虽然物理在生活中非常有用，但是常常有人会说物理不好学，或是觉得枯燥无味，或是觉得需要死记硬背。所以在这本书里，我们将试着让读者看到物理里面有趣的、精彩的、好玩的一些故事，展现出学习物理比较轻松的一面。至于这个目的能达到几分？就要等待读者您告诉我们了。

“大爆炸理论”取代了“盘古开天”——一这就是物理！

吃饭用筷子要用到物理，出门坐车也要用到物理，我们生活当中处处都是物理现象。经济活动需要物理、海底探索需要物理、太空探索也需要物理……

物理无处不在！

第一章 改变世界的物理

 追问世界的基本元素——原子概念的演变

 从古希腊到中世纪的黑暗——经验物理学的探索

 鸿毛泰山孰轻重——比萨斜塔下的较量

 一个苹果砸向地球——一牛顿和经典力学

 从效率得出真知——瓦特与蒸汽机

 阿拉果之谜破解——人类电磁时代的到来

 以太学说的建立与否定——狭义相对论现身现代物理学

 夜为什么是黑的——宇宙膨胀理论

第二章 妙趣横生的物理

 从“马踏飞燕”到重心应用 

 曾侯乙墓的神奇发现

 自由飞翔的风筝

 软蛋“长大” 

 淘气的瓶塞

 纸盒烧水

 筷子提杯

 鱼洗喷水

 美丽的云雾

第三章 生活处处皆物理

 行驶中的单车不会倒

 冒“汽”的棒冰

 “夏穿白，冬穿黑”

 巧剥鸡蛋壳

 为什么熨烫衣服要用水？

 多孔的冻豆腐

 突然长大的米粒

 无线电广播电台的工作原理

 冰箱的结构和工作原理

 微波炉的工作原理

 液晶显示器的工作原理

第四章 让你成为物理学家

 用眼睛找物理

 轮胎为什么有花纹？

 钢轨为什么不直接铺设在地面上？

 好吃的棉花糖

 鱼为什么能在水中自由沉浮？ 

 树叶上的水珠为什么是圆的？ 

 河流下游的石头为什么很光滑？ 

 家中的“雷电现象”

 洗衣机上的“小尾巴”

 保温瓶为什么既“保热”又“保冷”？

 汽车为什么有很多轮子？ 

 用大脑想物理

 车窗外的固定物体为什么会移动？ 

 弹跳旅行能否实现？ 

 容器为什么多为圆筒形？ 

 为什么高压锅煮饭快？ 

 潜水艇为什么能在水中自由沉浮？ 

 寻找“响水不开、开水不响”的秘密

 单车为什么会有不发光的尾灯？ 

 由美丽的肥皂泡想到的

 从高处落下的蚂蚁为什么没有摔死？ 

 用双手探物理

 挑不“动”的报纸

 能够“打结”的水

 能够“拿起”气球的杯子

 “游来游去”的牙签

 巧辨生、熟鸡蛋

第五章 未解的物理之谜

 闪电的“偏爱”

 南极的“死光”

 神秘的百慕大三角

 黑洞之谜

 什么是“暗物质”？

 宇宙是如何开始的？ 

 地球为什么会自转？ 

 地球多大啦？ 

附录一：用眼睛找物理——观察

附录二：用大脑想物理——思考

附录三：用双手探物理——实验

鸿毛泰山孰轻重——比萨斜塔下的较量

古希腊有一位伟大的学者，叫亚里士多德(Aristotle，公元前384—前322)，他是一名非常博学的哲学家。当今西方的每一门学科几乎都可以追溯到他。据说他生前写作了170多部著作，流传到今天的也有47部。由此足以看出他在科学史上的地位和所取得的成就。

亚里士多德在自己所著的《论天》一书中，有一个比较有名的观点：较重的物体在自由落下时，会比较轻的物体落得快。如果一个物体的重量是另一个物体的两倍，那么两个物体如果同时下落相同的距离，较重的物体只需要一半的时间。这样的论断粗略看来是正确的。也就是因此，在西方，差不多有两千多年的时间，这一论断一直被人们看做真理。

可是事实真的是如此吗？我们不妨想象一下，重两倍的物体下落时间短一半；如果是重十倍的物体呢？岂不是下落时间才十分之一？其实，这是不可能的。但当时从来没有人怀疑过这个理论。一直到16世纪，伽利略才发现这一理论在逻辑上的矛盾之处。

伽利略说，按照亚里士多德的论断，假如一块大石头以某种速度下落，那么一块小些的石头就会以相应慢些的速度下落。如果我们把这两块石头捆在一起，那这块重量等于两块石头重量之和的新石头又会以何种速度下落呢？如果仍按亚里士多德的论断，势必得出截然相反的两个结论。

第一，新石头的下落速度应小于第一块大石头的下落速度，因为加上了一块以较慢速度下落的石头，会使第一块大石头下落的速度减缓；另一方面，新石头的下落速度又应大于第一块大石头的下落速度，因为把两块石头捆在一起，它的重量大于第一块大石头。

这两个互相矛盾的结论是根本就不可能同时成立的。由此可见亚里士多德的论断是不合逻辑的，是错误的。

因此，伽利略进一步假定，物体下落的速度和它的重量是无关的。如果两个物体一起下落，受到的空气阻力也是相同的，那么，两个重量不同的物体也会以同样的速度下落，而且还会同时到达地面。

这一论断从理论上说是正确的、无懈可击的。但是如果它没有经过实际验证，终归只是一种假设。因此，伽利略的这种论断也遭到了很多人的反对。为了能够更完整地证明自己的观点，1589年的一天，刚刚满25岁的伽利略和他的辩论对手们一起来到了比萨斜塔。伽利略亲自登上塔顶，然后在众人的注视下，将一个重100磅和一个重1磅的铁球同时抛下。按照亚里士多德的理论，那个重达100磅的铁球肯定会首先落地。但事实却不是这样：两个铁球几乎同时落到地面。这一事实使那些与伽利略辩论的朋友们目瞪口呆。亚里士多德的错误论断也由此被彻底推翻。

这个至今仍被很多人津津乐道的比萨斜塔实验，用事实证明，两个或多个轻重不同的物体从同样的高度同时坠落，它们将同时着地，这就是现在已经被人们所熟知的自由落体定律(物体下落的加速度与物体的重量无关，也与物体的质量无关)。

在伽利略以前，人们做出某种论断，甚至是一些科学论断的时候，所运用的主要工具是推理。这一方法是从古希腊发端的。客观地说，这也具有无可替代的作用，但是毕竟无法用推理来解决一切问题。所以当人们将推理这一工具泛化以后，出现错误也就在所难免了。而伽利略所做的这个实验的真正意义就在于彻底推翻了人们的错误观念，恢复了推理这一工具的本来面目。

著名科学家爱因斯坦曾经对伽利略的这一举动作了非常高的评价。他说：“伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。”在2002年，《物理世界》杂志曾经举行过一次最优美的实验评选。评选结果显示，伽利略的比萨斜塔实验被人们视为有史以来最优美的物理实验。可见其在人们心目中的地位。  但是，随着时代的发展，很多学者开始考证伽利略做实验的真实性，并且得出了不同的结论。其中最有代表性的是伽利略可能并没有做过这个实验。之所以有这样的说法，主要原因是这个实验只是在伽利略的学生维瓦尼所写的传记中有记载，而在当时的史料中并没有其他的相关文字。但是维瓦尼是在这件事情发生之后快50年的时候才成为伽利略的学生。当时伽利略已经年逾古稀，双目失明，他能否还有那样准确的记忆很难说。还有一种观点，有的学者发现，自由落体定律的首先发现者并不是伽利略，而是拜占庭人，只不过拜占庭文明最终没有成为整个西方文明的主流，所以被人们忽略了。

当然，以上说法只是人们的质疑，还不足以推翻伽利略所做实验的科学意义。所以现在主流的物理学教科书中，还依然称伽利略是自由落体定律的发现者。

P14-17

序：为什么要学物理？

物理的英语单词是physics，就是“自然”的意思。据考证，这个词来源于希腊文。希腊文化是整个欧洲文化的源头，也是世界文明的重要组成部分。古希腊时期是物理学发展史上的一个高峰。就是因为这样的原因，物理的英语单词被写成了physics。

为什么要学物理？回忆起来，我当初唯一的想法就是为了知道这个世界的秘密。学物理好像可以与科学伟人对话一般，可以了解好多奇妙的答案。因为这种好奇心，我们会觉得学物理很有趣，我就一路学下来了。今天来看，我仍旧有许多想去了解的神秘区域。物理仍然存在着太多谜团，所以有必要去探索。

事实上，类似“为什么蜡烛会在水中燃烧”、“为什么地球有引力”、“电话、计算机的原理是什么”等问题，只是物理学范畴很小的一部分。正如吴大猷先生在他的《物理学的历史与哲学》一书中的引言部分写道的：“物理学有若干个层面。首先，我们最关心的是那些我们看做物理学本身主题的东西，即自然界和实验室内发生的物理现象、定律和理论以及它们的应用。接着，我们关心的是物理学发展的历史——观察中的重要发现，由实验所得出的理论以及物理学各分支的形成。进而，有一个更深的层面，那就是基本概念本质的研究和理论结构的研究。”

物理究竟有多重要？一方面，任何人，只要他打算从事任意一种技术工作，都需要了解物理学的基本原理，进而也了解了我们现代技术社会所依赖的基本原理。即使非专业的技术人员，也需要了解现在整个信息科学技术的产生与发展。硬件部分都是以物理学的成果为基础的。如日本第五代计算机的研究、美国的信息技术与因特网、现代医疗设备等。如果不了解这些知识，恐十自我们不仅会闹出“年与光年混淆”的笑话，而且会对现代科技便利的诸多仪器、设备怀着一分不应该有的恐惧之感。

另一方面，物理知识反映的是客观世界。在人类理性跌跌撞撞穿过物理世界的丛林之时，会有许多故事(比如二元悖论对物理发展一会儿唱红脸、一会儿唱白脸的故事)相伴随。我乐于在本书中和大家共同欣赏这些故事、回味其中奇妙的历程。

更酷的是，如果一位物理爱好者能从哲学的高度理解物理学的概念与规律，那他就会成为一名人文科学的玩家。我们理解了物理学的基本概念与基本理论，就有可能将它们升华到人文科学的层面上来，从而提高自我修养水平。

最后回到一句经典的老话中来——只有体会到学习本身的乐趣，体会到知识的乐趣，体会到探索的乐趣，我们的人生才会有永恒的动力。