編者注
2019年3月14日，是愛因斯坦誕辰140周年紀念日。 愛因斯坦去世后的半個多世紀（1955年4月18日），許多人和許多書籍從不同角度解讀了愛因斯坦和他的思想。 在這里，我們還要提請讀者注意關于愛因斯坦的兩個有趣的社會學現象： 大多數沒有受過物理學專業訓練的民間物理愛好者的遠大理想是推翻愛因斯坦的相對論而不是物理學。 其他理論，證明愛因斯坦是錯誤的，對他們來說是極其重要和容易的； 大多數接受過基礎物理教育的優秀學生往往是基于對相對論或深或淺的理解以及對相對論的初步認識而進入物理領域的。 然而，在踏入物理學之門后，他們很少繼續探索和拓展相對論，而是分散在廣闊的物理學版圖上——這樣的例子還有很多。 例如創立矩陣力學的海森堡和發展量子電動力學的費曼。 盡管這兩種現象不是看待愛因斯坦及其成就的通常視角，但它們為我們理解愛因斯坦的偉大提供了參考。 無論是將愛因斯坦奉為神明，還是把他貶為身無分文，都足以讓我們更加接近愛因斯坦，但同時卻導致我們與他的思想疏遠——或許這就是所有人的幸與不幸。偉大的人物。
《物理學的進化論》這本愛因斯坦寫的小書，或許能稍微驅散這種疏離感，讓我們了解這位偉人對物理學的深刻理解。 面對廣大物理愛好者，或許我們應該像拉普拉斯對歐拉所說的那樣提及愛因斯坦：讀一讀愛因斯坦，他是我們所有人的老師。
《物理學的演變》
[US]阿爾伯特·愛因斯坦[B]利奧波德·因菲爾德撰寫
張補田 譯
正如《紐約時報》前科學編輯瓦爾德馬·肯普費爾特所說，這本書證明，最能清晰簡潔地運用他的理論的人仍然是愛因斯坦本人。 以下是愛因斯坦關于科學的討論書中的節選，供讀者欣賞。
關于科學，愛因斯坦怎么說？
科學的哲學背景
科學研究的結果常常迫使人們改變對科學有限領域之外的問題的哲學觀點。 科學的目的是什么？ 試圖描述自然的理論應該滿足什么條件？ 盡管這些問題超越了物理學的界限，但它們與物理學密切相關，因為科學提供了產生這些問題的材料。 哲學概括必須以科學結果為基礎。 一種哲學概括一旦形成并被廣泛接受，往往會指出眾多可能的路徑之一，從而影響科學思想的進一步發展。 當公認的觀點被成功推翻時，新的、意想不到的發展就會出現，而新的哲學觀點就會從這些發展中出現。 如果沒有物理學史上的一些例子來說明，這些陳述聽起來就會模糊且不合時宜。
現在讓我們談談最早的哲學家如何構想科學的目的。 這些思想極大地影響了物理學的發展，直到近100年前，它們因新的事實和理論證據而被放棄，而這又成為新的科學背景。
縱觀歷史，從希臘哲學到現代物理學，人們一直在嘗試將看似復雜的自然現象簡化為一些簡單的基本思想和關系。 這是整個自然哲學的基本原理。 它甚至出現在原子論者的著作中。 2,300 年前，德謨克利特寫道：
甜度約定，苦度約定，熱度約定，寒度約定，顏色也約定。 但實際上只有原子和虛空。 也就是說，我們通常認為感覺的對象是真實的，但實際上卻不是。 只有原子和虛空才是真實的。
在古代哲學中，這種想法無非是一種巧妙的想象。 希臘人不知道連接連續事件的自然法則。 事實上，直到伽利略，科學才將理論與實驗聯系起來。 我們已經追蹤到了運動定律的最初線索。 在 200 年的科學研究中，力和物質仍然是理解自然的所有努力的基本概念。 當我們想到這些概念之一時，我們必然會想到另一個，因為物質通過作用于其他物質來證明自己是力的來源。
讓我們考慮一個最簡單的例子：兩個粒子，彼此強力作用。 最容易想象的力量是吸引力和排斥力。 在這兩種情況下，力矢量都位于連接粒子的線上。 為了滿足簡單性，我們只能想象粒子相互吸引或排斥，因為關于力方向的任何其他假設都會導致更加復雜的圖像。 我們可以對力矢量的長度做出同樣簡單的假設嗎？ 即使我們想避免過于具體的假設，我們仍然可以說任何兩個已知粒子之間的力（如重力）僅取決于它們之間的距離。 這看起來很簡單。 我們還可以認為力更復雜，它不僅取決于距離，還取決于兩個粒子的速度。 如果將物質和力視為基本概念，我們很難想象還有比力沿粒子連接線作用且僅與距離有關更簡單的假設。 但僅靠這種力就能描述所有物理現象嗎？
力學在其各個分支中的偉大成就，天文學發展的驚人成功，以及機械思想在非機械和明顯不同問題上的應用，都使我們相信，通過固定物體之間的簡單力可以解釋所有自然現象。 在伽利略之后的兩個世紀里，這種努力有意無意地體現在幾乎所有的科學創作中。 19世紀中葉左右，亥姆霍茲（）明確提出了這一點：
因此，我們發現物理科學的問題在于將自然現象還原為不變的吸引力和排斥力，其強度僅取決于距離。 為了充分理解自然，我們需要解決這個問題。
因此，在亥姆霍茲看來，科學發展的路線已經決定了把能量子概念引入物理學的物理學家，并且嚴格遵循這樣一條固定的路徑：
一旦自然現象完全還原為簡單力，并且證明自然現象只能這樣還原，科學的使命就完成了。
對于20世紀的物理學家來說，這種觀點是愚蠢而天真的。 想到這項偉大的研究工作可能很快就會結束，一幅無誤但乏味的宇宙圖景將一勞永逸地建立起來，他一定感到震驚。
即使這些信條可以將所有事件的描述簡化為簡單的力，但仍然存在一個未解決的問題：力與距離的關系。 對于不同的現象，這種關系可能會有所不同。 從哲學的角度來看，必須為不同的事件引入許多不同類型的力，這當然是不能令人滿意的。 盡管如此，亥姆霍茲明確表達的所謂機械觀在當時發揮了重要作用。 物質運動理論的發展是受力學概念直接影響的最偉大成就之一。
愛因斯坦（1879-1955）和因費爾德（1898-1968）
物理與現實
科學不是規律的集合，也不是不相關事實的目錄，而是人類思想及其自由發明的思想和概念的創造。 物理理論試圖形成現實的圖景并建立其與感官印象世界的聯系。 因此，我們這些心理結構的有效性完全取決于我們的理論是否以及以何種方式形成這種聯系。
我們看到物理學的進步創造了新的現實。 但這條創造鏈可以追溯到物理學誕生之前很久。 最原始的概念之一是對象的概念。 一棵樹、一匹馬，甚至任何物體的概念都是基于經驗的創造，盡管創造它們的印象與物理現象的世界相比是原始的。 當貓捉弄老鼠時，它也在用自己的思想創造自己的原始現實。 貓對它遇到的所有老鼠的反應都相似，這表明它已經發展出概念和理論，作為其感官印象世界的指導方針。
“三棵樹”與“兩棵樹”有些不同。 而“兩棵樹”與“兩塊石頭”不同。 純數2、3、4……的概念是由對象產生的，不受對象限制。 它們是思想和心靈的創造，描述了現實世界。
憑借我們對時間的心理主觀感覺，我們組織我們的印象并說一件事先于另一件事。 但通過時鐘將每個時刻與數字聯系起來，并將時間視為一維連續體，已經是一項發明。 歐幾里得幾何和非歐幾里得幾何的概念以及三維連續體的空間觀也是發明。
物理學實際上始于質量、力和慣性系統的發明。 所有這些概念都是自由發明，它們引出了力學的概念。 19世紀初的物理學家認為我們實際的外部世界是由粒子和僅與距離相關的簡單力組成的。 他將盡可能長時間地保持他的信念，即利用這些現實的基本概念，他可以成功地解釋所有自然事件。 與磁針偏轉和以太結構相關的困難鼓勵我們創造一個更微妙的現實。 電磁場的偉大發明發生了。 在排序和理解事件時，重要的不是對象的行為，而是它們之間的場的行為。 要充分認識到這一點，需要大膽的科學想象力。
后來的發展既摧毀了舊概念，又創造了新概念。 絕對時間和慣性坐標系被相對論拋棄了。 所有事件的背景不再是一維時間連續體和三維空間連續體，而是具有新變換性質的四維時空連續體。 這是另一項免費發明。 我們不再需要慣性坐標系； 任何坐標系都同樣適合描述自然事件。
量子理論還創造了現實的新本質特征：不連續性取代了連續性； 出現的不再是支配個人的法則，而是概率法則。
現代物理學所創造的現實與過去的現實相去甚遠，但每種物理理論的目的仍然是相同的。
我們試圖利用物理理論來穿過觀察事實的迷宮，理清并澄清我們感官印象的世界。 我們期望觀察到的事實符合我們對現實的概念的邏輯。 如果不相信我們的理論結構捕捉現實的能力，不相信我們世界的內在和諧，就不會有科學。 這種信念現在并將永遠是所有科學創造的根本動力。 在我們所有的努力中，在新舊觀點之間的每一次戲劇性斗爭中，我們看到了對理解的永恒渴望和對世界和諧的堅定信念。 理解的障礙越多把能量子概念引入物理學的物理學家，這種愿望和信念就越強烈。
后記
——張補田
《物理學的演化》是著名物理學家阿爾伯特·愛因斯坦和利奧波德·因菲爾德共同出版的科普經典著作。 它介紹了從伽利略和牛頓時代的經典理論到現代的物理學。 場論、相對論和量子論的發展和演變，引導讀者思考其背后所涉及的哲學思想和概念的變化。 它面向普通大眾，避免使用任何數學公式，并且非常清晰生動地解釋了物理學的基本概念。 堪稱愛因斯坦最好的科普著作。 雖然由于出版時間較早，本書并沒有討論物理學的一些最新進展，而是包含了愛因斯坦本人的一些推測和推測。 然而，正如英菲爾德所說：“這本書只討論物理學中的重要概念。” ，本質上沒有改變，所以不需要修改書的內容。”
愛因斯坦同意合作寫這本書，部分原因是為了在經濟上幫助英菲爾德。 因菲爾德是一位逃離波蘭的猶太物理學家。 他曾在劍橋與物理學家馬克斯·玻恩共事過一段時間，后前往普林斯頓協助愛因斯坦進行物理研究。 愛因斯坦試圖幫助因菲爾德在普林斯頓高等研究院找到一個永久職位，但沒有成功。 因費爾德因此想到可能會與愛因斯坦合作出版一本物理學史科普書，并相信一定會成功，而且稿費還可以與愛因斯坦平分。 當他猶豫地找到愛因斯坦并表達自己的想法時，愛因斯坦說：“這是一個好主意，非常好！” “我們開始做吧。” 事實證明，因菲爾德的想法是完全正確的。 。 該書最初由劍橋大學出版社于 1938 年出版，并受到廣泛好評。 據《愛因斯坦傳》作者沃爾特·艾薩克森介紹，《物理學的演變》迄今已印刷44版。
1945年，商務印書館出版了劉福年先生譯的《物理學的演變》繁體豎版漢譯本。 1962年，上海科學技術出版社出版了周兆偉先生翻譯的中譯本，后于1998年由湖南教育出版社再版。當時我在編輯《世界科普經典翻譯叢書》時，有《物理學的演化》這是我最先想到的杰作之一，它是幾乎每個物理愛好者的必讀之作。 當我還是一名本科生時，我對這本書印象深刻，并且非常喜歡讀這本書。 由于某種原因，周兆偉先生的中文譯本已經絕版十多年了，市場上已經找不到了。 此外，翻譯還存在一些小錯誤*和冗長的詞語。 因此，我參考了周兆偉先生的舊譯本，懷著感激和敬意重新翻譯了這本書，希望更多的讀者能夠體會到物理的神秘和樂趣。
*編者注：以下是本書目錄中舊譯本中的兩個誤譯示例：
1 of，原譯為“ ”，應為“物質動力學理論”；
2 Field and 原譯為“領域和材料”，應為“領域和材料”。
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