伟大发现
按年代排列。每个发现都讲四件事：当时的困境 · 洞见时刻 · 涟漪效应 · 如果没有它。
浮力原理
阿基米德
浸在液体里的物体，会被托起一个力，大小等于它排开的那部分液体的重量。阿基米德在《论浮体》里从一条关于液体受压的公设把它证了出来；浴盆和王冠的故事，是两百年后一位罗马建筑师讲的。
视觉入射说与暗箱
伊本·海什木 · 约翰内斯·开普勒
我们看见东西，是眼睛向外发出了什么，还是外物有什么进了眼睛？伊本·海什木在《光学之书》里让光从物体上每一点射向眼睛，再用「只取垂直光线」把乱成一团的光排成一一对应的像，并拿暗室、烛光和管子一条条去考验。这套框架在拉丁欧洲讲了四百年，直到开普勒把像挪到了视网膜上。
日心说
尼古拉·哥白尼
把地球从宇宙中心挪到一条普通轨道上。这不是一次观测发现，而是一次视角转换——代价是一千四百年的共识。
地球是一块大磁石
威廉·吉尔伯特
罗盘为什么指北？吉尔伯特把磁石磨成小地球，拿小针在上面走一遍，水手在海上见到的指北与下倾全都重现——拉住磁针的不是天，也不是北方的磁山，而是脚下的大地。这块「大磁石」从哪来，又花了三百多年。
行星运动三定律
约翰内斯·开普勒 · 尼古拉·哥白尼
行星沿椭圆轨道绕太阳运行，近日快、远日慢，周期与轨道大小严格相关——天空第一次服从了精确的数学定律。
望远镜下的新宇宙
伽利略·伽利雷
伽利略把自制望远镜指向夜空，木星的卫星、月面的环形山与金星的相位第一次用观测证据动摇了千年地心说。
折射定律
维勒布罗德·斯涅尔 · 勒内·笛卡尔
入射角与折射角的正弦之比是个常数——这条定律至少被五个人各自找到，又被两套正好相反的物理图像同时推出；光在水里是快是慢，要等两百多年后一根三米长的水管来判。
彩虹的解释
勒内·笛卡尔 · 艾萨克·牛顿
阳光在雨滴里折射、反射、再折射，偏转角在某个方向上走到尽头，光线挤成一圈亮弧——笛卡尔用二十几根光线算出了 42° 与 51°，牛顿用色散排出了颜色，而虹下那几道淡淡的附加彩带，要等波动光学才讲得清。
自由落体定律与惯性
伽利略·伽利雷 · 勒内·笛卡尔
轻重不同的物体在没有阻力时同样快地落下，落下的距离与时间的平方成正比；不受干扰的运动会一直持续下去——伽利略用斜面、水钟与一个思想实验拆掉了两千年的落体理论，惯性则经伽利略的「水平」、笛卡尔的直线，到牛顿写成第一定律。
大气压与托里拆利真空
伽利略·伽利雷 · 布莱兹·帕斯卡 · 罗伯特·玻意耳
一根灌满水银倒插进盆里的玻璃管，水银落到七十多厘米就停住，管顶留下一段空——托里拆利说，托住它的不是「自然对真空的厌恶」，而是头顶一整片「空气之海」的重量。
光的色散与反射望远镜
艾萨克·牛顿
白光不是纯净的，而是七彩光的混合——一块棱镜揭开了颜色的本性，一面反射镜改写了人类观天的方式。
胡克定律
罗伯特·胡克
拉长多少，就回拉多大的力——一句拉丁文短句，成了整个材料力学的起点。
万有引力与运动定律
艾萨克·牛顿
让苹果坠落的力与让行星绕行的力是同一种——天与地第一次服从同一套定律，宇宙成为可以计算的对象。
光的波动说
克里斯蒂安·惠更斯 · 奥古斯丁·菲涅耳 · 泊松 · 弗朗索瓦·阿拉戈
光不是飞行的微粒，而是介质中一层层推开的波——这个说法输给了牛顿一百年，然后赢了回来。
伯努利原理
丹尼尔·伯努利 · 莱昂哈德·欧拉
流得快的地方压强低。这一句把能量守恒写给了流动的水，也写给了后来的空速表、流量计与机翼——代价是它比任何一条物理定律都更常被讲错。
理想流体的运动方程
莱昂哈德·欧拉 · 克劳德-路易·纳维 · 乔治·加布里埃尔·斯托克斯 · 路德维希·普朗特
牛顿定律写给一小团流体，就得到这组方程。它非线性，因此从一支香烟的烟柱到整条湾流都由它管——而它的解至今没人能证明总是存在。
库仑定律
夏尔-奥古斯丁·库仑
用一根细丝的扭转角，第一次量出了两个电荷之间的力有多大——电学从此可以计算。
太阳系的稳定性
皮埃尔-西蒙·拉普拉斯 · 约瑟夫-路易·拉格朗日
牛顿担心行星的相互摄动会日积月累毁掉太阳系，并推测需要神偶尔校正。拉普拉斯证明那些偏差是有界的振荡——两百年后，计算机又把答案改了回来一半。
最小作用量原理
约瑟夫-路易·拉格朗日 · 威廉·罗恩·哈密顿 · 莱昂哈德·欧拉
物体不是被力一步步推着走的——它走的是让某个积分取极值的那条路。这个说法后来成了全部物理学的通用语法。
称量地球
亨利·卡文迪什
牛顿写下引力定律一百一十一年后，才有人在一间封闭的房间里量出了两个铅球之间的吸引力。
伏打电堆
亚历山德罗·伏打
锌片、银片、盐水泡过的纸板，叠成一根柱子。人类第一次有了能持续供电的电源，而造它的人只是想赢一场关于青蛙的争论。
双缝干涉
托马斯·杨
亮加亮等于暗——一束阳光和一张卡片推翻了牛顿的光粒子说，两百年后又成了量子力学最深的那口井。
分子假说（阿伏伽德罗定律）
阿莫迪欧·阿伏伽德罗 · 安德烈-马里·安培
同温同压下同体积的气体含有同样多的分子，而氢、氧这样的单质分子化合时可以一分为二——1811 年这两条假设让体积比直接变成了分子式；它被搁置近半个世纪，1860 年前后才经坎尼扎罗之手统一了原子量。
夫琅禾费谱线
约瑟夫·冯·夫琅禾费 · 古斯塔夫·基尔霍夫
太阳光谱里有几百条极细的暗线。它们最初只是一家巴伐利亚玻璃厂的质检标尺，四十五年后变成了人类化验远方星辰的唯一手段。
电流之间的作用力
安德烈-马里·安培 · 汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 · 弗朗索瓦·阿拉戈
两根通电的导线会互相吸引或排斥——磁不是独立的东西，它可以完全由电流之间的作用来描述。
电流的磁效应
汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 · 汉弗里·戴维
一节课上，通电导线旁边的指南针动了一下。此后十一年，电动机与发电机相继出现。
傅里叶分析
约瑟夫·傅里叶
为算清热怎么在铁棒里传，他把任何形状拆成正弦波的叠加。两百年后，量子力学、核磁共振与 MP3 用的都是这一招。
卡诺循环与热机的极限
萨迪·卡诺
任何热机能榨出的功都有一个上限，它只由冷热两端的温度决定，与机器怎么造、烧什么、用什么工质统统无关。
欧姆定律
格奥尔格·欧姆 · 古斯塔夫·基尔霍夫
电流等于电压除以电阻——三个量、一条式子，是此后每一份电路图的第一句话。
格林函数与势论
乔治·格林
先解一个点源的情形，再把任意源看成点源的叠加——一本只卖出 51 份的小册子里的这个策略，成了此后物理学解线性方程的通用办法。
电磁感应
迈克尔·法拉第 · 汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 · 约瑟夫·亨利 · 海因里希·楞次
变化的磁场能凭空生出电流——人类从此不必依赖电池，可以源源不断地制造电。
高斯定律与绝对单位
卡尔·弗里德里希·高斯
把库仑的平方反比律翻译成一条关于闭合曲面的几何陈述；又第一次用毫米、毫克、秒把磁场量成一个数。
焦耳-楞次定律（电流的热效应）
詹姆斯·焦耳 · 海因里希·楞次
导线发的热与电流的平方、电阻成正比——曼彻斯特与圣彼得堡两地各自量出同一条规律，电炉、保险丝、高压输电与芯片散热都从它算起。
多普勒效应
克里斯蒂安·多普勒 · 恩斯特·马赫
波源与观者一旦相对运动，接收到的频率就变了——这条两页纸的结论，后来成了人类测量宇宙的那把尺子。
热功当量
伦福德伯爵 · 汉弗里·戴维 · 尤利乌斯·罗伯特·迈尔 · 詹姆斯·焦耳
一个啤酒商用桨轮搅了几年的水，量出了功与热之间的汇率——热不是一种流体，是运动。
能量守恒定律
尤利乌斯·罗伯特·迈尔 · 赫尔曼·冯·亥姆霍兹 · 詹姆斯·焦耳
热、光、电、运动、化学反应——它们是同一样东西换的不同面孔，而这样东西的总量永不改变。
绝对温标
开尔文勋爵
摄氏度的零点是水结冰，纯属人为约定。开尔文把零点挪到了「不能再冷」的那一点，温度从此有了真正的原点。
傅科摆
莱昂·傅科 · 弗朗索瓦·阿拉戈
哥白尼之后三百年，人类第一次能站在原地、用肉眼直接看见地球在自转。
熵与热力学第二定律
鲁道夫·克劳修斯
能量守恒管得了「多少」，却管不了「往哪个方向」——熵给了不可逆一个可以计算的名字，也给了时间一个方向。
电磁场理论
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 · 迈克尔·法拉第 · 亥维赛
一组方程把电、磁、光收进同一座屋檐——光本身就是电磁波，而更长与更短的波段里，藏着整个无线时代。
瑞利散射
瑞利男爵 · 弗朗索瓦·阿拉戈
空气分子把短波长的光散得到处都是——所以白天的天空是蓝的，而落日是红的。
气液的连续性与状态方程
约翰内斯·范德瓦尔斯 · 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 · 海克·卡末林·昂内斯
在理想气体定律上补两项修正，气体与液体第一次成了同一个方程的两个解，临界点也第一次有了理论位置。
吉布斯自由能
约西亚·威拉德·吉布斯
一个反应会不会自发进行，不看它放不放热，看这个量减不减小。化学从此可以计算而不只是试。
熵的统计诠释
路德维希·玻尔兹曼
熵是微观状态数的度量，热力学第二定律由此从铁律变成概率陈述——时间之箭第一次有了微观根源。
斯特藩-玻尔兹曼定律
约瑟夫·斯特藩 · 路德维希·玻尔兹曼
黑体每单位面积辐射出的总功率正比于绝对温度的四次方，即 ——斯特藩 1879 年从别人的旧数据里读出它，学生玻尔兹曼 1884 年用热力学加光压证明了它。
雷诺实验与雷诺数
奥斯本·雷诺
往水管里注一缕染料，它在某个流速下突然散成一团——层流与湍流的分界由一个没有单位的数决定。实验一看就懂，可「湍流在哪儿开始」这个问题花了一百多年才有答案。
迈克尔逊-莫雷实验
阿尔伯特·迈克尔逊 · 爱德华·莫雷
物理学史上最重要的一次「什么也没测到」。以太由此走向消亡，狭义相对论由此起步。
电磁波的证实
海因里希·赫兹
一道跳在金属环缝隙里的微小火花，把麦克斯韦纸上的预言变成了实物——从此人类拥有了整个无线电频谱。
三体问题与混沌
亨利·庞加莱
一篇获奖论文印好后作者发现自己错了。他自费销毁全部期刊重写，写出的是混沌的第一次数学描述。
维恩位移定律
威廉·维恩 · 马克斯·普朗克
一个只吸收不反射的物体被加热后，最亮的那条波长乘以绝对温度是个常数——从此看颜色就等于测温度，而黑体辐射这道四十年的难题被砍掉了一半。
X 射线的发现
威廉·伦琴
一块本不该发光的荧光屏在暗室角落亮了起来。六个星期后，人类第一次看见了活人的骨头。
塞曼效应
彼得·塞曼 · 亨德里克·洛伦兹
把一团火焰放进磁铁，谱线就裂开——裂缝的宽度里写着发光粒子的荷质比，也写着太阳黑子里的磁场有多强。
电子的发现
J. J. 汤姆孙 · 让·佩兰 · 罗伯特·密立根
两千三百年来「不可分」的原子，被一根真空玻璃管掰下了一块——比它自己轻两千倍的一块。
放射性与镭的发现
玛丽·居里 · 皮埃尔·居里 · 亨利·贝克勒尔 · 汉斯·盖革
某些元素的原子会自发放出射线并持续释放能量——原子并非不可分割的最小单元，它的内部藏着一个全新的世界。
能量子假说
古斯塔夫·基尔霍夫 · 威廉·维恩 · 马克斯·普朗克
能量不能无限细分，只能一份一份地被发射和吸收，每份大小等于频率乘以新常数 h——量子时代自此开始。
边界层
路德维希·普朗特
黏性再小，也在紧贴物面的一薄层里决定一切。普朗特一篇八页的报告把流体力学切成两块——层外按理想流体算，层内保留黏性——理论与实验之间一百五十年的裂缝由此合拢。
洛伦兹变换与电子论
亨德里克·洛伦兹 · 阿尔伯特·迈克尔逊
为挽救以太而写下的一组坐标变换公式，一年之后被证明是时空本身的语法。
光电效应与光量子
阿尔伯特·爱因斯坦 · 马克斯·普朗克 · 罗伯特·密立根
光不是连续的波，而是一份一份的能量包——「光子」概念的诞生，为量子力学劈开了第一道门缝。
狭义相对论
阿尔伯特·爱因斯坦 · 亨利·庞加莱
时间与空间不是绝对的舞台，而会随观察者的运动状态伸缩——光速才是宇宙中唯一的不变量。
热力学第三定律
瓦尔特·能斯特 · 马克斯·普朗克
化学家想只凭反应热算出反应能走多远，能斯特 1906 年补上了缺的那一条：凝聚态物质的反应， 与 两条曲线在绝对零度附近相切。为了验证它而测的低温比热，意外成了量子论最早的实验证据。
布朗运动与原子的实在性
阿尔伯特·爱因斯坦 · 让·佩兰 · 保罗·朗之万
显微镜下悬浮微粒永不停歇的颤动，被爱因斯坦算成了一条可检验的定律 ；佩兰 1908 年起用它和沉降平衡数出了阿伏伽德罗常数，原子从「方便的假设」变成了可以计数的东西。
时空
赫尔曼·闵可夫斯基
把时间当作第四个坐标，狭义相对论的全部内容就压缩成一句话——四维间隔对所有观察者相同。
原子核的发现
欧内斯特·卢瑟福 · 汉斯·盖革 · 亨利·莫塞莱
原子不是均匀的实心小球——它的正电荷与几乎全部质量，都蜷缩在一个只有原子约十万分之一大小的核里。
云室
C.T.R. 威尔逊
为了在实验室里复现山顶上的彩虹，他造了一台造云的机器；十六年后，这台机器让人第一次亲眼看见单个粒子走过的路。
超导电性的发现
海克·卡末林·昂内斯 · 维塔利·金兹堡
把汞冷却到 4.2 K，电阻突然降到测不出来——不是很小，而是零。这个意外撞见的现象，为半个世纪后的量子多体理论埋下了一颗最硬的种子。
造父变星周光关系
亨丽爱塔·勒维特
一颗星的真实亮度可以从它的闪烁周期读出来。人类由此第一次有了能伸出银河系的尺子。
固体比热与声子
彼得·德拜 · 阿尔伯特·爱因斯坦 · 瓦尔特·能斯特
杜隆-珀蒂定律在低温下失效，爱因斯坦用量子解释了它为何下降，德拜换上整块晶体的振动谱，才算对了那个 。
原子序数与莫塞莱定律
亨利·莫塞莱 · 欧内斯特·卢瑟福 · 尼尔斯·玻尔
元素特征 X 射线频率的平方根，随周期表里的座次一格一格等距上升——化学家排表用的序号，由此成了原子核上的电荷数。
玻尔原子模型
尼尔斯·玻尔 · 亨利·莫塞莱 · 詹姆斯·弗兰克 · 古斯塔夫·赫兹
电子只能占据一系列分立的定态轨道，跃迁时把能量差一次性打包成一份光——原子的稳定与光谱的密码就此破解。
X 射线晶体学
马克斯·冯·劳厄 · 劳伦斯·布拉格 · 威廉·亨利·布拉格
一个二十二岁的学生把劳厄照片上那些莫名的斑点，读成了原子平面上的反射——从此人类可以数出固体内部每一个原子的位置。
弗兰克-赫兹实验
詹姆斯·弗兰克 · 古斯塔夫·赫兹
电子穿过汞蒸气，能量每攒够约 4.9 电子伏就被原子整份吸走，汞随之只发出 253.7 纳米一条紫外线——两人起初把它当成电离，几年后它成了原子只有分立能级的第一个直接电学证据。
广义相对论
阿尔伯特·爱因斯坦 · 亚瑟·爱丁顿
引力不是一种力，而是质量使时空弯曲的几何效应——行星沿着弯曲时空中「最直的路」运行。
绝热不变量与绝热原理
保罗·埃伦费斯特
把单摆的摆线慢慢缩短，能量会变，能量与频率之比却不变。埃伦费斯特把这个老结论变成旧量子论的选择标准：能被量子化的，只能是在缓慢变化中保持不变的作用量 。它后来长成量子力学的绝热定理、磁约束里的磁矩不变量、贝里相位与绝热量子计算。
精细结构与精细结构常数
阿诺德·索末菲
玻尔模型把每根谱线算成一根，光谱却显示它其实是紧挨着的几根。索末菲放开圆轨道、加入相对论修正，解释了这个「精细结构」，也顺手写下物理学最著名的纯数字——α≈1/137。
施瓦西解
卡尔·施瓦西
爱因斯坦方程发表一个月后，一位在东线战壕里的天文学家寄来了它的第一个精确解——里面藏着黑洞。
诺特定理
艾米·诺特
每一个连续对称性背后都藏着一条守恒律——能量、动量、角动量守恒，原来是同一件事的三个侧面。
1919 年日食观测
亚瑟·爱丁顿
战争刚结束，英国人带着望远镜去非洲和南美，证明一个德国人是对的。爱因斯坦一夜成名。
施特恩-格拉赫实验
奥托·施特恩 · 伊西多·拉比 · 奥托·罗伯特·弗里施
一束银原子穿过不均匀磁场后分成两条，而不是抹成一片——角动量在空间中的取向是量子化的。做实验的人本来是想推翻这个说法的。
康普顿效应
阿瑟·康普顿 · 汉斯·盖革
X 射线撞上电子后波长变长了。波动说算不出这个变化——光子必须带有动量，它确实是粒子。
玻色-爱因斯坦统计与玻色子
萨特延德拉·纳特·玻色 · 阿尔伯特·爱因斯坦
玻色提出一种新的计数方式，让普朗克定律从统计规则里自然长出；爱因斯坦把它推广到原子，预言了低温下所有粒子坠入同一状态的奇异凝聚。整数自旋的粒子，从此有了共同的名字——玻色子。
物质波
路易·德布罗意
不只是光——电子乃至一切物质都同时是粒子和波，波长等于普朗克常数除以动量。
泡利不相容原理
沃尔夫冈·泡利
两个电子不能占据同一个量子态——正是这条微观世界的「禁令」，撑起了元素周期表、化学键，也撑起了白矮星。
恒星由什么构成
古斯塔夫·基尔霍夫 · 塞西莉亚·佩恩-加波施金
太阳光谱里铁线最多，于是人们以为太阳主要是铁。一位二十五岁的博士生指出：那说明的是温度，不是含量。
波函数的概率诠释
马克斯·玻恩 · 冯·诺伊曼
波函数不是任何实在的波，它的模平方给出的是概率——量子力学从此只预言可能性，而每一次预言都准得惊人。
克拉默斯-克勒尼希关系
亨德里克·克拉默斯
一种材料怎样折射光，由它在所有频率上怎样吸收光算定，反过来也一样——两件看似各管各的事，被「响应不能先于原因」绑在了一起。
薛定谔方程
埃尔温·薛定谔
微观世界的运动定律：给定作用在粒子上的势场，它告诉你描述一切可能性的波函数如何随时间演化。
二次量子化与早期量子场论
帕斯夸尔·约尔当 · 保罗·狄拉克 · 尤金·维格纳
把场本身当成算符，让粒子可以产生、可以湮灭——光为什么既像波又像粒子、原子为什么会自发发光，从此在同一套语言里得到回答；只是它的名字「二次量子化」，是一个流传至今的误会。
矩阵力学与不确定性原理
维尔纳·海森堡 · 马克斯·玻恩 · 帕斯夸尔·约尔当
位置与动量不可能同时精确——这不是仪器的缺陷，而是自然写在最底层的规则，也是第一个逻辑自洽的量子力学的直接推论。
能带理论
费利克斯·布洛赫
为什么铜导电、玻璃绝缘、硅介于两者之间？答案是电子在晶体里的能量被分成一条条允许的带，中间隔着禁区。
狄拉克方程与反物质
保罗·狄拉克
为了让量子力学服从狭义相对论而写下的方程，让电子自旋自然涌现，并预言了一个镜像的反物质世界。
拉曼散射
钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼
一束单色光照进液体，散射光里多出几条新谱线，与原线的间距恰好是分子的振动频率——分子从此有了可以逐条读数的指纹。
宇宙在膨胀
埃德温·哈勃 · 亚历山大·弗里德曼
星系退行的速度与它的距离成正比——宇宙不是一座静止的舞台，它正在整体变大，而这意味着它有一个开端。
西拉德引擎与信息的热力学代价
利奥·西拉德 · 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦
麦克斯韦的小妖只靠「看」和「开门」就能让热从冷处流向热处；西拉德把它削成一个分子的热机，指出获取信息必须付出熵，兰道尔与本内特后来把账单挪到「擦除记忆」上——擦掉一比特至少放出 的热，2010 年代的单粒子实验把这笔账量了出来。
外尔费米子
赫尔曼·外尔
质量一旦为零，狄拉克方程就裂成两半，左旋与右旋互不相干。八十六年里没有一种粒子符合它——最后它出现在一块砷化钽晶体里。
钱德拉塞卡极限
苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡
恒星死后会安静地冷却，还是塌陷成一个连光都出不来的东西，取决于一个数字——约 1.44 倍太阳质量。
回旋加速器
欧内斯特·劳伦斯
与其用一次高压把粒子推到高能，不如用磁场把它卷成螺旋，让它在同一个小小的缝隙里被推上千次——桌面大小的机器，从此能打开原子核。
原初原子
乔治·勒梅特 · 乔治·伽莫夫
如果宇宙在膨胀，把时间倒过来放，一切必定曾聚在一点。一位比利时神父由此提出宇宙有个开端——嘲讽者给它取名「大爆炸」。
人工核蜕变
约翰·考克饶夫 · 欧内斯特·沃尔顿
按经典算法要上百万伏才能撞进原子核，量子隧穿说几十万伏就够。1932 年，12.5 万伏的人造质子把锂核打成两个氦核——原子核第一次被完全人工加速的粒子改变，放出的能量与质量的减少大致相符。
希尔伯特空间
大卫·希尔伯特 · 冯·诺伊曼
量子态住在哪里？一个无穷维的、带内积的向量空间。矩阵力学与波动力学之所以是同一套理论，是因为它们只是这个空间的两种坐标写法。
中子的发现
詹姆斯·查德威克
一颗不带电的粒子藏在原子核里，二十年没人抓到。抓到它之后，人类只用了十年就打开了核。
正电子的发现
卡尔·安德森 · 保罗·狄拉克
一张宇宙线径迹照片上，有条轨迹朝着错误的方向弯曲——它的质量像电子，电荷却是正的。反物质从方程里的一处尴尬，变成了摆在桌上的照片。
人工放射性
伊雷娜·约里奥-居里 · 弗雷德里克·约里奥
以前的核反应都在轰击的那一瞬间完成，这一次，拿走钋源以后铝箔还在放射。放射性从此不再只是三十来种天然物质的专利，人第一次能按需造出放射性元素。
切连科夫辐射
帕维尔·切连科夫 · 伊戈尔·塔姆
带电粒子在水里跑得比水中的光还快时，会像超音速飞机拖出激波那样拖出一圈蓝光——1934 年一位研究生用暗适应的眼睛认出它不是荧光，1937 年塔姆与弗兰克用经典电动力学算出了它，后来它成了看见中微子的眼睛。
核力的介子理论
汤川秀树 · 伊戈尔·塔姆
原子核里挤满了互相排斥的质子却不散架。为了解释这件事，一个二十七岁的日本人凭空造出一种谁也没见过的粒子——十二年后它被找到了。
核裂变的发现
莉泽·迈特纳 · 奥托·罗伯特·弗里施 · 奥托·哈恩 · 弗里茨·斯特拉斯曼 · 罗伯特·奥本海默
全欧洲误读了四年的实验，被一位流亡者在瑞典的雪地里读懂——原子核可以一分为二，并放出两亿电子伏特。
恒星的能源
汉斯·贝特 · 弗雷德·霍伊尔 · 威廉·福勒
太阳为什么能烧四十六亿年而不熄灭？答案是它每秒把四百万吨自己变成光。
基本粒子的对称性分类
尤金·维格纳
「一种基本粒子」到底是什么？维格纳给了一个不依赖任何模型的答案：它是时空对称群的一个不可约表示，由质量与自旋两个数完全标定。
超流理论与凝聚态范式
列夫·朗道 · 彼得·卡皮察
面对亿万个原子，朗道不去逐个求解，而是把整团液体的集体运动量子化成少数「元激发」——既解释了液氦的零粘滞之谜，也为整个凝聚态物理立下了范式。
链式反应与第一座核反应堆
恩里科·费米 · 尤金·维格纳 · 奥托·罗伯特·弗里施 · 利奥·西拉德
让一次裂变放出的中子去触发下一次裂变——人类第一次点燃、并且控制住了原子核里的火。
二维伊辛模型的精确解
拉斯·昂萨格
一个只允许自旋朝上或朝下的方格模型，被精确解出来之后，人们才发现相变附近的世界与所有近似理论说的都不一样。
核磁共振
伊西多·拉比 · 费利克斯·布洛赫
让原子核在磁场里像陀螺一样进动，再用射频「推」它——由此可以认出分子的结构，也可以看见活人的内部。
兰姆位移
威利斯·兰姆
狄拉克方程说氢原子的两条能级严丝合缝地重合——只要库仑定律严格成立。1947 年有人用微波量出它们差着一千兆赫，这道缝证明了真空会推动电子。
π 介子的发现
塞西尔·鲍威尔 · 汤川秀树 · 卡尔·安德森
1947 年，布里斯托尔的乳胶小组在高山曝光的底片里看到一个介子停下、又吐出第二个介子：宇宙线里原来有两种介子。被原子核强烈吸收的 π 才是汤川要的核力传递者，十年来被误认的那一个是它的衰变产物 μ 子。
晶体管的发明
约翰·巴丁 · 沃尔特·布拉顿 · 威廉·肖克利
一块锗片、两根金触点，把「以小电流控制大电流」这件事从玻璃管里搬进了固体——从此电子设备可以无限缩小。
量子电动力学与费曼图
理查德·费曼 · 保罗·狄拉克 · 朝永振一郎 · 朱利安·施温格 · 弗里曼·戴森
重正化驯服了困扰理论界二十年的无穷大，费曼图把繁复计算变成简笔画——光与物质的相互作用从此成为史上最精确的理论。
原子核壳层模型
玛丽亚·格佩特-梅耶
2、8、20、28、50、82、126——这七个数字对应的原子核格外稳定，为什么是它们，二十年没人算得出来。
气泡室
唐纳德·格拉泽
把液体加热到沸点以上却不让它沸腾，再让一个带电粒子穿过去——它走过的路会冒出一串气泡。这一招让粒子物理从等宇宙线变成了在加速器旁成批拍照，也让共振态一个接一个地露出面目。
杨-米尔斯规范场论
杨振宁 · 赫拉德·特霍夫特 · 赫尔曼·外尔
把对称性从「记账规则」升级为「定律的源头」——要求对称在时空每一点独立成立，传递相互作用的场便自动诞生。
反质子的发现
欧文·张伯伦 · 埃米利奥·塞格雷
伯克利的 Bevatron 专为它定了能量。张伯伦、塞格雷、维甘德与伊普西兰蒂斯用磁铁定动量、用飞行时间与切连科夫计数器定速度，从四万多个 π 介子里挑出质量等于质子、电荷相反的粒子——反物质不只属于电子。
库珀对
利昂·库珀
在真空里拴不住两个粒子的微弱吸引，放到费米海上面却一定能让两个电子成对。这一页讲的是那个两电子问题本身，以及「配对」后来如何从金属走进原子核、氦-3、中子星和冷原子云。
中微子的探测
弗雷德里克·雷恩斯 · 沃尔夫冈·泡利 · 布鲁诺·庞蒂科夫 · 雷蒙德·戴维斯 · 小柴昌俊
一种为了保住守恒律而发明的粒子，理论上算出来「原则上无法观测」——二十六年后，两个人守在核反应堆旁边的地下室里，把它抓住了。
宇称不守恒
杨振宁 · 李政道 · 吴健雄
镜子里的物理定律与现实并不相同——弱相互作用分得清左右，一条被视为不证自明的对称就此破碎。
BCS 超导理论
约翰·巴丁 · 利昂·库珀 · 约翰·施里弗
电子本该互相排斥，却在晶格的撮合下两两结成对、凝聚为一个宏观量子态——困扰物理学近半个世纪的零电阻之谜，答案是「电子不再单独行动」。
安德森局域化
菲利普·安德森
只要无序足够强，波就不再传播——它被困在原地，指数地衰减。这对电子、光、声音一律成立。
穆斯堡尔效应
鲁道夫·穆斯堡尔
嵌在晶格里的原子核放出或吸收伽马光子时可以不反冲，谱线窄到相对宽度 量级——它让人在 22.5 米的楼塔里测出了引力红移，也成了探测物质内部的一把能量尺。
激光
查尔斯·汤斯 · 阿瑟·肖洛 · 尼古拉·巴索夫 · 亚历山大·普罗霍罗夫 · 西奥多·梅曼
爱因斯坦 1917 年写下受激辐射，三十四年后有人在公园长椅上想通了怎么用它放大光——同事让他别浪费经费。
自发对称性破缺
南部阳一郎
规律可以是对称的，而世界不必是。南部阳一郎从超导体里看出这一点，把它搬进真空，粒子为什么有质量的答案由此开始成形。
约瑟夫森效应
布赖恩·约瑟夫森 · 约翰·巴丁
两块超导体夹一层薄绝缘层，电子对能整对穿过去，而且不需要加任何电压——驱动这股电流的不是电势差，是两侧量子相位的差。
贝尔不等式
约翰·贝尔
贝尔证明任何局域隐变量理论对纠缠粒子关联的预测都有上限，量子力学会越过它——一场关于量子力学完备性的哲学论战，从此变成可以判决的实验。
CP 破坏
詹姆斯·克罗宁 · 瓦尔·菲奇 · 小林诚 · 益川敏英
一个本想把上限压低的实验，在长寿命 K 介子里看到了本该被禁止的衰变——物质与反物质第一次在定律层面上分出了彼此。
希格斯机制与质量的起源
彼得·希格斯 · 弗朗索瓦·恩格勒 · 罗伯特·布劳特 · 菲利普·安德森 · 汤姆·基布尔
规范对称性不允许传力粒子有质量，可弱力的载体明明很重——让真空自己「选边站」，被藏起来的对称性就把质量还了回来。
夸克模型与八正法
默里·盖尔曼
把上百种强子整理进对称性表格，再拆成三种带分数电荷的夸克——粒子动物园第一次有了秩序。
宇宙微波背景
乔治·伽莫夫 · 阿诺·彭齐亚斯 · 罗伯特·威尔逊 · 詹姆斯·皮布尔斯
两个工程师清理了天线里的鸽子粪，噪声还在。那是宇宙三十八万岁时发出的光，冷却到了 2.7 开尔文。
奇点定理
罗杰·彭罗斯 · 史蒂芬·霍金 · 罗伯特·奥本海默
彭罗斯用拓扑与因果结构证明恒星坍缩必然形成奇点；霍金把论证倒转用于膨胀宇宙，得出大爆炸本身也是广义相对论自身的结论。黑洞与大爆炸不再是假设，而是方程的必然。
光纤通信
高锟
玻璃不透明不是材料的宿命，而是杂质在作祟——把它提纯到损耗低于 20 dB/km，光就能带着信息在一根玻璃丝里跑遍全球。
重子不对称
安德烈·萨哈罗夫
大爆炸本该产生等量的物质与反物质，湮灭后什么也不剩。我们存在，说明有过一个十亿分之一的偏差。
地球气候的物理模型
真锅淑郎 · 克劳斯·哈塞尔曼
天气两周之外就测不准，气候却能算到下个世纪——因为两者根本不是同一类问题：一个由初始条件决定，一个由能量收支决定。
电弱统一理论
史蒂文·温伯格 · 谢尔登·格拉肖 · 阿卜杜勒·萨拉姆 · 赫拉德·特霍夫特 · 卡洛·鲁比亚
温伯格把弱相互作用与电磁相互作用写进同一个规范框架，并预言了 W、Z 玻色子的质量——两种看似无关的自然力，原来共享同一个源头。
脉冲星的发现
乔斯林·贝尔·伯内尔 · 安东尼·休伊什
一串每 1.337 秒重复一次的射电脉冲，稳定得像人造的。它来自一颗直径二十公里、每秒转一圈的中子星。
暗物质
韦拉·鲁宾 · 弗里茨·兹威基 · 詹姆斯·皮布尔斯
星系转得太快，靠看得见的物质拉不住。宇宙里约五分之四的物质不发光、不反光，至今没人知道它是什么。
重整化群
肯尼斯·威尔逊
同一个体系在不同尺度上看起来不一样。搞清楚它怎么随尺度变化，既解释了水与磁铁为何共享同一组临界指数，也说清了量子场论里的无穷大到底是什么。
贝尔实验
约翰·克劳泽 · 阿兰·阿斯佩 · 安东·蔡林格
贝尔把哲学问题变成了实验题，但没人愿意做——直到一个想推翻量子力学的年轻人，用储藏室里翻出来的旧零件，数了两百小时的光子。
渐近自由
戴维·格罗斯 · 弗兰克·维尔切克 · 休·戴维·波利策 · 赫拉德·特霍夫特 · 默里·盖尔曼
一切已知的力都是越近越强，强相互作用偏偏相反——夸克靠得越近，彼此越是自由。这个负号让强相互作用第一次变得可以计算。
二维拓扑相变
迈克尔·科斯特利茨 · 戴维·索利斯
定理说二维世界不可能有长程序，实验里的氦薄膜却照样在某个温度变成超流——答案是这场相变不破坏任何对称性，被拆开的是涡旋。
脉冲双星与引力辐射
拉塞尔·赫尔斯 · 约瑟夫·泰勒 · 阿尔伯特·爱因斯坦
一颗每秒转 17 圈的中子星绕着另一颗中子星飞，轨道每年缩小约 3.5 米——缩小的速率与广义相对论算出的引力波辐射分毫不差，这是引力波存在的第一个实测证据。
霍金辐射与黑洞热力学
史蒂芬·霍金 · 雅各布·贝肯斯坦
霍金把量子场论搬进黑洞旁的弯曲时空，算出黑洞有温度、会发光、终将蒸发——引力、量子与热力学在视界边缘第一次握手。
J/ψ 粒子的发现
丁肇中 · 伯顿·里克特
两个方法完全相反的实验，在同一天宣布找到同一个粒子——它窄得离谱，而正是这份「窄」证明了第四种夸克的存在。
复本对称破缺
乔治·帕里西
一块自旋玻璃冻住时，不是落进一个基态，而是落进无穷多个互相嵌套的平衡态——描述它的序参量不是一个数，是一整条函数。
SSH 模型
约翰·施里弗
聚乙炔的单双键交替有两种排法，两段排法的交界处是一个能跑动的孤子，它带电荷时没有自旋、不带电荷时反而有。后来人们才意识到，这是最简单的拓扑绝缘体。
量子霍尔效应
克劳斯·冯·克利青
一个凌晨两点看到的台阶，精度达到十亿分之一，且与材料、形状、杂质全都无关——十年后它成了全世界电阻的标准。
宇宙暴胀
阿兰·古斯 · 安德烈·林德 · 保罗·斯坦哈特
大爆炸之后约 秒，空间在一瞬间翻了不止 倍。宇宙为什么这么平、为什么处处一样、星系的种子从哪来——三个问题被同一个机制一次答完。
分数量子霍尔效应
崔琦 · 霍斯特·施特默 · 罗伯特·劳克林 · 弗兰克·维尔切克
本想在强磁场里找电子结成的晶体，却在填满三分之一的地方看到一个平台。电子没有结晶，而是跳起了一支集体的舞，从中冒出来的激发只带三分之一个电子电荷。
拓扑物态
戴维·索利斯 · 邓肯·霍尔丹
量子霍尔平台上的整数不是量出来的，是数出来的——它数的是电子波函数在动量空间里绕了几圈，因此杂质与形状都改不了它。
宇宙学标准模型
詹姆斯·皮布尔斯
五个百分点是我们认得的物质，二十七个是不发光的暗物质，剩下六十八个是让空间加速膨胀的东西。整部宇宙史，六个数字就写完了。
准晶
丹·谢赫特曼 · 保罗·斯坦哈特 · 罗杰·彭罗斯
十九世纪的定理说得很死：周期性排列的原子只允许 2、3、4、6 次旋转对称，五次是不可能的。1984 年冬天，一张「不可能」的电子衍射照片与一套算出来的三维彭罗斯拼贴，隔着几百英里对上了号。
啁啾脉冲放大
唐娜·斯特里克兰 · 热拉尔·穆鲁
脉冲越短越强，可强到一定程度就会把放大它的玻璃打坏。罗切斯特的办法是先把脉冲拉长、放大、再压回去——一招借自雷达，把强场物理从国家实验室搬上了大学的光学平台。
激光冷却与囚禁原子
朱棣文 · 威廉·菲利普斯 · 克洛德·科恩-塔诺季
本来用来加热东西的光，也能把原子冷到绝对零度以上百万分之几度——而且实验测出的温度，只有理论允许下限的六分之一。
COBE：黑体谱与各向异性
约翰·马瑟 · 乔治·斯穆特 · 雷纳·韦斯
一颗卫星先证明宇宙微波背景是近乎完美的黑体，又在它身上找到了十万分之一的冷热起伏——那是星系的种子，宇宙学从此成了一门精密科学。
蓝色发光二极管
赤崎勇 · 天野浩 · 中村修二
红光与绿光 1960 年代就有了，蓝光卡了三十年——三原色缺这一个，就拼不出白光，也就点不亮全世界的灯。
玻色-爱因斯坦凝聚的实现
埃里克·康奈尔 · 卡尔·威曼 · 沃尔夫冈·凯特勒
爱因斯坦 1925 年算出：气体冷到足够低，原子会一起跌进同一个量子态。他自己都不太信——「这理论很漂亮，可里面究竟有没有一点真东西呢？」七十年后，答案在一张吸收像的正中长成了一个又窄又亮的峰。
第一颗围绕类太阳恒星的行星
米歇尔·马约尔 · 迪迪埃·奎洛兹
一颗木星量级的行星贴着恒星四天转一圈——这在太阳系里根本不该存在，却让「别处有没有行星」第一次有了答案。
弦论
爱德华·威滕
把点粒子换成一小段振动的弦，引力就自动出现在方程里。代价是需要额外维度，以及至今没有一个可检验的预言。
量子隐形传态
安东·蔡林格
未知的量子态既不能复制也不能读出，却可以被「搬」到远处——代价是原件当场毁掉，而且必须打个电话告诉对方怎么还原。
宇宙的加速膨胀
索尔·珀尔马特 · 布赖恩·施密特 · 亚当·里斯
两队人马各自去量宇宙减速得有多快，结果远处的超新星比该有的暗。膨胀没有减速，它在加速——今天宇宙里三分之二的东西，就是从这个「暗」字里冒出来的。
中微子振荡
布鲁诺·庞蒂科夫 · 雷蒙德·戴维斯 · 小柴昌俊 · 梶田隆章 · 阿瑟·麦克唐纳
太阳中微子少了三分之二，大气里的 μ 中微子从脚下来时少了一半——两笔糊涂账最后指向同一个答案：中微子在飞行中会改变身份，而这要求它有质量。
阿秒光脉冲
安妮·吕利耶 · 皮埃尔·阿戈斯蒂尼 · 费伦茨·克劳斯
原子里的电子绕核一圈约一百五十阿秒。要给这种运动拍照，快门必须比它更快——而世界上最快的快门只能是光本身。
银河系中心黑洞
安德烈娅·盖兹 · 赖因哈德·根策尔
两个互相较劲的小组各自盯着银河系中心的恒星看了近三十年。一颗十六年绕一圈的星，用开普勒第三定律称出了中心那个看不见的东西：约四百万个太阳，挤在一百二十来个天文单位以内。
石墨烯
安德烈·海姆 · 康斯坦丁·诺沃肖洛夫
理论家把单层石墨当作算石墨的第一步，算了半个世纪；化学家在电镜底下见过它的影子。2004 年起，一层层撕薄的碳片第一次能接上电极、往里灌电子，量出来的电子像没有质量的相对论粒子一样奔跑。
引力波的直接探测
雷纳·韦斯 · 基普·索恩 · 阿尔伯特·爱因斯坦
十三亿年前两个黑洞并合抖动了时空，2015 年 9 月 14 日，这阵涟漪把两条四公里长的激光臂拉伸了不到质子直径的万分之一——人类第一次听见了引力。