宇宙之子

为物理学的进化

贡献了人类

最高的智慧

140年后

2019年

张卜天翻译

商务印书馆出品的

《物理学的进化》

呈现在我们眼前

在每一个爱因斯坦的纪念日，我们都能看到许多赞美其伟大的文章，熟知他的成就与贡献。但是物理学的艰涩与有限的了解使我们止步于对他思想的深刻理解。

我们要如何致敬这样一位伟人？

了解他的思想，经由他看到物理的美妙，领悟并热爱这个世界，还有什么比阅读一本由爱因斯坦亲自撰写，没有任何数学公式，并且由他本人来解说自己的物理学思想的科普著作更有吸引力的吗？

我为什么翻译这本书

（译后记）

张卜天

《物理学的进化》是由著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦和利奥波德·英费尔德合作出版的科普经典读物，介绍了物理学从伽利略、牛顿时代的经典理论到现代场论、相对论和量子理论的发展演化历程，引导读者思考其背后涉及的哲学思想和观念的变化。它面向普通公众，避免使用任何数学公式，对物理学基本观念的解释非常清晰和生动，堪称爱因斯坦最优秀的科普著作。虽然由于出版较早，书中没有谈及物理学的一些最新发展，而且包含着爱因斯坦本人的一些思辨和猜测，但正如英费尔德所说：“本书只讨论物理学的重要观念，它们本质上没有变化，所以无需对书中内容作出修改。”

爱因斯坦之所以答应合作编写此书，部分原因是为了在经济上帮助英费尔德。英费尔德是一个从波兰逃出来的犹太物理学家，曾在剑桥与物理学家马克斯·玻恩合作过一段时间，然后到了普林斯顿，协助爱因斯坦研究物理学。爱因斯坦试图帮助英费尔德在普林斯顿高等研究院找到一个永久性职位，但没有成功。英费尔德因此想到或许可以与爱因斯坦合作出版一本物理学史的大众读物，并认为肯定能取得成功，版税与爱因斯坦平分即可。当他找到爱因斯坦吞吞吐吐地表明了自己的想法之后，爱因斯坦说：“这主意不错，很不错呢！”“我们来干吧。”事实证明，英费尔德的想法是完全正确的。该书最初由剑桥大学出版社在1938年出版，并获得了大众的广泛好评。据《爱因斯坦传》的作者沃尔特·艾萨克森说，《物理学的进化》到现在已经印刷了44版。

1945年，商务印书馆即出版了刘佛年先生译述的《物理学的进化》繁体竖排中译本。1962年，上海科技出版社又出版了周肇威先生翻译的中译本，后来该译本由湖南教育出版社在1998年再版。在主编《世界科普经典译丛》的时候，《物理学的进化》是我最先想到必须收入的名著之一，是几乎每一位物理爱好者的必读书。我读本科时，阅读这本书给我带来了极深的印象和极大的享受。不知为什么，周肇威先生的中译本已经绝版十多年，市面上早已买不到，而且译文中也包含着一些小错误和语词啰嗦的地方。故此，我参考周肇威先生的旧译，满怀对此书的感激和崇敬之情重新翻译了此书，希望能使更多读者欣赏到物理学的奥妙和乐趣。（完）

为什么

要读这本书？

5大理由

理由 1

爱因斯坦最优秀的科普著作

爱因斯坦不仅是伟大的物理学家，他还是具有深刻认识和独到见解的伟大哲学家和科学史家。他在13岁时就读康德著作，并写下自己的看法。虽然不见爱因斯坦成系统的哲学著作，但从他大量的书信，演讲，采访等记录中，我们可以发见爱因斯坦非凡独特的哲学思想和见解，众多名言名句流行坊间就是一个见证。

而这本爱因斯坦亲自操刀，与著名物理学家英费尔德合著的《物理学的进化》，可算是爱因斯坦最优秀、最成体系、最具哲学思想的科学史科普著作。

理由 2

既通俗又深刻

爱因斯坦的语言文字修辞功底也是一流（虽然其中学法语课程学得很烂，似乎欠缺语言能力，但这似乎并不影响其后来在语言文字表达上的功力），总是能以最简练通俗形象的语言，来表达深奥抽象的理论。这从启发他发现广义相对论的电梯思想实验中，就可以看出其思维的独特。

而在《物理学的进化》这本书中，更是将这种能力发挥到极致，全书没有任何数学公式，都是用平实的语言娓娓道来，非常通俗地将物理学的历史和理论传递给读者，启发读者的思考。正如《纽约时报》前任科学编辑肯普佛特所说：“爱因斯坦及其合作者极为清晰简洁地追溯了相对论背后的观念。该书证明，最能清晰简洁地利用其理论的仍然是爱因斯坦本人。”

理由 3

具有神秘魅力

《物理学的进化》自1938年出版以来，至今81年，44版，影响了好几代人，不知有多少人因此而进入物理学领域，探索大自然的奥秘。即使没有选择物理研究的，也从中获得莫大的启迪，增长见识。

这本书的神秘魅力究竟在何处？我们不得而知，但我们已经知道的是，正是这本书，让无数的人对物理痴迷，被大自然的规律性所震撼，欲罢不能。

或许正如爱因斯坦所言：这个世界最不可理解的就是它竟然是可以理解的。而这本书可能正是给读者提供了一把理解这个世界的钥匙，打开了宇宙万物之门的一丝缝隙。

理由 4

翻译精当，行云流水

译者张卜天，已翻译有近50本著作，选材独特经典，翻译行云流水，可读性极强。更加难得的是，张卜天本科就读于中科大近代物理系，毕业后赴美留学，师从诺贝尔物理学奖得主史蒂文·温伯格，具有深厚的物理学知识背景；后弃理从文，师从吴国盛老师学习哲学与科学史，同时又具备了丰富的人文知识背景。这些知识背景，为翻译爱因斯坦这类大师的作品提供了高质量的保证。正如陈嘉映老师所言：“我想说的是，凡他（张卜天）译的书差不多都值得推荐。” 张卜天简介见文末。

以下为张卜天对老译本目录错译的两处纠正：

老译本

（仅举目录中两例，老译本更多错译不一一列举）

物质动力论（The kinetic theory of matter）

此处“动力论”为误译，张卜天译为“运动论”。

Kinetics is a concept only involved with the movement of objects, while dynamics focuses on the forces and their effects. In certain point of view, we can say kinetics only deals with the motions of objects, and dynamicswith the reason why and how they moves.

张卜天在其专著《质的量化与运动的量化》中论述道：

本书的内容主要涉及数学在运动中的应用，不少科学史家称之为“运动科学”(scientia de motu)，它差不多对应于现代力学的两个分支---运动学（kinematics）和动力学（dynamics）。

就这两者的区别而言，大致可以说，动力学考察的是运动的原因，侧重物体运动与所受力的关系；运动学考察的则是运动的结果或运动本身，不讨论物体受力的关系，侧重对运动的时空变化的数学描述。

本书的内容主要涉及数学在运动中的应用，不少科学史家称之为“运动科学”(scientia de motu)，它差不多对应于现代力学的两个分支---运动学（kinematics）和动力学（dynamics）。

就这两者的区别而言，大致可以说，动力学考察的是运动的原因，侧重物体运动与所受力的关系；运动学考察的则是运动的结果或运动本身，不讨论物体受力的关系，侧重对运动的时空变化的数学描述。

可见张卜天翻译的精当之处。这不是拘泥于无聊的考据，而是在文字背后物理概念和思想的体现。

老译本的另一处误译

此处“场与实物”应为“场与物质”

理由 5

商务印书馆名社出品

商务印书馆已有120余年历史，其“汉译世界名著”已然成为经典。现在推出的“世界科普经典译丛”，携爱因斯坦经典名著《物理学的进化》首发，张卜天以精当的翻译加持，必将成为另一经典系列。而商务的定价向来良心，这次依然如故，装帧设计复古典雅，印刷精良，首版首印，真是值得多买几本收藏赠友，或与家人亲子共读。

书评

该书以精巧的构思阐述了自伽利略以来的物理思想。不使用数学就能鞭辟入里地清晰阐述现代物理学演化过程中的主要阶段，这是一项了不起的成就。只有完全精通其学科以及其中涉及的数学，才可能做到这一点。爱因斯坦和英费尔德的著作能够极大地帮助我们理解和欣赏人类思想演进过程中令人激动的伟大一幕。

——E.T.贝尔（Eric Temple Bell）

美国数学家

爱因斯坦及其合作者极为清晰简洁地追溯了相对论背后的观念。该书证明，最能清晰简洁地利用其理论的仍然是爱因斯坦本人。

——瓦尔德马·肯普佛特（Waldemar Kaempffert）

《纽约时报》前任科学编辑

我从头至尾、逐字逐句读了这本书。它为我开启了一个全新的世界。

——保罗·德·克鲁伊夫（Paul de Kruif）

美国微生物学家

爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）

与英费尔德（Leopold Infeld，1898–1968）

《物理学的进化》说了些什么？

（爱因斯坦原序）

在开始阅读之前，你一定期待我们回答几个简单的问题：写这本书的目的是什么？它是为哪些读者写的？

如果现在就要清楚明白地回答这些问题，同时又让人信服，那是非常困难的。待你读完整本书之后再来回答会容易许多，但那时又不必要了。我们觉得，说清楚本书不打算做什么倒更简单一些。我们并非在编写物理学教科书，书中并没有系统讲述基本的物理事实和理论。毋宁说，我们想粗略描述人的心灵是如何发现观念世界与现象世界的联系的。我们试图表明，是什么样的动力迫使科学发明出了符合现实世界的观念。但我们的描述必须简单，必须选择在我们看来最为典型和重要的路径来穿越事实和概念的迷宫。至于这条路径没有触及的那些事实和理论，则不得不被略去。既然我们的总体目标是描述物理学的进化，就必须对事实和观念作出明确选择。一个问题的重要性不应由它所占的篇幅来判断。有几条重要思路被略去不讲，不是因为它们不重要，而是因为不在我们选择的路径上。

我们在写这本书的时候，曾就想象中的读者的特征作过长时间讨论，尽可能处处为其着想。我们设想他缺乏任何具体的物理学和数学知识，但他的许多优秀品质足以弥补这些缺憾。我们相信他对物理学和哲学的观念感兴趣，会耐心钻研书中比较无趣和难懂的段落。他意识到，要想看懂其中任何一页，就必须认真阅读前面的内容。他也知道，即使是一本通俗的科学著作，也不能像读小说一样去读它。

这本书是你我之间的闲谈。无论你觉得它枯燥乏味，沉闷无趣，还是妙趣横生，令人兴奋，只要它能使你领略到善于创造的人类为了更好地理解支配物理现象的规律而付出的不懈努力，我们的目的就达到了。

阿·爱因斯坦

利·英费尔德

我们为什么需要阅读科普作品

商务印书馆

《世界科普经典译丛》总序

张卜天

科学是现代人认知世界最重要、最通行的途径，也是现代世界观的基础。它是认识一切现代思想行为最基本的参照系。不了解科学，就无法理解现代世界的运作方式，对种种现象也会感到茫然失措。在这个意义上，每一个现代人都应当了解起码的科学思想，具备基本的科学思维能力。学习科学绝非专属于理科生的任务，而是人文素养和通识教育必不可少的重要组成部分。

对于普通大众来说，要想了解科学，最方便可行、也最能给人以精神享受的途径大概是阅读一些优秀的科普作品。经典的科普名著能够深刻影响人的一生，而且不会很快过时。然而，现在市面上大多数科普作品要么是一些零碎科学知识的拼凑，从中看不出科学思想的任何来龙去脉和源流演变，要么总在讨论“人工智能”“量子纠缠”“大数据”“区块链”等一些流行时髦的技术应用话题。许多读者尚不具备基本的科学知识，却急于求成，唯恐落后于时代，盲目追求所谓的时代前沿和未来趋势。为了迎合这种或多或少被刻意营造出来的欲望，市场上出现了许多过眼云烟、无甚价值的读物，全然不顾读者们的基础和适应能力。在出版市场的这种无序乱象背后，急功近利的心态和信息焦虑的情绪一目了然。

与国外相比，中国罕有特别优秀的科普作品。一个重要的原因就在于，中国的科学家往往习惯于把科学看成现成的东西，而不注重追根溯源。一本书读下来，读者能够学到不少客观的科学知识，但却置身事外、毫无参与感，根本认识不到那些科学观念是如何在一个个活生生的人那里，伴随着什么样的具体困惑和努力而逐渐演进的，更体会不到科学与历史、文化之间的深刻联系。然而，科学并不是在真空中成长起来的，每一步科学发展都有对先前的继承和变革。因此，科学普及应把科学放到具体的历史和文化中，正本清源地揭示出科学原有的发展历程。科普不仅涉及对科学知识的普及，更涉及对科学思想和科学文化的普及。

在笔者看来，当今大多数中国人最需要补充的科学内容仍然属于高中和本科水平。许多缺乏理科背景的人对相关内容其实很感兴趣，但面对着市场上鱼龙混杂的读物，选择起来无所适从。基于这种考虑，笔者不揣浅陋地接受了商务印书馆的邀请，着手主编这样一套《世界科普经典译丛》。本译丛以保证学术品味和翻译质量为前提，拟遴选一些堪称世界经典的科普名著，其内容既非过于粗浅，亦非过于高端，或者一味迎合流行趣味，而是能够生动活泼、正本清源地讲解科学思想的发展，使人获得精神上的享受，同时又能对科学技术有更深刻的反思。希望读者们在忙于用脑思考的同时，也能学会用心思考，从而更好地感受、领悟和热爱这个世界。

张卜天

清华大学科学史系

2018年6月3日

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精彩书摘

第一章 力学观的兴起

1. 绝妙的侦探故事

我们设想有一个完美的侦探故事。这个故事将所有重要线索都展示出来，我们不得不就事情的真相给出自己的理论。如果仔细研究故事情节，那么不等作者在书的结尾透露实情，我们就会得到完满的解答。与那些低劣的侦探故事不同，这个解答不会让我们失望，而且还会在我们期待它的那一刻出现。

一代又一代的科学家持之以恒地力图揭示自然之书的秘密。能否把他们比作这样一本侦探小说的读者呢？这个类比是错误的，以后不得不放弃。但它也有一定道理，也许可以对其加以扩展和修改，使之更符合科学揭示宇宙奥秘的努力。

这个绝妙的侦探故事至今尚未得到解答，我们甚至不能肯定它是否有一个终极的答案，但阅读这个故事已经使我们受益颇丰：它教我们学习自然的基本语言，使我们掌握了诸多线索，在科学艰难跋涉时每每会给人带来愉悦和振奋。然而我们意识到，尽管我们阅读和研究过的书已经不少，但如果存在着一个完满的解答，那这个解答距离我们还很远。在每一个阶段，我们都想找到与已有线索完全符合的解释。我们试探性地接受了各种理论，虽然它们解释了许多事实，但是与所有已知线索都相容的一般解答尚未发展出来。往往会有这样的情况出现：一个理论看起来似乎很完美，但进一步了解就会发现它并不恰当。新的事实出现了，它们与旧理论相矛盾，或者不能用旧理论来解释。我们读得越多，就越能充分理解这本书的完美结构，即使随着我们的前进，完满的解答似乎在离我们而去。

自从柯南·道尔（Conan Doyle）写出那些绝妙的故事，几乎所有侦探小说都会包含这样一个时刻，此时侦探已将他所需的、至少是问题的某个阶段所需的所有事实搜集齐备。这些事实往往看起来很奇特，支离破碎，彼此毫不相关。但这位大侦探知道此时不需要再继续侦察了，只要静下心来想一想就能把搜集到的事实联系起来。于是他拉拉小提琴，或者躺在安乐椅上抽抽烟，突然他灵机一动，答案找到了！他现在不仅能够解释已有的线索，而且知道其他一些事件必定已经发生。既然已经很清楚应该到哪里去寻找，如果愿意，他可以离开屋子，为其理论搜寻进一步的证据。

阅读自然之书的科学家必须亲自去寻找答案。他不能像急性子的读者在阅读其他故事时那样，常常翻到书末去看结局。在这里，他既是读者又是侦探，至少在部分程度上要尝试解释各个事件与其丰富背景之间的关系。即使是想获得问题的部分解决，科学家也必须搜集漫无秩序的事实，通过创造性的思想使之变得连贯和可以理解。

接下来，我们打算对物理学家的工作作一概述，他们的工作就相当于侦探的纯粹思考。我们将主要关注思想和观念在不畏艰险地认识大自然的过程中所起的作用。

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译者简介

张卜天，16岁考入中科大，修读热科学与能源工程。大一下学期，成功转系近代物理。从中科大毕业后赴美留学，在得克萨斯大学奥斯汀分校继续攻读理论物理，导师是1979年的诺贝尔物理学奖得主史蒂文·温伯格。后弃理从文，师从北大名师吴国盛老师（有趣的是，吴国盛老师同样是弃理从文，少年考入北大，现为清华大学科学史系创系主任）。张卜天现任清华大学人文学院科学史系长聘教授。国际科学史顶级刊物、萨顿创办的ISIS编委。

张卜天热爱哲学和科学史方面的翻译，研究方向为西方中世纪和近代早期科学思想史，研究领域主要集中在近代科学的起源和科学革命，特别关注现代性的起源，科学与哲学、神学的关系和互动，中世纪晚期和文艺复兴时期的哲学、神学思潮对近代科学兴起的影响等等。

张卜天在哲学和科学史著作的引进和翻译方面做出了巨大贡献。所选著作在业界水平之高，视角之独特可谓开创了中国科学史著作引进和翻译的新局面，达到了一个新的认知水平。

难怪陈嘉映老师这样评价他：张卜天还是年轻人，已经译出了四五十本书。他现在是著名学者了，真好。我本来以为辞典里已经把“实至名归”这个成语删除了。张卜天的译著中最大一块是关于科学革命的，我对这个领域有兴趣，但不管啦，凡他的译著我差不多都读。他一般是自己选书来翻译，译文可靠、流畅。我信任他选的书，信任他的译文——如今读着完全放心的译文不那么多。我想说的是，凡他译的书差不多都值得推荐。

张祥龙老师说：卜天的译文，一直是准确、流畅和富于蕴含的，即简洁中隐藏着他的开阔视野和丰富学识。眼下我看到的这个译本（《长青哲学》），保持了他的可贵风格，在表述的生动方面或许还更上了一个台阶。

张卜天独力策划、翻译了12卷本的：“科学源流译丛”（湖南科技出版社）。目前正在翻译“科学史译丛”和“世界科普经典译丛”，由商务印书馆出版。

哲学园将陆续介绍张卜天老师的译著。