物理學重要著作列表

這些是**物理**上的**重要著作列表**，按領域排列。

這些著作被認為是重要的原因如下：

1. 課題開創者：創立了新方向的出版物。
2. 突破：使得科學知識發生重大改變的出版物。
3. 影響：對世界有著重大影響的出版物。

 

## 古典力學

* 艾薩克・牛頓，《自然哲學的數學原理》

　
: 常略為《數學原理》，是牛頓發表於 1687 年 7 月 5 日的三卷著作。可能是所有曾出版的科學著作中最有影響力的，它不僅包含了構成古典力學根基的牛頓運動定律也包含了他的萬有引力定律。他推導出行星的運動的克卜勒定律，於牛頓推導之前這些定律為由經驗產生的公式。於表述他的物理理論時，牛頓也同步發展出一個稱為微積分的數學領域。

　
: 在這本書出版之前，數學僅僅用於_描述_自然。這是第一個數學用於_解釋_自然的例子。這裡誕生了一種實踐方式，現在已經是如此標準的做法以至於我們把它和科學視為同一個東西，這種方式就是通過假定數學公理並表明他們的結論是可觀測的現象來解釋自然。換句話說，原理一書的偉大之處不僅在於發展了一些物理和數學的基本理論，而且是第一個也是最徹底的 (從這個標題充分顯示) 聯繫了科學和數學。該書的影響如此深刻，使得今天我們覺得這個聯繫如此之明顯，令人無法想像科學可能有任何別的途徑。

## 相對論

* 愛因斯坦，〈論動體的電動力學〉，《物理年鑑》. 1905 年 6 月 30 日。

　
: 狹義相對論創立於 1905 年，僅考慮互相作等速運動的慣性參照系中的觀察者。在創立該理論時，愛因斯坦曾寫信給 Mileva (米勒娃，他的妻子)，內容關於 "我們在相對運動上的工作"。該論文引入了狹義相對論，一個關於時間、距離、物質和能量的理論。理論假設光速在真空中對於所有觀察者不變。狹義相對論解決了自從邁克生 - 莫雷實驗以來變得很顯眼的疑惑，該實驗沒有表明光波需穿過任何媒質才能傳播 (其它已知的波都在媒質中傳播 - 例如水或者空氣)。光波實際上不通過任何媒質傳播的理論更推論出：光速是恆定不變的，而非相對於觀察者的運動而改變的。這在牛頓的古典力學中卻是不可能的情況，愛因斯坦則提供了一個新的體系使得這個成為可能。

## 量子力學

* 普朗克，〈關於在正常光譜中的能量的分布定律〉（On the Law of Distribution of Energy in the Normal Spectrum），《物理年鑑》, 1901 年第 4 卷，553 頁。

　
: 普朗克最初在 1900 年給出了這個定律 (發表於 1901 年)，試圖在 Rayleigh-Jeans 定律 (對長的波長有效) 和維因定律 (對短波長有效) 之間給出一個插值。他發現上述函數對於所有波長的數據都匹配得非常好。

　
: 本文被視為量子理論的開端。

* 狄拉克，<量子力學原理> (The Principles of Quantum Mechanics)，1930 年初版。

　
: 這本書用現代記號（大部分由狄拉克本人發展出來）總結了量子力學的概念，在書的結尾部分也探討了他首先開創的電子的相對論性理論（即狄拉克方程式）。此書的寫作未參照任何量子力學相關著述。該書在科學史上具有重要地位。

## 熱力學

* 班傑明・湯姆生，〈受摩擦激勵的熱源的一個試驗調查〉（An Experimental Enquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited by Friction），《自然科學會報》(Philosophical Transaction of the Royal Society) _(1798 年) p. 102_

　
: 對於鏜加農炮時所產生的熱的觀察導致湯姆生否定了熱素學說並主張熱是運動的一種形式。

## 統計力學

* 約西亞・吉布斯，《論異類物質的平衡》，1878 年

　
: 在 1876 年和 1878 年之間，吉布斯寫了一些列論文，合稱 "_論異類物質的平衡 (On the Equilibrium of Heterogeneous Substances)_", 這被視為 19 世紀物理學最偉大的成就之一併且是物理化學的學科的基礎。在這些論文中，吉布斯把熱動力學應用到物理化學現象的解釋上並證明了以前認為是孤立不可解釋的現象的解釋和關聯。吉布斯的在異類平衡上的論文包括：《一些化學勢的概念》、《一些自由能的概念》、《一些吉布斯系綜的典型 (統計力學領域的基礎》、《一個_相規則_》。

* 愛因斯坦，《論懸浮於靜態液體的小粒子的運動 -- 熱的分子運動理論所需》（Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen.），物理學年鑑 17, 549, 1905 年.

　
: 在各篇論著中愛因斯坦包括了他對布朗運動的研究，並提出了原子存在的經驗證據。

* 里奧・卡達諾夫，《接近 T\_c 的易辛模型的縮放定律》，Physica 2, p. 263 (1966).

　
: 引入了重正化群的實空間觀點，並用這個概念解釋易辛模型的幾個縮放指數之間的關係。

* 肯尼斯・威爾森，《重正化群：臨界現象和近藤問題》，Rev. Mod. Phys. 47, 4, p. 773-840 (1974 年)

　
: 重正化群在近藤問題解決上的應用。作者因本文獲得 1982 年的諾貝爾獎。

## 電磁學

* 《論法拉第力線》，馬克士威，詹姆斯，On Faraday's lines of force, University Press, 1856

　
: 馬克士威將法拉第的場線類比為流體力學中的流線，再借用流體力學的一些數學框架，推導出一系列初成形的電磁學雛論。

　
: 法拉第發現隨時間而變的磁場可以產生電場，1864 年，馬克士威推論隨時間而變的電場也可以產生磁場，經實驗發現他的 方程式在真空中有電磁波解，並算出此電磁波的傳播速度。電場與磁場可以相互產生。電磁波便是由此而來。

* 《論物理力線》，馬克士威，詹姆斯，On physical lines of force **10**, Philosophical Magazine: pp. 11–23, 1861, doi:10.1080/14786431003659180  引文格式 1 維護：冗餘文本 (link)

　
: 馬克士威闡述了可以比擬各種電磁現象的「分子渦流理論」，和電位移的概念，又論定光波為電磁波。馬克士威又將各種描述電磁現象的定律整合為馬克士威方程組。

* 《電磁場的動力學理論》，馬克士威，詹姆斯，A dynamical theory of the electromagnetic field, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1865, **155**: 459–512 。
* 馬克士威首次系統性地陳列出馬克士威方程組。馬克士威應用先前論文《論物理力線》裏提出的位移電流的概念，來推導出電磁波方程式。這導引將電學、磁學和光學聯結成一個統一理論。
* 馬克士威用精確的數學語言歸納當時已知的電磁現象。這些現象可簡略陳述如下:

**_1. 電荷會產生電場 (庫侖定律)_**
**2. 磁場的變化會產生電場 (法拉第電磁感應定率)**
**3. 單獨的磁極並不存在**
**4. 電流會產生磁場 (安培定率) 電場的變化也會產生磁場**

* 1888 年，德國物理學家赫茲在實驗室製造出了電磁波，它的特性與馬克士威所預測的一致，因而證實了馬克士威的電磁理論。
* 1901 年馬可尼 (Guglielmo Marconi，1874~1937，義大利人) 首先成功傳送無線電報橫越大西洋，而開始了電磁波的實際應用。

## 流體力學

* 奧斯本・雷諾，《一個決定水的運動是直接還是複雜的以及關於平行通道的阻尼定律的實驗調查》(_An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels_)，哲學學報 (Philosophical Transactions), 174 卷，(1883 年).

　
: 引入了無因次雷諾數，研究了從層流到亂流的臨界雷諾數。

* 安德雷・柯爾莫哥洛夫，《極大雷諾數的不可壓縮粘滯流體中的亂流的局部結構》，Dokl. Akad. Nauk. SSSR 30, p. 4 (1941). Reprinted in Proc. Roy. Soc. A 434, p. 9 (1991).

　
: 引入了唯一一個經得起時間考驗的亂流的定量理論。

* 莫寧、亞格羅姆（A.S. Monin, A.M. Yaglom），《統計流體力學》，麻省理工出版社 (1971 年). 第一版為俄語，由 Nauka 出版 (1965 年).

　
: 亂流最重要的評論課文。

## 非線性動力學和混沌

* 愛德華・勞侖次，《確定非週期性流》，大氣科學期刊 (Journal of Atmospheric Sciences), vol. 20, p. 130-148 (1963 年).

　
: 確定非線性常微分方程式的有線系統被引入，以表示受力耗散液體動力學流，來模擬實際大氣層中的簡單現象。所有找到的解是不穩定的，多數非週期性，因而導致對長期氣象預測的可行性的重新評估。在這篇論文中，勞侖次吸子第一次出現，並給出了現在稱為蝴蝶效應的現象的提示。

## 量子場論

* 理查・費曼 (Richard P. Feynman)，《量子電動力學的時空方法》，物理評論 (Physical Review), vol. 76, 6, p. 769 (1949 年).

　
: 引入量子電動力學的費曼圖方法。

## 宇宙學

* E.W. Kolb, M.S. Turner，《早期宇宙》，Addison-Wesley, 1990 年。

　
: 宇宙學最重要參考教科書，討論觀測和理論問題。

## 凝聚體物理

* 約翰・巴丁、利昂・庫珀與約翰・施里弗，《超導理論》，Phys. Rev. 108 (5), 1175 (1957).

　
: 一般超導 BCS 理論，把電子交互作用和網格的聲子關聯起來。作者獲得了諾貝爾獎。

## 電漿物理

* 歐文・朗繆爾，《朗繆爾作品集》(1961 年)，Vol.3: 熱離子現象：1916-1937 年的論文，Vol.4: 放電：1923-1931 年的論文

　
: 這兩卷諾貝爾獎獲得者朗繆爾的著作，包括從他用電離氣體 (也就是電漿) 的實驗導致的早期論文。這些書總結了電漿的很多基本性質。朗繆在大約 1928 年發明了_電漿_一詞。

* 漢尼斯・阿爾文、卡爾 - 古納・費爾薩馬，《宇宙電動力學》，第 2 版 (1963 年)

　
: 漢尼斯・阿爾文因為磁流體動力學 (MHD，把電漿建模為液體的科學) 的發展而榮獲諾貝爾獎。該書鋪設了基礎工作，但是也顯示出 MHD 可能對於像空間電漿這樣的低密度電漿是不夠的。幾乎 20 年後，阿爾文的書**宇宙電漿** (1981 年) 基於他 20 年的工作，並解釋了空間等粒子為何會產生更複雜的現象，例如 Birkeland 流 (電流) 和雙層，以及為何電路理論和電流的知識應該用於對它們建模。

## 參考文獻