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Feynman Lectures on Physics.tex
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Feynman Lectures on Physics.tex
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\title{\fontsize{30pt}{40pt}\selectfont \textbf{费曼物理学讲义 \\ 第一卷}}
\author{\fontsize{16pt}{20pt}\selectfont 【美】理查德·费曼(R.P.Feynman)}
\date{}
\begin{document}
\maketitle
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\thispagestyle{empty}
\chapter*{关于费曼}
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\setcounter{page}{1}
理查德·费恩曼(R.P.Feynman)1918年生于纽约市，1942年在普林斯顿大学获得博士学位。第二次世界大战期间，尽管当时他还很年轻，就已经在洛斯阿拉莫斯的曼哈顿计划中发挥了重要作用。以后，他在康奈尔大学和加利福尼亚理工学院任教。1965年，因在量子电动力学方面的工作和朝永振一郎及施温格尔(J.Schwinger)同获诺贝尔物理学奖。
费恩曼博士获得诺贝尔奖是由于成功地解决了量子电动力学的理论问题。他也创立了说明液氨中超流动性现象的数学理论。此后，他和盖尔曼(M.Gell-Mann)一起在$\beta$衰变等弱相互作用领域内做出了奠基性的工作。在以后的几年里，他在夸克理论的发展中起了关键性的作用，提出了高能质子碰撞过程的部分子模型。
除了这些成就之外，费恩曼博士将新的基本计算技术及记号法引进物理学，首先是无处不在的费恩曼图，在近代科学历史中，它比任何其他数学形式描述都更大地改变了对基本物理过程形成概念及进行计算的方法。
费恩曼是一位卓越的教育家。在他获得的所有奖项中，他对1972年获得的奥斯特教学奖章特别感到自豪。在1963年第一次出版的《费恩曼物理学讲义》被《科学美国人》杂志的一位评论员描写为“难啃的但却富于营养并且津津有味。25年后它仍是教师和最优秀的初学学生的指导书”。为了使外行的公众增加对物理学的了解，费恩曼博士写了《物理定律和量子电动力学的性质：光和物质的奇特理论》。他还是许多高级出版物的作者，这些都成为研究人员和学生的经典参考书和教科书。
费恩曼是一个活跃的公众人物。他在挑战者号调查委员会里的工作是众所周知的，特别是他的著名的O型环对寒冷的敏感性的演示，这是一个优美的实验，除了一杯冰水和C形钳以外其他什么也不需要。费恩曼博士1960年在加利福尼亚州课程促进会中的工作却很少人知道，他在会上指责教科书的平庸。
仅仅罗列费恩曼的科学和教育成就还没有充分抓住这个人物的本质。即使是他的最最技术性的出版物的读者都知道，费恩曼活跃的多面的人格在他所有的工作中都闪闪发光。除了作为物理学家，在各种不同的时候：他是无线电修理工，是锁具收藏家、艺术家、舞蹈家、邦戈(bongo)鼓手，以至玛雅象形文字的破译者。他的世界是永远的好奇，他是一个典型的经验主义者。
费恩曼于1988年2月15日在洛杉矶逝世。
\chapter*{新千年版前言}
自理查德·费恩曼在加利福尼亚理工学院讲授物理学导论课程以来，已经过去快50年了。这次讲课产生了这三卷《费恩曼物理学讲义》。在这50年中，我们对物理世界的认识已经大大改变了，但是《费恩曼物理学讲义》的价值仍旧存在。由于费恩曼对物理学独到的领悟和教学方法，费恩曼的讲义今天仍像第一次出版时那样具有权威性。这些教本已在全世界范围内被初学者，也被成熟的物理学家研读；它们已被翻译成至少12种语言，仅仅英语的印刷就有150万册以上。或许至今为止还没有其他物理学书籍有这样广泛的影响。
新千年版迎来了《费恩曼物理学讲义(FLP)》的新时代：21世纪的电子出版物时代。FLP改变为eFLP,本文和方程式用\LaTeX 电子排字语言表示，所有的插图用现代绘图软件重画。
这一版的印刷本的效果并没有什么特别之处，它看上去几乎完全和学物理的学生都已熟悉并热爱的最初的红色书一样。主要的差别在于扩大并改进了的索引，以前的版本第一次印刷以来的50年内读者们发现的885篇错误的改正，以及改正未来的读者可能发现的错误的便利。关于这一点我以后还要谈到。
这一版的电子书版本以及加强电子版不同于20世纪的大多数技术书籍的电子书，如果把这种书籍的方程式、插图、有时甚至包括课文，放大以后都成为多个像素。新千年版的 \LaTeX 稿本有可能得到最高质量的电子书，书页上的所有的面貌特征（除了照片）都可以无限制地放大而始终保持其精确的形状和细锐度。带有费恩曼原初讲课的声音和黑板照相、还带有和其他资源的联接的加强电子版是新事物，（假如费恩曼还在世的话）这一定会使他极其高兴。\footnote{原文“What would have given Feynman great pleasure”是虚拟式的句子，中文没有相当于英语虚拟式的句法，所以加上括号内的句子。——译者注}
\section*{费恩曼讲义的回忆}
这三卷书是一套完备的教科书。它们也是费恩曼在1961-1964年给本科生上物理学课的历史记录，这是加利福尼亚理工学院的一年级和二年级学生，无论他们主修什么课程，都必须上的一门课。
读者们可能和我一样很想知道，费恩曼的讲课对听课的学生的影响如何。费恩曼在这几本书的前言中提供了多少有些负面的看法。他写道：“我不认为我对学生做得很好”。马修·桑兹在他的《费恩曼物理学指导手册》的回忆文章中给出了完全正面的观点。出于好奇，2005年春天，我和从费恩曼1961-1964班级（大约150个学生）中半随机地挑选一组17位学生通过电子邮件或面谈联系——这些学生中有些在课堂上有很大的困难，而有一些很容易掌握课程；他们主修生物学，化学，工程，地理学，数学及天文学，还包括物理学。
经过了这些年，可能已经在他们的记忆中抹上了欣快的色彩，但大约有80\%回忆起费恩曼的讲课觉得是他们大学时光中精彩的事件。“就像上教堂。”听课是“一个变形改造的经历”，“一生的重要阅历，或许是我从加利福尼亚理工学院得到的最重要的东西。”“我是一个主修生物学的学生，但费恩曼的讲课在我的本科生经历中就像在最高点一样突出……虽然我必须承认当时我不会做家庭作业并且总是交不出作业。”“我当时是课堂上最没有希望的学生之一，但我从不缺一堂课……我记得并仍旧感觉到费恩曼对于发现的快乐……他的讲课具有一种··感情上的冲击效果，这在印刷的讲义中可能失去了。”
相反，好些学生，主要由于以下两方面问题，而具有负面的记忆。(i)“你无法通过上课学会做家庭作业。费恩曼太灵活了——他熟知解题技巧和可以作哪些近似，他还具有基于经验和天赋的直觉，这是初学的学生所不具备的。”费恩曼和同事们在讲课过程中知道这一缺陷，做了一些工作，部分材料已编入《费恩曼物理学指导手册》：费恩曼的三次习题课以及罗伯特·莱顿和罗各斯·沃格特(Rochus Vogt)选编的一组习题和答案。(ii)由于不知道下一节课可能会讨论什么内容产生一种不安全感，缺少与讲课内容有任何关系的教科书或参考书，其结果是我们无法预习，这是十分令人丧气的……我发现在课堂上的演讲是令人激动但却是很难懂，但（当我重建这些细节的时候发现）它们只是外表上像梵文一样难懂。当然，有了这三本《费恩曼物理学讲义》，这些问题已经得到了解决。从那以后的许多年，它们就成了加州理工学院学生学习的教科书，直到今天它们作为费恩曼的伟大遗产还保持着活力。
\section*{改错的历史}
《费恩曼物理学讲义》是费恩曼和他的合作者罗伯特·莱顿及马修·桑兹非常仓促之中创作出来的，根据费恩曼的讲课的录音带和黑板照相（这些都编入这新千年版的增强电子版）加工扩充而成\footnote{费恩曼的讲课和这三本书的起源的说法请参阅这三本书每一本都有的《费恩曼自序》和《前言》，也可参看《费恩曼物理学指导手册》中马修·桑兹的回忆以及1989年戴维·古德斯坦(DavidGood-stein)和格里·诺格鲍尔(Gerry Neugebauer)撰写的《费恩曼物理学讲义纪念版》特刊前言，它也刊载在2005年限定版中。}。由于要求费恩曼、莱顿和桑兹高速度工作，不可避免地有许多错误隐藏在第一版中。在以后几年中，费恩曼收集了加州理工学院的学生和同事以及世界各地的读者发现的、长长的、确定的错误列表。在20世纪60年代和70年代早期，费恩曼在他的紧张的生活中抽出时间来核实第1卷和第2卷中确认的大多数，不是全部错误，并在以后的印刷中加入了勘误表。但是费恩曼的责任感从来没有高到超过发现新事物的激情而促使他处理第3卷中的错误。\footnote{1975年，他开始审核第3卷中的错误，但被其他事情所分心，因而没有完成这项工作，所以没有作出勘误。}在1988年他过早的逝世后，所有三卷的勘误表都存放到加州理工学院档案馆，它们躺在那里被遗忘了。
2002年，拉尔夫·莱顿(Ralph Leighton)（已故罗伯特·莱顿的儿子，费恩曼的同胞）告诉我，拉尔夫的朋友迈克尔·戈特里勃(Michael Gottlieb)汇编了老的和长长的新的勘误表。莱顿建议加州理工学院编纂一个改正所有错误的《费恩曼物理学讲义》的新版本，并将他和戈特里勃当时正在编写的新的辅助材料——《费恩曼物理学指导手册》一同出版。
费恩曼是我心目中的英雄，也是亲密的朋友。当我看到勘误表和提交的新的一卷的内容时，我很快就代表加州理工学院（这是费恩曼长时期的学术之家，他、莱顿和桑兹已将《费恩曼物理学讲义》所有的出版权利和责任都委托给她了）同意了。一年半以后，经过戈特里勃细微工作和迈克尔·哈特尔(Micheal Hartl)（一位优秀的加州理工学院博士后工作者，他审校了加上新的一卷的所有的错误）仔细的校阅，《费恩曼物理学讲义》的2005限定版诞生了，其中包括大约200处勘误。同时发行了费恩曼、戈特里勃和莱顿的《费恩曼物理学指导手册》。
我原来以为这一版是“定本”了。出乎我意料的是全世界读者热情响应。戈特里勃呼吁大家鉴别出更多错误，并通过创建的费恩曼讲义网站www.feynmanlectures.info提交给他。从那时起的五年内，又提交了965处新发现的错误，这些都是从戈特里勃、哈特尔和纳特·博德(Nate Bode)（一位优秀的加州理工学院研究生，他是继哈特尔之后的加州理工学院的错误检查员）的仔细校对中遗漏的。这些965处被检查出来的错误中80处在《定本》的第四次印刷（2006年8月）中改正了，余下的885处在这一新千年版的第一次印刷中被改正（第1卷中332处，第2卷中263处，第3卷200处），这些错误的详情可参看www.feynmanlectures.info.
显然，使《费恩曼物理学讲义》没有错误已成为全世界的共同事业。我代表加州理工学院感谢2005年以来作了贡献的50位读者以及更多的在以后的年代里会作出贡献的读者。所有贡献者的名字都公示在www.feynmanlectures.info/flp-errata.html上。
几乎所有的错误都可分为三种类型：(i)文字中的印刷错误；(ii)公式和图表中的印刷和数学错误——符号错误，错误的数字（例如，应该是4的写成5），缺失下标、求和符号、括号和方程式中一些项；(iii)不正确的章节、表格和图的参见条目。这几种类型的错误虽然对成熟的物理学家来说并不特别严重，但对于初识费恩曼的学生，就可能造成困惑和混淆。
值得注意的是，在我主持下改正的1165处错误中只有不多几处我确实认为是真正物理上的错误。一个例子是第二卷，5-9页上一句话，现在是“……接地的封闭导体内部没有稳定的电荷分布不会在外部产生[电]场”（在以前的版本中漏掉了接地一词）。这一错误是好些读者都曾向费恩曼指出过的，其中包括威廉和玛丽学院(The College of William and Mary)学生比尤拉·伊丽莎白·柯克斯(Beulah Elizabeth Cox)，她在一次考试中依据的是费恩曼的错误的段落。费恩曼在1975年给柯克斯女士的信中写道：“你的导师不给你分数是对的，因为正像他用高斯定律证明的那样，你的答案错了。在科学中你应当相信逻辑和论据、仔细推理而不是权威。你也正确阅读和理解了书本。我犯了一个错误，所以书错了。当时我或许正想着一个接地的导电球体，或别的；使电荷在（导体球）内部各处运动而不影响外部的事物。我不能确定当时是怎样做的。但我错了。你由于信任我也错了。”\footnote{《与习俗完全合理的背离，理查德·P·费恩曼的信件》288-289页，米歇尔·费恩曼(Michelle Feynman)编，Basic Books，纽约，2005。}
\section*{这一新千年版是怎样产生的}
2005年11月到2006年7月之间，340个错误被提交到费恩曼讲义网站。值得注意的是，其中大多数来自鲁道夫·普法伊弗(Rudolf Pfeiffer)博士一个人：当时是奥地利维也纳大学的物理学博士后工作者。出版商艾迪生·卫斯利(Addison Wesley),改正了80处错误，但由于费用的缘故而没有改正更多的错误：由于书是用照相胶印法印刷的，用1960年代版本书页的照相图出版印刷。改正一个错误就要将整个页面重新排字并要保证不产生新的错误，书页要两个不同的人分别各排一页，然后由另外几个人比较和校读。——如果有几百个错误要改正，这确是一项花费巨大的工作。
戈特里勃、普法伊弗和拉尔夫·莱顿对此非常不满意，于是他们制定了一个计划，目的是便于改正所有错误，另一目的是做成电子书的《费恩曼物理学讲义》的加强电子版。2007年，他们将他们的计划向作为加州理工学院的代理人的我提出，我热心而又谨慎。当我知道了更多的细节，包括《加强电子版本》中一章的示范以后，我建议加州理工学院和戈特里勃、普法伊弗及莱顿合作来实现他们的计划。这个计划得到三位前后相继担任加州理工学院物理学、数学和天文学学部主任——汤姆·汤勃列罗(Tom Tomlrello)、安德鲁·兰格(Andrew Lange)和汤姆·索伊弗(Tom Saifer)——的支持；复杂的法律手续及合同细节由加州理工学院的知识产权法律顾问亚当·柯奇伦(Adam Cochran)完成。《新千年版》的出版标示着该计划虽然很复杂但已成功地得到执行。尤其是：
普法伊弗和戈特里勃已将所有三卷《费恩曼物理学讲义》（以及来自费恩曼的课程并收入《费恩曼物理学指导书》的1000多道习题）转换成\LaTeX。《费恩曼物理学讲义》的图是在书的德文译者亨宁·海因策(Henning Heinze)的指导下，为用于德文版，在印度用现代的电子方法重画的。为了将海因策的插图的非独家使用于新千年英文版，戈特里勃和普法伊弗购买了德文版[奥尔登博(Oldenbourg)出版]的LTEX方程式的非独家的使用权，普法伊弗和戈特里勃不厌其烦地校对了所有LTEX文本和方程式以及所有重画的插图，并必要时作了改正。纳特·博德和我代表加州理工学院对课文、方程式和图曾作过抽样调查，值得注意的是，我们没有发现错误。普法伊勃和戈特里勃是惊人的细心和精确。戈特里勃和普法伊弗为约翰·沙利文(John Sullivan)在亨丁顿实验室安排了将费恩曼在1962—1964年黑板照相数字化，以及乔治·布卢迪·奥迪欧(George Blood Audio)将讲课录音磁带数字化——从加州理工学院教授卡弗·米德(Carver Mead)获得财政资助和鼓励，从加州理工学院档案保管员谢利·欧文(Shelly Erwin)处得到后勤支持，并从柯奇伦处得到法律支持。
法律问题是很严肃的。20世纪60年代，加州理工学院特许艾迪生·卫斯利发表印刷版的权利，20世纪90年代，给予分发费恩曼讲课录音和各种电子版的权利。在21世纪初，由于先后取得这些特许证，印刷物的权利转让给了培生(Pearson)出版集团，而录音和电子版转让给珀修斯(Perseus)出版集团。柯奇伦在一位专长于出版的律师艾克·威廉姆斯(Ike Williams)的协助下，成功将所有这些权利和珀修斯结合在一起，使这一新千年版成为可能。
\section*{鸣谢}
我代表加州理工学院感谢这许多使这一新千年版成为可能的人们。特别是，我感谢上面提到的关键人物：拉尔夫·莱顿，迈克尔·戈特里勃，汤姆·汤勃列罗，迈克尔·哈特尔，鲁道夫·普法伊弗，亨宁·海因策，亚当·柯奇伦，卡弗·米德，纳特·博德，谢利·欧文，安德鲁·兰格，汤姆·索伊弗，艾克·威廉姆斯以及提交错误的50位人士（在www.feynmanlectures. info中列出）。我也要感谢米歇尔·费恩曼(Michelle Feynman)（理查德·费恩曼的女儿）始终不断的支持和建议，加州理工学院的艾伦·赖斯(Alan Rice)的幕后帮助和建议，斯蒂芬·普奇吉(Stephan Puchegger)和卡尔文·杰克逊(Calvin Jackson)给普法伊弗从《费恩曼物理学讲义》转为\LaTeX 的帮助和建议。迈克尔·菲格尔(Michael Figl)、曼弗雷德·斯莫利克(Manfred Smolik)和安德列斯·斯坦格尔(Andreas Stangl)关于改错的讨论，以及珀修斯的工作人员和（以前版本）艾迪生·卫斯利的工作人员。
\hfill 基普·S·桑尼(Kip S. Thorne)
\hfill 荣休理论物理费恩曼教授
\hfill 加州理工学院
\hfill 2010年10月
\chapter*{费曼自序}
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\includegraphics[width=0.4\textwidth]{Chapter0/Feynman}
\end{wrapfigure}
这是我前年与去年在加利福尼亚理工学院对一二年级学生讲授物理学的讲义。当然，这本讲义并不是课堂讲授的逐字逐句记录，而是已经经过了编辑加工，有的地方多一些，有的地方少一些。我们的课堂讲授只是整个课程的一部分。全班180个学生每周两次聚集在大教室里听课，然后分成15到20人的小组在助教辅导下进行复习巩固。此外，每周还有一次实验课。
在这些讲授中，我们想要抓住的特殊问题是，要使充满热情而又相当聪明的中学毕业生进入加利福尼亚理工学院后仍旧保持他们的兴趣。他们在进入学院前就听说过不少关于物理学是如何有趣以及如何引人入胜——相对论、量子力学以及其他的新概念。但是，一旦他们学完两年我们以前的那种课程后，许多人就泄气了，因为教给他们意义重大、新颖的现代的物理概念实在太少。他们被安排去学习像斜面、静电学以及诸如此类的内容，两年过去，没什么收获。问题在于，我们是否有可能设置一门课程能够顾全那些比较优秀的、兴致勃勃的学生，使其保持求知热情。
我们所讲授的课程丝毫也不意味着是一门概况性的课程，而是极其严肃的。我想这些课程是对班级中最聪明的学生而讲的，并且可以肯定，这可能是对的，甚至最聪明的学生也无法完全消化讲课中的所有内容——其中加入了除主要讨论的内容之外的有关思想和概念多方面应用的建议。不过，为了这个缘故，我力图使所有的陈述尽可能准确，并在每种场合都指明有关的方程式和概念在物理学的主体中占有什么地位，以及--随着他们学习深入——应怎样作出修正。我还感到，重要的是要向这样的学生指出，他们应能理解——如果他们够聪明的话-—哪些是从已学过的内容中推演出来的，哪些是作为新的概念而引进的。当出现新的概念时，假若这些概念是可推演的，我就尽量把它们推演出来，否则就直接说明这星一个新的概念，它根本不能用已学过的东西来阐明，也不可能予以证明，而是直接引进的。
在讲授开始时，我假定学生们在中学已学过一些内容，如几何光学、简单的化学概念，等等。我也看不出有任何理由要按一定的次序来讲授。就是说没有详细讨论某些内容之前，不可以提到这些内容。在讲授中，有许多当时还没有充分讨论过的内容出现。这些内容比较完整的讨论要到以后学生的预备知识更齐全时再进行。电感和能级的概念就是例子，起先，只是以非常定性的方式引入这些概念,后来再进行较全面的讨论。
在针对那些较积极的学生的同时，我也要照顾到另一些学生，对他们来说，这些外加的五彩缤纷的内容和不重要的应用只会使其感到头痛，也根本不能要求他们掌握讲授中的大部分内容。对这些学生而言,我要求他们至少能学到中心内容或材料的脉络。即使他不理解一堂课中的所有内容,我希望他也不要紧张不安。我并不要求他理解所有的内容,只要求他理解核心的和最确切的面貌。当然，对他来说也应当具有一定的理解能力，来领会哪些是主要定理和主要概念，哪些则是更高深的枝节问题和应用，这些要过几年他才会理解。
在讲课过程中有一个严重困难：在课程的讲授过程中一点也没有学生给教师的反馈来指示讲授的效果究竟如何。这的确是一个很严重的困难，我不知道讲课的实际效果的好坏。整个事件实质上是一种实验。假如要再讲一次的话，我将不会按同样的方式去讲——我希望我丕会再来一次！然而，我想就物理内容来说，第一年的情形看来还是十分满意的。
但在第二年，我就不那么满意了。课程的第一部分涉及电学和磁学，我想不出什么真正独特的或不同的处理方法,也想不出什么比通常的讲授方式格外引人入胜的方法。因此在讲授电磁学时，我并不认为自己做了很多事情。在第二年末，我原来打算在电磁学后再多讲一些物性方面的内容，主要讨论这样一些内容如基本模式、扩散方程的解、振动系统、正交函数等等，并且阐述通常称为“数学物理方法”的初等部分内容。回顾起来，我想假如再讲一次的话，我会回到原来的想法上去，但由于没有要我再讲这些课程的打算，有人就建议介绍一些量子力学——就是你们将在第3卷中见到的——或许是有益的。
显然，主修物理学的学生们可以等到第三年学量子力学。但是，另一方面，有一种说法认为许多听我们课的学生是把学习物理作为他们对其他领域的主要兴趣的背景；而通常处理量子力学的方式对大多数学生来说这些内容几乎是无用的，因为他们必须花费相当长的时间来学习它。然而，在量子力学的实际应用中——特别是较复杂的应用中，如电机工程和化学领域内--微分方程处理方法的全部工具实际上是用不到的。所以，我试图这样来描述量子力学的原理,即不要求学生首先掌握有关偏微分方程的数学。我想，即使对一个物理学家来说，我想试着这样做--按照这种颠倒的方式来介绍量子力学——是一件有趣的事，由于种种理由，这从讲课本身或许会明白。不过我认为，在量子力学方面的尝试不是很成功,这主要是因为在最后我实际上已没有足够的时间（例如，我应该再多讲三四次来比较完整地讨论能带、概率幅的空间的依赖关系等这类问题）。而且,我过去从未以这种方式讲授过这部分课程，因此缺乏来自学生的反馈就尤其严重了。我现在相信,还是应当迟一些讲授量子力学。或许有一天我会有机会再来讲授这部分内容，到那时我将会讲好它。
在这本讲义中没有列入有关解题的内容，这是因为另有辅导课。虽然在第一年中，我的确讲授过三次关于怎样解题的内容，但没有将它们收在这里。此外，还讲过一次惯性导航，应该在转动系统后面，遗憾的是在这里也略去了。第五讲和第六讲实际上是桑兹讲授的，那时我正外出。
当然，问题在于我们这个尝试的效果究竟如何。我个人的看法是悲观的，虽然与学生接触的大部分教师似乎并不都有这种看法。我并不认为自己在对待学生方面做得很出色。当我看到大多数学生在考试中采取的处理问题的方法时，我认为这种方式是失败了。当然，朋友们提醒我，也有一二十个学生——非常出人意外地——几乎理解讲授的全部内容,并且非常积极地攻读有关材料,兴奋地、感兴趣地钻研许多问题。我相信，这些学生现在已具备了一流的物理基础，他们毕竟是我想要培养的学生。但是，“教育之力量鲜见成效，除非施之于天资敏悟者，然若此又实为多余。”[吉本(Gibbon) \footnote{Edward Gibbon (1737 - 1794)，英国历史学家。————译者注} ]
但是，我并不想使任何一个学生完全落在后面，或许我曾经这样做的。我想，我们能够更好地帮助学生的一个办法是，多花一些精力去编纂一套能够阐明讲课中的某些概念的习题。习题能够充实课堂讲授，使讲过的概念更加实际,更加完整和更加易于牢记。
然而，我认为要解决这个教育问题就要认识到最佳的教学只有当学生和优秀的教师之间建立起个人的直接关系在这种情况下，学生可以讨论概念、考虑问题、谈论问题,除此之外，别无他法。仅仅坐在课堂里听课或者只做指定的习题是不可能学到许多东西的。但是，现在我们有这么多学生要教育，因此我们必须尽量找出一种代替理想情况的办法。或许，我的讲义可以作出一些贡献；也许在某些小地方有个别教师和学生会从讲义中受到一些启示或获得某些观念，当他们彻底思考讲授内容，或者进一步发展其中的一些想法时，他们或许会得到乐趣。
\hfill R.P.费曼
\hfill 1963年6月
\chapter*{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
\hfill R.P.费曼
\hfill 1963年7月
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