“通识课程”。课程的一个目的，是为不从事物理学研究的老师和同学介绍物理学。当然，在课程进行过程中，需要基于物理学史与物理学的哲学属性来介绍今天的物理学。笔者假定的读者的基础，是完成了高中阶段物理的学习，希望了解大学的物理，特别是它与高中物理的区别。应该说，本书所面向的读着群体，是具备这样的基础的。由于笔者并不来自后者这个群体（不从事物理学研究的老师和同学），没有个人经历来体会进而融入写作，只能通过选课过程中学生的反馈来对内容的合理性进行判断。经过几年的尝试与学生的反馈，虽然并不是特别令人满意，但整体感觉是目前这个设计是合理的1"°。本书的构架书名与大致内容确定之后，下一步就很简单了：要有一个思路，把笔者希望通过本书表达的内容尽量准确地表达。这就需要强调换位思考了！笔者写文章和写书的时候，一般也有这个习惯。这里特别强调一下。前面说过，我们面对的读者有两类（物理专业与非物理专业）。我们需要通过换位思考来体会这两类读者希望从这本书中获取什么样的知识？进而基于这个理解，进行内容构架。这两类读者需求的共同点是他/她们都希望对物理学有个新的认识。针对这个问题，笔者要做的就是抓住前面提到的关键点：要想理解《今日物理》，最重的这本书实际上是企图在第一个方面做点事情。几年前，笔者出版过一本《群论及其在凝聚态物理中的应用》，则是希望在第二点上进行一些改善。当然，这两点要想彻底改变很难，需要越来越多的具有一定科研能力的大学教师通过承担不同的课程并完成讲义来一步一步改善。16早期选课同学中非物理学专业的比例很高，有不少同学反馈收获很大。但后来因为课程必须考试，非物理学专业的同学在考试中总是比较吃亏，渐渐地就变成了物理学专业学生为主的情况了。因此，这里我们说效果并不是太好。但从选课学生数目来看，内容设计也算合理。10
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要的是把物理学的哲学属性以及物理学在历史上是怎么发展起来的搞清楚。同时，也要把今日的物理学面临什么样的问题和机遇进行一个尽量全面的梳理。然后，用最简单易懂的方式把这些理解表达出来！我们采取的手段是兼顾历史性与逻辑性，沿着历史的脉络来回顾这门学科的发展“，进而做展望。中间很多关键的人物之间的关系我们会做一个梳理。这样做的好处是能够帮助读者把一些之前（比如高中、大学阶段）积累的关于物理学或者是科学整体的知识串起来。这实际上也是通识教育的一个目的。就不同点而言，非物理专业的读者会抱着相对轻松的心态进行阅读，或许本身并不期待对物理学有那么深刻的认识18。为了满足这部分读者，我们会尽量写得“泛”一些。比如，我们把讨论尽量地向哲学、自然哲学、科学（甚至其发展过程中的宗教因素、政治因素）这些内容上去扩展，强调知识性、趣味性。而对于物理学专业的读者，类比自己的经历，笔者希望把物理学用一种不同于传统的强调知识点讲解的方式进行简单的呈现出。实际上，把前一点做好（针对非物理专业读者的考虑，把历史脉络、哲学属性讲清楚），后一个目标（把物理学用一17这里，笔者不自觉地受到了喜马拉雅（一个音频分享平台）上一个由武汉大学哲学系赵林老师主讲的系列讲座《古希腊文明的兴衰》的影响。赵老师在里面经常提到一个词，叫历更与逻辑相统一。上世纪末，笔者在武汉大学读本科的时候，就听过赵老师的报告。那些报告对于笔者打开眼界去认识世界，起到过非常重要的帮助。按赵老师的说法，历史与逻辑相统一这个研究方法来自黑格尔（GeorgWilhelmFricdrichHegel，1770-1831年）。在黑格尔的眼里，哲学就是哲学史。通过对哲学更的梳理，他能把哲学用一种简单、系统的逻辑框架起来。因此，黑格尔在谈暂学问题时（不论时哲学的那个分支），除了深刻、新颖，一个最大的特定就是“系统”。他的论述多会基于简单的逻辑展开，然后使其逐渐深入并系统化。当然，在历史学家看来，这种方式具有一定的形而上的特质。但不得不说，这种方式对于人们系统的理解各种知识，并很好地掌握继续发展它的技能，是很有效的。这里，我们会借助这种方式来展开课程的讲解。看似复杂的物理学，在其发展的过程中，实际上是尊重最简单的逻辑的。深刻的认识还是需要对数学工具的掌握、以及学习与工作经验的长期积累作为基础的
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种不一样的方式呈现出来）自然就达到了。针对后一部分读者，笔者还会在写作过程中加入一些相对专业的内容的重新解读，并引导读者往专业方向进行一些思考。如果前一部分读者（非物理专业）在学习最后这点时遇到问题，不用担心，这些内容仅作参考即可。下面的讨论就是这里说的两部分内容的典型例子（针对非物理专业读者、针对物理专业读者），大家可以先体会一下。为了便于多数读者的阅读（包括非物理专业读者），我们会从冯友兰先生的名句“哲学是思想人生之思想”出发【冯友兰，2013]，来解释为什么会有哲学19？进而为什么会有自然哲学20？在此基础上，我们需要解释为什么说物理学是自然哲学中最基础的分支？自然哲学在古希腊是如何系统性的发展的？之后，它在中19哲学是所有学科的根，当然包括物理学。它也是一切文明上升到一定高度后才能够产生的【赵敦华，2012】。课程开始的时候，我们会按照赵敦华老师《西方哲学简史》中的观点，先认为上升到这个高度的文明主要是希腊文明、华夏文明、印度文明，并在本书地讨论中主要围绕希腊文明与我们华夏文明产生出的哲学展开。在希腊文明的传统观念中，哲学是爱智慧（philosophy，philcin是爱，sophia是智慧）。这个智慧最好是一种放之四海而皆准的真理。但后来，人们认识到主观的东西很难放之四海而皆准（比如美的感觉，具有很大的主观性），于是哲学除了研究普适的真理，还研究更为广泛的智慧。同时，哲学本身研究的东西具体化后，也会逐步脱离哲学而成为独立学科。从根上来说，理解西方哲学，从爱智慧出发来理解会比较顺。但不同哲学家对哲学有不同定义。比如，冯友兰先生说哲学是思想人生之思想【冯友兰，2013】；黑格尔说哲学就是哲学史。这些都对。在我们东方，早期我们肯定不会有意识地按philosophy这个词来看待我们的文明。但我们的传统文化所包含的东西毫无疑问形成了一个完整的哲学体系。上个世纪上半叶，像冯友兰先生这样的学者在系统地学习了西方哲学后，用类似于“思想人生之思想”这种简短的句子对哲学进行了重新表述【冯友兰，2013】。按照此表述，不光传统的西方哲学的东西很自然地会被包括在他们的体系中，我们东方的传统文化也会很自然地进入哲学体系。20按照冯先生的观点“思想人生之思想”，人生活在自然界，自然就会有自然哲学。自然哲学发展到19世纪，在经历了科学革命后，全面地演化为自然科学。但自然哲学与自然科学本身还是有一点区别的。自然哲学不会像自然科学那样将着眼点放在自然界的局部现象，以知识地累计为目的。相反，自然哲学更倾向于把自然看作一个整体，着眼于自然内在的动力结构与普遍原理。因此，按谢林（FriedrichWilhclmJosephSchelling，1775-1854，他与康德、费希特、黑格尔一样都是德国哲学的代表人物，具体生活的年代比费希特晚，和黑格尔差不多）的说法，自然哲学是惠辨的物理学，他为自然科学提供前提和准则。也是因为这个特性，物理学毫无疑问地成为自然料学的所有分支中最能体现自然哲学本质特性的那一个。在很多语境下，人们甚至也会直接说物理学即自然哲学。这里，我们还是希望先澄清一下两者之间的差别。12
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世纪是经历了什么样的停滞与藝伏，又通过文艺复兴与科学革命走向现代物理学的辉煌的？这是从历史发展的角度企图进行的趣味性的导读。其中，已经有了很多物理学的哲学属性的思考。同时，我们也知道数学的发展与哲学的发展、科学的发展存在着密切的联系。笔者会把一些听起来吓人的数学知识用一个简单的逻辑呈现。比如，我们在义务教育阶段会接触算术、几何（欧氏），在高中阶段会接触代数方程、解析几何，在大学阶段要学习的微积分、概率论、常微分方程、偏微分方程。之后，是更为抽象的线性代数与有限群理论“，以及再往后的非欧几何、李群李代数、拓扑学。这些内容，特别是后面的高等数学的内容，看起来都很抽象。但它们产生顺序与相互关系，却有一个非常简单的逻辑“。笔者当年在上学的过程中就没有意识到这一点。结果就是即便是很基础的内容，因为没有对脉络的认识，考试结束后基本都忘记了。而看起来比较难的内容，直接就被吓得不敢学了。后来，随着年龄的增长，笔者逐渐这些内容背后的逻辑关系可以非常简单。了解一下这个逻辑关系，对笔者理解物理学、理解数学是非常有帮助的“。21这里笔者想强调一下虽然《线性代数》大家上了大一就学，但从历史发展以及抽象性的角度，笔者倾向于把它放到与有限群理论平级，作为近世代数这个层面的内容来讲。换句话说，线性代数和微积分实际上是完全不同层级上的数学！微积分要简单不少。相信经历了大一上学期的同学应该有体会。造成这个现象的原因，我们应该点出来！后面第五章我们会详细解释。22在第五章我们会展开讲这个逻辑。23数学与物理学的关系后面我们会细讲。这里，仅说一句，就是数学是描述自然的语言，当然也是描述物理学的语言。数学，特别是近代的数学，讲的是结构。在物理学研究中，我们会对这些结构赋予一定的物理意义，进而讨论这些结构的存在所带来的物理上的后果。在书中，这个关系非常重要，但我们在前面不会进行太多专业、价值层面的讨论。我们把相对来说最专业的讨论留在最后一章的展望中。前面的讨论，我们都接“引入式来处理。这样做，是参考笔者着看到的高晓松谈写歌的时候的一个技巧。按照高晓松的说法，他一般不会上来就“兴”，因为这会把人推远，没法打动听众。他上来一般都是写一些小事儿，把听众拉进。这样到“兴”的时候，一拳出去，才能打动你。笔者写物理学专业的东西，也习惯这种方式，把事情说的尽量通俗、尽量简单
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本书写作过程中，笔者虽然会以物理学的进展为主线来进行讲解，但是会把这个讲解基于对哲学、数学的讲解来进行。针对大家平时看起来很吓人的内容，我们会着重讲其背后简单的逻辑。这样，当哲学、数学层面的基础讲清楚后，当这些看似抽象的内容背后的简单逻辑讲清楚后，物理学的发展就顺利成章。在针对物理学专业的读者的内容中，除了前面提到的把哲学和历史融入物理学的学习中，笔者还会结合自己在日常的科研工作中遇到的例子，开展一点关于这些具体研究背后的科学背景的介绍。现代物理学就研究方向而言虽然种类繁多，有一些工具看起来很具体、很技术，我们在使用的时候往往会关注它的这些偏技术的方面，但实际上它们是有很强的基础科学属性的，我们经常会忽略。比如，笔者的科研中经常会用到一个方法，叫分子动力学方法。笔者以前只是觉得它是一个在科研中要用到的方法，把怎么用搞清楚就可以了，丝毫没有意识到其背后的物理思想。《今日物理》备课过程中养成的一些习惯，会引导笔者针对其物理思想进行思考。这在很大程度上会帮助笔者理解自己从事的具体的科学研究的意义，唤醒自己对科学研究的热情，并将研究进行地更加深入一些具体而言，就是我们要明确分子动力学的核心思想起源于十九世纪中期开始的沃特斯顿(JohnJamesWaterston，1811-1883年）、克罗尼格（AugustKarlKronig）1822-1879年）、麦克斯韦（JamesClerkMaxwell，1831-1879年）、玻尔兹曼（LudwigEduardBoltzmann，1844-1906年）等在研究热学现象的微观机理时提出的kinetic最后再讲价值层面的东西。这样做的一个弊端，是会把物理学写得不是那么严谨（实际上从逻辑层面笔者往往已经会非常注意了，但是从阅读体验上读着一般会有这种感觉）。笔者之前出版过一本《群论及其在凝聚态物理中的应用》，受到的批评基本也来自这个方面。但整体而言，笔者对这种风格还是很坚持。因为物理学教材的读者也是普通的人（只是对物理学感兴趣），作为作者需要把读者进行引导，使得读着对这门课程有了感觉，才能讲价值层面的东西。不然，在开始就讲很多深奥的内容，读着往往会被吓得离开。在本书中，我们也会采用这个方式，4
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