一、问题 3
理论预言和演绎推理—— 海王星发现趣谈 3
发现矛盾和捕捉问题——科学研究的起点 7
对理论的数学美的追求——狄拉克关于正电子的预言 10
选题的竞争性和挑战性——反西格马负超子的发现 14
意外之举和科学探索——激光器的发明 18
二、实验 25
独特设计 另辟蹊径——光速测定的历史追溯 25
坚持不懈 反复实验——热功当量的精密测定 28
大胆的假设 细致的验证——吉尔伯特的小地球实验 31
洞察力在实验中的作用——稀有元素氩的发现 33
实验技术和理论思维的结合——卢瑟福原子有核模型的诞生 36
转向观测法的作用和应用——射电天文学的产生 40
理论指导下有明确实验目的性的重要——戴维逊证实物质波的电子散射实验 43
三、机遇 49
固守“分子电流说”的悲剧——安培丧失电磁感应发现权的由来 49
机遇偏爱有准备的头脑——电流磁效应的发现 52
敏锐与穷追不舍——伦琴X射线的发现 55
是“白色电介质”引起的噪声吗——3k微波辐射背景发现趣谈 59
理论预言与抓住机遇——从发现中子谈起 63
四、理想实验 69
逻辑推理与理想实验——从伽利略对落体研究谈起 69
壁厚几千米的水桶实验——马赫对牛顿绝对空间和绝对运动观念的批判 73
理想实验是一种思维方法——同时性的相对性发现 76
认识与观察者有关吗——从测不准关系谈起 80
五、类比 87
类比方法创新律——库仑定律的确立 87
类比法的成功与不足——从惠更斯提出光的波动说谈起 90
类比法和逻辑思维——光的波动说的复兴 92
类比法的又一范例——麦克斯韦电磁场方程的确立 96
类比方法的妙用——电话机的诞生 99
类比法能导致新理论的诞生——德布罗意波理论的提出 102
类比法和数学方法的结合——薛定谔方程的建立 106
六、推理 111
比较性推理和实验性比较——电的同一性的实验论证 111
实验观察和逻辑推理——基尔霍夫定律之推导 114
演绎推理和提出假说——位移电流的引入 118
内插法和溯因推理的应用——普朗克量子假说的提出 121
假说的验证需要时间——地球是扁平形概念的确立 127
七、假说 127
科学假说的验证是个复杂、曲折、艰苦的过程——从阿佛加德罗假说谈起 131
假说的依据及其在科学发展中的作用——安培的分子电流假说 135
质疑、提问和试探性假设——弱相互作用下宇称不守恒定律的发现 138
八、理论思维 145
“天电”与“地电”相同吗——谈风筝实验 145
伟大的发现 错误的解释——记伽伐尼的发现 147
有限的实验事实 普遍适用的结论——牛顿也有失误的时候 150
稳态与瞬态——从发现电磁感应谈起 153
从个性到共性 从特殊到普遍——能量守恒和转化定律的确立 156
辩证思维和实验结果分析——迈克耳逊-莫雷实验 159
理论预言的作用——宣告电磁波和光压的存在 163
新结果 新思想 新理论——敢与传统观念决裂的汤姆逊 166
理论内在的完备性、对称性和逻辑简单性——爱因斯坦创立狭义相对论的原则 169
尊重事实 实事求是——密立根的科研态度 172
非决定论物理学思想的确立——关于波函数统计解释的提出 174
想象力和理论预言的结合——谈正电子的发现 178
能量守恒定律失效了吗——中微子的发现过程 181
喜剧性的错误导致的重大发现——氘是怎样找到的 185
不轻信 不盲从 有创新——梅曼红宝石激光器的研制 189
“统一性”的方法论意义——爱因斯坦追求统一场论的曲折经历 192
灵感和其他——氨分子钟的成功 196
百分之九十八的汗水 百分之二的灵感——赛宾混响公式的得出 199
九、模型方法 205
以理想模型法研究“热的运动原理”——卡诺定理的建立 205
唯象方法与模型方法的结合——从研究原子结构谈起 208
量子条件和原子结构——玻尔原子模型的提出 210
再谈唯象方法与模型方法的结合——层子模型、袋模型、弦模型的提出 214
和谐的思想加数学方程——行星运行三大定律的发现 219
十、数学方法 219
演绎方法和数学方法的结合——哥白尼日心体系的建立 223
一首优美的“数学的诗”——解决热传导问题的三角级数法 227
理性思维和数学方法的结合——麦克斯韦电磁理论的建立 231
20世纪数学和物理学的最优美的结合——黎曼几何学在广义相对论中的应用 234
十一、学术争论 239
总体把握与具体分析——析运动量度之争 239
正确寓于错误之中——热质说与热之唯动说之争 242
坚持与修正相统一——从光的本性之争谈起 246
技术的改进和实验科学的进展——被假象蒙蔽的赫兹 249
科学研究需要理论思维——玻尔与爱因斯坦关于量子力学的争论 252