浅谈对力学发展史给我的启示

浅谈对力学发展史给我的启示

——张自宣 201002007003

物理学是一门基础学科，是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，探索物质世界及其运动规律。物理学史研究人类对自然界各种物理现象的认识史，研究物理学发生和发展的基本规律，研究物理足额概念和思想发生和变革的过程，研究物理学是怎样成为一门独立学科，怎样不断开拓新领域，怎样产生新的飞跃。只有了解了物理学发展的历史，才能更加深入地认识物理学的宏伟壮观。通过对物理学史的学习，我不仅增长见识，加深对物理学的理解，更重要的是从中受益，开阔眼界，从前人的经验中得到启示。其中，力学的发展史更是让我感受颇深。

力学是物理学中发展最早的一个分支，它和人类的生活与生产联系最为紧密。公元前两百多年前阿基米德的杠杆原理和浮力原理以及中国古代的春秋战国时期，以《墨经》为代表的墨家总结了大量的力学知识开始，这些都是力学科学的萌芽，为以后力学的发展起到了十分积极推动的作用。进入到16世纪，航海、战争和工业生产的需要，力学研究得到了真正的发展。16—17世纪，以伽利略为代表的物理学家对力学开展了广泛的研究，得到了落体定律。随后，牛顿建立了牛顿运动三定律和万有引力定律。D.伯努利、拉格朗日和达朗贝尔等人对牛顿建立的力学体系进行推广和完善，形成了系统的理论体系，取得了广泛的应用并发展出了流体力学、弹性力学和分析力学等分支。到了18世纪，经典力学已经相当成熟，成为自然科学中的主导和领先学科。在力学发展的历史进程中，一批又一批的科学家为坚持真理、发现真知而不懈奋斗，艰苦探索，坚守物理学家的操守和内心对于真理的渴望与信仰，为人类社会的发展和进步起到了极大的作用物理学的发展是一个漫长艰辛的过程，需要物理学家们不断地探索，一直的坚持。第谷观测天体运动整整二十年，直到他临终前把自己多年积累的天文观测资料留给开普勒，嘱托他把这些观测结果整理发表出来。开普勒遵照第谷的遗嘱，克服了种种困难，经过艰苦繁杂的计算和编制，最终发表了《鲁道夫星表》。同时，开普勒敏锐的直觉告诉他，第谷所记录的数据中应该包含着天体运动的规律。他开始运用数学方法对第谷的数据资料进行系统的分析整理。要在浩瀚的数据资料中找到普遍适用的数学公式就好像时要在大海里捞针，需要进行无休止的繁琐的计算。这是一件艰巨而又几乎是毫无希望的事情，可以想象得到，靠谱了要有何等的毅力才能把这件工作坚持做到底。经过十七年的努力奋斗，开普勒三定律终于都能够横空出世。开普勒三定律系统总结了行星运动规律，这是第谷和开普勒合作的成果，是精确的科学预测与严密的数学推算相结合的典范，更是不断坚持探索精神的产物，这是在每一位物理学家身上所闪耀着的耀眼的光辉。

物理学发展的过程需要我们不断怀疑，敢于质疑权威，确实做到不唯书、不唯上、只为实。从最初的哥白尼提出日心说，就推翻了自古希腊占统治地位的地心说，地心说认为地球是不动的宇宙中心。由于亚里士多德-托勒密的地心说理论成为中世纪神学世界观的重要精神支柱，而天文学的发展却越来越多地解释了这个理论的荒谬，于是天文学就成为冲破神学束缚的一个突破口。文艺复兴的思想解放运动为打破地心说理论提供了思想动力和精神基础，而这个理论体系的打破又给予宗教神学以沉重的打击，使文艺复兴运动更具有实际内容，天文学也就因此首先进入近代科学的大门。这是一场斗争，只有通过对陈旧思想进行批判才

能取得公众的承认，所以这也是一场思想上的革命。通过折成革命，人们摆脱了对神学和古代经典的权威的迷信，以事实作为知识的来源，靠实践判断理论的真伪。当然这也需要物理学家们巨大的勇气和为追求真理绝不屈服的精神。中世纪以来，教会的反动统治形成了一道无形的枷锁，凡是不符合教会思想而另有主张的人，都会遭到迫害。意大利思想家布鲁诺就是一位信奉和宣扬哥白尼体系，坚持通过经验和理性来获得科学真理，提出“怀疑原则”来反对教会权威和神学教条，最后被处以获刑，活活烧死。另外一个例子就是伽利略，正是由于对亚里士多德关于落体运动的怀疑和质疑。自16世纪以前，亚里士多德的运动理论居统治地位。他把万物看成是有四种元素—土、水、空气及火组成，四种元素各有其自然位置，任何物体都有返回其自然位置而运动的性质。他把运动分成自然运动和强迫运动：重物下落是自然运动，天上星辰围绕地心做圆周运动，也是自然运动；而要让物体做强迫运动，必须要有推动者，即有施力者。力一旦去除，运动即停止。既然重物下落是物体的自然属性，物体越重，趋向自然位置的倾向性也就越大，所以下落速度也越大。于是，从亚里士多德的教义出发，就必然得到下落速度与物体重量成正比的结论。这显然是不正确的，伽利略正是因为有这种敢于挑战权威，敢于质疑的精神推动了落体实验的发展，不断进行研究探索，为物理学的发展进步起到了促进作用，同时对进一步解放人类思想做出了巨大贡献。敢于质疑不是什么都质疑，而是依据客观实际对不符合客观实践认识的思想和言论进行质疑，这是以前也是现在的每一位物理学家都应该有的可贵精神，只有这样，物理学的研究才能在不断的否定中进步发展。

物理学研究的过程需要我们不断借鉴前人的经验、总结，这能为我们自身的研究探索起到导引、辅助的作用。正是因为有了第谷准确、丰富的天文观测纪律，开普勒才能够在这些数据的基础上进行寻求探索，并最终发现天体运动的一般规律发表建立了椭圆定律、面积定律、周期定律。可以说，伽利略的成就是与第谷分不开的，是他们两人的联合才完成了开普勒三定律的诞生，才完成了这一历史上的伟大成果。牛顿建立了牛顿三定律以及万有引力定律，这些成就可以说是历史上巨大的成就，但是这些成就也并不是只有牛顿一个人完全独立完成的，他同样是借鉴了许多人的思想，最终才整合、分析、总结得出自己的见解和认识。“每一个物体都会继续保持其静止或沿一直线做等速运动的状态，除非有力加于其上，迫使它改变这种状态。”这就是牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中作为第一条公里提出的基本原理，即惯性定理。惯性定理是牛顿力学的重要基石之一，从亚里士多德的自然哲学转变到牛顿的经典力学，最深刻的变化就在于建立了惯性定律。早在牛顿之前，许多物理学家都已经对亚里士多德的运动观点进行了批判并提出了自己的看法。希腊的菲洛彭诺斯的“冲力理论”、英国牛津大学的威廉、巴黎大学校长布里丹都对雅力士多的运动学说及进行了批判，他们的早期工作为后来伽利略、牛顿开辟了道路。伽利略童颜在这方面做出了研究，但没有完整地表述惯性定律，笛卡尔同样对惯性定律有所认识，但他把自然规律解读为“上帝”的安排，可以说笛卡尔是最早完整的表达了惯性定理的科学前辈。牛队再后来的研究中，不仅通过自身的勤奋刻苦研究，同样是借鉴了前人的经验和总结，正如牛顿自己所说的那样“如果我比别人看得更远，是因为我站在巨人的肩膀上。”要善于借鉴、善于总结是每一项工作中都不可缺少的，对于研究进程的顺利推进、问题分析能力的提升具有十分重大的意义。

事物发展的过程是一个不断发展进步的过程，这就要求我们要有全面看问题的能力和敢于正视问题的勇气。牛顿的绝对时空观就是一个很好的例子，牛顿始

终坚持“绝对运动”，并自己举了个“水桶实验”的例子，他用这个例子雄辩地论证了“绝对运动”概念的合理性。但是，绝对是件和绝对空间毕竟是认为的假设，是经不起实践的检验和严密的审查。奥地利物理学家马赫就在他的《力学史评》中深刻分析了牛顿力学的基本概念以及其反映的机械自然观，做出了尖锐的批判。马赫还指出绝对运动的概念也是站不住脚的。马赫的精辟论述驳斥了流行二三百年的机械自然观，解释了牛顿力学的局限性，在当时的科学界和思想界中产生了很大震动。所以说事物发展的过程是一个不断发展进步的过程，需要我们不断地认识发现，需要我们不断地在否定中前行。

学习物理学发展史，让我感受到物理学家们那份对物理学事业的热爱和奉献，不仅让我对物理学这个学科有了一个更加深刻的理解，同时也更加激发了我对物理学的兴趣和热爱，从一代又一代物理学家身上学到的精神则是更加弥足珍贵。