本書采用人文知識與自然科學知識融合的方式闡述物理學研究的不同方面。每章都從詩詞中尋找對應的物理現象、物理規律和物理定律，包括牛頓萬有引力定律，愛因斯坦廣義相對論，平方反比定律，能量守恒定律，機械波、電磁波、物質波、引力波，玻爾茲曼熵公式，麥克斯韋方程組，時間的相對性，黑洞，相對論，量子論，波的衍射，光的反射和折射，不確定原理等。各知識點的闡述不僅使讀者理解其中蘊含的物理學道理，體會物理文化的簡潔和深刻之美，同時有助于培養客觀看待世界的方式及科學創新精神和思維，提升讀者的綜合素養。
本書新穎獨特，視角創新，內容由淺入深，邏輯嚴密，并配有微課視頻全面講解，旨在普及物理學教育，提升物理教學的藝術性。 
本書可供大學教師和學生閱讀，也可供中學生及對科學知識感興趣的讀者閱讀。

本書采用人文知識與自然科學知識融合的方式，以專題的形式闡述物理學研究的不同方面。每個專題都從詩詞中尋找對應的物理現象、物理規律和物理定律。各知識點的闡述不僅可以使讀者理解其中蘊含的物理學道理，體會物理學的簡潔和深刻之美，同時有助于培養客觀看待世界的方式及科學創新精神和思維，提升讀者的綜合素養。 本書方式新穎獨特，視角創新，內容由淺入深，邏輯嚴密，并配有微視頻全面講解，旨在普及物理學教育，提升物理教學的藝術性。

物理學是自然科學的帶頭學科，研究對象大至宇宙，小至粒子，包含了一切物質的最基本運動形式和規律。同時物理學既是一門科學，又是一種文化，還是人類“思想和方法”的寶庫，對人類的影響已廣泛滲透到社會科學的方方面面。
物理學大師楊振寧在“美與物理學”演講中提出，物理學存在三種美：現象之美、理論描述之美、理論結構之美。物理學中包含的優美、簡潔、對稱的物理公式，科學思維的物理規律，物理學家研究問題的科學方式等，無疑都體現著這三種美，因此物理課是一門天然的自然科學類思政課程。
然而，理科的課程一直充滿了邏輯推導和思維，內容難免枯燥，學習難免有壓力，因此學習物理需要一種融會貫通的方式，使問題講解變得生動而有趣，從而激發學習的興趣和樂趣，同時，將自然科學與人文科學相結合，提高學生的綜合素養，此為本書寫作的初衷。
在中華文明的燦爛長河中，古詩詞一直是文化百花園中的一塊瑰寶，詩詞的魅力在于任憑時光流逝，歲月更迭，濃厚的詩情依舊在熠熠生輝。古詩詞中體現的物理現象、物理原理、物理規律，形象而生動優美的特點更容易吸引讀者，給讀者留下深刻記憶。中華文明的燦爛文化與自然科學相融合，自然而貼切，更好地詮釋了物理學之美。
《莊子?天下》中的“判天地之美，析萬物之理”，闡明了“物理”科學的本質。唐代詩人杜甫的名句“細推物理須行樂，何用浮名絆此身”，哲理性地講明物理學的客觀屬性。諾貝爾獎獲得者費曼說過：“我講授的主要目的，不是幫助你們應付考試，也不是幫你們為工業或國防服務。我最希望做到的是，讓你們欣賞這奇妙的世界以及物理學觀察它的方法。”愛因斯坦也認為，科學家和藝術家都是以最適當的方式來畫出一幅簡化的和易于領悟的世界圖像。本書通過介紹物理學的成就、物理學家的理性思維等，帶領讀者認識最完美的物理圖像，學習最簡潔的物理理論，領略人類智慧的光芒，詩意地生存在客觀物質世界中。
筆者從事理工科“大學物理”課程教學三十余年，致力于教學實踐和教學研究，帶領“大學物理”教學團隊獲批國家一流本科課程和河南省高等學校課程思政教學團隊。按照國家一流本科課程建設的要求，課程思政要與思政課程同向同行；按照黨的二十大精神“三進”工作的要求，要著力推動中華優秀傳統文化創造性轉化、創新性發展，讓書寫在古籍里的文字都活起來，培養文化自信自強。本書結合古詩詞中的物理學、物理學的最新進展等，以專題的形式闡述物理學研究的不同方面，注重培養科學精神與科學思維、人文與科學相結合的綜合素養。
本書由鞏曉陽著，河南科技大學楊文豐老師協助完成配套視頻，同時其他老師和朋友也給予了很大幫助和支持，在此一并表示感謝。
因筆者水平有限，書中難免有不妥之處，敬請讀者批評指正！

鞏曉陽
2024年1月于河南科技大學

1 物理學的研究范圍 001～014
1.1　物理學的研究對象	003
1.2　物理學研究的空間尺度	003
1.3　物理學研究的時間尺度	006
1.4　物理學研究的速率尺度	006
1.5　宇宙中的物質分布	007
1.5.1　宇宙中物質分布的規律	007
1.5.2　力的平衡	007
1.5.3　黑洞區	009
1.5.4　量子區	010
1.6　地球的大小	011

2 月輪繞地之理 015～030
2.1　牛頓的萬有引力定律	017
2.1.1　牛頓的思考	017
2.1.2　萬有引力定律的推導	017
2.1.3　萬有引力定律的驗證	019
2.1.4　現代航空航天的基礎	021
2.2　愛因斯坦的相對論	022
2.2.1　廣義相對論問世的三部曲	023
2.2.2　廣義相對論場方程的意義	024
2.2.3　廣義相對論與牛頓萬有引力理論的差別	025
2.2.4　現代天體物理學與宇宙探索的基礎	025
2.2.5　廣義相對論在全球定位系統（GPS）中的應用	027
2.3　宇宙中最大的未解之謎	029

3 精妙的平方反比定律 031～044
3.1　控制宇宙自然力的宏觀力	033
3.2　萬有引力定律	034
3.2.1　給地球稱重	034
3.2.2　卡文迪許測量萬有引力常數	035
3.2.3　最新的測量結果	036
3.2.4　認識萬有引力	037
3.3　庫侖定律	037
3.3.1　庫侖實驗	038
3.3.2　認識庫侖定律	039
3.3.3　實驗驗證	040
3.4　精妙的數量級之差	040
3.5　物質世界精妙的設計	042

4 卓爾不凡的能量守恒定律 045～056
4.1　功	047
4.2　能（能量）	047
4.3　能量守恒定律的推導	049
4.4　能量守恒定律的卓爾不凡	050
4.4.1　康普頓效應	050
4.4.2　中微子的發現	052
4.4.3　水力發電	054
4.5　宇宙的法則之一	055

5 感受波動之美 057～074
5.1　機械波	058
5.2　電磁波	061
5.3　物質波	064
5.4　引力波	065
5.5　波動之美	069
5.5.1　駐波之美	069
5.5.2　奇妙的多普勒效應	071
5.6　體會物理學之美	073

6 玻爾茲曼熵公式的憂郁美 075～086
6.1　熱力學第二定律	077
6.2　玻爾茲曼熵公式	078
6.3　熵增原理及應用	082
6.4　定律的憂郁美	084

7 麥克斯韋方程組的科學美 087～104
7.1　電磁學的產生與發展	088
7.1.1　定性研究	088
7.1.2　定量研究	089
7.2　麥克斯韋方程組	090
7.3　電磁波的性質	092
7.4　電磁波的實驗驗證	093
7.5　電磁波的應用	094
7.5.1　可見光	095
7.5.2　紅外線	096
7.5.3　無線電波	096
7.5.4　紫外線	098
7.5.5　X射線	100
7.5.6　伽馬射線	101
7.6　最偉大的方程	102
7.6.1　麥克斯韋方程組的偉大意義	102
7.6.2　科學美的典范	103

8 時間的相對性——小明的時間和小紅的時間 105～120
8.1　什么是時間	107
8.2　相對性時空觀誕生	108
8.2.1　絕對時空觀	108
8.2.2　兩個基本假設	109
8.3　小明的時間與小紅的時間	109
8.3.1　同時性的相對性	109
8.3.2　時間量度的相對性	111
8.3.3　鐘慢效應	113
8.3.4　時間的屬性	114
8.4　驗證	115
8.5　應用	117
8.5.1　古人樸素的相對論思想	117
8.5.2　全球定位與導航系統	118
8.6　相對的人生意義	119

9 黑洞的前世 121～132
9.1　宇宙中最神秘的天體	122
9.2　科學家的預言	123
9.3　恒星的演化	124
9.3.1　赫羅圖	124
9.3.2　恒星為什么會發光發熱	126
9.3.3　恒星演化的最終產物	127
9.3.4　三種恒星演化產物的對比	129
9.4　太陽的演化	131

10 黑洞的今生 133～146
10.1　廣義相對論的建立	134
10.2　時空彎曲	138
10.3　廣義相對論預言的黑洞	140
10.4　走進黑洞	141
10.5　黑洞的性質與觀測	142

11 相對論誕生的前夜——山雨欲來風滿樓 147～158
11.1　兩朵烏云	148
11.2　“以太”的假定	149
11.3　科學史上最成功的失敗	150
11.4　經典物理學的困難	152
11.5　頭腦風暴——追光實驗	153
11.6　新理論建立	155

12 量子論誕生的前夜——黑云壓城城欲摧 159～174
12.1　另一朵烏云——黑體輻射實驗	160
12.1.1　實驗的歷史背景	161
12.1.2　黑體	161
12.1.3　黑體輻射的實驗規律	162
12.1.4　經典物理學的解釋和困難	164
12.2　量子萌芽	165
12.3　發現電子	167
12.3.1　探索物質的微觀結構	167
12.3.2　電子的發現與物質微觀結構理論的提出	168
12.4　玻爾原子理論	169
12.4.1　定態假設	170
12.4.2　躍遷假設	170
12.4.3　量子化條件	171
12.5　男孩物理學	171

13 波的衍射——人未到聲先到 175～188
13.1　波的衍射	176
13.1.1　惠更斯原理	177
13.1.2　菲涅耳原理	177
13.2　光波的衍射形式	178
13.2.1　狹縫衍射	179
13.2.2　圓孔衍射	180
13.2.3　圓盤衍射	180
13.2.4　邊沿衍射	181
13.3　夫瑯禾費單縫衍射	181
13.4　圓孔衍射與光學儀器的分辨本領	183
13.5　衍射的應用	185

14 光的反射和折射——眼見為虛的海市蜃樓 189～202
14.1　光的反射和折射	191
14.2　全反射	192
14.3　光的折射程度	192
14.4　光的折射的應用	194
14.4.1　光在水中的折射	194
14.4.2　海市蜃樓	194
14.4.3　虹與霓	196
14.4.4　星光閃爍	198
14.4.5　光導纖維	198
14.4.6　毛玻璃	200
14.4.7　燈泡	201

15 不確定原理——深情地活在不確定的世界里 203～215
15.1　兩個問題	204
15.2　實驗的迷茫	205
15.2.1　子彈實驗	205
15.2.2　電子實驗	206
15.2.3　跟蹤電子實驗	207
15.3　海森堡不確定原理	208
15.3.1　不確定性	208
15.3.2　海森堡不確定原理建立	209
15.3.3　揭開實驗的迷茫	210
15.4　不確定原理的應用	211
15.4.1　核能	211
15.4.2　激光的特性	212
15.4.3　“墨子號”的科學目標	212
15.5　不確定的世界里自主的人生意義	214

參考文獻216