物理學：找出世界所遵循的規則
放開一顆石頭，它會落下；推一台推車，它會滾動；加熱一鍋水，它會沸騰。物理學下了一個大膽的賭注：在這一切背後，藏著一小組精確而普適的規則——這些規則能寫成方程式，並拿到自然界中加以檢驗。
關鍵字是定量。物理學不滿足於「東西會落下」這種說法；它要問「落得多快」，並要求一條每次都能預測答案的公式。同樣的少數幾條定律，既支配一粒塵埃，也支配一個螺旋星系——正是這份普適性，讓這門學問值得投入。
物理學實際上如何進行：科學方法
物理知識透過一個循環成長——這就是科學方法：注意到某個規律，提出假說或模型，推導出可檢驗的預測，用測量加以查核，然後保留、修正或捨棄這個想法。實驗是最終的裁判；沒有一條方程式因為漂亮而被相信，只因為它與測量結果相符才被接受。
物理學家的取勝之道，是刻意地簡化：把行星看成質點，把表面看成無摩擦，把真實氣體看成理想氣體。好的模型保留重要的部分、捨去其餘——但你必須始終清楚自己捨去了什麼。這種對理想化的誠實態度，貫穿了整門學問。
每次測量都是「數字」加上「單位」
物理學的原子是物理量——任何你能測量的東西，例如長度、時間、質量、溫度或電流。它的值永遠是一個數字乘上一個單位。光是數字 3 什麼也沒說，除非你講清楚是 3 公尺、3 秒，還是 3 公斤。
數值與單位密不可分：換了單位，數字就必須跟著改變。
舉例來說，一輛車在 4 秒內走了 100 公尺，其速率為 v = d/t = 25 m/s——這裡的 25 和「m/s」缺一不可。有些物理量除了大小還帶有方向：純量只有大小（質量、時間、溫度），而向量同時具有大小與方向（位移、速度、力）。我們會在第 5 篇建立這套向量語言。
為何把單位弄對並非可有可無
一則誠實的警世故事：1999 年，火星氣候軌道者號探測器失聯，原因是某個團隊以磅力-秒提供推進器的衝量，導航軟體卻預期收到的是牛頓-秒。這個不一致把探測器推入火星大氣太深處，最終燒毀。這是單位的錯，不是物理的錯。
本主題會在任何真正的物理之前先打造工具箱。第 2 篇：國際單位制。第 3 篇：科學記號、數量級，以及用來推理大小的因次分析。第 4 篇：有效數字與不確定度——如何誠實地報告一次測量。第 5 篇：運動學、動力學與場論所共同使用的純量／向量語言。