前言

本书是根据R.P.费恩曼教授在加利福尼亚理工学院1961—1962学年所讲物理学导论课编写的,它包括全校一二年级学生念的两年导论课的第一年的内容,在1962—1963学年还继续讲授了这门课程的第二年的内容。这些讲授构成四年来对导论课所作的根本性修改的主要部分。

课程要进行彻底的修改,不但是由于近数十年来物理学迅速发展的需要,而且还有鉴于高中数学课内容改进后,入校新生的数学能力有了稳步的提高。我们希望利用有利的条件,并且希望能在课程中介绍足够的现代题材,从而使这门课程能引起学生的注意和兴趣,并能体现出现代物理的状况。

在应当包括哪些内容以及怎样介绍这些内容方面,为了能形成各种想法,我们鼓励物理系的许多教师以提纲的形式对课程的修改提出意见。人们对其中的几种想法进行了详细的讨论和评述。大家几乎立即同意,认为仅仅换一本教科书或者重新写一本教科书,是不可能完成对这门课程的彻底修改的。新的课程应当以每周讲二三次的一系列讲授为中心,而随着课程的进展,相应的教材内容将作为其从属的工作而产生出来,在讲课的同时,也要安排适当的实验来配合讲授内容。据此提出了课程的初步轮廓。但大家也认识到,这是不完全的和试验性的,有待于实际承担讲授工作的人作出相当大的修改。

关于最后究竟以什么方式来实施这门课程,大家考虑过几种方案。这些方案大多类似,由N 个人进行合作,均匀地分担责任,即每个人负责1/N 的材料,进行讲授,并使他这部分成文。然而,由于没有足够的教师,同时因为参加者的个性与哲学见解不同,很难保持一致的观点。因此这种方案看来难以实现。

桑兹教授令人鼓舞的想法是他领悟到,我们实际上所拥有的能力不只是可以建立一门新的、不同的物理课程,而且有可能创立一门完全独特的课程。他建议由费恩曼教授来准备和进行讲授,并用磁带录音。再将这些录音抄写出来并加以编辑,就成为新课程的教科书了。我们所采用的基本上就是这样的方案。

起先我们估计必要的编辑工作不会很多,大体上只是一些补充图画、核对标点、语法之类的事,完全可以由一两个研究生花部分时间去完成。遗憾的是我们很快就发现这种估计是不正确的。事实上,即使对题材不进行重新组织或修改(有时这是必要的),只是把逐字逐句的记录改写成可供阅读的形式,就需要相当多的编辑工作。而且,这不是一个技术编辑或一个研究生就能办得了的事,而是需要一位专业物理工作者对每次讲授的内容专心一致地花上10~20小时才行!

编辑任务的艰巨,再加上要尽快把材料发给学生,这就大大地限制了对材料所能作出的推敲润色工作。因此,我们只能指望完成一本初步的、但专业上保持正确的、立即可以使用的讲义,而不是一本可视为最终的或完备的讲义。由于本校学生急需的份数较多,同时还由于一些外校师生的鼓励和关心,我们决定不再等待进一步的大量修改——这样的工作也许不会再做——就将这些材料以这种初步的形式出版。我们对内容的完整,文体的流畅或组织的逻辑性都不抱幻想;事实上,我们打算在最近的将来对课程作一些小的修改,并且希望它无论在形式上还是在内容上,都不要停滞不前。

除去构成课程核心部分的讲授外,还有必要向学生提供适当的练习来启发他们的经验和才智,以及提供适当的实验使他们在实验室中能与讲课内容有第一手的接触。这两方面都还没有像讲课内容那样成熟,但也都取得了相当大的进展。在讲授过程中已选编了一些习题,并已进行增补扩充以供下一年使用。然而,我们还不能认为,在应用讲课内容方面,这些习题已具有足够的深度和广度,从而可使学生充分发挥其才智。所以,我们将这本习题集单独出版,以便鼓励经常的修订。

内尔(H.V. Neher)教授为新课程设计了许多新实验。其中有几个实验利用了空气轴承所显示的极低摩擦,例如新的直线气槽,用它可以对一维运动、碰撞和简谐振动作定量测量;利用空气支承、空气驱动的麦克斯韦陀螺可以研究加速转动,回转仪的进动和章动。预计发展新的供实验室用的实验这件事将会持续相当一段时间。

本书的修订计划是在莱顿(R.B. Leighton)、内尔和桑兹(M. Sands)教授指导下进行的。官方参与此计划的有来自物理、数学和天文部门的费恩曼、诺伊格鲍尔(G. Neugebauer)、萨顿(R.M. Sutton)、斯特布勒(H.P. Stabler)、斯特朗(F. Strong)和沃格特(R. Vogt)教授,以及来自工程科学部门的考伊(T. Caughey)、普莱西特(M. Plesset)和威尔茨(C.H. Wilts)教授。深深感谢所有为本书修订计划作出贡献的极有价值的帮助。我们还要特别感谢福特基金会(Ford Foundation)的资助,没有他们的经济资助,本计划是不可能顺利完成的。

R.B.莱顿
1963年7月