簡介 · · · · · ·
　　20世紀60年代初，美國一些理工科大學鑒于當時的大學基礎(chǔ)物理教學與現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展不相適應(yīng)，紛紛試行教學改革，加利福尼亞理工學院就是其中之一。該校于1961年9月至 1963年5月特請著名物理學家費恩曼主講一二年級的基礎(chǔ)物理課，事后又根據(jù)講課錄音編輯出版了《費恩曼物理學講義》。本講義共分三卷，第1卷包括力學、相對論、光學、氣體分子動理論、熱力學、波等，第2卷主要是電磁學，第3卷是量子力學。全書內(nèi)容十分豐富，在深度和廣度上都超過了傳統(tǒng)的普通物理教材。
　　當時美國大學物理教學改革試圖解決的一個主要問題是基礎(chǔ)物理教學應(yīng)盡可能反映近代物理的巨大成就?！顿M恩曼物理學講義》在基礎(chǔ)物理的水平上對20世紀物理學的兩大重要成就——相對論和量子力學——作了系統(tǒng)的介紹，對于量子力學，費恩曼教授還特地準備了一套適合大學二年級水平的講法。教學改革試圖解決的另一個問題是按照當前物理學工作者在各個前沿研究領(lǐng)域所使用的方式來介紹物理學的內(nèi)容。在《費恩曼物理學講義》一書中對一些問題的分析和處理方法反映了費恩曼自己以及其他在前沿研究領(lǐng)域工作的物理學家所通常采用的分析和處理方法。全書對基本概念、定理和定律的講解不僅生動清晰，通俗易懂，而且特別注重從物理上作出深刻的敘述。為了擴大學生的知識面，全書還列舉了許多基本物理原理在各個方面(諸如天體物理、地球物理、生物物理等)的應(yīng)用，以及物理學的一些最新成就。由于全書是根據(jù)課堂講授的錄音整理編輯的，它在一定程度保留了費恩曼講課的生動活潑、引人入勝的獨特風格。
　　 《費恩曼物理學講義》從普通物理水平出發(fā)，注重物理分析，深入淺出，避免運用高深煩瑣的數(shù)學方程，因此具有高中以上物理水平和初等微積分知識的讀者閱讀起來不會感到十分困難。至于大學物理系的師生物理工作者更能從此書中獲得教益。
　　 1989年，為紀念費恩曼逝世一周年，原書編者重新出版本書，并增加了介紹費恩曼生平的短文和新的序言。我們按照新版的原本進行了翻譯。

作者簡介 · · · · · ·
　　費恩曼（R．P．Feynman）1918年生于布魯克林區(qū)，1942年在普林斯頓獲得博士學位。第二次世界大戰(zhàn)期間在洛斯阿拉莫斯，盡管當時他還很年輕，但已在曼哈頓計劃中發(fā)揮了重要作用。以后，他在康奈爾大學和加利福尼亞理工學院任教。1965年，因他在量子電動力學方面的工作和朝永振一郎及施溫格（J．Schwinger）同獲諾貝爾物理學獎。
　　費因曼博士獲得諾貝爾獎是由于成功地解決了量子電動力學理論問題，他也創(chuàng)立了說是液氦中起流動性現(xiàn)象的數(shù)學理論。此后，他和蓋爾曼（M.Gell- Mann）在B衰變等弱相互作用領(lǐng)域內(nèi)做出了奠基性的工作。在以后的幾年里，他在夸克理論的發(fā)展中起了關(guān)鍵性的作用，提出了他的高能質(zhì)子碰撞過程的部分子模型。
　　 除了這些成就之外，費恩曼博士將新的基本計算技術(shù)及記號法引時物理學，首先是無處不在的費恩曼圖，在近代科學歷史中，它比任何其他數(shù)學形式描述都更大地改變了對基本物理過程形成概念及進行計算的方法。
　　費恩曼是一位卓越的教育家。在他區(qū)得的許多獎項中，他對1972年獲得的奧斯特教學獎?wù)绿貏e感到自豪。在1963年第一次出版的《費恩曼物理學講義》被《科學叛國人》雜志的一位評論員描寫為“咬不動但富于營養(yǎng)并且津津有味。25年后它仍是教師和最好的初學學生的指導書”。為了使外行的公眾增加對物理學的了解，費恩曼博士寫了《物理定律和量子電動力學的性質(zhì)：光和物質(zhì)的奇特理論》。他還是許多高級出版物的作者，這些都成為研究人員和學生的經(jīng)典參考書和教科書。
　　費恩曼是一個活躍的公眾人物。他在挑戰(zhàn)者號調(diào)查委員會里的工作是從所周知的，特別是他的著名的O型環(huán)對寒冷的敏感性的演示，這是一個優(yōu)美的實驗，除了一杯冰水以外其他什么也不需要。費恩曼博士1960年在加利福尼亞州課程促進會中的工作卻很少人知道，他在會上抨擊了教材的平庸。
　　僅僅羅列費恩曼的科學和教育成就并沒有恰當抓信這個人的本質(zhì)。即使是他最最技術(shù)性的出版物的讀者都知識道，費恩曼活躍的多面的人格在他所有的工作中都閃閃發(fā)光。除了作為物理學家，在各種不同的場合下他變成不同的人物：有進是無線電修理工，有時是鎖具收藏家，藝術(shù)家、舞蹈家、邦戈（bongo）鼓手，甚至瑪雅象形文字的解釋者。對他的世界人們永遠好奇，他是一個典型的經(jīng)驗主義者。
　　 費恩曼于1998年2月15日在洛杉磯逝世。

費曼物理學講義
★內(nèi)容簡介★
　　費曼物理講義有別于一般的講義，它是由費曼的課上教授錄音記錄而成，而費曼上課
只帶一張紙！此書分的章目很多，涉及很多問題，有些章目是其他教材中所沒有的，它不
僅廣泛的涉及物理各領(lǐng)域，而且有物理與其他學科的關(guān)系。費曼是個興致勃勃的人，他的
興趣不僅在物理學，這本書可以說體現(xiàn)了費曼的性格，同時由于是錄音記錄，所以很有風
格，書中妙語連篇。
★旁征博引★
文/關(guān)洪（中山大學物理系）
　　1945年秋天，27歲的理查德·費曼(Richard P. Feynman)離開在戰(zhàn)爭時期為研制原子
彈工作了幾年的洛薩拉莫斯基地，到康涅爾大學物理系開始了他的教學生涯。1951年，費
曼轉(zhuǎn)到加利福尼亞理工學院物理系任教，直到1988年初逝世之前，他總是堅持在教學第一
線上。眾所周知，費曼在現(xiàn)代理論物理學的研究上，取得了第一流的成就。與此同時，他
對于當代的物理教學，亦做出了異常突出的貢獻，可以毫不夸張地說，由他主持寫成的《
費曼物理學講義》，是在20世紀里全世界最有影響的一套物理學教材。
　　在進入60年代之前，費曼在美國一直負責講授為研究生開設(shè)的各門理論物理課程。只
是在他1951年到巴西講學一年期間，教過一段本科生的物理課程。針對在拉丁美洲看到的
那種為了應(yīng)付考試而死記硬背的教學方式，費曼曾經(jīng)指出，學習物理學有五個方面的理由
。他的意思簡單說來：第一是為了學會怎樣動手做測量和計算，及其在各方面的應(yīng)用；第
二是培養(yǎng)科學家，他們不僅致力于工業(yè)的發(fā)展，而且貢獻于人類知識的進步；第三是認識
自然界的美妙，感受世界的穩(wěn)定和實在；第四是學習怎樣由未知進到已知的、科學的求知
方法；第五是通過嘗試和糾錯，學會一種有普遍意義的自由探索的創(chuàng)造精神。

　　由此可見，在費曼看來，學習一門作為自然科學的物理學，并不是單純?yōu)榱藢淼木?
體應(yīng)用。運用科學知識來制造產(chǎn)品，即把科學當做生產(chǎn)力的一部分，只實現(xiàn)了它的一種較
低層次的價值；而一門物理課的設(shè)立，主要也不是為了后續(xù)課程或者將來工作的需要。在
《費曼物理學講義》全書最后的結(jié)束語中，他曾經(jīng)這樣說過：“我講授的主要目的，不是
為你們參加考試做準備——甚至不是為你們服務(wù)于工業(yè)或軍事做準備，我最想做的是向你
們給出對于這個奇妙世界的一些欣賞，以及物理學家們看待這個世界的方式，我相信，這
是現(xiàn)今時代里真正文化的主要部分（或許有其他學科的許多教授會反對這一點，但我相信
他們是完全錯誤的）?！毕旅嫖覀兿群唵位仡櫼幌逻@套教材誕生的具體經(jīng)過，再從中引出
一些一般性的議論。

　　加州理工學院物理系有一位散茲(M. Sands)教授，他早在洛薩拉莫斯和康涅爾工作期
間，就同費曼共過事；到加利福尼亞后，他們倆又成了好朋友。在50年代后期，散茲參加
過一個為改進全美國的物理教學而成立的“大學物理委員會”，最后兩年還擔任了這個組
織的主席。開始的時候，也在講授研究生課的散茲，在費曼的幫助下，重新修訂了他們系
里的研究生課程計劃。接著，散茲又把注意力轉(zhuǎn)向本科生的教學。他發(fā)現(xiàn)，在那個時候，
他們系里執(zhí)行的還是由包括已故的密立根(R. Milikan)在內(nèi)的幾位老先生早期定下來的課
程安排，在頭兩年沒有講到什么相對論和量子理論等近代物理的內(nèi)容，的確需要更新改進
了。

　　散茲努力說服了他的系主任，后者又向福特基金會取得了支持。1960年，系里指派了
富于教學經(jīng)驗的萊屯(R. Leighton)教授以及精于演示實驗的尼爾(V. Neher)，和散茲一同
負責改革物理學引論課程。在散茲參加討論教學大綱的日子里，一方面他經(jīng)常向費曼征求
意見，研究怎樣能夠用簡單易懂的方式來表述現(xiàn)代物理學的內(nèi)容；另一方面，他又時常為
在小組里難以取得一致的認識而傷透了腦筋。

　　一天，心灰意懶的散茲靈機一動地想到：“為什么不請費曼來上這門課，而且讓他最
終決定講些什么呢？”于是他找到費曼說：“你曾經(jīng)花費了幾十年的時間試圖理解物理學
?，F(xiàn)在這里有一個機會，讓你把其中的精華提取到一年級大學生的水平上。”費曼想了一
會兒回答道：“嘿！這是一個有趣的主意！但是你知道，我從來沒有教過一年級的物理課
。”實際上，散茲多次聽過費曼的研究生課和他在討論班上的發(fā)言，確信費曼的思維方法
和表達形式，會很適宜于這一門課程。經(jīng)過初步了解之后，費曼先是答應(yīng)考慮一兩天。接
著他又問道：“你知道有沒有一位大物理學家講授過一年級的物理學？”散茲回答：“我
不清楚，但我想不曾有過！”于是費曼說：“好，我干！”

　　散茲把這件事告訴萊屯，萊屯說：“噢，不，這是行不通的。他在教本科生和新生上
是沒有經(jīng)驗的。他的頭腦高高在天上。這個主意一點也不好?！倍釥柭牭胶髤s贊成道：
“噢，這真妙極了！”當他們一起去見系主任時，主任宣稱：“噢，不！他對于高級課程
和研究生課程更有價值，而且他從來沒有教過一年級的物理課。因此這不是一個好的想法
。我不認為我們應(yīng)當這樣做?！鄙⑵潧]有氣餒，他在系里做了許多斡旋工作，爭取到多數(shù)
教師、特別是許多年青教師的支持，終于說服了系主任，使這一想法得以實現(xiàn)。

　　結(jié)果，從1961年秋季開始，費曼為低年級學生講授了兩年的物理課。同他合作的依然
是散茲、萊屯和尼爾。不過，費曼沒有采用他們原先擬定的大綱，而是一切自己從頭做起
。在這兩年內(nèi)，他幾乎用全力投入這項工作，每個工作日用8～16小時認真?zhèn)湔n。費曼在課
堂上的講演全部錄了音，以便整理成文。原來以為找?guī)酌麚沃痰难芯可涂梢酝瓿蛇@
項任務(wù)。后來發(fā)現(xiàn)，要把費曼通俗生動而又頗不規(guī)范的口語轉(zhuǎn)寫成容易讀懂的書面文字，
又要保持其科學性和獨特風格，確實不是輕而易舉的。所以，后來出版的《費曼物理學講
義》一書，實際上是在費曼的主持下，由萊屯和散茲執(zhí)筆寫成的。

　　費曼后來回憶道：“我那時工作得非常努力，盡我所能地去解釋全部的這個物理學。
當發(fā)現(xiàn)我可以比我想我可以從基本的觀點理解到更多的東西時，總是感到由衷的喜悅?！?
但是，他又說：“我有一個特別的困難。因為我認識到所有的學生并不都是一樣的，故此
如果我們講了太多的相對論、原子、量子理論和一些別的花樣時，就會把其他的學生弄糊
涂了。我試圖創(chuàng)制一種系統(tǒng)，告訴他們什么是本質(zhì)的，而什么是那些已經(jīng)掌握了的學生的
消遣?！辟M曼希望學生集中注意那些本質(zhì)的東西，在每次講課結(jié)束時，總是在黑板上寫下
當天講授的基本內(nèi)容的小結(jié)。

　　不過，開始的時候這一計劃執(zhí)行得并不理想。問題出在負責輔導課的那些擔任助教的
研究生們，他們總是試圖把自己所參與的前沿課題的進展，用費曼所講的基本觀點表達出
來，并且禁不住再多講一些有關(guān)的高深內(nèi)容，這樣就使得多數(shù)學生連本質(zhì)的東西也掌握不
好了。費曼對這種情況很不滿意。他說：“講授內(nèi)容既使好的學生感到興趣，又使差的學
生也能掌握，這是一個困難的問題，我沒有解決得很好。我也不滿意印出的書上沒有列出
每章的小結(jié)，這種小結(jié)本來可以引導讀者分辨哪些是本質(zhì)的基本內(nèi)容，而哪些是花樣和趣
味性的東西?！?

　　近來國內(nèi)有一種意見，認為基礎(chǔ)物理學的教學應(yīng)當著重為讀者后繼課程的學習以及了
解現(xiàn)代物理的發(fā)展，準備這樣那樣的一些“窗口”，并且以此作為編寫有關(guān)教材的一條根
本原則。毫無疑問，這種做法對于教學計劃的施行，前后課程的銜接等等，都是大有好處
的。任何一門成功的課程，都必然會在某種程度上，達到這樣的效果。問題是，把這樣一
項要求，當做編寫教材的目的或出發(fā)點，那就值得我們深思了。

　　對比費曼的教育思想，可以看出這兩種主張之間，存在著明顯的分別。費曼的確出色
地運用現(xiàn)代的觀點來講解基礎(chǔ)物理學的內(nèi)容，但并不追求大量引用現(xiàn)代物理學進展的例子
。通觀《費曼物理學講義》，我們看到在第一卷里，講到了顏色視覺和音樂聲學；而這些
都是直到本世紀初的普通物理學教材里的常見論題，后來被當做陳舊的內(nèi)容精簡掉了。在
第二卷里，又提到古老的單極電機，以及掛在天花板下的成排燈光對地面照明的均勻性等
極為“經(jīng)典”的例子。由此可見，費曼并沒有刻意營造通向現(xiàn)代物理學成就的“窗口”（
雖然對他說來，這樣做一點也不困難），而是著眼于物理學處理疑難的各種理論方法，以
及它在解決各種不同性質(zhì)的實際問題的威力，而不在乎所涉及到的是現(xiàn)代的還是古典的論
題。譬如，顏色視覺問題，本質(zhì)上是自然界所運用的一種極不完備的譜分解，在方法上有
其獨特之處。這方面的內(nèi)容除了有日益廣泛的應(yīng)用（如彩色電視，電腦分色等）之外，對
于了解人類感覺機制和有關(guān)的哲學分析，亦有重要的意義，確是值得在物理教學中占有一
席之地的。

　　比方說，一位旅行者去到一處陌生的地方。他需要知道這個地區(qū)的各個交通進出口和
有什么觀光景點等等。旅游手冊一類的出版物，就是介紹諸如此類的各種“窗口”的。不
可否認，社會上需要大量的這種出版物；它的應(yīng)用面，自然是很廣泛的。但是，如果把一
門基礎(chǔ)科學的教材，定位在這種觀光手冊的層次上，就不免存在著嚴重的局限。因為，這
里所說的“窗口”，指向的都是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的領(lǐng)域；而科學工作的主要使命，則是探索未知
的世界。一位物理學家，決不能囿限在已知領(lǐng)域內(nèi)的漫游，而是要把主要的精力放在創(chuàng)造
性的探險上，對進行探險的科學家說來，更加需要的不是指明各種已知“窗口”的觀光手
冊，而是掌握如何在沙漠或者叢林中辨別方向，尋找水源，開辟道路以及發(fā)現(xiàn)新的自然物
種和人文古跡等等的基本能力。事實上，物理學上的歷次重大發(fā)現(xiàn)，大都不是簡單地沿著
過去的成功方向繼續(xù)延伸而取得的；很難預料，下一次的突破將以怎樣的具體方式出現(xiàn)。
所以，基礎(chǔ)物理學的教學必須像費曼所說的那樣，以最本質(zhì)的內(nèi)容為主體，而不宜一味追
求新花樣。各個科學、藝術(shù)和體育門類的無數(shù)實踐都證明了，最重要的是基本功，然后再
是花樣。如果把這種關(guān)系顛倒過來，過分強調(diào)那種同現(xiàn)存現(xiàn)象相聯(lián)系的“窗口”的作用，
對于基礎(chǔ)科學研究人才的培養(yǎng)，就很可能會發(fā)生偏差。

　　也許會有讀者這樣想：畢竟，對于多數(shù)畢業(yè)生，只要一本觀光手冊就足夠了；探險家
只是少數(shù)，而在教學中照顧多數(shù)并沒有什么不妥。然而，從另一角度來講，如果在基礎(chǔ)課
程里不著重講清楚最基本的概念和方法，以后就很難再補救了。所以，作為專業(yè)教育的基
礎(chǔ)課程，必須堅持高層次的要求；不能夠因為多數(shù)學生將來不會成為科學家，就放松這方
面的訓練。費曼在他的《講義》第一卷的“引言”一節(jié)里，開宗明義地指出：“講授這門
物理課，是著眼于你——讀者將要成為一名物理學家。當然，實際情況并不都是這樣，但
是每門學科的每一位教授都是這樣設(shè)想的?！蔽覀兿?，也就是這個意思。

　　費曼在他的《講義》結(jié)束語里，接著前頭所述的那段引文，所講的最后一句話是：“
也許你們將不僅對這種文化有所欣賞；甚至也有可能你們會要加入到人類理智已經(jīng)開始的
這一場最偉大的探險當中去。”此外，在他逝世前后出版的兩本被認為是他的自傳體故事
集的副標題，就取為“一名好奇角色的歷險記”。的確，費曼把他的生活，特別是他的科
學事業(yè)，當成一次又一次不倦的探索；他的教學活動，就是要把這種勇于探險的精神，傳
授給下一代。費曼把他的一生，獻給了物理學的研究和教學，亦深深地贏得了學生們的愛
戴。1981年，費曼在一次癌癥手術(shù)中，突然發(fā)生了主動脈破裂的這種極為兇險的情況。聽
到電話的召喚，數(shù)以百計的大學生立即趕到醫(yī)院，為他們敬仰的教授輸了約40L的鮮血。1
988年2月16日，費曼去世的第二天，在加州理工學院密立根圖書館的頂層，掛出了一幅布
幛，上面用醒目的大字寫著：“WE LOVE YOU, DICK”（Dick是費曼名字Richard的昵稱）
。費曼的離去已經(jīng)10年了，而他的教育思想仍然是值得我們研究和借鑒的。