本书介绍了众多学科发展史上的重大争论，探讨了科学争论孕育、产生形成的机制，揭示了这样的规律。

没有科学争论就没有科学发明；没有科学民主就没有科学争论。

本书介绍的正是10个最精彩纷呈的科学争论，全书以浅显明晰、引人入胜的语言，向读者展现了一幅跌宕起伏、激动人心的画卷。

本书丛书旨在通过对科学技术发展中大量个案的剖析，从不同的侧面和角度，揭示科学技术更替变革的历史足迹，概括出某些共同的带规律性的东西，以总结经验、吸取教训，为新思想、新观点、新假说、新理论的孕育和成长摇旗呐喊，鸣锣开道。

本书为《10个精彩纷呈的科学争论》分册，主要内容包括：从有限数说起——“无穷大”的困惑；“那是一种壮丽的感觉”——统一场论之争；一个神秘的幽灵在徘徊——夸克禁闭之争；“战争之神”与“火星人”——火星生命之争；探求46亿年前的线索——星云说与灾变说之争；从天坛圆地坛方说起——浑天说与盖天说之争；黄河之水天上来——时间箭头之争；为识庐山真面目——中国东部第四纪冰川之争；生物进化论的曲折历史——“用进废退”与“自然选择”之争；值得记取的历史教训——摩尔根学派与米丘林学派的争论。

从有限数说起——“无穷大”的困惑

“那是一种壮丽的感觉”——统一场论之争

一个神秘的幽灵在徘徊——夸克禁闭之争

“战争之神”与“火星人”——火星生命之争

探求46亿年前的线索——星云说与灾变说之争

从天坛圆地坛方说起——浑天说与盖天说之争

黄河之水天上来——时间箭头之争

为识庐山真面目——中国东部第四纪冰川之争

生物进化论的曲折历史——“用进废退”与“自然选择”之争

值得记取的历史教训——摩尔根学派与米丘林学派的争论

1900年8月，青年爱因斯坦从苏黎士联邦工业大学毕业了。然而，毕业后的爱因斯坦却处于失业之中。为了谋求生路，他四处奔走求援，一筹莫展。直到第二年3月下旬，他回到居住在意大利米兰的父母身边，仍然没有找到职业。

这时，他心中虽然埋藏着失业的痛苦，但同时他头脑中也形成了关于科学的几个奇妙的想法，因此又使他的心中充满了探索自然界统一性的乐趣。痛苦和乐趣交织在一起，促使他拿起笔来，给当年的同窗好友马尔塞耳·格罗斯曼写了一封信，在这封信中，爱因斯坦写道：“从那些看来同直接可见的真理十分不同的各种复杂的现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉。”

探索自然界的统一性这一崇高的宗旨，从此支配了爱因斯坦的整个科学研究的生涯。为了揭示这一目标的无穷奥妙，他在取得了创立狭义相对论和广义相对论这一划时代的成就之后，没有功成身退，而几乎是紧接着就开拓了统一场论这一崭新的方向。

时至今日，统一场论的探讨，已经成了当代理论物理学研究中的重要潮流，其势汹涌，奔腾向前。面对着这一蓬勃向上的局面，我们抚今追昔，怎能忘记自从爱因斯坦开创统一场论以来，这一课题的研究所经历的三起两落的艰难路程。

四种力场

热心的物理学爱好者们都知道，场的概念是大科学家法拉第于19世纪30年代提出来的。这一概念的提出，在物理学的历史上，是一个革命性的事件，它取代了神秘而不可测的以太，以实实在在的相互作用的媒介身份，登上了科学史的舞台，一步步地大显身手，演出了一幕幕精彩生动的话剧。

现在，我们不仅熟悉了法拉第所处的时代里已经逐渐揭示的电磁场和引力场的奥秘，也能够比较清楚地描述那个时代的人们所未知的弱力场和强力场的某些重要特征。

弱、电磁、强、引四种力场就是我们现在所把握的场的具体形态。各种具体的场之间有着相差悬殊的特征。

引力场在大尺度的时空范围里支配着天体的运动和变化，电磁场制约着宏观领域中的物理化学变化，弱力场和强力场则主宰着微观世界中“居民”的生生灭灭。

同时，弱、强两种力场在微观世界中又有不同的分工，强力场可以使中子与质子结合成一个相对稳定的体系，弱力场虽无这种本事，却是β衰变等运动过程中必不可少的重要因素。

那么，上述似乎截然不同的各种具体的场有没有共同的起源，能不能在一定的条件下“殊途同归”而统一起来呢？这就是统一场论所要解决的任务，也是爱因斯坦以来愈来愈多的人所追求的目标。

三重场论

爱因斯坦所倡导的统一场论，仅仅是要统一电磁场和引力场，这同我们现在所讲的要实现四种场统一的统一场论有着重大区别。

按照爱因斯坦等人的想法，既然广义相对论的建立表明，用黎曼几何可以成功地描述引力场，那么，是不是可以发明一种新的几何，使它可以同时描述引力场和电磁场呢？由于这是一种从几何的角度建立统一场论的模式，因此后人称其为几何统一场论。

在这种模式下，接连出现了各种各样的方案，例如魏耳的规范不变几何学、卡鲁查的五维理论、爱因斯坦和柏格曼的不对称场论以及卡尔旦等人的扭曲理论等。

从20世纪20年代以来，爱因斯坦为了取得几何统一场论的成功，几乎耗费了他后半生的全部心血。可是，令人极其遗憾的是，他没有获得所期望的成功。在临近晚年的时候，他不无感慨地说：“我完成不了这项工作了。它将被遗忘，但是将来会被重新发现，历史上这样的先例很多。”

在爱因斯坦的几何统一场论陷入困境的20世纪50年代前期，量子力学的创始人之一海森堡独辟蹊径，开拓了统一场论的另一个探讨方向。他不是从几何的角度，而是从量子场论的角度试图通过基本粒子的统一来建立新的统一场论。因此，人们把海森堡的统一场论称为量子统一场论。

在海森堡看来：“凡是一个理论，如果它能用一个关于物质的基本方程准确地反映基本粒子的质量和性质，那么它同时也是一个统一场论。”他还认为，根据近15年来聚集起来的大量基本粒子的实验资料可以有充分理由相信，建立统一场论这样一种尝试，在物理学的目前状况中并不为时过早，实际上建立这样一个理论所需的一切重要事实都是已知的了。

但是，海森堡过于乐观了，他的研究工作虽取得了某些进展，但未能把统一场论成功地建立起来。

接连的挫折并没有熄灭具有远见卓识的人们心中的热情，几乎就在海森堡的量子统_场论兴衰过程的同时，杨振宁和米尔斯于1954年起又为统一场论开辟了另一条新路。他们把物理学中的对称性由整体不变推广到局部不变，并用局部不变时引入的规范场来描述基本粒子及其相互作用。这样，人们把在杨一米尔斯理论基础上发展起来的新的统一场论，称为规范统一场论。

从爱因斯坦的几何统一场论，经海森堡的量子统一场论，发展到现在的规范统一场论，这就是统一场论的探讨所经历的三起两落的曲折路程。

为什么说统一场论的发展是三起两落呢？P17-20

现代科学技术的各个部门都在加速向前发展，随着每一个领域里的惊人进步，在人们面前展现出愈来愈广阔的未知世界。传统观念和理论受到有力的冲击和挑战，层出不穷的新课题激励着人们去探索；现代技术的突破性进展，使新技术革命的浪潮席卷全球，正在引起生产组织、产业结构和社会生活的重大变革，在这种形势下，积极推动科技创新理论的研究，特别是推动那些具有潜在科学价值和未来意义的开发性探索，更是具有特殊意义。

在20世纪80年代，由“中国潜科学研究会”与《潜科学》杂志社共同组织，并系统地编写了一套“潜科学丛书”。该丛书旨在通过对科学技术发展中大量个案的剖析，从不同的侧面和角度，揭示科学技术更替变革的历史足迹，概括出某些共同的带规律性的东西，以总结经验、吸取教训，为新思想、新观点、新假说、新理论的孕育和成长摇旗呐喊，鸣锣开道。

当前，正是大力倡导“科技创新、自主创新”之时，把“潜科学丛书”重编再版为“科学案例分析丛书”，其意义更为深远，新丛书包括《10个发人深省的科学问题》、《10个震撼人心的科学发现》、《10个催人泪下的科学故事》、《10个富于启迪的技术发明》、《10个精彩纷呈的科学争论》等5个分册。我们希望从这套丛书中，能够找到更多的科学技术发展的潜在规律，以促进我国科学技术的更快发展，促进我国未来科技人才的更快成长。也希望这套丛书能够积极发掘富有开拓精神和创造才能的科技人才，热情扶持已经萌发的新思想、新学说的成长，帮助它们冲破种种障碍，为科学百花园不断增添新的奇葩，推动学术上的自由探讨和繁荣。

本书撰稿人为孔国平、王树茂、王续琨、韦翰飞、卞毓麟、卢继传、刘金沂、李亚东、李英龙、李思孟、朱尔恭、朱新民、朱新轩、何玉德、陈文化、陈浩元、陈念文、宋正海、沈殿忠、张尧官、张信岑、张明昌、张瑞琨、周嘉华、罗见今、赵树智、洪定国、郝志功、郭今彬、夏跃进、高达声、高建明、徐文柳、盛根玉、傅杰青、黎德扬。由于时间仓促，部分撰稿者未能及时联系上，请见此说明后，尽快与本书责任编辑联系，联系电话：(0731)4375824。