力=所量x加速度， (1) 即 F=ma 式中F代表外加的力，m代表就物體的質量，a代表物體重心 的加速度。從上面的式子可以看出：加速度和外力成正比，和 物體的質量成反此。假使外力等於零，那末加速度也等於零， 速度便不會起變化。這就是古典力學的反映機械運動規律的公 式。我們知道了一個物體在不同的位置所受到的不同外力，就 可以利用這個公式，推導出它的錙械運動。 古典髦磁學 我們知道，通常的物體是由分子構成的，分子又由原子構 成，而原子又由電子和原子核構成。電子和原子核不懂帶電， 而且還具有磁性：就像非常小的磁石。因此，通常的物體包含 着無數個非常小的粒子，這些粒子既帶電而又具有磁性。但 是，為什疲在通常的情况下，物體並不顯得帶電和具有磁性 呢？這是因為：一方面，電子帶的陰電和原子核帶的陽電恰好 中和：另一方面，無數電子和原子核的方向各不相同，就像無 数個很小的磁石雜亂地放在一起，它們的磁力都相互地抵消 了。假使甲乙兩物體互相摩擦，甲物體中的許多電子被乙物體 帶走，那末甲物體中所有電子帶的陰電，便比所有原子核帶的 陽電少，甲物體便會顯得帶陽電。乙物體中所有電子帶的陰 電，也因此比所有原子核帶的陽電多，乙物體便顯得帶陰電。 磁鐵具有磁性，是因為磁鐵裹有許多好像極小的磁石一樣的電 子存在，而那些電子的方向很大一部份是相同的，因此磁力沒 有完全抵消，所以能表現出磁性來。 通常的物體既然都是由那些帶電的而且具有磁性的微小粒 子組成，所以，電磁現象成為自然界最普遍的現象中的一種， 也就毫不足怪了。電磁學就是關於這一種自然界最普遍現象 的理論。經過了許多人長期的研究，古典電磁學終於在十九世 紀建立了起來。 關於電磁現象，許多人都知道它同性相斥、異性相吸。但 是，產生這種現象的原因在什麼地方呢？隔着一段距離怎麼還 能彼此吸引和排斥呢？我們要一個球動可以踢它一脚，但是總 得脚踢到了球，球才能動。儘管人怎樣使勁踢，假使求和腳之 間老有一段距離，脚沒有踢到球，球是不會動的。當然，人可 以不接觸羽毛，將羽毛吹得飛起來。但是，人雖然沒碰着羽 毛，人吹出去的空氣却碰看羽毛，將羽毛帶着飛起來。假使沒 有任何東西接觸到羽毛，羽毛是不會動的。但是兩塊磁鐵，即 使在真空之中，甚至中間用板子將它們隔開，還能够相吸、相 斥。這是什磨道理呢？ 經過許多年研究和討論，人們發現帶電或具有磁性的物 體，能够放出一種物質瀰漫在四圉的空間，也能够從四周的空 間吸收這種物質。物理家稱這種瀰漫在空間的物質為「電磁
力 = 質量 x 加速度， (1) 即 F = ma 式中 F 代表外加的力，m 代表就物體的質量，a 代表物體重心 的加速度。從上面的式子可以看出：加速度和外力成正比，和 物體的質量成反此。假使外力等於零，那末加速度也等於零， 速度便不會起變化。這就是古典力學的反映機械運動規律的公 式。我們知道了一個物體在不同的位置所受到的不同外力，就 可以利用這個公式，推導出它的錙械運動。 古典電磁學 我們知道，通常的物體是由分子構成的，分子又由原子構 成，而原子又由電子和原子核構成。電子和原子核不僅帶電， 而且還具有磁性；就像非常小的磁石。因此，通常的物體包含 着無數個非常小的粒子，這些粒子既帶電而又具有磁性。但 是，為什疲在通常的情况下，物體並不顯得帶電和具有磁性 呢？這是因為：一方面，電子帶的陰電和原子核帶的陽電恰好 中和；另一方面，無數電子和原子核的方向各不相同，就像無 数個很小的磁石雜亂地放在一起，它們的磁力都相互地抵消 了。假使甲乙兩物體互相摩擦，甲物體中的許多電子被乙物體 帶走，那末甲物體中所有電子帶的陰電，便比所有原子核帶的 陽電少，甲物體便會顯得帶陽電。乙物體中所有電子帶的陰 電，也因此比所有原子核帶的陽電多，乙物體便顯得帶陰電。 磁鐵具有磁性，是因為磁鐵裹有許多好像極小的磁石一樣的電 子存在，而那些電子的方向很大一部份是相同的，因此磁力沒 有完全抵消，所以能表現出磁性來。 通常的物體既然都是由那些帶電的而且具有磁性的微小粒 子組成，所以，電磁現象成為自然界最普遍的現象中的一種， 也就毫不足怪了。電磁學就是關於這一種自然界最普遍現象 的理論。經過了許多人長期的研究，古典電磁學終於在十九世 紀建立了起來。 關於電磁現象，許多人都知道它同性相斥、異性相吸。但 是，產生這種現象的原因在什麼地方呢?隔着一段距離怎麼還 能彼此吸引和排斥呢?我們要一個球動可以踢它一脚，但是總 得脚踢到了球，球才能動。儘管人怎樣使勁踢，假使求和腳之 間老有一段距離，脚沒有踢到球，球是不會動的。當然，人可 以不接觸羽毛，將羽毛吹得飛起來。但是，人雖然沒碰着羽 毛，人吹出去的空氣却碰看羽毛，將羽毛帶着飛起來。假使沒 有任何東西接觸到羽毛，羽毛是不會動的。但是兩塊磁鐵，即 使在真空之中，甚至中間用板子將它們隔開，還能够相吸、相 斥。這是什麼道理呢? 經過許多年研究和討論，人們發現帶電或具有磁性的物 體，能够放出一種物質瀰漫在四圍的空間，也能够從四周的空 間吸收這種物質。物理家稱這種瀰漫在空間的物質為『電磁
場」。在通常的情况下，電磁場是看不見，摸不着，嗅不出， 聽不到的。好像很多人生活在空氣中而不察覺空氣的存在一 樣。但是電磁場碰到帶電或具有磁性的物體，便會以一定的力 作用於這些物體上。這樣，人便可以察覺空間有這種電磁場存 在。根據這種理論，帶電或具有磁性的物體間雖然隔着一定的 距離，仍然能够相吸、相斥的道理，也就容易理解了。人通過 空氣吹動羽毛。和這情况相像，帶電或具有磁性的物體，通過 它們放出或吸收的電磁場，而相互影響，相互作用。 在日常生活中，我們和電磁場的接觸是非常頻繁的。電磁 場這種瀰漫在空間的物質能够作波浪般的運動。我們稱波動着 的電磁場為「電磁波」。無線電波就是這種電磁波。二個波峯之 間的距離叫做【波長」。通常無線電波的波長很長，有長到幾百 公尺，幾千公尺的，最短的也有十幾公尺。通常眼睛看到的光也 是電磁波的一種，不過波長很短，祇有一厘米的二萬分之一左 右。X射線也是電磁波，祇是波長比普通光的波長更短而己。 經過許多人長期的研究，人們發現了電磁現象所服從的主 要規律。這些主要規律可以總結在兩套數學方程式裹（註一）。 這兩套方程式就是帶電的物體、電場和磁場彼此間如何相互聯 系和相互制約的規律的数學形式。這些方程式不僅概括了同性 相斥、異性相吸的原理，而且也概括了天線如何放遗和接收電 磁波的原理，概括了電磁波如何在空間傳播的原理，概括了電 動機和發電機的原理。 分子運动論和古典統計力學 微觀世界中的物體，即使小如针尖，都是由大數盘的原子 和分子構成的。假使我們觀察物體的物理運動的每一個方面， 包括它內部每一個分子的擺動，那末我們將發現：全部運動是 複雜到極點的。讓我們看一看一個小小的乒乓球裹面空氣的運 動罷！首先，裹面就有將近十萬萬萬萬萬個氧和氮的分子。這 些分子各以不同的速度運動着。而且速度非常大，平均起來每 點鐺跑一千五百公里左右。它們不斷地相互碰撞。假使我們能 跟着一個分子跑，那末我們將發現，一個分子在一秒鐘内大約 要和别的分子碰撞五十萬萬次。和一個乒乓球中的空氣的全部 物理運動比較起來，一大窠掉在熱鍋子裹的螞蟻的活動實在太 簡單了。別說一個乒乓球内部全部空氣分子的運動不容易弄清 楚，即使其中一個分子的運動也是複雜到極點的。 但是在另一方面，宏觀物體却具有明確的、簡單的宏觀8 理特性。一定份量的氣體，在一定的溫度和壓力下佔據着一定 的容積。一定的物體有一定的比熱、導電率、導磁率…等等 物理性質。怎樣從複雜到極點的内部分子運動中，結晶出宏觀 物體的一定的宏觀物理性質，就是分子運動論和統計力學的任 務。雖然到目前為止，分子運動論還處在很原始的階殴，但統 計力學在十九世紀末己經發展成為一套完整的理論。因為這套
場』。在通常的情况下，電磁場是看不見，摸不着，嗅不出， 聽不到的。好像很多人生活在空氣中而不察覺空氣的存在一 樣。但是電磁場碰到帶電或具有磁性的物體，便會以一定的力 作用於這些物體上。這樣，人便可以察覺空間有這種電磁場存 在。根據這種理論，帶電或具有磁性的物體間雖然隔着一定的 距離，仍然能够相吸、相斥的道理，也就容易理解了。人通過 空氣吹動羽毛。和這情况相像，帶電或具有磁性的物體，通過 它們放出或吸收的電磁場，而相互影響，相互作用。 在日常生活中，我們和電磁場的接觸是非常頻繁的。電磁 場這種瀰漫在空間的物質能够作波浪般的運動。我們稱波動着 的電磁場為『電磁波』。無線電波就是這種電磁波。二個波峯之 間的距離叫做『波長』。通常無線電波的波長很長，有長到幾百 公尺，幾千公尺的，最短的也有十幾公尺。通常眼睛看到的光也 是電磁波的一種，不過波長很短，祇有一厘米的二萬分之一左 右。X 射線也是電磁波，祇是波長比普通光的波長更短而已。 經過許多人長期的研究，人們發現了電磁現象所服從的主 要規律。這些主要規律可以總結在兩套數學方程式裹(註一)。 這兩套方程式就是帶電的物體、電場和磁場彼此間如何相互聯 系和相互制約的規律的数學形式。這些方程式不僅概括了同性 相斥、異性相吸的原理，而且也概括了天線如何放遗和接收電 磁波的原理，概括了電磁波如何在空間傳播的原理，概括了電 動機和發電機的原理。 分子運動論和古典統計力學 微觀世界中的物體，即使小如針尖，都是由大數盘的原子 和分子構成的。假使我們觀察物體的物理運動的每一個方面， 包括它內部每一個分子的擺動，那末我們將發現：全部運動是 複雜到極點的。讓我們看一看一個小小的乒乓球裹面空氣的運 動罷!首先，裹面就有將近十萬萬萬萬萬個氧和氮的分子。這 些分子各以不同的速度運動着。而且速度非常大，平均起來每 點鐺跑一千五百公里左右。它們不斷地相互碰撞。假使我們能 跟着一個分子跑，那末我們將發現，一個分子在一秒鐘內大約 要和別的分子碰撞五十萬萬次。和一個乒乓球中的空氣的全部 物理運動比較起來，一大窠掉在熱鍋子裏的螞蟻的活動實在太 簡單了。別說一個乒乓球內部全部空氣分子的運動不容易弄清 楚，即使其中一個分子的運動也是複雜到極點的。 但是在另一方面，宏觀物體却具有明確的、簡單的宏觀 8 理特性。一定份量的氣體，在一定的溫度和壓力下佔據着一定 的容積。一定的物體有一定的比熱、導電率、導磁率……等等 物理性質。怎樣從複雜到極點的內部分子運動中，結晶出宏觀 物體的一定的宏觀物理性質，就是分子運動論和統計力學的任 務。雖然到目前為止，分子運動論還處在很原始的階殴，但統 計力學在十九世紀末已經發展成為一套完整的理論。因為這套
理論是以古典力學為基礎的，所以叫做「古典統計力學」。 許多人要感到難於理解：一個物體内部運動這樣雜亂，甚 至比整整一大窠掉在熱鍋裹的螞蟻還要雜亂得多，怎樣能够具 有完全明確的、簡單的宏觀物理特性呢？仔細想來，其實這也 並不太奇怪。在這裹試讓我們來研究一下：乒乓球中的空氣， 怎樣能以一定的壓力，作用在乒乓球壳上呢？ 乒乓球中的空氟分子既然到處亂撞，那末它的速度一定不 斷地變更。假使我們祇觀察其中某一個空氣分子，便會發現它 一回快、一回慢、一回向左、一回向右到處亂跑，偶而撞在球 壳上，球壳才受到這個分子的一點壓力。這個分子跑得快，撞 得重，壓力便大些：跑得慢，撞得輕，壓力便小些：假使這個 分子許久祇在别的分子間亂撞而沒有撞到球壳，球壳便許久根 本不受到這個分子的力。所以假使我們祇觀察一個空氣分子的 運動，便會覺得球壳經受壓力是偶然的。 假使我們觀察球壳中全部空氣分子，便會發現情况不同 了。首先，每秒鐘準有一定數量的分子往球壳上撞。因為個别 分子在什鹰時候往球壳上撞雖然是偶然的：但就球壳内空氣分 子的全部看來，這個分子不撞在壳上，那個分子便會撞在壳 上，任何時候總有一定數量的分子往球壳上撞。正如大街上的 一家百貨公司，個别顧客買不買東西是偶然的。但是，去查一 查這家公司的賬簿，便會發現：這家公司每月總要做一定数量 的生意，總有一定数量的顧客上門去買束西。 雖然個別分子撞在壳上的快慢是偶然的，因此，撞的輕重 也是偶然的：但是，就全部撞到球壳上的分子看來：這個分子 鸚撞得輕，那個分子快，擂得重，平均起來，撞在球壳上的 總份量總是一定的。也好像百貨公司裹的顧客，有的買得多， 萝的買得少，但總起來每月營業额還是差不多的，因此，由於球 壳裹空氣分子多，個別分子運動的偶然性僩互抵消，而作用於 空氣分子和球壳之間帶有必然性的力學現律便出現了。根捞古 典力學，可以從空氣分子的質量、空氣分子的平均速率和每秒 鐘撞在球壳上的分子的數目，精確地計算出球壳所受的一定的 壓力。 分子運動論和統計力學，就是根據作用於個別分子和分子 間的物理規律，從億萬個帶有偶然性的個別分子的運動中，推 斷出宏觀物體的完全確定的宏觀物理性質。由於日常生活中所 接觸到的物體幾乎都是宏觀的物體，最少也由億萬個分子所構 成，所以日常生活中所遇見的物理現象幾乎沒有一種不是和分 子運動論和統計力學有密切關係的。 古典物理學的成就 在現代生活中，隨處都可以看到古典物理學成就的標誌。 從家庭裹用的電燈和收音機，到工廠裹用的蒸氣機和電動機。 從天空中飛的飛機到公路上跑的汽車：從照相機到顯微鏡，都
理論是以古典力學為基礎的，所以叫做『古典統計力學』。 許多人要感到難於理解：一個物體內部運動這樣雜亂，甚 至比整整一大窠掉在熱鍋裹的螞蟻還要雜亂得多，怎樣能够具 有完全明確的、簡單的宏觀物理特性呢？仔細想來，其實這也 並不太奇怪。在這裏試讓我們來研究一下：乒乓球中的空氣， 怎樣能以一定的壓力，作用在乒乓球壳上呢？ 乒乓球中的空氟分子既然到處亂撞，那末它的速度一定不 斷地變更。假使我們祇觀察其中某一個空氣分子，便會發現它 一回快、一回慢、一回向左、一回向右到處亂跑，偶而撞在球 壳上，球壳才受到這個分子的一點壓力。這個分子跑得快，撞 得重，壓力便大些；跑得慢，撞得輕，壓力便小些；假使這個 分子許久祇在別的分子間亂撞而沒有撞到球壳，球壳便許久根 本不受到這個分子的力。所以假使我們祇觀察一個空氣分子的 運動，便會覺得球壳經受壓力是偶然的。 假使我們觀察球壳中全部空氣分子，便會發現情况不同 了。首先，每秒鐘準有一定數量的分子往球壳上撞。因為個別 分子在什麼時候往球壳上撞雖然是偶然的；但就球壳內空氣分 子的全部看來，這個分子不撞在壳上，那個分子便會撞在壳 上，任何時候總有一定數量的分子往球壳上撞。正如大街上的 一家百貨公司，個別顧客買不買東西是偶然的。但是，去查一 查這家公司的賬簿，便會發現：這家公司每月總要做一定數量 的生意，總有一定數量的顧客上門去買東西。 雖然個別分子撞在壳上的快慢是偶然的，因此，撞的輕重 也是偶然的；但是，就全部撞到球壳上的分子看來：這個分子 鸚撞得輕，那個分子快，擂得重，平均起來，撞在球壳上的 總份量總是一定的。也好像百貨公司裹的顧客，有的買得多， 萝的買得少，但總起來每月營業额還是差不多的，因此，由於球 壳裏空氣分子多，個別分子運動的偶然性僩互抵消，而作用於 空氣分子和球壳之間帶有必然性的力學現律便出現了。根捞古 典力學，可以從空氣分子的質量、空氣分子的平均速率和每秒 鐘撞在球壳上的分子的數目，精確地計算出球壳所受的一定的 壓力。 分子運動論和統計力學，就是根據作用於個別分子和分子 間的物理規律，從億萬個帶有偶然性的個別分子的運動中，推 斷出宏觀物體的完全確定的宏觀物理性質。由於日常生活中所 接觸到的物體幾乎都是宏觀的物體，最少也由億萬個分子所構 成，所以日常生活中所遇見的物理現象幾乎沒有一種不是和分 子運動論和統計力學有密切關係的。 古典物理學的成就 在現代生活中，隨處都可以看到古典物理學成就的標誌。 從家庭裏用的電燈和收音機，到工廠裹用的蒸氣機和電動機。 從天空中飛的飛機到公路上跑的汽車；從照相機到顯微鏡，．都