菲利普·鲍尔序

《〈自然〉百年物理经典》（共两册）的文章皆出自十卷本论文精选集《〈自然〉百年科学经典》，后者收录了国际学术期刊《自然》自1869年创刊至2007年发表过的最具影响力的经典文献。《〈自然〉百年物理经典》以物理学为线索，收录了从基础理论物理到天文学和半导体微电子学等应用物理方向的文章。在学术出版领域，物理学是《自然》的传统优势学科，特别是在二十世纪早期，物理学家更是倾向于将自己的最新成果刊发在《自然》上。《〈自然〉百年物理经典》展现了物理学从詹姆斯·克拉克·麦克斯韦和开尔文勋爵时代发展至今的光辉历程。这些经典文献首次以中英对照的形式出版，每篇同时配有简短的导读，以便中国读者快速了解文献的内容和研究的意义。ft　　英文

《自然》创刊伊始，物理学作为独立的学科，尚处于起步阶段。诚然，如今人们所说的物理学有着更为悠久的历史。公元前四世纪，亚里士多德便为自己的一部论述自然界万物的著作冠以了“物理学”之名。十七世纪，伽利略和艾萨克·牛顿对于物体运动法则的研究，也成为后世所说的科学革命的核心所在。在某种意义上，人们或许可以说，物理是一切自然哲学之基础。正是这一特征，使得物理长久以来未能被人们确立为一门独立的学科：似乎世间万物之道皆归于物理。我们经常可以发现，支配原子和基本粒子相互作用的定律同样适用于化学和生物学，而物理学定律也定义和约束了我们对整个宇宙的理解，以及自138亿年前宇宙诞生以来它是如何演化的。ft　　英文

物理学的研究应该从理论基础和实验观察两个方面着手，同时，其应用对于社会的革命性技术的发展也起到了至关重要的作用。上述两点认识在剑桥大学卡文迪什实验室的创立（《自然》创刊几年之后）中得到了印证。麦克斯韦担任实验室的首位主任，之后实验室迅速成长为世界上最重要的物理学学术研究中心之一。1873年，《自然》上就曾刊发并讨论过麦克斯韦的气体动力学理论。ft　　英文

十九世纪末，《自然》上刊发了多篇重要论文，所涉及的问题也是天文学关心的问题：例如，太阳那样的恒星是从哪里获得巨大的且看似无穷无尽的能量的？回答上述问题有赖于基础物理学的相关发现——1895年X射线的发现及紧随其后放射性的发现，以及随后关于原子核内能量的研究。放射性衰变放出的粒子可用来探究原子自身的内部结构，从而使化学元素的性质得到合理化的解释，并使得粒子加速器等设备的建造得以实现。今天，粒子加速器是探索远小于原子尺度的物质的性质和构成规律的主要实验设备。ft　　英文

了解太阳之前需要先了解原子核，这很好地阐释了物理学中经常揭示的统一性。在极大尺度上理解宇宙需要在极小尺度上对其构成有更为深入的理论研究，这点现在已经很清楚。事实上，为极大尺度和极小尺度分别提供了概念框架的理论——广义相对论和量子力学——都是在二十世纪初被提出的（当时也在《自然》上引发了讨论），而统一上述两种理论现已成为物理学最重要的目标之一。ft　　英文

有时，人们会说二十世纪前半叶是物理学取得空前发展的时代，二十世纪后半叶是生物学蓬勃兴起的时代。但关于生命科学的很多理解都曾经是，也一直是基于物理学的进展。X射线成为测定蛋白质结构和其他生物分子结构的主要技术，最著名的发现是在1953年揭示了DNA的化学本质。利用核磁共振技术测量来自磁性原子核的信号也是研究生物物质结构非常重要的方法。1973年发表在《自然》上的关于利用该技术进行成像分析的研究工作之后也获得了诺贝尔奖，核磁共振成像现已成为神经科学、生物医学和临床医学研究必不可少的手段。ft　　英文

《自然》也密切跟踪物理学在实际应用领域的最新进展，其中最为著名的当属电话、电视等电信技术。当今物理学的应用领域主要集中在微电子学：从数字固态集成电路和计算机的实现，到如今在量子计算和量子密码学领域内基于量子力学基本原理对信息进行处理。植根于物理学的信息技术和人工智能似乎正在成长为引领二十一世纪技术变革的中坚力量。ft　　英文

中国在各行各业取得了举世瞩目的辉煌成就，在物理学领域亦打下了坚实的基础。杨振宁和李政道从理论上推翻了宇称守恒定律从而荣获1957年的诺贝尔物理学奖，宇称是基本粒子表现出来的一种对称性。他们提出了通过核物理的实验，具体来说即通过观察放射性衰变过程中释放出来的粒子来验证他们的理论。这个实验于1956年由华裔女科学家吴健雄领导完成，她成功验证了李政道和杨振宁的设想，从而帮助两人成功斩获诺贝尔奖。现在回首这段历史，吴健雄无疑也应该分享这一荣誉。ft　　英文

华裔科学家崔琦因发现半导体微结构中的基本量子力学效应（分数量子霍尔效应）而荣获1998年诺贝尔物理学奖。今天，中国的量子信息技术研究融合了量子原理和器件工程学，具有无限的应用潜力，这也是一个中国科学研究领先世界水平的领域。由中国科学院联合研究团队研制的“墨子号”量子卫星于2016年成功发射，这是首颗用于传输量子加密数据以实现安全通信的卫星，也是中国空间尺度量子实验项目（QUESS）的核心部分。ft　　英文

这套《自然》杂志物理论文选集的出版，无论对学术界和产业界的物理学家，抑或是科学史研究人员，都极具参考价值。简短的编辑导读也会帮助物理专业的学生及大众读者更好地理解和运用这些经典文献。这套选集或许并不能完整地呈现二十世纪中期至二十一世纪初所有物理学的研究成果，但我们仍期望各位读者能从中找到自己喜欢并感兴趣的内容。为此，这套选集不仅收录了那些具有历史价值的文献，同时也收录了那些研究结论至今仍具有重要意义的文章。我们希望，呈现在诸位面前的，不仅仅是一部物理学的编年史，更是一幅荟萃过去150年全人类智慧文明中最为深刻思想的灿烂画卷。ft　　英文

菲利普·鲍尔

《自然》前任顾问编辑