的殊荣。傅里叶在《热的解析理论》中阐述的强有力的数学工具深深影响了整个现代物理学，推动数学分析的发展达一个多世纪，麦克斯韦称赞该书是“一首美妙的诗”。当人们咒骂《物种起源》是“魔鬼的经典”、“禽兽的哲学”的时候，赫胥黎甘做“达尔文的斗犬”，挺身捍卫进化论，撰写了《进化论与伦理学》和《人类在自然界的位置》，阐发达尔文的学说。经过严复的译述，赫胥黎的著作成为维新领袖、辛亥精英、五四斗士改造中国的思想武器。爱因斯坦说法拉第在《电学实验研究》中论证的磁场和电场的思想是自牛顿以来物理学基础所经历的最深刻变化。

在科学元典里，有讲述不完的传奇故事，有颠覆思想的心智波涛，有激动人心的理性思考，有万世不竭的精神甘泉。

按照科学计量学先驱普赖斯等人的研究，现代科学文献在多数时间里呈指数增长趋势。现代科学界，相当多的科学文献发表之后，并没有任何人引用。就是一时被引用过的科学文献，很多没过多久就被新的文献所淹没了。科学注重的是创造出新的实在知识。从这个意义上说，科学是向前看的。但是，我们也可以看到，这么多文献被淹没，也表明划时代的科学文献数量是很少的。大多数科学元典不被现代科学文献所引用，那是因为其中的知识早已成为科学中无须证明的常识了。即使这样，科学经典也会因为其中思想的恒久意义，而像人文领域里的经典一样，具有永恒的阅读价值。于是，科学经典就被一编再编、一印再印。

早期诺贝尔奖得主奥斯特瓦尔德编的物理学和化学经典丛书《精密自然科学经典》从1889年开始出版，后来以《奥斯特瓦尔德经典著作》为名一直在编辑出版，有资料说目前已经出版了250余卷。祖德霍夫编辑的《医学经典》丛书从1910年就开始陆续出版了。也是这一年，蒸馏器俱乐部编辑出版了20卷《蒸馏器俱乐部再版本》丛书，丛书中全是化学经典，这个版本甚至被化学家在2c世纪的科学刊物上发表的论文所引用。一般把1789年拉瓦锡的化学革命当作现代化学诞生的标志，把1914年爆发的第一次世界大战称为化学家之战。奈特把反映这个时期化学的重大进展的文章编成一卷，把这个时期的其他9部总结性化学著作各编为一卷，辑为10卷《1789——1914年的化学发展》丛书，于1998年出版。像这样的某一科学领域的经典丛书还有很多很多。

科学领域里的经典，与人文领域里的经典一样，是经得起反复咀嚼的。两个领域里的经典一起，就可以勾勒出人类智识的发展轨迹。正因为如此，在发达国家出版的很多经典丛书中，就包含了这两个领域的重要著作。1924年起，沃尔科特开始主编一套包括人文与科学两个领域的原始文献丛书。这个计划先后得到了美国哲学协会、美国科学促进会、科学史学会、美国人类学协会、美国数学协会、美国数学学会以及美国天文学学会的支持。1925年，这套丛书中的《天文学原始文献》和《数学原始文献》出版，这两本书出版后的25年内市场情况一直很好。1950年，他把这套丛书中的科学经典部分发展成为《科学史原始文献》丛书出版。其中有《希腊科学原始文献》、《中世纪科学原始文献》和《20世纪(1900——1950年)科学原始文献》，文艺复兴至19世纪则按科学学科(天文学、数学、物理学、地质学、动物生物学以及化学诸卷)编辑出版。约翰逊、米利肯和威瑟斯庞三人主编的《大师杰作丛书》中，包括了小尼德勒编的3卷《科学大师杰作》，后者于1947年初版，后来多次重印。  在综合性的经典丛书中，影响最为广泛的当推哈钦斯和艾德勒1943年开始主持编译的《西方世界伟大著作丛书》。这套书耗资200万美元，于1952年完成。丛书根据独创性、文献价值、历史地位和现存意义等标准，选择出74位西方历史文化巨人的443部作品，加上丛书导言和综合索引，辑为54卷，篇幅2500万单词，共32000页。丛书中收人不少科学著作。购买丛书的不仅有“大款”和学者，而且还有屠夫、面包师和烛台匠。迄1965年，丛书已重印30次左右，此后还多次重印，任何国家稍微像样的大学图书馆都将其列入必藏图书之列。这套丛书是20世纪上半叶在美国大学兴起而后扩展到全社会的经典著作研读运动的产物。这个时期，美国一些大学的寓所、校园和酒吧里都能听到学生讨论古典佳作的声音。有的大学要求学生必须深研100多部名著，甚至在教学中不得使用最新的实验设备而是借助历史上的科学大师所使用的方法和仪器复制品去再现划时代的著名实验。至1940年代末，美国举办古典名著学习班的城市达300个，学员约50000余众。

相比之下，国人眼中的经典，往往多指人文而少有科学。一部公元前300年左右古希腊人写就的《几何原本》，从1592年到1605年的13年间先后3次汉译而未果，经17世纪初和1850年代的两次努力才分别译刊出全书来。近几百年来移译的西学典籍中，成系统者甚多，但皆系人文领域。汉译科学著作，多为应景之需，所见典籍寥若晨星。借1970年代末举国欢庆“科学春天”到来之良机，有好尚者发出组译出版《自然科学世界名著丛书》的呼声，但最终结果却是好尚者抱憾而终。1990年代初出版的《科学名著文库》，虽使科学元典的汉译初见系统，但以10卷之小的容量投放于偌大的中国读书界，与具有悠久文化传统的泱泱大国实不相称。

我们不得不问：一个民族只重视人文经典而忽视科学经典，何以自立于当代世界民族之林呢？

科学元典是科学进一步发展的灯塔和坐标。它们标识的重大突破，往往导致的是常规科学的快速发展。在常规科学时期，人们发现的多数现象和提出的多数理论，都要用科学元典中的思想来解释。而在常规科学中发现的旧范型中看似不能得到解释的现象，其重要性往往也要通过与科学元典中的思想的比较显示出来。

在常规科学时期，不仅有专注于狭窄领域常规研究的科学家，也有一些从事着常规研究但又关注着科学基础、科学思想以及科学划时代变化的科学家。随着科学发展中发现的新现象，这些科学家的头脑里自然而然地就会浮现历史上相应的划时代成就。他们会对科学元典中的相应思想，重新加以诠释，以期从中得出对新现象的说明，并有可能产生新的理念。百余年来，达尔文在《物种起源》中提出的思想，被不同的人解读出不同的信息。古脊椎动物学、古人类学、进化生物学、遗传学、动物行为学、社会生物学等领域的几乎所有重大发现，都要拿出来与《物种起源》中的思想进行比较和说明。玻尔在揭示氢光谱的结构时，提出的原子结构就类似于哥白尼等人的太阳系模型。现代量子力学揭示的微观物质的波粒二象性，就是对光的波粒二象性的拓展，而爱因斯坦揭示的光的波粒二象性就是在光的波动说和粒子说的基础上，针对光电效应，提出的全新理论。而正是与光的波动说和粒子说二者的困难的比较，我们才可以看出光的波粒二象性说的意义。可以说，科学元典是时读时新的。

除了具体的科学思想之外，科学元典还以其方法学上的创造性而彪炳史册。这些方法学思想，永远值得后人学习和研究。当代研究人的创造性的诸多前沿领域，如认知心理学、科学哲学、人工智能、认知科学等等，都涉及对科学大师的研究方法的研究。一些科学史学家以科学元典为基点，把触角延伸到科学家的信件、实验室记录、所属机构的档案等原始材料中去，揭示出许多新的历史现象。近二十多年兴起的机器发现，首先就是对科学史学家提供的材料，编制程序，在机器中重新做出历史上的伟大发现。借助于人工智能手段，人们已经在机器上重新发现了波义耳定律、开普勒行星运动第三定律，提出了燃素理论。萨伽德甚至用机器研究科学理论的竞争与接受，系统研究了拉瓦锡氧化理论、达尔文进化学说、魏格纳大陆漂移说、哥白尼日心说、牛顿力学、爱因斯坦相对论、量子论以及心理学中的行为主义和认知主义形成的革命过程和接受过程。

除了这些对于科学元典标识的重大科学成就中的创造力的研究之外，人们还曾经大规模地把这些成就的创造过程运用于基础教育之中。美国兴起的发现法教学，就是几十年前在这方面的尝试。近20多年来，兴起了基础教育改革的全球浪潮，其目标就是提高学生的科学素养，改变片面灌输科学知识的状况。其中的一个重要举措，就是在教学中加强科学探究过程的理解和训练。因为，单就科学本身而言，它不仅外化为工艺、流程、技术及其产物等器物形态，直接表现为概念、定律和理论等知识形态，更深蕴于其特有的思想、观念和方法等精神形态之中。没有人怀疑，我们通过阅读今天的教科书就可以方便地学到科学元典著作中的科学知识，而且由于科学的进步，我们从现代教科书上所学的知识甚至比经典著作中的更完善。但是，教科书所提供的只是结晶状态的凝固知识，而科学本是历史的、创造的、流动的，在这历史、创造和流动过程之中，一些东西蒸发了，另一些东西积淀了，只有科学思想、科学观念和科学方法保持着永恒的活力。

然而，遗憾的是，我们的基础教育课本和不少科普读物中讲的许多科学史故事都是误讹相传的东西。比如，把血液循环的发现归于哈维，指责道尔顿提出二元化合物的元素原子数最简比是当时的错误，讲伽利略在比萨斜塔上做过落体实验，宣称牛顿提出了牛顿定律的诸数学表达式，等等。好像科学史就像网络上传播的八卦那样简单和耸人听闻。为避免这样的误讹，我们不妨读一读科学元典，看看历史上的伟人当时到底是如何思考的。

现在，我们的大学正处在席卷全球的通识教育浪潮之中。就我的理解，通识教育固然要对理工农医专业的学生开设一些人文社会科学的导论性课程，要对人文社会科学专业的学生开设一些理工农医的导论性课程，但是，我们也可以考虑适当跳出专与博、文与理的关系的思考路数，对所有专业的学生开设一些真正通而识之的综合性课程，或者倡导这样的阅读活动、讨论活动、交流活动甚至跨学科的研究活动，发掘文化遗产、分享古典智慧、继承高雅传统，把经典与前沿、传统与现代、创造与继承、现实与永恒等事关全民素质、民族命运和世界使命的问题联合起来进行思索。

我们面对不朽的理性群碑，也就是面对永恒的科学灵魂。在这些灵魂面前，我们不是要顶礼膜拜，而是要认真研习解读，读出历史的价值，读出时代的精神，把握科学的灵魂。我们要不断吸取深蕴其中的科学精神、科学思想和科学方法，并使之成为推动我们前进的伟大精神力量。

需要说明的是，编辑科学元典丛书的计划，曾经得益于彭小华先生及李兵先生的支持。1990年代初，在科学史学界一些前辈学者和同辈朋友的帮助下，我主编了《科学名著文库》，由武汉出版社出版。十多年过去了，我更加意识到编辑和出版科学元典丛书的意义。现在，在北京大学出版社的支持下，我们得到原《科学名著文库》以及其他汉译科学元典译者的帮助和配合，编辑出《科学素养文库·科学元典丛书(第一辑)》，奉献给读者。这套丛书的前期组织工作，还得到了中国科学技术协会科普专项资助。当然，科学经典很多。我们不可能把所有科学经典毫无遗漏地都收进这套丛书中来。我们期待着，继第一辑之后，这套丛书还会有第二辑、第三辑……的出版。当然，这需要有更多的优秀译者加入我们的行列。

任定成

2005年8月6日

北京大学承泽园迪吉轩