theoryofgases（气体动力学理论）。此理论在当时的作用，是给热力学（一定程度上是一个基于实验可观测量对一个系统的热学性质进行描述的唯象理论）一个力学（一定程度上是物理学理论期待的终极形式，有微观基础、落到本体上、体现因果关系）的基础，具有深刻的物理内涵。比这些工作再晚一些，吉布斯（JosiahWllardGibbs，1839-1903年）提出了基于系综的统计平均的概念。这些内容合在一起，构成了分子动力学的核心思想。但由于人们当时解决问题的数学手段局限于解析，这些理论仅在理想气体、简谐晶格系统这些理想模型中被讨论。后来，经过多年的蛰伏，当计算作为手段在上世纪五十年代进入物理学研究后，此方法开始对力学、物理学中的统计物理、物理学中的凝聚态物理、化学中的物理化学、以及材料科学等学科产生巨大影响。笔者在讲授这门课程前，虽然一直使用此方法开展研究【李新征，2014】但对这些内容是没有充分体会的。作为一个结果，就像前面提到的，笔者在很长时间内也会因为做的科研过于程式化，进而失去一些做研究的兴趣。在理解到这些内容之后，笔者后面做任何具体的科研工作（比如与分子动力学相关的工作）[Ye，2021】【Ye，2023]，都会像前面说的那样把它放到这个历史的长河中去品味这个工作是否值得花费时间了？同时，在认识这些历史后，笔者对自己所做的科研刚工作的期待也是有很大变化的。比如，笔者这时看到的更多的，是我们现在面临的机会。如果没有对物理学史与物理学的哲学属性的认识，我们在判断力上是会受限的，进而在实际科研中也会错过很多东西"。这些错过的东西中，往往蕴藏着很多大有可为的课题。24在笔者看开，判断力是一个科研工作者最为核心的一个能力！也是大学教育应该着重强调的！
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有了这些知识储备，我们在面对物理学这门学科时就不会盲目地要么怀着恐惧（物理学太难了）、要么抱着遗憾（像媒体上总是宣传的物理学的世纪已经过去）进行学习。取而代之的，应该是把现有知识的充分应用的渴望、对现有认知前沿的深度探索的好奇、以及对学科未来发展的高度期待25。这里，笔者把科研中的这些经历作为例子写出，目的是解释本书针对物理学专业读者设置的思路与架构。与前面提到的针对所有读者（包括非物理专业的读者）进行的设置综合起来，笔者希望本书可以在最大程度上让不同读者受益。读者需放低对本书期待的一些说明至此，我们聊的都是本书写作的动机以及笔者对自己写作的要求。我们讲了很多。从篇幅上，这个前言是远远超过多数同类图书的。这样做的一个问题，是可能会把读者的期待调得比较高“。这也使得笔者在这里不得不写一些说明，来放低读者对本书的期待。降低期待的考虑与笔者这些年上课的经历也是有关的。我们的多数学生习惯于学习具体的知识，忽略对学科的思考。而笔者对大学课程的认识，就是“大25笔者上个世纪末在国内学习基础课的时候，讲课的老师经常灌输两个观点。一个是物理学是天才做的，另一个是重要的东西已经被做完了。本世纪初，笔者开始从事科研，包括到德国读博士、英国做博士。在这个过程中，笔者反而很少听到类似观点。笔者印象最深的一次讨论发生在博后期间，与导师（AngelosMichaclides教授，当时在伦敦大学学院工作，后转到剑桥大学，方向是理论化学）。他问我对这个学科有什么期待？我说我们这个学科重要的东西已经都被前人发现了，我们无非是在他们发现的领地上种种菜，把花园打理好。他很惊地问我为什么这么想？我说我从上高中开始老师都是这么说的。他说他非常不认同这种说法！作为一个结果，我可以感受到他对我们从事的学科一直是保有饱满的热情的。同时，我在他身上看到的一些探索的精神对我后期学术生涯是产生了非常积极的影响的。当时，他劝说我放弃类似想法，但很遗憾我当时并不能完全接受他的观点。26类似长篇幅的前言在历史上好像对应的都是一些历史上的哲学的专著。16
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学课程需要跳出这个思维模式”。从这些年授课的效果来看，笔者认为自己做得非常非常地不成功！不少学生会认为笔者在课堂讲的内容过于杂、过于散，不利于考试。而笔者则认为这种杂、这种散、以及观点的分享（有些观点也不一定要正确）正是我们的大学课程缺乏的。我们不能硬性的要求每个学生都与笔者持同样看法，毕竞人与人的经历不同，看很多事情的角度也会不同。但笔者对这一点是非常坚持的！为了解释清楚笔者为什么坚持这种风格，笔者会先说一下自己对德国科学史的总结与看法。然后，感慨一下具体知识点的讲解与应试教育是无法覆盖这些内容的。而了解这些内容，对于大家理解物理学还是有益的。只有讲的散、讲的杂，才能引导学生进行更多的主动阅读，进而帮助其在以后的科研实践中基于自己对学科发展史的了解以及对学科的认识形成判断力。如果学生抱着考高分或者觉得自己学完就系统掌握一系列知识点的态度来进行选课或阅读的话，一定会失望。从这些年的课程评估上来看，很多同学确实也是很失望的。不过笔者的角度来讲，虽然自己对学生一直比较鼓励和尊重，但是在这个事情上，我需要坚持我自己！这个解释还可以再展开一些。冯友兰先生说过中国哲学向内追求，以达人性的完满为目的；而西方哲学则向外探寻，以认识自然、征服外在世界为最终目的27。因为这个区别，就自然哲学的发展而言，我们的民族缺席了一些关键的阶段。最近几十年，随着我们打开国门与外面的世界进行深入的交流以及经济的发展，我们也有了大量的拥有在欧美国家主流研究组的长期研究经历的科研人员回国入职各高校与研究所从事科学研究。笔者亲身经历了这个过程，深度认同这对于27这句话肯定不可能完全正确，因为人是复杂的。但大家可以暂且接受这点
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全面提高我们高校与科研机构的研究水平至关重要！同时，在认真观察同龄或更年轻一些的学者时，也能感觉到我们在对科学中已知的、具体的科学前沿的把握上，和西方发达国家的同行应该差的不是太多。但在如何从看似“小的时代的小问题”中发掘“大的东西”进而开创一个领域这个方面，我们需要努务力的地方还有很多。我们社会上当然有很多类似“何时产生诺奖”的讨论，但笔者认为在考虑这些问题之前，让我们的学生尽量深刻地认识科学或许是更为实际的准备。就教育经历而言，笔者是阴差阳错但又极其幸运地在德国完成了博士阶段的学习。因此，在后面的教学、科研以及各种工作中，如果看到一些问题，也会不由自主地与德国进行对比，来分析一些，以期至少在自己身上和身边进行一些改进。在前一段我们提到了我们在小的科研技能上能掌握地更好，但新方向的发现方面我们有较大改进空间。这一点上，我们或许可以参考德国的科学的发展史以及他们教育中强调的东西来进行一些思考。德国的科学发展，应该说是经历了一个从哲学、数学（这两个刚好也是最基础的学科），到实验物理学，到理论物理学，再到各个学科的系统循序渐进，最后在二十世纪初全面绽放的过程。这个过程可以从十七世纪末、十八世纪初的莱布尼茨（GottfriedWilhelmLeibniz，1646-1716年）说起。他是惠更斯（ChristiaanHuygens，1629-1695年）的学生，而惠更斯是笛卡尔（ReneDescartes，1596-1650年，近代西方哲学的起点，理性主义的奠基人）的学生。因此，莱布尼茨除了在微积分方面的贡献，另一个很重要的身份是理性主义的哲学大师。在他生活的年代，普鲁士还远未统一，8
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他的服务对象仅仅是其中的某个政权而非我们现在说的德意志民族2。但笔者可以想象他对同样来自于他生活的那片土地的晚辈的影响，就像杨振宁、李政道、陈省身先生对我们这片土地上立志于从事物理学、数学研究的年轻人产生的影响应该是一样的。他们给了我们信心，让我们相信我们可以在基础学科做到最好。到了十八世纪中后期至十九世纪的四十年代，德国的哲学开始系统性地绽放2。出生相差50年的四位哲学大师，康德（ImmanuelKant，1724-1804年）、费希特（JohannGottliebFichte，1762-1814年）、谢林（FriedrichWilhelmJosephSchelling，1775-1854年，因为他成名比黑格尔早，一般会把他放在前面）、黑格尔（GeorgWilhelmFriedrichHegel，1770-1831年），将结合了理性工具与经验工具的古典主义哲学推向了高峰。他们每个人的哲学，都包含科学的方法的哲学基础（形而上学的基础）。其中康德最为典型。现在，人们在介绍康德的时候，经常说的话就是：他继承了莱布尼茨的理性主义，并且经由休谟的提醒放弃了独断论，为科学建立了坚实的形而上学的基础进而影响了后世的大批科学家、哲学家的哲学大师。这样，经过这一百多年的努力，应该说到了十八世纪末、十九世纪初的时候，他们已经完成了对科学建立坚实的逻辑学与形而上学基础这样一个任务。这一点，或许是我们多数讲解科学知识的教材中忽略的内容。但笔者认为，它极其重要！这拔哲学家中最晚的两个（谢林与黑格尔），与数学王子高斯（CarlFriedrichGauss,1777-1855年）生活的年代就很近了。他们的活跃期整体是在十九世纪初。28莱布尼茨本人也是用拉丁文写作的哲学家与数学家。德国作为一个民族国家的形成，是晚于英国和法国的。29这个在德意志民族崛起的过程中，是发挥了决定性作用的
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