這一卷專門研究波動(dòng)學(xué)。這是一個(gè)廣泛的課題。人人都知道許多涉及波動(dòng)的自然現(xiàn)象，諸如水波、聲波、光波、無(wú)線電波、地震波、德布羅意波以及其他各種波。而且仔細(xì)查閱一下任何物理學(xué)圖書室的書架都會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)波動(dòng)現(xiàn)象某一個(gè)方面的研究（譬如說(shuō)水中的超聲波）就可以占用整本的書或期刊，甚至可能吸引某個(gè)科學(xué)家的全部注意力。令人驚異的是，在這些狹窄研究領(lǐng)域之一工作的“專家”，通常能夠相當(dāng)容易地同其他一些被認(rèn)為在與此無(wú)關(guān)的也被認(rèn)為是狹窄的領(lǐng)域內(nèi)工作的專家進(jìn)行交流，為此他首先只需要學(xué)會(huì)對(duì)方的行話，學(xué)會(huì)他們所使用的單位（譬如，秒差距是什么意思？）以及哪些物理量是重要的，等等。的確，一旦他發(fā)現(xiàn)自己的興趣有了改變，他就可以迅速地改行而成為新領(lǐng)域里的“專家”。這種情況之所以可能，是由于有一個(gè)明顯的事實(shí)，即許多完全不一樣的和表面上互不相干的物理現(xiàn)象，都可以用一系列共同的概念來(lái)描述，因而科學(xué)家之間具有共同的語(yǔ)言。在這些共同使用的概念中，有許多就暗含在波動(dòng)這個(gè)詞內(nèi)。
　　本書的主要目的是闡述波動(dòng)學(xué)的一些基本概念以及這些概念之間的相互聯(lián)系。為了達(dá)到這個(gè)目的，本書是按照這些概念，而不是按照諸如聲、光等可觀察的自然現(xiàn)象來(lái)組織編寫的。
　　另一個(gè)目的是要使讀者熟悉許多重要而有趣的波動(dòng)例子，從而具體地認(rèn)識(shí)這些基本概念的普遍性及其廣泛應(yīng)用。所以，每當(dāng)引進(jìn)一個(gè)新概念后，就把它立即應(yīng)用到許多不同的物理體系上加以說(shuō)明，例如弦線、玩具彈簧、傳輸線、硬紙筒、光束等。與之相并列的另一種方法，是先用一個(gè)簡(jiǎn)單例子（例如拉緊的弦）引出這些有用的概念，然后再考慮其他有意義的物理體系。
　　通過選擇彼此之間具有相似幾何“外貌”的不同示例，我希望能鼓勵(lì)學(xué)生去尋求不同的波動(dòng)現(xiàn)象之間的相似性和類比性。我也希望能激發(fā)學(xué)生的勇氣，當(dāng)他們面對(duì)一些新現(xiàn)象時(shí)能夠利用這些類比來(lái)“妄測(cè)”。類比法的利用常常會(huì)有眾所周知的危險(xiǎn)性，也可能隱藏著錯(cuò)誤。但是，什么事情都會(huì)是這樣。（把光猜測(cè)為可能“像是”類似果凍的“以太”中的機(jī)械波，曾經(jīng)是一種非常有效的類比。它曾經(jīng)幫助麥克斯韋得出他的著名方程組，并導(dǎo)出了一些重要的預(yù)言。有一些實(shí)驗(yàn)———特別是邁克爾遜和莫雷實(shí)驗(yàn)證明這種機(jī)械模型不可能完全正確，愛因斯坦于是指出了如何放棄這個(gè)模型而仍然保留下麥克斯韋方程組。愛因斯坦寧愿直接去推測(cè)這些方程組，這可以稱為“純粹的”導(dǎo)出法。現(xiàn)在大多數(shù)物理學(xué)家雖然仍然在利用類比法和模型來(lái)幫助導(dǎo)出一些新的方程，但他們?cè)诎l(fā)表結(jié)果時(shí)通常只給出方程，而不給出利用類比和模型導(dǎo)出這些方程的過程。）
　　課外實(shí)驗(yàn)是本卷的重要組成部分，它們能夠給學(xué)生帶來(lái)樂趣和培養(yǎng)他們的洞察力，而這是從普通課堂演示和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)得不到的，盡管課堂演示和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)也同等重要。這些課外實(shí)驗(yàn)全都是“家庭物理學(xué)”類型的實(shí)驗(yàn)，只需要很少的甚至不需要特殊的設(shè)備。（只需要有一個(gè)光學(xué)工具箱。雖然手頭可能沒有音叉、玩具彈簧和硬紙筒等，但它們十分便宜，并不“特殊”。）這些實(shí)驗(yàn)確實(shí)是讓學(xué)生在家里做的，不是在實(shí)驗(yàn)室里做的。其中的許多實(shí)驗(yàn)，叫做演示可能比叫做實(shí)驗(yàn)更確切些。
　　本書中討論的每一個(gè)主要概念，都至少有一個(gè)課外實(shí)驗(yàn)加以演示。除了引用例子來(lái)說(shuō)明概念外，課外實(shí)驗(yàn)還使學(xué)生有機(jī)會(huì)與一些物理現(xiàn)象直接“接觸”。由于這些實(shí)驗(yàn)是在家里做的，這種接觸是十分密切的，是從容不迫的。這一點(diǎn)很重要。在家里做實(shí)驗(yàn)沒有伙伴幫忙，一切都必須自己動(dòng)手；也沒有指導(dǎo)教師向你解釋演示的意義和結(jié)果，一切都要依靠自己。你可以按照自己的速度進(jìn)行演示，想做多少次就可以做多少次。
　　課外實(shí)驗(yàn)有一個(gè)很寶貴的特點(diǎn)，那就是，如果你在晚上才想起你上星期做過的一個(gè)實(shí)驗(yàn)有不清楚的地方，那么十五分鐘以后，你就能安排妥當(dāng)重做一次實(shí)驗(yàn)。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樵谡嬲�的�?shí)驗(yàn)工作中，從來(lái)沒有一個(gè)人頭一次就“把它搞對(duì)了”。事后的思考是成功的秘訣（還有一些別的因素）。對(duì)于學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，有害和有妨礙的事情，莫過于由于“實(shí)驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)拆掉了”或者由于“實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)關(guān)門”（或由于別的莫明其妙的理由）而不善于在實(shí)驗(yàn)以后繼續(xù)進(jìn)行思考。
　　最后，我還希望通過課外實(shí)驗(yàn)去培養(yǎng)學(xué)生具有我稱之為的“對(duì)現(xiàn)象的鑒賞力”。我希望學(xué)生用自己的雙手去創(chuàng)造出一個(gè)場(chǎng)面，能使他的眼睛、耳朵和頭腦既感到新鮮、驚奇，又感到十分愉快……