“美国科学书架”是一套八卷本的系列丛书，收录了不同科学领域，不同国家的80位在科学领域有开创性贡献的著名科学家。凯瑟琳·库伦著的《解剖物质世界(10位物理学领域的科学家)》讲述为物理学发展做出杰出贡献的10位著名科学家，每一章都叙述了科学家的研究，发现和对社会的贡献。

“科学大师”是一套8卷本的系列丛书。收录了不同科学领域、不同国家的80位在科学领域有开创性贡献的著名科学家。

凯瑟琳·库伦编著的《解剖物质世界(10位物理学领域的科学家)》介绍了对物理科学发展作出杰出贡献的1O位著名科学家，每一章都叙述了科学家的研究、发现和对社会的贡献。

本书附有30余幅珍贵的黑白图片。这些图片都配有精准的说明；书中还介绍了相关出版物和网络资源的信息，为读者提供了拓展阅读的可能性。

“科学大师”适合于学生、教师以及想了解科学家的广大读者阅读。

前言

鸣谢

内容提示

一 艾萨克·牛顿爵士（Sirlsaac Newton）（1642-1727）

 证明了万有引力定律和运动三定律

 没有预兆的天才

 剑桥大学

 奇迹年

 被藏起来的证明

 宏伟的《原理》

 学术之外的生活

 牛顿爵士之死

 生平年表

 扩展阅读

二 迈克尔·法拉第（Michael Faraday）（1791-1867）

 发现电磁感应现象

 卑微的开始

 戴维的助手

 建造第一台电动机

 声名渐长

 研究电磁场

 电化学与光

 朴素的生活

 生平年表

 扩展阅读

三 马克斯·普朗克（Max Planck）（1858-1947）

 提出了能量量子的概念

 热力学

 紫外灾难

 量子概念

 不幸的个人生活

 备受尊敬的物理学家

 生平年表

 扩展阅读

四 欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）（1871-1937）

 发现原子核

 农民的儿子

 天时地利

 成果丰硕的合作

 描述原子

 深思熟虑后的转变

 生平年表

 扩展阅读

五 莉斯·梅特纳(Lise Meitner)(1878-1968)

 解释了核裂变过程

 为了受教育的抗争

 柏林研究中心

 源物质和超铀元素

 不可思议的推测

 副作用

 应得的荣誉

 生平年表

 扩展阅读

六 阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)(1879-1955)

 因相对论而闻名于世

 大器晚成

 光的二象性

 布朗运动

 所有的都是相对的

 广义相对论

 大统一理论的失败

 生平年表

 扩展阅读

七 尼尔斯·波尔(Niels Bohr)(1885-1962)

 建立了原子的量子力学模型

 显赫的科学家世

 原子难题的解答

 一致性和互补性

 之后的岁月

 波尔留给我们的

 生平年表

 扩展阅读

八 路易斯·德布罗意(Louis de Broglie)(1892-1987)

 奠定了波动力学的基础

 贵族家庭

 一个问题

 革命性的理论

 证明和讨论

 新领域的奠基人

 生平年表

 扩展阅读

九 理查德·费曼(Richard Feyrlman)(1918-1988)

 推动了量子电动力学的发展

 天才的预兆

 普林斯顿和战争

 物理学中最完美的理论

 箭头和振幅

 地灵人杰

 留给公众的遗产

 生平年表

 扩展阅读

十 莫理·盖尔曼(Murray Gell-Mann)(1929- )

 揭示了基本粒子的分类及其相互作用

 天之骄子

 对基本粒子的分类

 思想的火花

 八重法

 夸克诞生

 量子色动力学

 繁忙的退休生活

 生平年表

 扩展阅读

人人都遵守宇宙的自然定律。不像人为制定的法律，自然定律是不能违背的。这些定律不但可以预言力的作用效果，比如说重力；还可预言过程，例如运动。数千年来，虽然人类可以预见这类结果，甚至可以将自然定律为己所用，但是艾萨克-牛顿爵士是第一个用数学证明这些定律的人。他能够把苹果落地和宇宙的组织联系起来。他在两本主要著作《原理》(Principia)和《光学》(Optics)中描述的原理，科学家、工程师、运动员和艺术家直到今天仍在运用。牛顿还创造了数学的一个分支——微积分，并在其他数学领域也有不凡的贡献。此外，他还设计了第一台反射式望远镜，这使得人们可以比前人看得更远。他在任何时代都被称为伟大的科学家。谁能想到一个出生后被预计几小时内会夭折的小孩竟然推动科学改变了世界?!没有预兆的天才

艾萨克·牛顿爵士在1642年12月25日早产于英格兰林肯郡的乌尔斯索普领地。他的父亲艾萨克是一个农民，在他出生前3个月时去世了。3个月后，他的妈妈汉娜，与比自己年纪大许多的巴拿巴。史密斯牧师再婚，牧师要求汉娜搬到附近的村子，留下小牛顿和他的祖母生活。小牛顿的童年似乎比较孤单，这也许是他自己的性格造成的，他被描述成严肃而忧郁的小家伙。他的教育从当地学校开始，他在那儿学会了读写。他用课外时间制作日晷、风车、风筝和别的机械装置模型。10岁的时候，继父去世了，汉娜搬回了乌尔斯索普领地，与牛顿和他3个年幼的同母异父的弟妹玛丽、本杰明和汉娜一起生活。

12岁时，牛顿为了到离家7英里(11．3公里)的国王语法学校上学，寄宿在格兰瑟姆的克拉克家。克拉克先生是一位药剂师，牛顿在他的药店里帮忙时学到了一些基础化学知识。他在学校的表现还可以，但早期并没有表现出潜在的天赋。传说他的学习习惯在一次与学校小霸王亚瑟·斯多打架后大有改善，亚瑟在校成绩非常好。牛顿很有进取心，即使他赢得了身体上的竞争，他决定还要在智力上打败亚瑟。(有趣的是，牛顿和亚瑟后来在天文学上达成一致。)校长开始认为牛顿的能力将会引领他到比牛顿父亲农场大的多得多的世界。

16岁时，牛顿的妈妈强迫他离开学校，经营父亲留下来的农场，但牛顿对农业一点兴趣都没有。他情愿躲起来看一整天的书，而不愿意去农场。他情愿坐在树下凝望天空，而不是照顾牲畜。家里的佣人说他又呆又懒，但是牛顿的叔叔和校长，都知道这个年轻人的潜力，他们说服了汉娜把牛顿送回学校准备升学。也许是他们使汉娜相信他真的是一个聪明的孩子，也许汉娜觉得即使他留在农场也帮不上忙!就这样，牛顿又回到了学校，1年后被剑桥大学的三一学院录取。剑桥大学

大学时代的前几年，牛顿的身份是一个减费生，为年长的学生和教员做佣人以抵减学费。这种地位，还有为了留在三一学院而勤工助学所花费的额外时间，使他与其他学生疏远。在三一学院里他也没有更多的朋友。不过，他最终找到了一个有相似生活方式的室友，一起埋头读了4年书。

有一年，牛顿去附近的集市，买了一个小孩玩的玻璃三棱镜，还买了一些书，希望享受阅读的快乐，其中有一本天文学书。为了帮助自己理解这些，他还买了一本欧几里得几何课本。开始读这本书时，他觉得无聊，于是又买了一本更现代的笛卡儿几何书(勒内·笛卡儿是17世纪法国著名哲学家)。要理解这本书更具挑战性，牛顿自己克服了重重困难终于搞懂了。不过，与此同时，他忽略了日常学习，所以没能引起老师的垂青。据说他的欧几里得几何甚至不及格。但在这期间，他发展了二项式定理，一种处理二项式(有两个变量的式子)自身多次相乘的简单方法，也就是(a+b)”。这下子，教员们注意到了他。牛顿与艾萨克·巴罗博士——一位数学教授建立起友谊。在1665年，22岁的艾萨克·牛顿取得学士学位。奇迹年

不久后，伦敦爆发淋巴腺鼠疫。在伦敦93000人的总人口中有17440人死于这场恐怖的瘟疫。大学被迫关闭，牛顿回到了家乡乌尔斯索普领地。他可能并不希望放假，但是后来他自己回想起来，在接下来的18个月是他一生中智力上最多产的时期。这段时间通常被学者称为“奇迹年”。

这段时间里，牛顿一直在摆弄三棱镜，试图揭开光与颜色的奥秘。三棱镜是有趣的玩具，光通过后会出现彩虹似的颜色。当时的科学家认为这可能是因为光通过玻璃时受到污染，变暗了。牛顿对此现象和光的本质很好奇，这是当时的热点问题。为了研究光，他把自己的房间变暗，只让一束光通过窗户。让这束光照射在三棱镜上，把一个黑色屏幕放在三棱镜后面，射出的光毫无悬念的像彩虹似的散布在屏幕上。牛顿心想为什么照射在屏幕上的光是长椭圆形的，而入射三棱镜的光只是一个小圆点。然后他把另一个三棱镜倒过来放在第一个三棱镜和屏幕之间，不知道会发生什么。令人惊奇的事出现了，彩虹消失，白光重新出现。他用一块有小洞的板把单色光从光谱中分离出来，然后让这些单色光束通过第二个三棱镜后照射到屏幕上。单色光通过第二块三棱镜后，屏幕上的还是同样的单色光。牛顿总结出每种单色光是白光的其中一种组成成分——白光是由各色光混合形成的。这与当时流行的说法相矛盾，流行说法认为白光是缺少各种颜色的光。真实情况是各种颜色的光被三棱镜折射或弯曲不同的角度；红光弯曲的最少，蓝光弯曲的最多。这样一束圆形白光进入三棱镜后拉长成各色光谱射出。

牛顿对运动的原理和数学也十分感兴趣。当时还没有解运动方程的方法，因为速度变化时变量也在变化。因此他发明了一种新的数学基础，并称之为，“流数”。今天，我们称这个数学分支为微积分，这是解决不断变化的变量问题。牛顿在他的数学证明中多次用到这些新方法。P1-5

排在队伍的第一就能作为热心观众得到运动场中最好的位置；第一个冲破缎带跨过终点线的运动员就能赢得一枚金牌；长子最有可能获得王室王位的继承权……各种优势和好处常常伴随着“第一”，但为了获得“第一”付出的努力时常也是相当巨大的。第一个在月球上行走的宇航员尼尔-阿姆斯特朗在他16岁的时候就开始了飞行课程，不辞辛劳地干各种工作来支付学费，刻苦学习以取得航空工程的学士学位。作为一名勇敢的空军飞行员，他在朝鲜完成了78次战斗任务，在民用试验飞行员的岗位上工作了7年，随后又在美国宇航局(NAsA)做了7年的宇航员，在“阿波罗11号”计划之前已经进行了许多次危险的太空飞行。他忍受了数年严格的体能训练并做了充分的精神准备，终于冒着生命危险勇敢地迈出脚步，踏上了那块人类从未涉足过的地方。阿姆斯特朗是太空探索的先锋，他开启了一条让后人得以继往开来的道路。尽管并不是所有的先锋开拓的行为都要像太空探索那么危险，但是，科学先锋就必须热衷于他的事业，就如同运动场上热心的观众；他们还必须专注，就如同竞技中的赛跑运动员；有时还要有上天的眷顾，就如同天生可以继承王位的那种幸运。

科学涵盖了所有建立在普遍真理和可观察的事实上的知识。狭义地说，科学专指探究自然世界及其法则的知识分支。从哲学的角度描述它，科学就是一种努力，一种对真理的探寻，一种认知的方式，一种发现的方法。科学家们通过一种手段来获得信息，这就是科学方法。科学方法要求人们陈述问题，然后提出一个可验证的假设，或者有根据的推测去描述一种现象或是解释一种观察结果，最后从结果中总结出结论来。数据可以检验假设，但是永远不能保证它是绝对真理。当科学家取得了大量支持的证据，他就有理由认为某种假设是正确的。这个过程听起来非常直接，但是有时科学的进步并不机械地遵循这样的逻辑轨迹。因为总是某个人在进行观察、生发假设、进行试验以及总结结论，所以，学习科学的学生们必须了解科学中的个人的因素。

“科学大师”这套丛书讲述的就是科学背后的人物，那些曾经开创出了新的想法和研究的人们。他们冒着失败的风险，往往还要面对各种反对的力量，但仍然坚持不懈地铺设出了一条条科学探索的新道路。他们的背景千差万别：有的甚至没有中学学历，有的则获得了各种各样的高等学历；有的人依靠家庭的背景能够顺利地进行研究而不受财政问题的困扰，而有的入却穷得营养不良，流离失所。他们的个性，有开朗的也有忧郁的，有温和的也有固执的——但是．所有这些人都充满献身精神，他们不吝贡献出他们的时间、见识和责任，因为他们信仰自己所追求的知识。求知的渴望让他们克服一切艰难险阻，勇往直前，最终他们的贡献推动了科学的事业滚滚向前。

这套书由8本构成：《探究生命玄机》、《破译元素秘密》、《解读地球传奇》、《打捞深海机密》、《解剖物质世界》、《开创科技前沿》、《追寻宇宙奥秘》以及《破解天气变化》。每本书容纳了该学科中10位科学大师的传略，介绍了这些人物的童年，他们致力于科学的心路历程以及他们的研究范畴，并提供足够的科学背景来帮助读者了解他们的发现和贡献。尽管我们这里介绍的人物都是相当卓越的，但并不意味他们就涵盖了所有一直以来最伟大的科学家。我们的编写其实遵循了这样的原则：这些被选择的突出的人物代表了各个领域中多样的分支学科、多样的历史、多样的科学途径以及多样的个性。每一章都有一个关于这个人物生平和他的著作的年表及相关参考书目。每一本书都有一个关于该科学领域的介绍、图解、照片以及一个提供全面信息的扩展阅读书目。

这套书的意图是，在一个适当的水平上，为读者提供先锋科学家的信息。作者希望读者能被激发起来自己去领悟那些现代人物的伟大之处，与那些站在科学前沿的巨人们产生共鸣，然后体会这些科学巨人对现代社会产生的积极和不朽的影响。