前言

物理學大概是最古老的科學，歷史非常悠久。自古人類對事物運作的道理總是充滿好奇，更有不少人絞盡了腦汁，想要解開自然界的祕密。想必曾經有成千上萬的原始民族坐在夜空下，看著月亮和星星在頭頂上移動，想不通發生了什麼事。每一種文化都有自己的傳說用來解釋天象和世界的創造，而物理學則是訴諸邏輯、推論，尤其是實驗，來尋求事實的真相。

天文學向來是科學發展的先鋒；我們用肉眼就能觀測天空，然後編列星表和星圖，註明奇特的行星運動，以及偶爾出現的流星、彗星和超新星。約公元1600年，望遠鏡的發明讓天文學的發展前進了一步，但因為天文學者不做實驗，所以本書收錄的天文學家很少。

恩培多克勒的漏壺實驗，和阿基米德在浴缸中的頓悟相隔了200年，在計算和理解的程度上也不可同日而語。希臘文明式微之後出現了一段停滯期，一直到伊斯蘭黃金時代來臨，阿拉伯科學家、工程師和鍊金術士才繼續帶領科學的發展。但之後又來了一段停滯期，直到哥白尼在公元1543年發表著作闡述日心說，和67年後觀察到木星的衛星，使哥白尼學說得到實證支持的伽利略出現後，才有了改變。

伽利略進行了一系列革命性的實驗，接著勞勃‧波以耳和牛頓建立了物理和化學的堅實基礎。後來的科學家憑著這些新的實踐方法和理論，測量出聲速、光速、地球質量和翅膀的空氣動力學。這些成果絕大部分在歐洲完成，尤其是德國；後來美國開始嶄露頭角，從此一路領先。

到了19世紀末，科學界在短短五年間接連發現了X射線、放射性和電子，這些驚人的成果進一步造就了新的觀念、新的理論和新的實驗，並在20世紀初，在物質本質的理解上獲得了重大突破。

接下來的兩次世界大戰迫使科學家全心投入軍事研究，結果發明了雷達、微波，托克馬克反應器和核能發電。儘管如此，戰後基礎科學再一次蓬勃發展，尤其是太空人、天文物理學家和太空科學家開始深入探索宇宙的本質。望遠鏡被送上太空，在視野不受大氣干擾的地方觀測星空；電腦的運算能力則依據摩爾定律（Moore’s Law，積體電路上可容納的電晶體數目以每二年加倍的速度增加）成長。

21世紀是「大科學」（Big Science）的時代，牽涉到史上規模最大、最昂貴的實驗；有的實驗動員了數以千計的物理學家，利用許多超級電腦來分析實驗產生的龐大數據流。

即使在這一切努力之下，物理學還是永遠研究不完。不論完成多少個實驗，每個實驗都會帶出新的問題，所以一直會有問題等待解答。