现代物理学的光辉历程

现代物理学的光辉历程
现代物理学的光辉历程

现代物理学的光辉历程

美籍意大利物理学家、埃米利奥·赛格雷(Emilio Segrè)的近著《从X射线到夸克》(副题为“近代物理学家和他们的发现”),在同类著作中是一本十分引人入胜而又富有启发的读物。即使不是专门从事物理学专业的人,读起来困难也不大。正如作者在序言中所称,不要求本书成为一本物理学教科书。为此,书中把现代物理学中的一些经典理论和学说的数学推导都放在附录里,一般读者可以略过去,而对于专搞物理学的人,则很有参考价值。

赛格雷从一九二七年开始,以一个亲身参与者的身分,经历了物理学近半个多世纪的令人眼花缭乱的变化。他在这本书中,围绕着主要事件,把现代物理学发展史中的概念、思想、学说、理论以及实验工作的演变,概括地说,也就是方法论和认识论的演化和变革,生动地展示在读者的面前。法国著名物理学家保罗·郎之万曾经一再强调过,在传授科学知识时,“加入历史观点也是有百利而无一弊的”,“最好是能直接追溯其根源,尽可能充分地和经常地接触那些创造了科学并且最善于把科学最生动的一面表现出来的人们。”本书的内容成功地体现了这一要求。

书中不但对西欧物理学的发展做了翔实的论述——这是很自然的,因为英、法、德等国家长期处于领先和中心的地位——而且对日本和中国的物理学的发展和物理学家的成就,也给予了相当的篇幅。作者以同情的笔触描写了日本明治维新以后,日本科学家努力追赶西方科学的爱国主义心情。

书中对当代所有知名的日本物理学家的成就和贡献,都做了评述。对中国物理学家的成就,也作了充满热情的介绍。赛格雷客观地指出,数学和英语“在日本和西方物理学家之间形成了思想交流的桥梁,但有时人们也会发现他们之间的文化基础不同。当然,这对科学的进展也许有一定的好处,因为它会提供一些非常不同的争议点。”

赛格雷在书中谈到了他所接触过的各种各样的物理学家。他指出,“如果我们一定要找出杰出的物理学家的共同个性的话,我们可以发现他们对工作都有迫切的热望和很强的能力,具有坚持性、乐观主义和科学想象力。”反映出强烈的爱国初期开拓者的精神,进取性和保守性、狭隘性同时存在。劳伦斯“从本质上来说,他更象一个发明家,而不太象个科学家。”由于劳伦斯把他的机器大部分时间用于医疗研究(也是为了便于向私营企业和基金会

寻求资金援助),以至于他周围的年轻物理学家常常是“偷偷摸摸地把回旋加速器用于科学研究。”所有这些情况和赛格雷所熟知的欧洲科学研究的传统成为鲜明的对照。

战后,劳伦斯和奥本海默这两个在制造第一颗原子弹过程中的合作者,在要不要制造氢弹的问题上发生了尖锐的对立。对此,书中写道,“有些作家把他们两人的争论写成了书或戏剧,……大多数是反对劳伦斯的,但另一方面,也有本关于劳伦斯的官方传记,写得简直就象是圣徒的传记一样。”赛格雷的同情站在哪一边是不言自明的。

许多正直的科学家对当前的世界政治现实都感到困惑和忧虑,赛格雷也不例外。他在书的结尾部分强调指出,“我们决不能忽视它们(指科学知识)对人类状况的影响。这是人们热烈争论的一个问题,它已远远地超出了物理学范畴,不过它对物理学却是至关重要的。”正如作者在序言中所说的,他在书中采取的是同“知心朋友交谈的那样的方式”,作者将他的矛盾心情如实地向读者倾诉出来,不能不使人为之同情。不管怎样,赛格雷还是满腔热情地发出呼吁:“我们怎么办?特别是科学家怎么办?我们应当不断地提醒公众,某些行动过程会导致什么样的结果,我们应当诚实地、理智地做好这件事情。”他以但丁的诗句来表述他的心情:

“考虑你的后代,

你不是生作野兽的,

你应追求德行和知识。”

最后要提及的是,本书一九八○年在美出版,在四年多的时间内上海科学技术文献出版社就把它以中文出版了,不能算不快。尽管译文有些地方还不够文从字顺,但译者们却是花了一番心血的。看看印数,却只有七千三百册,目前,这本书在书店的架子上已经不大看得见了。(原因自然是多种多样的,但这已经是题外的话了。)

(《从X射线到夸克——近代物理学家和他们的发现》,〔美〕埃米里奥·赛格雷著,上海科学技术文献出版社一九八四年八月第一版,1.38元)

物理学发展简史

物理学发展简史 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

一、古典物理学与近代物理学: 1、古典物理学:廿世纪以前所发展的物理学称为古典物理学,以巨观的角度研究物理,可分为 力学、热学、光学、电磁学等主要分支。 2、近代物理学:廿世纪以后(1900年卜朗克提出量子论后)所发展的物理学称为近代物理学, 以微观的角度研究物理,量子力学与相对论为近代物理的两大基石。

一、古典物理学对人类生活的影响: 1、力学:简单机械(杠杆、轮轴、滑轮、斜面、螺旋、劈) …… 2、光学: (一)反射原理: (1)平面镜:镜子…… (2)凹面镜:手电筒、车灯、探照灯…… (3)凸面镜:路口、商店监视镜…… (二)折射原理: (1)凸透镜:放大镜、显微镜、相机…… (2)凹透镜:眼镜、相机…… 3、热学:蒸汽机、内燃机、引擎、冰箱、冷(暖)气机…… 4、电学: (一)利用电能运作:一般电器用品,如:电视机、冰箱、洗衣机…… (二)利用电磁感应:发电机、变压器…… (三)利用电磁波原理:无线通讯、雷达…… 二、近代物理学对人类生活的影响: 1、半导体: (一)半导体:导电性介于导体和绝缘体间之一种材料,可分为元素半导体(如:硅、锗等)和 化合物半导体(如:砷化镓等)两种。 (二)用途: (1)半导体制成晶体管,体积小、耗电量少,具有放大电流讯号功能。 (2)半导体制成二极管具整流能力。 (3)集成电路(IC): (A)1958年发展出「集成电路」技术,系利用长晶、蚀刻、蒸镀等方式于一小芯片上容 纳上百万个晶体管、二极管、电阻、电感、电容等电子组件之技术,而此电路即称为 集成电路。 (B)IC之特性:体积小、效率高、耗电低、稳定性高、可大量生产。 (C)IC之应用:计算机、手机、电视、计算器、手表等电子产品。 (4)计算机信息科技之扩展大辐改变了人类的生活习惯,故俗称第二次工业革命。 2、雷射: (一)原理:利用爱因斯坦「原子受激放射」理论,诱发大量原子由受激态同时做能态之跃迁 并放射同频率之光子,藉以将光加以增强。 (二)特性:聚旋光性好、强度高、光束集中、频率单一(单色光)。 (三)应用:

浅谈物理学与现代科学技术的关系

题目:浅谈物理学与科学技术的关系姓名:李焘 专业:物理学类 学号:20112200207

浅谈物理学与现代科学技术的关系 摘要:科学技术的发展对我们的生活水平、生活方式、文化教育等方面的影响是极为深刻的.从日常的衣食住行中,处处可以感受到科学技术给我们生活带来的变化。各种合成纤维大大丰富了人们的衣着面料;农业的增产提供了丰富的食品,改善了人民的食品结构;至于汽车、飞机的发明和普及带给人们交通的方便、快捷;医学的进步提高了人民的健康水平,延长了平均寿命;教育的普及提高了人民的文化水平;电灯、电话、家用电器的普及大大方便了我们的生活……这样的例子不胜枚举。而这些发展却离不开物理学…… 关键词:物理学科学技术关系 一、物理学在现代科学技术发展中的作用与地位 现代科学技术正以惊人的速度发展。而在物理学中每一项科学的发现都成为了新技术发明或生产 方法改进的基础。 在18世纪以蒸汽机为动力的生产时 代,蒸汽机的不断提高改进,物理 学中的热力学与机械力学是起着相 当重要的作用的。 19世纪中期开始,电力在生产技术 中日益发展起来了,这是与物理中 电磁学理论建立与应用分不开的。 20世纪初相对论和量子力学的建立,诞生了近代物理,开创

了微电子技术的时代。半导体芯片,电子计算机等随之应运而生。可以毫不夸张的说,没有量子力学也就没有现代科技。 20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破,为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代,我国高温超导的研究走在世界的前列。 20世纪90年代发展起来的纳米技术,使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团,使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。 在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理,能把宇宙飞船送上太空,使人类实现了飞天的梦想。 激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。 生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸(DNA)是存在于细胞核中的一种重要物质,它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许(著名实验物理学家)的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。 …… 物理学本身就是以实验为基础的科学,物理学实验既为物理学发展创造了条件,同时也为了现代工农业生产技术的研究打下了物质基础。

关于现代物理学在科技中的应用

现代物理学在航天技术中的应用 我国航天技术持续的不断发展,为我国空间科学的发展以及空间探测奠定坚实的基础。空间的物理学研究将不仅带动我国基础科学研究,而且将引领我国航天技术水平的进一步提高,有效促进空间科学与航天科技水平的协调发展。自上世纪90年代开始,我国利用“神舟”号飞船和返回式卫星,在空间材料和流体物理以及空间技术研究等领域开展了大量实验研究,取得一批重要成果。根据我国空间科学中长期发展规划,将利用返回式卫是进行微重力科学实验,同时探讨进行引力理论验证的专星方案。空间的物理学研究涉及空间基础物理、微重力流体物体、微重力燃烧、空间材料科学和空间生物技术等学科领域。空间基础物理涉及当今物理学的许多前沿的重大基础问题,在科学上极为重要,在我国还是薄弱领域。随着我国经济实力的增长,应该适时地安排引力理论家验证的专星研究。一、空间引力实验与引力波探测基础物理实验研究检验现有引力理论的假设和预言、寻找新的相互作用和引力波探测将为认识引力规律和四种相互作用的统一理论提供实验依据。加强空间引力实验和空间天文观测对于我国在空间基础科学领域参与国际竞争和发展高新空间技术具有重要牵引意义。与会专家认为应开展如下研究工作: 1、空间等效原理实验检验(TEPO); 2、空间微米作用程下非牛顿引力实验检验(TISS); 3、激光天文动力学空间计划(ASTROD); 4、空间引力波探测。 二、空间的冷原子物理和原子钟研究 冷原子和玻色爱因斯坦凝聚是当代物理学中最活跃的领域之一,它为探索宏观尺度上物质的量子性质提供了独一无二的介质。该领域的研究可以加深人们对基本物理规律的理解,同时具有重要的应用前景。此外,高准确度的时间频率标准是精密测量和探索研究基本物理问题的关键和基础,在应用技术上均占有是十分重要的地位。微波原子钟与光钟在空间物理有着广泛的应用前景,它不仅可以改进卫星定位导航系统,而且在深空跟踪和星座定位等深空科学上有着不可替代的作用。为了突破地面实验的温度极限和空间尺度,增加测量时间,以便进行更高精度的测量和探索新的物理现象,在微重力环境下进行冷原子物理实验是非常必要的。专家建议开展如下研究工作: 1、空间实验室中的物质波及其相干性研究; 2、微重力条件下用冷原子和玻色爱因斯坦凝聚探索物理极限; 3、空间超高精度微波原子钟; 4、空间高精度光钟。 三、微重力流体物理 微重力流体物理是微重力科学的重要领域,它是微重力应用和工程的基础,人类空间探索过程中的许多难题的解决需要借助于流体物理的研究。在基础研究方面,微重力环境为研究新力学体系内的运动规律提供了极好的条件,诸如非浮力的自然对流,多尺

物理学发展史

物理学发展史 公元1638年,意大利科学家伽利略的《两种新科学》一书出版,书内载有斜面实验的详细描述。伽利略的动力学研究与1609~1618年间德国科学家开普勒根据天文观测总结所得开 普勒三定律,同为牛顿力学的基础。 公元1643年,意大利科学家托利拆利作大气压实验,发明水银气压计。 公元1646年,法国科学家帕斯卡实验验证大气压的存在。 公元1654年,德国科学家格里开发明抽气泵,获得真空。 公元1662年,英国科学家波义耳实验发现波义耳定律。十四年后,法国科学家马里奥 特也独立的发现此定律。 公元1663年,格里开作马德堡半球实验。 公元1666年,英国科学家牛顿用三棱镜作色散实验。 公元1669年,巴塞林那斯发现光经过方解石有双折射的现象。 公元1675年,牛顿作牛顿环实验,这是一种光的干涉现象,但牛顿仍用光的微粒说解 释。 公元1752年,美国科学家富兰克林作风筝实验,引雷电到地面。 公元1767年,美国科学家普列斯特勒根据富兰克林导体内不存在静电荷的实验,推得 静电力的平方反比定律。 公元1780年,意大利科学家加伐尼发现蛙腿筋肉收缩现象,认为是动物电所致。不过 直到1791年他才发表这方面的论文。 公元1785年,法国科学家库仑用他自己发明的扭秤,从实验得静电力的平方反比定律。在这以前,英国科学家米切尔已有过类似设计,并于1750年提出磁力的平方反比定律。 公元1787年,法国科学家查理发现了气体膨胀的查理-盖·吕萨克定律。盖·吕萨克的研 究发表于1802年。 公元1792年,伏打研究加伐尼现象,认为是两种金属接触所致。 公元1798年,英国科学家卡文迪许用扭秤实验测定万有引力常数G。 公元1798年,美国科学家伦福德发表他的摩擦生热的实验,这些实验事实是反对热质 说的重要依据。

物理学发展简史

物理学发展简史 摘要:物理学的发展大致经历了三个时期:古代物理学时期、近代物理学时期(又称经典物理学时期)和现代物理学时期。物理学实质性的大发展,绝大部分是在欧洲完成,因此物理学的发展史,也可以看作是欧洲物理学的发展史。 关键词:物理学;发展简史;经典力学;电磁学;相对论;量子力学;人类未来发展 0 引言 物理学的发展经历了漫长的历史时期,本文将其划分为三个阶段:古代、近代和现代,并逐一进行简要介绍其主要成就及特点,使物理学的发展历程显得清晰而明了。 1 古代物理学时期 古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪,是物理学的萌芽时期。 物理学的发展是人类发展的必然结果,也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来,便从未停止过对于外部世界的思考,即这个世界为什么这样存在,它的本质是什么,这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此,最初的物理学是融合在哲学之中的,人们所思考的,更多的是关于哲学方面的问题,而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征:在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎;在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测;在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识,其中静力学发展较为完善;在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里,物理学没有什么大的进展。 古代物理学发展缓慢的另一个原因,是欧洲黑暗的教皇统治,教会控制着人们的行为,禁锢人们的思想,不允许极端思想的出现,从而威胁其统治权。因此,在欧洲最黑暗的教皇统治时期,物理学几乎处于停滞不前的状态。 直到文艺复兴时期,这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播,与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来,这一时期,力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。 2 近代物理学时期 近代物理学时期又称经典物理学时期,这一时期是从16世纪至19世纪,是经典物理学的诞生、发展和完善时期。 近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪,古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”,即认为地球位于宇宙的中心。公元140年,古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》,在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说,地为球形,且居于宇宙中心,静止不动,其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象,又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义,因而流传时间长达1300余年。

物理学发展史

我所认知的物理学发展史 经典物理学的发展古希腊时代的阿基米德已经在流体静力学和固体的平衡方面取得辉煌成就,但当时将这些归入应用数学,并没有将他的成果特别是他的精确实验和严格的数学论证方法汲入物理学中。从希腊、罗马到漫长的中世纪,自然哲学始终是亚里士多德的一统天下。到了文艺复兴时期,哥白尼、布鲁诺、开普勒和伽利略不顾宗教的迫害,向旧传统挑战,其中伽利略把物理理论和定律建立在严格的实验和科学的论证上,因此被尊称为物理学或科学之父。 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一门学科。实验手段和思维方法是物理学中不可或缺和极其重要的内容,后者如相对性原理、隔离体(包括系统)法、理想模型法、微扰法、量纲分析法等,在古典和现代物理学中都有重要应用。物理学一词,源自希腊文physikos,很长时期内,它和自然哲学(naturalphilosophy)同义,探究物质世界最基本的变化规律。随着生产的发展。社会的进步和文化知识的扩展、深化,物理学以纯思辨的哲学演变到以实验为基础的科学。研究内容从较简单的机械运动扩及到较复杂的光、热、电磁等的变化,从宏观的现象剖析深入到微观的本质探讨,从低速的较稳定的物体运动进展到高速的迅变的粒子运动。新的研究领域不断开辟,而发展成熟的分支又往往分离出去,成为工程技术或应用物理学的一个分支,因此物理学的研究领域并非是一成不变的,研究方法不论是逻辑推理、数学分析和实验手段,也因不断精密化而有所创新,也难以用一个固定模式来概括。在19世纪发行的《不列颠百科全书》中,早已陆续地把力学、光学、热学理论和电学、磁学,列为专条,而物理学这一条却要到1971~1973年发行的第十四版上才首次出现。为了全面、系统地理解物理学整体,与其从定义来推敲,不如循历史源流,从物理学的发生和发展的过程来探索。 伽利略的成就是多方面的,仅就力学而言,他以物体从光滑斜面下滑将在另一斜面上升到同一高度,推论出如另一斜面的倾角极小,为达到同一高度,物体将以匀速运动趋于无限远,从而得出如无外力作用,物体将运动不息的结论。他精确地测定不同重量的物体以同一加速度沿光滑斜面下滑,并推论出物体自由下落时的加速度及其运动方程,驳倒了亚里士多德重物下落比轻物快的结论,并综合水平方向的匀速运动和垂直地面方向的匀加速运动得出抛物线轨迹和45°的最大射程角,伽利略还分析“地常动移而人不知”,提出著名的“伽利略相对性原理”(中国的成书于1800年前的《尚书考灵曜》有类似结论)。但他对力和运动变化关系的分析仍是错误的。全面、正确地概括力和运动关系的是牛顿的三条运动定律,牛顿还把地面上的重力外推到月球和整个太阳系,建立了万有引力定律。牛顿以上述的四条定律并运用他创造的“流数法”(即今微积分初步),解决了太阳系中的二体问题,推导出开普勒三定律,从理论上解决了地球上的潮汐问题。史称牛顿是第一个综合天上和地上的机械运动并取得伟大成就的物理学家。与此同时,几何光学也有很大发展,在16世纪末或17世纪初,先后发明了显微镜和望远镜,开普勒、伽利略和牛顿都对望远镜作很大的改进。 20世纪的物理学到19世纪末期,经典物理学已经发展到很完满的阶段,许多物理学家认为物理学已接近尽头,以后的工作只是增加有效数字的位数。开尔文在19世纪最后一个除夕夜的新年祝词中说:“物理大厦已经落成,……动力理论确定了热和光是运动的两种方式,现在它的美丽而晴朗的天空出现两朵乌云,一朵出现在光的波动理论,另一朵出现在麦克斯韦和玻耳兹曼的能量均分理论。”前者指的是以太漂移和迈克耳孙-莫雷测量地球对(绝对静止的)以太速度的实验,后者指用能量均分原理不能解释黑体辐射谱和低温下固体的比热。恰恰是这两个基本问题和开尔文所忽略的放射性,孕育了20世纪的物理学革命。 化工二班 许尚志 12071240073

物理学发展史上的里程碑式的人

物理学发展史上的里程碑式的人

物理无处不在。它在遥远的宇宙边缘,它在星系中央的超大质量黑洞,它在构成万物的基本粒子,它甚至存在于看起来是空的空间内。物理学家的目的就是要去研究在这个物质世界中所发生的一切:掉落的苹果,行星和恒星的运动,以及微观世界中亚原子粒子的行为等等。 我们对我们所身处的这个宇宙已经有了越来越多的了解。而这一切都离不开下面这些物理学家的深刻洞察力,他们的理论、想法及发现彻底地改变了我们对宇宙的认知。 △伽利略(Galileo Galilei, 1564 - 1642)在物理学上最著名的贡献之一是他对物体运动的研究。在1630年代,他证明了所有在做自由落体运动的物体都有相同的加速度。换句话说,在没有空气阻力的情况下,羽毛和铅球将同时落地。霍金说:“自然科学的诞生要归功于伽利略。 △基于伽利略在物体运动的研究,牛顿(Isaac Newton, 1643 - 1727)在1687年发表了《自然哲学的数学原理》,阐述了三大运动定律和万有引力。他通过论证开普勒定律与他的引力理论间的一致性,证明了地球上的物体与天体的运动都遵循着相同的物理定律。

△对电和磁的研究是法拉第(Michael Faraday, 1791 - 1867)最著名的工作。在1831年,他发现了电磁感应现象;1839年,他提出了电学和磁学之间存在着基本关系。 △1864年,麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831 - 1879)发表了他的电磁学理论,他提出了将电、磁和光统归为电磁场中的现象。麦克斯韦指出电场和磁场以波的形式在空间中以光速传播,同时从理论上预测了电磁波的存在。

物理学发展简史

物理学发展简史 专业:物流工程111 学生:吴建平 学号:2011216031 老师:代群

摘要:物理学的发展大致经历了三个时期:古代物理学时期、近代物理学时期(又称经典物理学时期)和现代物理学时期。物理学实质性的大发展,绝大部分是在欧洲完成,因此物理学的发展史,也可以看作是欧洲物理学的发展史。 关键词:物理学;发展简史;经典力学;电磁学;相对论;量子力学;人类未来发展

引言 物理学的发展经历了漫长的历史时期,本文将其划分为三个阶段:古代、近代和现代,并逐一进行简要介绍其主要成就及特点,使物理学的发展历程显得清晰而明了。 一古代物理学时期 古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪,是物理学的萌芽时期。 物理学的发展是人类发展的必然结果,也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来,便从未停止过对于外部世界的思考,即这个世界为什么这样存在,它的本质是什么,这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此,最初的物理学是融合在哲学之中的,人们所思考的,更多的是关于哲学方面的问题,而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征:在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎;在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测;在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识,其中静力学发展较为完善;在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里,物理学没有什么大的进展。 古代物理学发展缓慢的另一个原因,是欧洲黑暗的教皇统治,教会控制着人们的行为,禁锢人们的思想,不允许极端思想的出现,从而威胁其统治权。因此,在欧洲最黑暗的教皇统治时期,物理学几乎处于停滞不前的状态。 直到文艺复兴时期,这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播,与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致来,这一时期,力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。 二近代物理学时期 近代物理学时期又称经典物理学时期,这一时期是从16世纪至19世纪,是经典物理学的诞生、发展和完善时期。 近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪,古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”,即认为地球位于宇宙的中心。公元140年,古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》,在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说,地为球形,且居于宇宙中心,静止不动,其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象,又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义,因而流传时间长达1300余年。 公元15世纪,哥白尼经过多年关于天文学的研究,创立了科学的日心说,写出“自然科学的独立宣言”——《天体运行论》,对地心说发出了强有力的挑战。16世纪初,开普勒通过从第谷处获得的大量精确的天文学数据进行分析,先后提出了行星运动三定律。开普勒的理论为牛顿经典力学的建立提供了重要基础。从开普勒起,天文学真正成为一门精确科学,成为近代科学的开路先锋。 近代物理学之父伽利略,用自制的望远镜观测天文现象,使日心说的观念深入人心。他提出落体定律和惯性运动概念,并用理想实验和斜面实验驳斥了亚里士多德的“重物下落快”的错误观点,发现自由落体定律。他提出惯性原理,驳斥了亚里士多德外力是维持物体运动的说法,为惯性定律的科学逐渐从哲学中分裂出建立奠定了基础。伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上

物理学的发展

物理学发展和科技革命 BZ07004007 庞锦毅 摘要 本文试图从讨论物理学发展的脉络来研究科技革命的过程。众所周知,物理学是认识世界的学科。她是如何描述世界的?她能将我们的世界解析到何种程度?文章第一章会给出经典物理学框架下,物理学是如何发展并一步步揭示世界本质以及她在解释世界的过程中遇到了哪些困难。第二章会叙述近代物理学一次重要的变革以及阐明物理学是如何通过自我修正重新准确揭示世界本质的过程。第三章会给出近代物理学发展的脉络及其遇到的困难。 关键字:分析力学,自由度,动力学轨迹,统计,相对论,量子理论

第一章经典物理学 很多物理学史学者对于在最近的那次物理学变革来临之前的物理学史倾向于这样一种观点:经典物理学的大厦已经构建完成,剩下的任务只是将一些基本常数测量的更加精确。个人认为这种观点不但不严谨,甚至是谬误的。 众所周知,物理学的终极目标是描述世界。而我们的世界从还原论的角度说,是一个多体系统。仅仅完善基本单元的动力学是远远不够的。经典物理的分析力学只能完全求解单自由度的系统的动力学。一旦超出单自由度情形,看似无所不能的分析力学实际上就变得捉襟见肘了。众所周知的困难就是从两体问题到三体问题的障碍。两体问题由于空间平移对称性和空间转动对称性的缘故,原本的六自由度系统最终能够约化为单自由度问题而得以求解。然而拥有九自由度的三体问题即使经过对称性约化,也还剩余四个自由度。当然,这并不是说分析力学无法分析这些多自由度问题。欧拉-拉格朗日方程能够给出系统自由度的演化方程,但是对于大量的非线性系统我们由于最终无法解耦这些微分方程而不能给出清晰的相空间动力学轨迹。从某种意义上讲,我们对于我们的世界仍旧知之甚少,即使在那个经典物理学如日中天的年代。 随着数值计算的发展,优美的解析物理学开始向数学妥协:既然无法解析求解普遍的动力学轨迹,我们便给出一个具体的动力学轨迹数值解。实际上,随着自由度的增加,这种妥协也开始崩溃。大量自由度与非线性的结合导致了混沌的出现。同一系统的不同动力学轨迹在高维度相空间中的剧烈分化使得单个动力学轨迹的数值解变得毫无意义。这从逻辑上引发了物理学的又一次妥协:统计力学的出现。当然从物理学史的时空观上讲,混沌与统计力学并没有直接的关联。然而对于从认识世界的角度看待物理学的人而言,这两者是紧密相连的。这实际上要归功于微分几何的发展。数学家对于高维度空间拓扑性质的研究使得物理学者把目光从单纯的动力学轨迹转移到了动力学流形上。这可以说是一种妥协,也可以

(完整版)物理学促进了现代技术的发展的策略

物理学促进了现代技术的发展的策略 当前,我国为了赶上世界新科学技术的发展速度,要努力在生物工程、电子技术、自动化技术、新材料、新能源、航空航天、海洋工程、激光、超导、通讯等等新技术领域取得新的科技发展。这些科技发展,都与物理学的应用有着非常密切的关系。 一、信息科技与现代通信 信息技术涵盖信息的采集、变换、存储、处理、传送、接收和再现。电子学研究电子的运动、电磁波的传播和它们之间的相互作用。建立在麦克斯韦电磁理论基础上的电子学,是当代信息技术最主要的手段。1887年德国物理学家赫兹发现电磁波及1897年英国物理学家汤姆孙发现电子,标志着电子学的开端。在赫兹实验的基础上,1895年意大利科学家马可尼进行了2.5公里的无线电报传送实验。1901年跨越大西洋3200公里的无线电报实验获得成功,这是远程通信的一件划时代的大事。此后,人类陆续发明了无线电广播、电视等。 第一代电子器件电子管,建立在热电子发射的基础上。1904年,英国物理学家弗莱明发明二极管;1906年,美国的德福雷斯特发明三极管。20世纪上半叶的电子设备,如广播电视的发射接收装置、雷达、计算机等,全部使用电子管。 1947年肖克利、巴丁、布拉坦发明了晶体管。晶体管使电子设备具有省电、小型化、可靠性高的优点,开辟了电子学的新时代。 物理学最新成果的大量采用,使光通信、移动通信产业以空前的速度和规模发展。仅我国,手机用户即已近4亿。物理学的发展必将使21世纪信息技术发生飞跃。 二、材料科学与新材料 物理学是材料科学的重要基础。量子力学、凝聚态物理学,特别是固体物理学和能带理论极大地推动了材料科学的发展。现代物理学的发展,导致了诸如半导体材料、光电材料、超导材料、复合功能材料、纳米材料、软物质材料等大量具有独特性能的新材料出现,并将不断地为研制新型材料、改善材料性能提供新的理论和实验手段。 人工晶体用人工方法生长的单晶体在激光产生、非线性光学、光探测、辐射探测、换能器等方面都有重要应用。我国在这一领域具有一定优势。 三、物理学手段与现代医学 物理学手段在现代医学中得到广泛应用,它们既用于诊断——x射线透视、B超、计算机断层成像即CT、磁共振成像即HRI,又用于治疗——超声波粉碎结石、激光手术、伽玛刀。 四、计量与全球定位系统GPS 计时标准:从观测天体到使用各种物理方法,人类计时精度不断提高。 全球定位系统GPS,由24颗均匀分布在6个轨道平面内的卫星组成,卫星上安装了高精度的原子钟。卫星高度2万公里。它是一个全天候的自动定位和导航系统,通过接收GPS卫星发射的时间—频率信号,判断和计算接收者的位置。经过广义相对论修正(时钟快慢随引力场强度而变)的GPS精度可在1米以内。现在的GPS系统已可装备到家用汽车上。 五、物理学与激光技术 1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念,奠定了激光的理论基础。1958年美国科学家肖洛和汤斯发现了一种奇怪的现象:当他们将闪光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。由此他们提出了“激光原理”,受激辐射可以得到一种单色性、亮度又很高的新型光源。1958年,贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文,奠定了激光发展的基础。1960年,美国人梅曼(T.H.Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器。梅曼利用红宝石晶体做发光材料,用发光度很高的脉冲氙灯做激发光源,获得了人类有史以来的第一束激光。1965年,第一台可产生大功率激光的器件——二氧

物理学史 高考真题含答案

物理学史 1.(2013四川成都高三第二次诊断性检测理科综合试题,1)下列说法正确的是() A. 牛顿测出了引力常量 B. 爱因斯坦提出了系统的电磁理论 C. 理想实验不能用于科学研究 D. 公式与采取的定义方式相同 2.(2014山西忻州一中、康杰中学、临汾一中、长治二中四校高三第三次联考理科综合试题,14)在物理学的重大发现中科学家们总结出了许多物理学方法,如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假设法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述不正确的是() A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法运用了假设法 B.根据速度的定义式,当趋近于零时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义运用了极限思想法C.在实验探究加速度与力、质量的关系时,运用了控制变量法 D.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程等分成很多小段,然后将各小段位移相加,运用了微元法 3.(2014山东潍坊高三3月模拟考试理科综合试题,14)许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献,下列叙述中符合史实的是() A.伽利略研究了天体的运动,并提出了行星运动的三定律 B.牛顿发现了万有引力定律,并通过扭秤实验测出了引力常量 C.库仑发现了点电荷间的作用规律,并提出了电场的概念 D.法拉第发现了电磁感应现象,并制造了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机 4.(2014山东青岛高三第一次模拟考试理综物理,14)下列说法中正确的是() A. 用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法 B. 牛顿在对自由落体运动的研究中,首次采用以实验检验猜想和假设的科学方法 C. 法拉第最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场 D. 哥白尼大胆反驳地心说,提出了日心说,并发现行星沿椭圆轨道运行的规律 5.(2014江西重点中学协作体高三年级第一次联考,14)下列有关电磁学的四幅图中,说法不正确的是()

2.现代物理学的辉煌成就解析

2、现代物理学的辉煌成就 二十世纪物理学对人类的思维方式和社会发展做出了三方面的重要贡献:第一,相对论、量子力学和它们相结合产生的量子场论从根本上改变了人类对时空和宇宙万物的看法,使人们从绝对的决定论的宇宙观变为辩证的唯实的宇宙观。第二,二十世纪物理学是带头的学科,它带动了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展,它为生物、医疗、地学、农业提供了强大的探测手段和研究方法。物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现奠定了信息革命的科学基础。它推动了高技术产业的发展,引发了以微电子、光电子和微光机电技术为核心的工业革命,由物理学研究衍生的新技术和新产品层出不穷,从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。第三,通过计算机的帮助,应用古典物理理论讨论流体运动和气象预报时,发现了自组织、混沌和分形等现象。随后发现,这是普遍存在于非线性相互作用的开放系统中的现象,生命系统和社会系统也不例外。物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果。物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。现今物理学(狭义与广义相对论、量子力学和量子场论及其发展如标准模型(包含弱电统一理论和量子色动力学))已经把目前实验能触及到的领域都涵盖进去了。从尺度讲,包含从10-17米的极微观到1026米的宇观范围;从能量角度讲,已经到达现在LHC的TeV能标。所以现在的新物理,都只能出现在:(1)10-17米以下尺度(检验超对称、超弦是否存在,检验超引力及量子引力);(2)从星系尺度到1026米的宇观尺度(检验所谓的暗物质、暗能量是否存在及其本质);(3)在LHC的TeV 能标之上,解决标准模型(弱电统一理论和量子色动力学)中出现的一些疑难。虽然标准模型整个框架已经确定,应该也不存在什么问题,但模型本身提出了不少更为本质的疑问,暗示着新的发展路线。标准模型现在的情况就好比1900-1926年的旧量子论,未来还将存在TeV能标以上的新物理,包括弱、电、强力三者的统一(大统一理论)。(4)超低能低温下的丰富的对称破缺。这是凝聚态物理的事情。能量标度上升,对称性增高及得以恢复,各种力都走向同一,物理学趋向统一,所以大统一理论(弱、电、强力三者的统一)以及四种力(弱、电、强、引力)的统一,都必然是在极高能标下完成的;能量标度下降,对称破缺产生,四种力(弱、电、强、引力)都逐渐分离,表现不同行为。总之,高能量标度使得对称性恢复,物理世界变得简单及统一;能量标度下降,世界变得复杂,丰富多彩。超低能低

浅议物理学史在物理教学中的作用

浅议物理学史在物理教 学中的作用 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

浅议物理学史在物理教学中的作用 【摘要】本文分析了物理学史在物理教学中的作用。认为通过物理学史可以了解物理学的本来面目,消除对物理的神秘感;可以了解物理学的发展性和近似性,克服对物理知识的僵化认识;可以了解物理学家的研究方法,加强对物理学研究方法的认识。 【关键词】物理学史;物理教学;作用 物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史,它的基本任务就是描述物理概念、定律、理论和研究方法的脉络,揭示物理学观念、方法和内容的发生、发展的原因和规律性。研究学习物理学史,不仅会为物理教学注入新的活力,还有利于激发学生学习物理、攀登科学高峰的积极热情。 一、可以了解物理学的本来面目,消除对物理的神秘感 在物理教学中,我们主要是引导学生学习前人已经获得的理论知识。教学中的物理知识都是人们经过多次整理而形成的严密的理论逻辑体系。因此,我们在教学中只重视对知识本身的讲解,而对于一些概念、规律产生的历史事实很少问津。有的物理教师虽然试图引进一些史料,但讲的不够准确,常见的错误有:牛顿因为观察苹果落地而发现万有引力定律、瑞利-金斯定律的失败引导着普郎克提

出量子论等等。这些神话使得学生对物理知识的来源、理论体系的形成等都产生很神秘的感觉,往往会认为各个物理学概念、原理和定律的获得等只是历史上的某些科学伟人们的灵感创造出来的,是历史的巧合和偶然的机遇,对于一般人而言根本就不能及的,这种认识是十分错误的,进而也会阻碍学生创造思维的发展。事实上对于熟悉科学创造历史过程的人都知道,任何一个物理知识的获得,都必须要经历一个动态的过程,即从低级到高级,从感性到理性,从片面到全面,从粗糙到严格的产生、发展和演变的过程,而根本就不是任何天才的脑袋偶然地创造出来的。 经过对这些物理史的本来面目的了解和熟悉,学生们就会慢慢学着具体理解任何一个重要概念、定理和理论的获得,都是经过“试探-除错”的多次选择而得到一个动态的历史过程。在物理教学中,我们可以通过必要的历史回顾,促使学生们了解物理学的各种原理、定律的实验基础,了解各种模型所依据的客观事实的原形,了解各种假说、观点和物理思想的演变。虽然讲述时用的时间不多,但可以使学生了解物理概念、规律、原理产生、形成和发展的过程,这种做法不仅会消除学生对物理知识来源的神秘感和错误认识,还可以培养学生的创造性思维能力。

(完整版)人教版物理学史归纳

一、力学: 1、1638年,意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快;并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验,证明了他的观点是正确的,推翻了古希腊学者亚里士多德的观点(即:质量大的小球下落快是错误的); 2、1654年,德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验; 3、1687年,英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律(即牛顿三大运动定律)。 牛顿第一定律—惯性定律:一切物体中保持匀速直线运动或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。(力是改变物体运动状态的原因) 牛顿第二定律:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向与作用力的方向相同。(作用力即合外力;F=ma) 牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。 4、17世纪,伽利略通过构思的理想实验指出:在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去;得出结论:力是改变物体运动的原因,推翻了亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因。 同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。 5、英国物理学家胡克对物理学的贡献:胡克定律(F=kx);经典题目:胡克认为只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比(对) 6、17世纪,伽利略通过理想实验法指出:在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去;同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。 7、人们根据日常的观察和经验,提出“地心说”,古希腊科学家托勒密是代表;而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”,大胆反驳地心说。 8、17世纪,德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律; 开普勒第一定律(轨道定律):所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆的,太阳处在椭圆的一个焦点上。 开普勒第二定律(面积定律):对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。 开普勒第三定律(周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它轨道周期的二次方的比值都相等。 9、牛顿于1687年正式发表万有引力定律;1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量; 11、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。 二、电磁学:(选修3-1、3-2) 1、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律,并测出了静电力常量k的值。 2、1837年,英国物理学家法拉第最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场。 3、1913年,美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量,获得诺贝尔奖。 4、1826年德国物理学家欧姆(1787-1854)通过实验得出欧姆定律。 5、1911年,荷兰科学家昂尼斯(或昂纳斯)发现大多数金属在温度降到某一值时,都会出

物理学与现代科学技术发展

物理学与现代科学技术发展 1.科学技术 1.1 科学 科学和文化一样,是个难以界定的名词,人们更多地是从一个侧面对其本质特征加以揭示和描述。以英国著名科学家J.D.贝尔纳·(1901—1971)为代表的科学家们认为,科学在不同时期、不同场合有不同意义。科学有若干种解释,每一种解释都反映出科学某一方面的本质特征。到目前为止,也还没有任何一个人给科学下的定义为世人所公认。由于科学本身也在发展,人们对它由认识不断深化,给科学下一个永世不变的定义,是难以做到的。现在,让我们沿着历史的轨迹,把众多的科学定义、解释加以概括,提出为多数人可以接受的共同概念,通过这一概念的阐述以加深我们对“科学”的理解和认识。 1.1.1 科学是人对客观世界的认识,是反映客观事实和规律的知识 准确掌握科学这个概念的实质,主要的是加深对“事实”和“规律”的认识。 事实可以是历史事实、社会事实、自然界的事实和其他事实,科学就是发现人们未知的事实,如化学家发现的新元素,经济学家发现的资本主义经济危机,都是事实。发现这些人所未知的事实的人,就是科学家。美国科学家H.戴维(1778-1829)发现的钾和钠,尽管它在世界上早就存在,但过去没有人发现过,那是因为以前没有电解技术能把它们分离出来,戴维把它们分离出来了,使人们看到了,所以他成了科学家。又如居里夫人(1867-1934)发现镭、钋等天然放射性元素。原苏联经济学家N.D.康德拉季耶夫(1892-)发现的资本主义经济“长波理论”,至今还被许多经济著作引用,这是因为大家承认他发现的是事实。 什么是规律呢?人类在生产生活实践中发现事物之间有千丝万缕的联系,这种联系就是规律。这种反映客观事实之间联系的准确判断就是发现了规律,这种规律,就是学问,就是知识,也就是科学了。这里所说的联系或规律,也称法则,即事物发展过程中事物之间内在的、本质的、必然的联系。它是在一定条件下可以反复出现的,是客观的。人们只能发现它,但不能创造它。 早在19世纪30年代,首创进化论学说的生物学家达尔文用5年(1831-1836)时间,遍游四大洲三大洋之后,对收集的大量事实进行分类比较研究,于1859年发表《物种起源》巨著。1888年,他以自己的感受给科学下了定义,在《达尔文的生活信件》中提到:“科学就是整理事实,以便从中得出普遍的规律或结论。”达尔文也是通过网罗事实和发现规律取得科学伟绩的。 1.1.2 科学是反映客观事实和规律的知识体系 20世纪初,人们认识到科学是由很多门类交织组成的知识体系。此时,数学、物理、化学、天文、地理、生物等基础科学和电力、机械、建筑、钢铁、医药等工程科学及管理科学都比较成熟了。科学已不只是事实或规律的知识单元,而是由这些知识单元组成学科,学科又组成学科群,形成了一个多层次组成的体系。 科学家是系统掌握某一方面知识并能利用这些知识对诸多现象作出解释的人。科学史表明,科学家不只是知识的发现者,更重要的还是知识的综合者。古今中外的大学问家,都是在综合知识中创造,在发现知识中综合成为科学家的。在综合化过程中,按照内在逻辑关系把已知知识(或定理)条理化、系统化,发现矛盾或空白,再作观察,试验论证,得出新的原理,补充和完善了知识体系,这是一种科学过程。 因此,大部分辞书给科学下的定义都强调“科学是知识体系”,认为“科学是关于自然、社会和思维的知识体系”,科学是反映客观事实和规律的知识体系。 1.1.3 科学是一项反映客观事实和规律的知识体系相关活动的事业 第二次世界大战以后,人们的科学概念发生了巨大变化。那种把科学概念仍停留在本世

在物理学发展的过程中许多物理学家的科学发现推动了人类历

广州市第七十一中学2009届高三第六次月考 物 理 试 题 2009-2-6 一、选择题(本大题共12小题。每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,有一个或一个以上选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分) 1、在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中,正确的说法是 A .伽利略认为力是维持物体运动的原因 B .牛顿总结出了万有引力定律并测出了万有引力常量的数值 C .法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律 D .安培最早发现了磁场能对电流产生作用 2、如图所示,光滑轨道MO 和ON 底端对接且ON =2MO ,M 、N 两点高度相同。小球自M 点由静止释放后在两斜面上滚动,忽略小球经过O 点时的机械能损失,以v 、s 、a 、E k 分别表示小球的速度、位移、加速度和动能四个物理量的大小。下列图像中能正确反映小球自M 点到N 点运动过程的是 3、以速度0v 水平抛出一小球后,不计空气阻力,某时刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等,以下判断错误.. 的是 A. 此时小球的竖直分速度大小等于水平分速大小 B. 此时小球速度的方向与位移的方向相同 C. 此时小球速度的方向与水平方向成45°角 D. 从抛出到此时小球运动的时间为 g v 0 2 4、如图所示,倾角为θ的斜面体C 置于水平面上,B 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A 相连接, 连接B 的一段细绳与斜面平行,A 、B 、C 都处于静止 状态.则 A . B 受到 C 的摩擦力可能为零 B .C 受到水平面的摩擦力一定为零

经典物理学发展史

经典物理学发展史 古希腊时代的阿基米德已经在流体静力学和固体的平衡方面取得辉煌成就,但当时将这些归入应用数学,并没有将他的成果特别是他的精确实验和严格的数学论证方法汲入物理学中。从希腊、罗马到漫长的中世纪,自然哲学始终是亚里士多德的一统天下。到了文艺复兴时期,哥白尼、布鲁诺、开普勒和伽利略不顾宗教的迫害,向旧传统挑战,其中伽利略把物理理论和定律建立在严格的实验和科学的论证上,因此被尊称为物理学或科学之父。 伽利略的成就是多方面的,仅就力学而言,他以物体从光滑斜面下滑将在另一斜面上升到同一高度,推论出如另一斜面的倾角极小,为达到同一高度,物体将以匀速运动趋于无限远,从而得出如无外力作用,物体将运动不息的结论。他精确地测定不同重量的物体以同一加速度沿光滑斜面下滑,并推论出物体自由下落时的加速度及其运动方程,驳倒了亚里士多德重物下落比轻物快的结论,并综合水平方向的匀速运动和垂直地面方向的匀加速运动得出抛物线轨迹和45°的最大射程角,伽利略还分析“地常动移而人不知”,提出著名的“伽利略相对性原理”(中国的成书于1800年前的《尚书考灵曜》有类似结论)。但他对力和运动变化关系的分析仍是错误的。全面、正确地概括力和运动关系的是牛顿的三条运动定律,牛顿还把地面上的重力外推到月球和整个太阳系,建立了万有引力定律。牛顿以上述的四条定律并运用他创造的“流数法”(即今微积分初步),解决了太阳系中的二体问题,推导出开普勒三定律,从理论上解决了地球上的潮汐问题。史称牛顿是第一个综合天上和地上的机械运动并取得伟大成就的物理学家。与此同时,几何光学也有很大发展,在16世纪末或17世纪初,先后发明了显微镜和望远镜,开普勒、伽利略和牛顿都对望远镜作很大的改进。 法国在大革命的前后,人才辈出,以P.S.M.拉普拉斯为首的法国科学家(史称拉普拉斯学派)将牛顿的力学理论发扬光大,把偏微分方程运用于天体力学,求出了太阳系内三体和多体问题的近似解,初步探讨并解决了太阳系的起源和稳定性问题,使天体力学达到相当完善的境界。在牛顿和拉普拉斯的太阳系内,主宰天体运动的已经不是造物主,而是万有引力,难怪拿破仑在听完拉普拉斯的太阳系介绍后就问:你把上帝放在什么地位?无神论者拉普拉斯则直率地回答:我不需要这个假设。 拉普拉斯学派还将力学规律广泛用于刚体、流体和固体,加上W.R.哈密顿、G.G.斯托克斯等的共同努力,完善了分析力学,把经典力学推进到更高阶段。该学派还将各种物理现象如热、光、电、磁甚至化学作用都归于粒子间的吸引和排斥,例如用光子受物质的排斥解释反射,光微粒受物质的吸引解释折射和衍射,用光子具有不同的外形以解释偏振,以及用热质粒子相互排斥来解释热膨胀、蒸发等等,都一度取得成功,从而使机械的唯物世界观统治了数十年。正当这学派声势煊赫、如日中天时,受到英国物理学家T.杨和这个学派的后院法兰西科学院及科学界的挑战,J.B.V.傅里叶从热传导方面,T.杨、D.F.J.阿拉戈、A.-J.菲涅耳从光学方面,特别是光的波动说和粒子说(见光的二象性)的论争在物理史上是一个重大的事件。为了驳倒微粒说,年轻的土木工程师菲涅耳在阿拉戈的支持下,制成了多种后以他的姓命名的干涉和衍射设备,并将光波的干涉性引入惠更斯的波阵面在介质中传播的理论,形成惠更斯-菲涅耳原理,还大胆地提出光是横波的假设,并用以研究各种光的偏振及偏振光的干涉,他创造了“菲涅耳波带”法,完满地说明了球面波的衍射,并假设光是以太的机械横波解决了光在不同介质界面上反射、折射的强度和偏振问题,从而完成了经典的波动光学理论。菲涅耳还提出地球自转使表面上的部分以太漂移的假设并给出曳引系数。也在阿拉戈的支持下,J.B.L.傅科和A.H.L.菲佐测定光速在水中确比空气中为小,从而确定了波动说的胜利,史称这个实验为光的判决性实验。此后,光的波动说及以太论统治了19世纪的后半世

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