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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