本书初版于1899年，1962年出了第6版，期间多次加印、修订。是一部早已为物理学界、科学史界所熟悉、重视和推崇的物理学通史，叙述了从古代巴比伦时期至1925年物理学发展的重要历史事实。本书在文后还附有参考文献和索引，便于读者深入研究和查索事实。揭示了对待许多重大历史事件的不同观点、不同思想的争论。科学与宗教之斗争、科学的进步与保守之争、正确与错误之争、大人物与小人物之争，都用历史事实做了生动描绘。独一无二地描写了实验室的发展历史。

本书是一部早已为物理学界、科学史界所熟悉、重视和推崇的物理学通史，它叙述了从古代巴比伦时期至1925年物理学发展的重要历史事实。作者对于历史事实的取材及重大历史事件的描叙，态度是极为客观和严谨的，许多叙述甚至成为了哲学史、思想史的研究素材。此外，《物理学史》还描写了实验室的发展历程及现在出版的科学史著作中不再提及的历史事件或尚未引起人们注意的发展事实，这在科学史著作中是极少见并难能可贵的。译者还为本书加上了中国物理学的发展简史，从而大大地丰富了该书的内容。

第一版序

再版序

巴比伦人和埃及人

希腊人

 力学

 光学

 电和磁

 气象学

 声学

 原子论

 希腊物理学研究的“失败”

罗马人

阿拉伯人

中世纪时期的欧洲

 火药和航海罗盘

 流体静力学

 光学

文艺复兴

 哥白尼体系

 力学

 光学

 电和磁

 气象学

 科学研究的归纳法

17世纪

 力学

 光学

 热学

 电和磁

 声学

18世纪

 力学

 光学

 热学

 电和磁

 声学

19世纪

 物质结构

 光学

 热学

 电和磁

 声学

20世纪

 放射现象

 热学

 光学

 力学

 物质结构

 电和磁

 声学

 回顾

 物理实验室的进化

译后记

译名对照表

阿拉伯人

阿拉伯民族的成长在思想史中显得格外壮丽。散居的野蛮部落在宗教狂热的熔炉中突然融合为强大的民族。经历了战争和征服之后，随即／ti现了理性活动的时期。大约在公元8世纪，穆罕默德开始以世界文化领袖的形象出现。他们快速地得到了印度人和希腊人的科学和哲学宝库。人们把希腊文的古典书籍翻译成阿拉伯文，化学、天文学、数学和地理学成为人们爱好的研究课题。只在少数几个方面阿拉伯人对科学作出了独创性的贡献。但是，一般来讲，他们在创造性研究方面并不突出，与其说他们是在创造，不如说他们是在学习。

只有一个物理学分支是在阿拉伯的土壤中得到了有效的培育，而且只有一个人能突出地跟这个分支相提并论。这个分支就是光学，这个人就是阿勒·哈增。、他的阿拉伯名的全称是：阿布·阿里·阿勒·哈桑·依卜恩·阿勒·哈桑·依卜恩·阿勒·海塔姆（Abu‘Al，al Hasan ibn al Hasan ibn A1 Haitam）。他出生在底格里斯河畔的博斯拉（Bosra），并被提升到大臣的职位。当哈里发听到阿勒·哈增想出了治理尼罗河水、使每年都有丰富的河水用于灌溉的计划时，他就被这个哈里发派到埃及去了。在仔细视察河床以后，他放弃了这个计划。他犯了其他错误，使他在哈里发面前失宠，到这个哈里发去世之前，他一直佯装精神错乱并寻找避难处。其后他以抄写稿本维持生活。他写了关于天文学、数学和光学方面的书。

他的《光学》被译成拉丁文，并于1572年在拜尔（Bale）出版。他从希腊人那里学到了在反射现象中[反射角和入射角]相等的定律，并且，他在这个定律上加上了“这两个角都在同一平面上”的法则。他对球面镜和抛物柱面镜做了研究。通过某一点的光线越多，则该点的热越强。平行于主轴的光线入射到球面镜时，则反射到这个轴上。从球面镜上各点反射的全部光线都在这样一个圆面内，这个圆面垂直于轴，并且这些光线仅仅通过轴上一个相同的点。他造了一面由几个不同的球环组成的镜子，每一个球环都有它自己的半径和中心，然而要精确选择所有的球环使所反射的光线准确地集中到同一个点上。下面是闻名的“阿勒·哈增问题”：给定发光点和眼睛的位置，寻求球面镜、圆柱面镜或圆锥面镜上的发生反射的某一点。这个问题是在托勒密的光学研究中发现的。在阿勒·哈增对它进行熟练而又复杂的讨论之后，它在欧洲就闻名了，因为它提出了存在着几何学困难的一般问题。

在重复托勒密做过的工作当中，阿勒·哈增测量了人射角和折射角，并证明了托勒密关于人射角和折射角之比是常数的说法是错误的。但是，他们两个人都没有发现真正的折射定律。阿勒·哈增的仪器是由一个被垂直地架着的带有刻度的圆形铜盘构成的，并把它的一半浸入水中。入射光线通过盘边的孔洞并通过中心穿了孔的圆盘面。这个仪器十分类似于现在在初等教学中使用的仪器，具有允许准确地读出入射角和反射角的便利之处。

当太阳和月亮靠近地平线时，其直径显著加大，他断言这是一种幻觉，是由于它们的大小是以地面物体的较小的距离来作估计而造成的。这种解释在今天仍然流行，但是没有被普遍接受。阿勒·哈增得到的结论是，行星和恒星没有接受来自太阳的光，而是它们自己在发光。

阿勒·哈增是第一个详细叙述和描绘人眼的物理学家。他说，他是根据解剖学著作作出他的解释的。眼睛某些部位的名称起源于译成拉丁文的阿勒·哈增的描述，例如“网膜”、“角膜”、“玻璃状液”（玻璃体）、“前房液”等术语。

他的一些阿拉伯前辈和同时代人以及他自己，是坚决反对欧几里得和柏拉图学派关于视觉是由眼睛放出光线的理论的；他们赞成德谟克里特和亚里士多德的观点，即视觉的原因来自被看见的物体。

阿拉伯人发展了“比重”的概念，并作出了测定它的实验。阿勒·比鲁尼为此使用了一个带有向下倾斜的喷嘴的容器。把水灌进容器直到喷嘴口，然后把物体浸入容器中，同时称量溢出的水的重量，最后和物体在空气中的重量比较，就得到了比重。阿勒·哈齐尼在1137年写成了《智慧秤的故事》，在这本书里，他描述了一根带有5个秤盘的奇妙的杆秤，用于测定在空气中和水中的物体的重量。一个秤盘可以沿着有刻度的秤杆移动。他指出了空气也一定具有浮力，因而它使物体的重量减少。

P17-19

自从这本《物理学史》初版问世以来，在物理学发展的进程中出现了许多事物。对许多年轻的理科学生而言，放射性现象的发现和电子概念的引入不是在他们的那个时代发生的事情，而是像伽利略的落体实验和牛顿的引力定律一样，完全是过去的事件。由于这个缘故，给年轻的学生介绍这个历史概况是合乎需要的，而就较老的一代来说，这个概况是他们自己的智力活动和经验的一部分。

叙述20世纪物理学的主要成就是一项困难的任务。有些实验和假说，现在似乎是重要的，以后可能成为不重要的了。关于最近的[物理学]事态，我们缺乏眼力。对最新发展所作的历史性的叙述肯定只会有暂时的意义。但是，提出一种近似的观点或许比完全没有观点毕竟要好一些。

这本书的修订不单是增加关于20世纪所作的许多研究的新材料，对这部历史书的前一部分也作了许多补充和修改。

我感谢加利福尼亚大学伦曾博士（Dr.V.F.Lenzen）提出的宝贵意见，并感谢他帮助我阅读了校样。

弗·卡约里

加利福尼亚大学

1928年12月

卡约里的《物理学史》一书是物理学史上的一本重要著作，在我国物理学界、科学史界是早已为大家所熟悉的。此译本是根据1928年该书第5版译出的，1962年该书第6版与第5版完全相同。由于它是20世纪20年代写成的，因此该书有关中国古代物理学史的内容叙述得相当肤浅，甚至还有错误。译者认为有必要对有关内容做些补充。

一、卡约里及其《物理学史》

本书作者卡约里是美国数学家和科学史家，1859年生于瑞士，1875年到美国，1930年卒于美国。1883年，他在美国威斯康星大学获得物理学学士学位，1886年为理科硕士，1894年为图伦内（Tulane）大学哲学博士。他先后担任图伦内大学应用数学教授（1887—1888），科罗拉多学院物理学教授（1889—1898）、数学教授（1898—1918）、工程系主任（1903—1918）。从1918年起，他一直担任伯克利加利福尼亚大学数学史教授。他是美国数学学会、科学发展协会、科学史学会会员，还是美国科学艺术研究院研究员、国际科学史学会会员。其中，1924—1925年曾任美国科学史学会副会长，1929年任国际科学史学会副会长。他的著作包括：《美国数学教学和数学史》（1890年版）、《数学史》（1919年第2版）、《初等数学史》（1917年第2版）、《现代方程理论导言》（1904年版）、《北美洲和南美洲早期数学教学》（1928年版）、《文化教育中的数学》（1928年版）、《数学符号史》（2卷本，1928—1929年版）、《物理学史》（即本书）。1934年，加利福尼亚大学出版社又出版了他生前校注的《牛顿的<自然哲学数学原理>第三册，命题Ⅻ》。

卡约里的《物理学史》初版于1899年。1906年、1909年和1919年又重印了三次。1928年，该书作者对它进行了修订和补充后发行了第5版。1962年，即在卡约里死后32年，又由纽约和伦敦两家出版公司出了第6版。该书从初版到第6版经过了65年。一本能在半个多世纪中被人们看成是好书、能经受如此长时间考验的物理学史，在科学史著作中是不多见的。

该书是一本物理学通史，它叙述了从古代到1925年物理学发展的主要历史事实。这本书之所以长期以来受到物理学界和科学史界的重视和推崇，是由它的许多特点决定的。

第一，从历史事实的取材到判断，作者的态度是比较客观的。例如，亚里士多德的物理学成就及其在中世纪的影响、托勒密体系和哥白尼体系的孰是孰非、伽利略是否做过斜塔实验、望远镜和显微镜的发明应归功于哪个国家哪个人，以及在关于近代物理学成就的许多叙述上，作者都从历史事实出发做出了比较公正和客观的描写。为了做到客观性，作者在许多问题上做了必要的考证。如众说纷纭的牛顿推迟20年发表万有引力定律的原因，作者在叙述了各种说法之后摆出了自己的论据和观点。一个历史学家切忌主观片面，科学史家也应当力求揭示历史事件的本来面目。

第二，在本书对许多重大历史事件的描述过程中，还揭示了对待这些事件的不同观点、不同思想的争论。科学与宗教之斗争、科学的进步与保守之争、正确与错误之争、大人物与小人物之争，都用历史事实做了生动描绘。这些叙述为哲学史、思想史的研究者们提供了丰富的素材。

第三，本书最后，迄今还是独一无二地描写了实验室的发展历史。在其他各章中，也提供了一些现在出版的物理学史著作中不再提及的历史事件或尚未引起人们重视的发展事实，如N射线、北极光的研究进展，等等。

第四，本书对每一重大事件的叙述都附有参考文献，便于读者深入研究和查索事实的真伪。

……

关于物质结构的猜测

大约是在西周初期，萌发了古老的物质结构假说。据《尚书·洪范》记载，人们认为万物是由金、木、水、火、土“五行”物质构成的，而且说明了这五行物质的不同性质。春秋战国时期，《管子·水地篇》设想水是万物（无机界）和诸生（有机界）的统一本原。墨家提出了物质不能再分的“端”的思想。“端”和原子的概念相似。虽然在我国古代，原子的观念比较薄弱，但是关于物质可分尽与否的争论是激烈的。名家惠施（约前370—约前310）提出：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”“小一”的概念就是指物质可分割到一定的限度而不能再分。但是，名家公孙龙（约前320—前250）提出了“一尺之棰，日取其半，永世不竭”的著名论断，这就肯定了物质是无限可分的。

我国最重要的物质结构假说是元气说。从公元前4世纪宋鞋和尹文提出宇宙万物统一于“气”的假说后，这个理论在历代得到唯物主义哲学家的不断补充和发展。明末清初，元气说达到了发展的顶峰。这个学说认为，宇宙天体和世界万物都是由一种所谓气的物质构成的。“气”细微无形，人眼察觉不出，但它又充满宇宙太空。元气的聚集成为有形实体，有形实体的消散就还原为气。一旦聚集着的元气离散开，它们就归于太空，并处在不停止的运动状态之中。由于“气”这种物质微粒的运动，“气”又有处在矛盾冲突中的两种属性，即阴和阳，因而就构成了宇宙天体和物质运动的多样性。李约瑟认为，中国古代的元气说曾影响了笛卡儿的旋涡说。虽然近百年来人们一直以为元气是类似于以太的东西，但近年来有人提出，它更类似于现代科学中的场的概念。

在概略地叙述了中国古代物理学史以后，我们要附带指出的是，在对比阅读中国古代和本书的物理学发展事实时，人们会发现许多有关科学技术的中西交流的史料。由于篇幅所限，本文不拟对此多加笔墨。

本书写到1925年，对于今天的读者来说，自然希望能增加直到1975年的半个世纪来的物理学史。1962年该书第6版原样发行时，一方面肯定了该书的许多优点，另一方面也有人曾提出建议，希望有一位学者能对本物理学史做这半个世纪的补充。但是，直到今天我们仍然未曾看到这个补充。当然，这个工作也不是译者力所能及的。因为近半个世纪来，物理学的发展非常快，非常全面，以至个人的能力是很不相当的。幸好，自然科学史研究所近代史室协同各方专家正在编写《20世纪科学简史》，对近半个世纪物理学史感兴趣的读者届时可参阅该书有关内容。

本书在翻译中，承蒙朱铮、徐菊芳等同志帮助阅读稿本、抄写和审核校样，范岱年同志对译稿作校，特此致谢。鉴于译者学识浅薄、水平有限，译本中缺点和错误在所难免，欢迎读者不吝赐教。

译者

1981年3月于北京