儘管宣稱「科學進步源於實驗」，但實際上整個科學歷史文獻都在關注著理論的發展。無論研究者的對象是17世紀的科學革命、19世紀的場論，還是20世紀的相對論和量子力學，他們譜寫的歷史都突出概念的演變，而非實驗室實踐。正如愛因斯坦所言，似乎有一種不對稱性只存在於歷史分析中，而非存在於事件本身。
本書適合於對「理論如何從現代物理實驗室產生」這一問題感興趣的讀者。它既不是對粒子物理學的概述，也不是物理教學中引用的對「偉大試驗」成果的總結。[1]相反，這本書是寫給那些對歷史、哲學和實驗室科學社會學感興趣的讀者，以及工作中的物理學家。本書源於對以下幾個問題的思索：是哪些理論讓實驗者堅信微觀物理作用？他們可以借助於何種實驗儀器？在獲得具有說服力論據的過程中，從實驗工作台到工廠實驗室這種勢不可擋的歷史擴張趨勢產生了什麼樣的影響？
和大多數對物理學如何發展的解釋不同，本書不僅將目光投注於實驗室，對1926年之後的20世紀物理學發展也採取了不同的對待方式。長久以來，物理學發展史一直深陷在狹義相對論與非相對性量子力學的爭論中。若沒有經歷第二次世界大戰，誰能想像20世紀的政治格局會是怎樣？毋庸置疑，量子力學的提出是一項具有劃時代意義的偉大成就，但它只是20世紀物理學研究的開始，而非結束。我們的工作不是喟歎大型加速器的高昂造價，而是到實驗室內部，去探究物理學家們如何在一億分之一秒內發生的數十個相似過程中辨別出某一個過程的存在。
為了刻畫大型實驗，歷史學家需要豐富的文獻。部分素材來源於筆記、信函或發表的論文。此外，還有一些源於愛因斯坦的專利著作、巴奈特對地磁學的研究以及密立根的宗教著作。然而，常規的科學史研究方法並不適用於大型實驗。之後的物理學家不再沿用笛卡爾或是愛因斯坦書信的溝通方式，在他們著作中可獲得的有關其日常工作的內容也越來越少。20世紀70年代的實驗者不再像密立根或盧瑟福那樣，用筆記忠實地記錄日常事項了。
本書三分之一的內容是關於高能物理實驗的。事實上，當我開始探索高能物理實驗時，常常有人告誡我，與此相關的文獻匱乏，不可能對20世紀後期的物理學開展研究。所有重要的信息，基本都是通過電話溝通。事實並非如此。相比於更早期的物理學，高能物理學實驗的相關文獻更為豐富。問題在於我之前不該只尋找筆記和信件這樣比較古老的文獻類型。在將實驗一點一點拼湊起來的過程中，我發現了項目建議書、進度報告、會議記錄、計算機輸出材料、數據磁帶、膠片記錄、流程圖、電路圖、藍圖、掃瞄記錄、管理信件、報告幻燈片，甚至放在倉庫中的設備的考古學遺跡。
然而，最重要的一種證據源於科學團隊不可分割的社會化關係成分。團隊成員必須一起工作。他們在會議上爭論不休，並通過會議記錄進行總結；他們對團隊內部流通的技術備忘錄提出建議和對策建議；當數據經過多層分析之後，他們提出要求和反駁。這樣的論文構成一種由物理學家創造的新型科學文獻，以應對協作性實驗的爆炸性增長。對於歷史學家，這種新穎的人工產物是一個福音，不僅因為他們跟蹤了科學家之間的日常交流，還因為它們是通過團隊共同創造：即使某個參與者丟棄了一個副本，其他人通常還有保留。因為備忘錄通常是相互的，我可以發現記錄中的漏洞，並且在過去七年裡，我已經把數百個記錄幾乎完整地拼接在一起。它們在一起組成了文獻記錄，並佔據了這本書的大部分內容。
這個項目是以哈佛大學科學歷史系的一篇博士論文開始的。我最應感謝的是歐文·希伯特、傑拉爾德·霍爾頓、愛德華·M.珀塞爾，他們在我的研究過程中給予了重要建議和幫助，多年之後我仍發現與他們之間的討論大有裨益。關於科學史方法的一般問題，我與包括伯納德·科恩、伊恩·哈金、托馬斯·S.庫恩和亞瑟·I.米勒在內的很多學者展開過無數次的討論，並從中受益頗多。西爾萬·S.施韋伯和史蒂芬·溫伯格支持我繼續攻讀高能物理學第二學位；與史蒂芬·溫伯格的談話讓我第一次接觸了中性流實驗的歷史，繼而接觸了弱電交互現象學中的問題。1981年至1983年間，霍華德·喬吉和約翰·裴士基幾乎每天和我討論並耐心地指導我的研究。之後的三年，我對該項目進行了重建。
若非獲得美國國家科學基金會（NSF）研究生獎學金、美國物理學會（AIP）的援助、霍華德基金會研究補助金，以及皮尤基金會和美國國家科學基金會（SES 8511076號撥款和總統青年研究員獎）的幫助，我很難在這條艱難曲折的道路上堅持下來。哈佛學會從1981年到1983年授予了我初級獎學金，給予了我從事這項研究的自由，這裡我還要特別感謝主席伯頓·德雷本對我跨學科研究的支持；感謝我的初級研究員同伴們，特別是蘇珊·布勞斯坦、特裡·卡斯爾、莫蒂·范戈爾德、理查德·加納、保羅·金斯帕、尼特·卡倫凡斯、路易斯·阿爾瓦雷斯-高梅、阿尼施·馬諾哈爾、唐·裡德、利昂·維森特爾和馬克·懷斯，感謝他們給了我一段美好的友誼和表達自己想法的機會。
在斯坦福大學，很幸運能夠與哲學系、歷史系和物理系，以及科學歷史委員會的同事一起工作，特別是南希·卡特賴特、弗朗西斯·埃維裡特、威爾伯·克諾爾、羅伯特·普洛克特和帕特裡克·蘇佩斯。阿諾德·戴維森對早期草稿提出過許多建議。我還要向我的東灣同事約翰·海爾布倫表達我最真誠的謝意，感謝他不管在總體上還是具體方面提出的建議。
我還要感謝對這本書的特定章節給予幫助的人。對於第2章的討論，我感謝J.Z.布赫瓦爾德、D.卡西迪、P.福曼、P.霍夫曼、A.派斯和J.施塔赫爾的幫助。我非常感謝A.J.科克斯、昂德裡克·安東·洛侖茲、富蘭克林·玻圖加爾、H.J.特雷德以及美國物理學會尼爾斯·玻爾圖書館、華盛頓卡內基研究所、愛因斯坦檔案館和以色列耶路撒冷希伯來大學的工作人員幫助我獲得了檔案資料。在第3章宇宙射線材料的工作過程中，與C.D.安德森、H.A.貝特、L.布朗、D.卡西迪、W.弗裡、D.凱夫利斯、G.羅契斯特、R.塞德爾、E.C.史蒂芬孫和J.C.斯特裡特的交談和通信讓我受益匪淺；康奈爾大學圖書館檔案室漢斯·阿爾佈雷希特·貝特的論文、羅伯特·A.密立根和卡爾·D.安德森在加利福尼亞技術研究所檔案館的論文、哈佛大學檔案館的希歐多爾·萊曼、傑貝茲·科裡·斯特裡特和溫德爾·弗裡的論文也讓我受益很多。
對於他們在幫助我重建第4章闡述的E1A（Experiment 1A）和加爾加梅勒實驗室的工作中所付出的時間和精力，我特別感謝兩個合作單位的所有成員。在我完成有中性流發現的第一篇文章之後，我給團隊的每個成員和許多允許我看他們的論文的參與者寫了信。特別榮幸地感謝以下兩個合作單位中給予格外幫助的參與者：B.奧伯特、C.巴爾塔、E.貝洛蒂、F.W.布洛克、U.卡梅裡尼、D.克萊因、D.C.卡恩迪、H.費斯奈爾、E.菲奧裡尼、W.福特、W.弗萊、D.海德特、P.霍伊斯、R.伊姆利、T.W.瓊斯、A.M.盧茨、A.K.曼恩、F.梅辛、J.莫芬、P.繆塞、G.米亞特、R.帕爾默、D.H.帕金斯、A.普利亞、D.裡德、M.羅伊裡爾、A.魯塞、C.魯比亞、J.薩克頓、L.R.蘇拉克斯和J.P.維亞萊。原來沒有合作過，但給了我很大幫助的物理學家有：B.C.巴裡什、M.K.蓋拉德、D.莫雷萊、E.A.帕施奧斯、C.貝魯、J.普倫特基、C.普萊斯考特、K.H.瑞什、C.奎格、W.斯萊特恩、M.索爾達特、V.魏斯科普夫、澤田山之內、J.K.沃克以及B.朱米諾。我非常感謝歐洲核子中心（CERN）的檔案記錄和歷史項目，並特別感謝A.鞏特爾、約翰·克裡格、多米尼克·佩斯特和R.拉姆。費米實驗室檔案館和歐洲核子中心檔案館提供了有價值的照片，澤田山之內幫助我從費米實驗室主管辦公室獲得了一些有用的文獻。
這些年來，我與保羅·米賽爾多次見面。他幫我收集檔案記錄，我們有過許多為期一天的會議，用於苦思文件和探討物理學，那些都是我無比美妙的時光。可1985年夏末，他逝世於一次登山事故中，看不到這本著作的完成，對此我深感遺憾。
第3、4、5章的部分內容是以文章形式呈現的。我感謝《物理科學的歷史研究》（Historical Studies in the Physical Sciences）、《半人馬座》（Centaurus）和《現代物理學評論》（Reviews of Modern Physics）的編輯允許我複印相關材料。參見《愛因斯坦和旋磁實驗：1915—1925》（Einstein and the Gyromagnetie Experiments：1915—1925）[2]，《μ介子的發現和量子電動力學失敗的革命》（The Discovery of the Muon and the Failed Revolution against Quantum Electrodynamics）[3]和《第一次中性流實驗如何結束》（How the First Neutral Current Experiments Ended）[4]。在手稿準備的不同階段，L.布朗、Y.愛爾卡納、A.富蘭克林、L.霍德森、A.皮克林、D.夏佩爾、R.斯圖埃沃和N.懷斯都提供了很有幫助的建議。1982年5月，我有機會在凡利爾基金會和特拉維夫大學贊助的一系列講座中介紹本書的主要內容。對於在收集材料和準備手稿過程中得到的寶貴援助，我要特別感謝A.阿斯穆斯、M.瓊斯、F.基辛、K.彼得森和C.朗格塞夫。
本項目歷時漫長，在途中遭遇到各式各樣的困難時，我向家人和朋友傾訴，他們給予了我莫大的鼓勵，使我相信這一切都是值得的。
向C.A.J.（卡羅蘭·A.瓊斯）致以最真誠的感謝。
註釋
[1] 美國的物理學界和體系的通史可參見Kevles，Physicists（1978）；Segre，X-Rays to Quarks（1980），其中對許多粒子發現背後的基本思想給出了清晰的物理學解釋。Pickering，Constructing Quarks（1984），本書是對20世紀60年代粒子物理學向20世紀70年代早期「新物理學」過渡的一部非常好的歷史分析著作。對經典物理實驗得出的結果的總結非常有啟發意義的著作可參見Shamos，Great Experiments（1959）；Trigg，Landmark Experiments（1975）。羅姆·哈里從《偉大實驗》（Great Experiments，1981）中吸收了哲學方面的經驗。
[2] Historical Studies in the Physical Sciences 12〔1982〕：285-323，c1982 by The Regents of the University of California，reprinted by Permission of The Regents.
[3] Centaurus，26〔1983〕：262-316
[4] Reviews of Modern Physics 55〔1983〕：477-509.