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。

△1895年,伦琴(Wilhelm R?ntgen , 1845 - 1923)成为了第一个产生以及探测到电磁辐射的物理学家,他探测到的是一种波长在0.01纳米到10纳米之间的电磁辐射——X射线。X射线广泛被运用在医学上。

△1896年,玛丽?居里(Marie Curie, 1867 - 1934)协助发现了放射性(在研究X射线的性质时发现的),她发明了分离放射性同位素的技术。她和他的丈夫皮埃里?居里发现了放射性新元素釙(Po)和镭(Ra)。居里夫人是首位获得诺贝尔奖的女性,也是两次获得诺贝尔奖的第一人。

△受到麦克斯韦工作的影响和X射线的发现,汤姆逊(J. J. Thomson, 1856 - 1940)推导出阴极射线存在带负电的粒子。1897年,他发现了这种负电粒子——电子。这是第一个被发现的亚原子粒子。

△普朗克(Max Planck, 1858 - 1947)是量子力学的创始人。1900年,他首次提出了能量量子化的假说:E=hν,其中E是能量,ν是频率,并引入了一个对量子力学非常重要的物理常数h——普朗克常数。

△1905年,爱因斯坦(Albert Einstein , 1879 -1955)发表了狭义相对论,认为真空中的光速沿任何方向、对任何惯性系都一样。1916年,他发表了广义相对论,将时空和引力连接了起来,他认为引力是弯曲的时空引起的。广义相对论是我们理解这个浩瀚宇宙的基础。

△卢瑟福(Ernest Rutherford , 1871 - 1973)是汤姆逊的学生,他首先在实验中发现了放射性的半衰期,并将放射性物质命名为α和β射线。1911年,他证明了在原子的中心有一个原子核,并提出了卢瑟福原子模型。1920年,他又发现了质子。他是公认的继法拉第之后最伟大的实验物理学家。

△玻尔(Neils Bohr, 1885 - 1962)最大的贡献是在1913年提出了原子结构的理论。玻尔认为原子是由原子核和围绕着核运动的电子构成的。他在量子力学的创建和发展中扮演了主要的角色。

△泡利(Wolfgang Pauli, 1900 - 1958)最出名的贡献在于它对自旋理论和量子力学的研究,以及他在

△1926年,薛定谔(Erwin Schr?di nger, 1887 - 1961)提出了薛定谔方程,该方程描述了物理系统的量子态怎样随时间演化的偏微分方程,是量子力学的核心方程。1935年,他提出史上最有名的思想实验之一:“薛定谔猫”。薛定谔猫被关在一个盒子里,这只猫有50/50的概率是活或死,也就是说在对系统进行观测之前,这只能同时处于死和或的状态,即叠加态。

△海森堡(Werner Heisenberg, 1901 - 1976)在1927年提出了不确定性原理,该原理表明,粒子的位置与动量不可同时被确定,位置的不确定性越小,则动量的不确定性越大,反之亦然。他还提出了量子力学的矩阵形式。

△1928年,狄拉克(Paul Dirac , 1902 - 1984)提出了描述电子的相对论性方程式——狄拉克方程,并预测了反物质的存在,比如电子的反粒子是正电子。

△费米(Enrico Fermi, 1901 -1954)对量子力学、核物理、粒子物理学以及统计力学都做出了杰出贡献,他参与创建了世界首个核反应堆,完成了首次人工自持续链式反应。他还也参与了曼哈顿计划。费米在1938年因研究由中子轰击产生放射以及发现超铀元素而获得诺贝尔物理学奖。他是少数在理论方面和实验方面皆是佼佼者的物理学家之一。

△奥本海默(J. Robert Oppenheimer , 1904 - 1967),是曼哈顿的主要领导者之一,他被誉为“原子弹之父”。他的研究领域非常广泛,涵盖天文、宇宙射线、原子核、量子电动力学和粒子物理学。

△科学顽童费恩曼(Richard Feynman, 1918-1988)是量子电动力学的创始人。量子电动力学本质上描述了光与物质间的相互作用,而且是第一套同时完全符合量子力学及狭义相对论的理论。他提出的费恩曼图、费恩曼规则和重整化计算方法是研究量子电动力学和粒子物理学的重要工具。

△1962年,盖尔曼(Murray Gell-Mann, 1929 - )提出了“八重道”的方法对亚原子粒子进行分类,通过一方法他预言了一个新的粒子,称为欧米伽负(Ω?)。1964年,他提出了夸克假设,认为质子和中子以及其他的强子事实上是由更小的粒子组成的。这些更小的粒子就是现在已知的夸克。

△鲁宾(Vera Rubin , 1928 - )是一个天文学家,她对星系旋转的研究使她发现宇宙大部分的物质是由不可见、神秘的暗物质组成的。

近代物理学史论文

关于经典力学体系的建立的思索 【摘要】:力学又称经典力学,是物理学发展的最早的分支学科。力学知识最早起源于人们对自然现象和生产劳动的经验。经典力学体系的建立和古代劳动人民日常物理经验和科学家的努力探索精神是分不开的。经典力学的研究对象是天体和地面上物体的机械运动。、现在主要就以下几个方面谈谈本人关于经典力学体系的建立的思索:古希腊对物理学的贡献、中国古代的力学成就、伽利略的运动理论、牛顿与经典力学的建立。 【关键词】:第谷与开普勒奠基人——伽利略牛顿力学 首先谈谈古希腊对物理学的贡献。古希腊人在文化领域取得光辉夺目成就的同时,也对科学做出巨大的贡献。亚里士多德(公元前384~前322年)和阿基米德(前287—前212)是古希腊的伟大学者,是古希腊力学知识的集大成者。 亚里士多德研究了在重力作用下物体的运动,论证了运动、时间和空间的关系,区分了物质方面的运动、量方面的运动和空间方面的运动。他的主要成就有时提出了以下五点:(1)物体的运动:物体永远在运动变化,变化就是运动;(2)将自然界的运动分为自然运动和非自然运动;(3)①力是产生物体运动的原因,②力是维持物体运动的原因;(4)对抛体运动的解释:自然界害怕虚空,填补空虚推动物体;(5)自由落体:物体越重,下落速度应该越大。 在我看来,亚里士多德对经典力学体系的建立,和他的以下几点精神十分不开的:(1)亚里士多德能够摆脱神的意志,并能形成一套自圆其说的体系,在当时是有非常重要意义的;(2)亚里士多德重视近身事物的观察,强调思辨的作用,并总结出结论解释现象,引起众多的讨论与研究。与亚里士多德从小对自然科学特别爱好,也很钻研、好学多问、才华横溢、成绩优异也是分不开的。在那个物理理论贫瘠的年代,亚里士多德的成就是璀璨的,虽然由于他自身的局限性,提出的一些错误的观点,阻碍了物理学的快速发展,但是他对物理的贡献仍然是不可否认的。 阿基米德是古希腊继亚里士多德之后又一科学巨匠,他从生产实践出发,运用数学的方法建立起静力学,被誉为“力学之父”,还有人认为他是近代型的物理学家。阿基米德在力学上的贡献主要是严格地证明了杠杆定律的浮力定律,后

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:

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

物理学史结课论文

物理学史结课论文 ———物理在现代科技中的应用 班级: 学号: 姓名:

摘要:从物理在人们生活周边,到学科应用、能源开发,乃至军事战争等几个方面论述了物理在现代科技中的广泛应用,并且物理今后在现代科技中的应用将会越来越广泛,作用也将越来越大。 关键词:生活学科能源 正文: 当今物理学已经发展成为研究宇宙间物质的基本组元及其基本相互作用和基本运动规律的学科。物理学的学科性质决定了它是整个自然科学的基础。物理学的基本概念、基本理论、基本实验手段和研究、测试方法,已经成为并将继续成为自然科学的各个学科(诸如宇宙学、天文学、地学、化学、生物学、医学等)的重要概念、理论的基础和实验、研究方法,从而推动各个学科深入而迅速地发展。物理学向自然科学各个学科的广泛渗透和移植,促使一系列交叉学科、边缘学科不断涌现。而正是这些交叉学科、边缘学科,有可能成为未来学科中最有希望、取得成果最多的领域。 宇宙学就是在物理学一系列研究成果的基础上而获得了迅速发展。作为宇宙学理论基础的热大爆炸理论,就是依赖于广义相对论以及粒子物理学的飞速发展和射电望远镜等天文观察手段的提高而诞生的。热大爆炸宇宙论被称为20世纪后半叶自然科学的四大成就之一。然而,该理论还存在着很多不完备性和局限性,尤其关于宇宙的起源问题仍然没有得到最终的回答。对此朱洪元教授曾指出:“高能物理的研究成果将对甚早期宇宙的演化的理解起推进作用”。可以相

信,随着物理学尤其是高能物理研究的不断深入发展,宇宙的起源和演化过程将逐步被认识、理解,宇宙学将被推进到一个崭新的阶段。 物理学对地球科学的影响是深远的。地球物理学就是地学受物理学的影响而产生的一门交叉学科,正是由于对电磁波传播机制的研究而发现了大气电离层,对宇宙线的研究而发现了地球内辐射带并从而导致太阳风的发现;而对洋底岩石磁性的研究,则是确定板块构造学说——这一地球科学的革命性进展——的关键因素。地球科学所需要的实验测量技术也在很大程度上依赖于现代物理学。近年来,电子自旋共振、质子激发荧光分析技术和氡测量技术等核分析技术的研究对地质学正在产生越来越重要的影响。高压物理研究则对解决深部地质问题具有重要意义。随着地质学研究范围的扩大和核探测技术的不断提高,地质学的发展与核物理学的关系将日益密切。地质科学的前沿与尖端技术融为一体,它们所开辟的科研领域和所达到的知识深度已超过了以往任何时代。现代地质学将沿纵向和横向交叉的方向发展,核物理与地质学的衔接日益紧密,它们的交叉点将可能成为学科或新方向的生长点。 物理学与化学之间的关系也愈来愈密切。物理学发展中出现的理论工具和实验方法,使化学科学得以如虎添翼般的飞速发展。传统的物理化学就是着重应用物理理论和实验方法去处理化学问题而形成的一门化学分支学科,并已成为化学科学的理论核心之一。化学物理是由物理学与化学之间的密切结合而产生的一门正在蓬勃发展中的交叉学科,它以化学和物理学的新成就及近代实验方法来研究原子、

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。

固体物理学发展简史

固体物理学发展简史 固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态,及其相互关系的科学。它是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科。 固体通常指在承受切应力时具有一定程度刚性的物质,包括晶体和非晶态固体。简单地说,固体物理学的基本问题有:固体是由什么原子组成?它们是怎样排列和结合的?这种结构是如何形成的?在特定的固体中,电子和原子取什么样的具体的运动形态?它的宏观性质和内部的微观运动形态有什么联系?各种固体有哪些可能的应用?探索设计和制备新的固体,研究其特性,开发其应用。 在相当长的时间里,人们研究的固体主要是晶体。早在18世纪,阿维对晶体外部的几何规则性就有一定的认识。后来,布喇格在1850年导出14种点阵。费奥多罗夫在1890年、熊夫利在1891年、巴洛在1895年,各自建立了晶体对称性的群理论。这为固体的理论发展找到了基本的数学工具,影响深远。 1912年劳厄等发现X射线通过晶体的衍射现象,证实了晶体内部原子周期性排列的结构。加上后来布喇格父子1913年的工作,建立了晶体结构分析的基础。对于磁有序结构的晶体,增加了自旋磁矩有序排列的对称性,直到20

世纪50年代舒布尼科夫才建立了磁有序晶体的对称群理论。 第二次世界大战后发展的中子衍射技术,是磁性晶体结构分析的重要手段。70年代出现了高分辨电子显微镜点阵成像技术,在于晶体结构的观察方面有所进步。60年代起,人们开始研究在超高真空条件下晶体解理后表面的原子结构。20年代末发现的低能电子衍射技术在60年代经过改善,成为研究晶体表面的有力工具。近年来发展的扫描隧道显微镜,可以相当高的分辨率探测表面的原子结构。 晶体的结构以及它的物理、化学性质同晶体结合的基本形式有密切关系。通常晶体结合的基本形式可分成:高子键合、金属键合、共价键合、分子键合和氢键合。根据X 射线衍射强度分析和晶体的物理、化学性质,或者依据晶体价电子的局域密度分布的自洽理论计算,人们可以准确地判定该晶体具有何种键合形式。 固体中电子的状态和行为是了解固体的物理、化学性质的基础。维德曼和夫兰兹于1853年由实验确定了金属导热性和导电性之间关系的经验定律;洛伦兹在1905年建立了自由电子的经典统计理论,能够解释上述经验定律,但无法说明常温下金属电子气对比热容贡献甚小的原因;泡利在1927年首先用量子统计成功地计算了自由电子气的顺磁性,索末菲在1928年用量子统计求得电子气的比热容和输运现象,解决了经典理论的困难。

中国物理学史论文

学习中国物理学史的作用 学院:材料科学与工程 论文摘要: 中国物理学既是中华民族认识的结晶,具有科学知识的价值,同时具有思想文化价值。中国物理学史的介绍还可以使学生以一种移情的方式,了解中国物理学家的探究与思考,对中国的物理的发展和历史有更深入的了解,同时更好继承我国的物理精神。壮大物理学的发展! 关键词:中国物理学史了解培养科学精神毅力 引言:今天的在大学学习物理学习中,加入了我国物理学史学习。传统的物理教学忽视了对学生学习兴趣的培养,造成很多同学不想去学习。而物理学史恰好弥补其不足。它可以唤起他们强烈的好奇心和奋发向上的激情,引起浓厚的兴趣。同时对我国的过去有更深入了解,对我国文化有更深了解。对弘扬我国文化有很大的帮助。 1.中国物理学沧桑岁月史 21世纪的我们应当对自己的历史进行解读,尤其对我国的物理 学史进行了解,中华民族有过辉煌的历史,四大发明对社会做 出的巨大贡献是世人共睹的,但为何又会受百年的奇耻大辱。 这一切有着我国的独特文化,他似乎早就给我国物理史带来一 种复杂的影响,我们的古人对物理的研究总的说来就是趋于记 录现象,而没有进行深入的研究和理论的研究。我们国家对于

物理现象的记载可以说是最早国家之一。 我国的物理学发展充满着沧桑,在先秦时期我有过百家争鸣, 各家在发挥自己长处,尤其是墨子学说,它的精髓就在于进行 深入的研究,就类似于西方的科学思维。但它并没被重视,始 皇进行了统一,中华文化走向一致,尤其汉朝以来的独尊儒术,使得中华民族走向与西方完全不同的路。 整整千年历史长河,我们有李白、苏轼、曹雪芹,但我们没有爱因斯坦、牛顿、伽利略。这似乎又在阐释着为什么在近 代我国会受到“华人与狗不得入内”殊礼! 在这历史长河中,进入仕途,是所有读书人的最高追求,其它一切很可能为邪说。甚至为人鄙视。长时间的大一统且高 度中央集权,可谓一人之言,万万人必从之。而对于物理的研 究,在短时间并不会给君王带来大量的财富,而更多的人学儒,为皇家所用,帮其管理这所谓的王土。为了培养更多奴才,统 治者必将遏制其它学说。而对物理的研究,我们可以说连门都 没进。只能作为一个看客草草记录路边的风景。 2.中国物理学之零零碎碎成就 1)力学方面 《墨经》中的软科学知识已不全是实际生产知识的总结和记述,而是对力学现象进行了粗浅的概括,并进行了一些推理论证。诸如,关于时空观念、运动学知识、力的概念、力系平衡的论述,以及斜面、

原子物理学简史和大事年表

原子物理学简史 原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。它主要研究:原子的电子结构;原子光谱;原子之间或及其他物质的碰撞过程和相互作用。 经过相当长时期的探索,直到20世纪初,人们对原子本身的结构和内部运动规律才有了比较清楚的认识,之后才逐步建立起近代的原子物理学。 1897年前后,科学家们逐渐确定了电子的各种基本特性,并确立了电子是各种原子的共同组成部分。通常,原子是电中性的,而既然一切原子中都有带负电的电子,那么原子中就必然有带正电的物质。20世纪初,对这一问题曾提出过两种不同的假设。 1904年,汤姆逊提出原子中正电荷以均匀的体密度分布在一个大小等于整个原子的球体内,而带负电的电子则一粒粒地分布在球内的不同位置上,分别以某种频率振动着,从而发出电磁辐射。这个模型被形象的比喻为“果仁面包”模型,不过这个模型理论和实验结果相矛盾,很快就被放弃了。 1911年卢瑟福在他所做的粒子散射实验基础上,提出原子的中心是一个重的带正电的核,及整个原子的大小相比,核很小。电子围绕核转动,类似大行星绕太阳转动。这种模型叫做原子的

核模型,又称行星模型。从这个模型导出的结论同实验结果符合的很好,很快就被公认了。 绕核作旋转运动的电子有加速度,根据经典的电磁理论,电子应当自动地辐射能量,使原子的能量逐渐减少、辐射的频率逐渐改变,因而发射光谱应是连续光谱。电子因能量的减少而循螺线逐渐接近原子核,最后落到原子核上,所以原子应是一个不稳定的系统。 但事实上原子是稳定的,原子所发射的光谱是线状的,而不是连续的。这些事实表明:从研究宏观现象中确立的经典电动力学,不适用于原子中的微观过程。这就需要进一步分析原子现象,探索原子内部运动的规律性,并建立适合于微观过程的原子理论。 1913年,丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出的核模型的基础上,结合原子光谱的经验规律,应用普朗克于1900年提出的量子假说,和爱因斯坦于1905年提出的光子假说,提出了原子所具有的能量形成不连续的能级,当能级发生跃迁时,原子就发射出一定频率的光的假说。 玻尔的假设能够说明氢原子光谱等某些原子现象,初次成功地建立了一种氢原子结构理论。建立玻尔理论是原子结构和原子

学物理学史的体会

学物理学史的体会 院系:物理与信息技术学院 班级:2011级物理学班 学号:201105110134 姓名:牛亮亮 摘要:物理学史,顾名思义,万物之理。他是研究我们周围世界的一切现象,并努力的对其作出合理的科学解释,他承载的是人类对未知的好奇,用自己的行动去探索,去实践。从而揭示出世界的本质,使人们可以尽最大限度的了解我们生活的环境,了解我们的物理。 关键词:物理学史德育的火花教学的催化剂 科学史现在已是世界公认的一门独立学科。其中物理学史是科学史的重要组成之一,它是研究物理学辩证发展过程规律的一门学科。作为人类对自然界各种物理现象的认识史,它将揭示物理学作为一个整体的发展进程,特别是揭示物理学思想的发展和沿革的历史,研究物理学发生和发展的基本规律。 在《科学史与新人文主义》一书中萨顿曾说:“在旧人文主义者同科学家之间只有一座桥梁,那就是科学史,建造这座桥梁是我们这个时代的主要文化需要。”萨顿去世已近半个世纪了,但他70年前的话同样是适用于今天的时代的,对我们仍有启发:物理学史的教育价值不容忽视。记得有人曾说过:物理学是一门科学,是一门智慧,是一门文化。物理学是以物质基本结构、相互作用和基本运动规律为研究对象的自然科学,是人们认识物质世界的本质,揭示物质世界的规律,具有基础性和应用性的重要学科。物理学的知识和方法促进了许多相关学科和生产技术的发展,有力地推动了人类社会文明的进步。 关于物理学史,歌德曾说过:“一门科学的历史,就是这门科学本身。”而美国科学史家萨顿将科学史定义为“如果把科学定义为系统的实证知识或看作是在不同时期、不同地点所系统化了的这样一种知识,那么科学史就是这种知识发展的描述和说明”,从这一意义上讲物理学史就是:人类在长期的社会实践活动中对自然的物理知识系统的历史的描述,是物理学家征服世界、改造自然、创造发明的奋斗史,记述了物理知识的累积过程,以及物理科学的发展演变规律的发展史。

量子力学史简介

近代物理学史论文题目:量子力学发展脉络及代表人物简介 姓名: 学号: 学院: 2016年12月27

量子力学发展脉络 量子力学是研究微观粒子运动的基本理论,它和相对论构成近代物理学的两大支柱。可以毫不犹豫的说没有量子力学和相对论的提出就没有人类的现代物质文明。而在原子尺度上的基本物理问题只有在量子力学的基础上才能有合理地解释。可以说没有哪一门现代物理分支能离开量子力学比如固体物理、原子核粒子物理、量子化学低温物理等。尽管量子力学在当前有着相当广阔的应用前景,甚至对当前科技的进步起着决定性的作用,但是量子力学的建立过程及在其建立过程中起重要作用的人物除了业内人对于普通得人却鲜为人知。本文主要简单介绍下量子力学建立的两条路径及其之间的关系及后续的发展,与此同时还简单介绍了在量子力学建立过程中起到关键作用的人物及其贡献。 通过本文的简单介绍使普通人对量子力学有个简单认识同时缅怀哪些对量子力学建立其关键作用的科学家。 旧量子理论 量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的旧量子论包括普朗克量子假说、爱因斯坦光电效应光电子假说和波尔的原子理论。 在19世纪末,物理学家存在一种乐观情绪,他们认为当时建立的力学体系、统计物理、电动力学已经相当完善,而剩下的部分不过是提高重要物理学常数的观测精度。然而在物理的不断发展中有些科学家却发现其中存在的一些难以解释的问题,比如涉及电动力学的以太以及观测到的物体比热总小于能均分给出的值。对黑体辐射研究的过程中,维恩由热力学普遍规律及经验参数给出维恩公式,但随后的研究表明维恩公式只在短波波段和实验符合的很好,而在长波波段和实验有很大的出入。随后瑞利和金森根据经典电动力学给出瑞利金森公式,而该公式只在长波波段和实验符合的很好,而在短波波段会导致紫外光灾。普朗克在解决黑体辐射问题时提出了一个全新的公式普朗克公式,普朗克公式和实验数据符合的很好并且数学形式也非常简单,在此基础上他深入探索这背后的物理本质。他发现如果做出以下假设就可以很好的从理论上推导出他和黑体辐射公式:对于一定频率f的电磁辐射,物体只能以hf为单位吸收

“物理学”简介、含义、起源、历史与发展【精选】

物理学 物理学研究宇宙间物质存在的各种主要的基本形式,它们的性质、运动和转化以及内部结构;从而认识这些结构的组元及其相互作用、运动和转化的基本规律。地学和生命科学都是自然科学的重要方面,有重要的社会作用,但是像地球这样有生物的行星在宇宙中却是少见的,所以地学和生命科学不属于物理学范围。当然,物理学所发现的基本规律,即使在地球现象和生命现象中,也起着重要作用。 物理学的各分支学科是按物质的不同存在形式和不同运动形式划分的。人对自然界的认识来源于实践,而实践的广度和深度有着历史的局限性。随着实践的扩展和深入,物理学的内容也不断扩展和深入。新的分支学科陆续形成;已有的分支学科日趋成熟,应用也日益广泛。早在古代就形成的天文学和起源于古代炼金术的化学,始终保持着独立的地位,没有被纳入物理学的范围。在天文学和物理学之间、化学和物理学之间存在着密切的联系,物理学所发现的基本规律在天文现象和化学现象中也起着日益深刻的作用。 客观世界是一个内部存在着普遍联系的统一体。随着物理学各分支科学的发展,人们发现物质的不同存在形式和不同运动形式之间存在着联系,于是各分支学科之间开始互相渗透。物理学逐步发展成为各分支学科彼此密切联系的统一整体。物理学家力图寻找一切物理现象的基本规律,从而去统一地理解一切物理现象。这种努力虽然逐步有所进展,使得这一目标有时显得很接近;但与此同时,新的物理现象又不断出现,使这一目标又变得更遥远。看来人们对客观世界的探索、研究是无穷无尽的。以下大体按照物理学的历史发展过程来叙述物理学的发展及其内容。 经典力学 经典力学研究宏观物体低速机械运动的现象和规律,宏观是相对于原子等微观粒子而言的。人们在日常生活中直接接触到的物体常常包含巨量的原子,因此是宏观物体。低速是相对于光速而言的。最快的喷气客机的速度一般也不到光速的一百万分之一,在物理学中仍算是低速。物体的空间位置随时间变化称为机械运动。人们日常生活直接接触到的并首先加以研究的都是宏观低速的机械运动。 自远古以来,由于农业生产需要确定季节,人们就进行天文观察。16世纪后期,人们对行星绕太阳的运动进行了详细、精密的观察。17世纪J.开普勒从这些观察结果中总结出了行星绕日运动的三条经验规律。差不多在同一时期,伽利略进行了落体和抛物体的实验研究,从而提出关于机械运动的初步的现象性理论,并把用实验验证理论结果的方法引入了物理学。I.牛顿深入研究了这些经验规律和初步的现象性理论,发现了宏观低速机械运动的基本规律:包括三条牛顿运动定律和万有引力定律,为经典力学奠定了基础。根据对天王星运行轨道的详细天文观察,并根据牛顿的理论,预言了海王星的存在;以后果然在天文观察中发现了海王星。于是牛顿所提出的力学定律和万有引力定律被普遍接受了。 经典力学中的基本物理量是质点的空间坐标和动量。一个力学系统在某一时刻的状态由它的每一个质点在这一时刻的空间坐标和动量表示。对于一个不受外界影响,也不影响外界,不包含其他运动形式(如热运动、电磁运动等)的力学系统来说,它的总机械能就是每一个质点的空间坐标和动量的函数,其状态随时间的变化由总能量决定。在经典力学中,力学系

物理学史论文

问答题 1、布鲁诺于1548年1月出生在意大利那不勒斯附近诺拉镇的一个贫苦家庭,受文艺复兴思想的影响,他极力倡导思想自由,宣扬无神说,哥白尼学说的革命精神强烈地感染了他,布鲁诺的激进思想使天主教会暴跳如雷、恼羞成怒,1600年2月17日被活活烧死在罗马鲜花广场上。据说,当教会判他火刑,在听到判词后,布鲁诺说:“我走向火堆,但是你们比我更恐惧!”你能理解布鲁诺为什么这么说吗? 人们会因为科学真理否定了有神论,让统治着人们的教会感到害怕。他们由于害怕而烧死了布鲁诺,但他们却阻止不了人们发现真理,故他们比更会一直处于恐惧之中,并将一直持续到人们否定并推翻他们。 2、甲同学说:哥白尼比较聪明,懂得“留得青山在,不怕没烧的道理。”作为一个科学家,讲究策略,保全性命,才有时间对人类作出更大的贡献。乙同学说:我认为布鲁诺做得对,这才是科学家应有的品质。 你的观点呢? 两者都有一定道理,我个人比较认同哥白尼。科学家应有的品质认真对待科学的态度,不被封建迷信和恶势力的影响而改变对科学客观负责的态度,显然两位科学家都有这种精神。不同的是,一个为了宣传真理而果断地选择牺牲,另一个用暂时的逃避来赢得机会来传播真理。但是你的牺牲并不能带来什么,只能是匹夫之勇,应当明智的选择活下来,再做努力,如果你说我是懦夫,那你以死亡来结束你未完成的事业又何尝不是一种懦弱。 3、在1923年的领奖演说中,密立根公开承认自己曾长期对爱因斯坦的“光量子”观点和光电方程抱怀疑态度。他在演说中说道:“与我自己预料的相反,这项工作终于在1914年成了爱因斯坦方程在很小实验误差范围内精确有效的第一次直接实验证据,并且第一次直接从光电效应测定普朗克常数h。”如何理解密立根精神? 密立根公开承认爱因斯坦的理论,是本着尊重事实,事实求是的原则和对科学认真负责的态度。他敢于承认自己以前的错误,不是出于个人荣辱,而是对真理的肯定态度和作为一个科学家必须有的素质,正是由于他对科学认真负责的的态度,他才有了成功的可能。 4、麦克斯韦对类比法的论述:“为了不用物理理论而得到物理思想,我们必须熟悉物理类比的存在。所谓物理类比,我指的是一种科学定律与另一种科学定律之间的部分相似性。它使得这两种科学可以相互说明。”但有时简单的类比也会导致错误的结果。请你列举几个用类比法成功和失败的例子。 失败的: 天王星是1781年由赫希尔发现的。当时,天文学家根据牛顿万有引力定律推算其轨道,总是与观测结果不符。有的人开始怀疑万有引力定律,有的人则深信不疑,却猜测天王星还受到另一颗尚未发现的巨星的引力作用。巴黎天文台的勒威

近代物理发展史论文

近代物理进展作业物理学发展永无止境 班级: 学号: 姓名: 日期:

物理学发展永无止境 摘要: 经典力学,经典电动力学,经典热力学形成物理世界三大支柱。它们紧紧结合在一块,构建起一座华丽而雄伟的殿堂。物理学家甚至相信:这个世界的基本原理都已被发现,物理学已尽善尽美,已经走到了尽头,再也不可能有任何突破性的进展,如果说还有什么要做的事,那就是在一些细节上进行补充与修正。新的物理结论代替旧的物理结论也是必然,没有一种理论可以说绝对完美,即使我们提出的理论在完美,也终会有受局限的一天,所以我们没有必要一定要提出十分完美,别人永远攻不破的理论,我们要做的只是使物理大厦更加完善,所以我们要做只是努力向前看! 物理学的开端源溯深远,但若说物理学真正意义上的征服世界还是在19世纪末,他的力量控制着一切人们所未知的现象。古老的牛顿力学城堡历经岁月磨砺风雨吹打依旧屹立不倒,反而更凸显他的伟大与坚固。从天上的行星到地上的石头,万物皆毕恭毕敬的遵循它的规律。1846年海王星的发现更是它取得的伟大胜利之一。光学方面,波动论统一天下,神奇的麦式方程完美的诠释了这个理论并将其扩大到整个电磁领域。热学方面,热力学三大定律已基本建立,而在克劳修斯,范德瓦尔斯的努力下,分子动理论和统计热力学成功建立。

当然,更令人惊奇的是这一切似乎都彼此包含,形成了以经典物理联盟。经典力学,经典电动力学,经典热力学形成物理世界三大支柱。它们紧紧结合在一块,构建起一座华丽而雄伟的殿堂。 那当然是一段伟大而光荣的日子,是经典物理的黄金时代。科学的力量从这一时期开始才真正变得如此强大,如此令人神往。我们认为自己已掌握了上帝造物的奥秘,在没有遗漏,我们所熟知的一切物理现象几乎都可以从现成的物理理论里得到解释。力,热,声,光,电等等一切的一切,似乎都被同一种手法控制。物理学家甚至相信:这个世界的基本原理都已被发现,物理学已尽善尽美,已经走到了尽头,再也不可能有任何突破性的进展,如果说还有什么要做的事,那就是在一些细节上进行补充与修正。一位著名的科学家说:“物理学的未来,将在小数点第六位后面去寻找.。”而普朗克的导师甚至劝他不要浪费时间去研究这个已经高度成熟的体系。 但历史再次体现了他惊人的不确定性,致使19世纪物理世界所闪烁的金色光芒注定只是昙花一现,而那喧嚣一时的空前繁盛的经典物理终究要像泡沫那样破败凋零! 其实,今天回头来看,赫兹1887年的电磁波实验的意义远比实际得出的结论复杂而深远。它一方面彻底的建立了电磁理论,为经典物理的繁荣添加了浓重的一笔;另一方面,它又埋下了促使经典自身毁灭的武器,孕育了革命的种子。当赫兹在卡尔斯鲁厄大学的那件实验室里通过铜环接收器的缺口爆发的电火花证明电磁波存在时,还发现了一个奇怪的现象:当有光照射到这个缺口上时,似乎火花出现

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

近代物理学发展论文

近代物理进展作业 物理学发展永无止境 物理学发展永无止境 摘要: 经典力学,经典电动力学,经典热力学形成物理世界三大支柱。它们紧紧结合在一块,构建起一座华丽而雄伟的殿堂。物理学家甚至相信:这个世界的基本原理都已被发现,物理学已尽善尽美,已经走到了尽头,再也不可能有任何突破性的进展,如果说还有什么要做的事,那就是在一些细节上进行补充与修正。新的物理结论代替旧的物理结论也是必然,没有一种理论可以说绝对完美,即使我们提出的理论在完美,也终会有受局限的一天,所以我们没有必要一定要提出十分完美,别人永远攻不破的理论,我们要做的只是使物理大厦更加完善,所以我们要做只是努力向前看! 物理学的开端源溯深远,但若说物理学真正意义上的征服世界还是在19世纪末,他的力量控制着一切人们所未知的现象。古老的牛顿力学城堡历经岁月磨砺风雨吹打依旧屹立不倒,反而更凸显他的伟大与坚固。从天上的行星到地上的石头,万物皆毕恭毕敬的遵循它的规律。1846年海王星的发现更是它取得的伟大胜利之一。光学方面,波动论统一天下,神奇的麦式方程完美的诠释了这个理论并将其扩大到整个电磁领域。热学方面,热力学三大定律已基本建立,而在克劳修斯,范德瓦尔斯的努力下,分子动理论和统计热力学成功建立。当然,更令人惊奇的是这一切似乎都彼此包含,形成了以经典物理联盟。经典力学,经典电动力学,经典热力学形成物理世界三大支柱。它们紧紧结合在一块,构建起一座华丽而雄伟的殿堂。 那当然是一段伟大而光荣的日子,是经典物理的黄金时代。科学的力量从这一时期开始才真正变得如此强大,如此令人神往。我们认为自己已掌握了上帝造物的

奥秘,在没有遗漏,我们所熟知的一切物理现象几乎都可以从现成的物理理论里得到解释。力,热,声,光,电等等一切的一切,似乎都被同一种手法控制。物理学家甚至相信:这个世界的基本原理都已被发现,物理学已尽善尽美,已经走到了尽头,再也不可能有任何突破性的进展,如果说还有什么要做的事,那就是在一些细节上进行补充与修正。一位著名的科学家说:“物理学的未来,将在小数点第六位后面去寻找.。”而普朗克的导师甚至劝他不要浪费时间去研究这个已经高度成熟的体系。 但历史再次体现了他惊人的不确定性,致使19世纪物理世界所闪烁的金色光芒注定只是昙花一现,而那喧嚣一时的空前繁盛的经典物理终究要像泡沫那样破败凋零! 其实,今天回头来看,赫兹1887年的电磁波实验的意义远比实际得出的结论复杂而深远。它一方面彻底的建立了电磁理论,为经典物理的繁荣添加了浓重的一笔;另一方面,它又埋下了促使经典自身毁灭的武器,孕育了革命的种子。当赫兹在卡尔斯鲁厄大学的那件实验室里通过铜环接收器的缺口爆发的电火花证明电磁波存在时,还发现了一个奇怪的现象:当有光照射到这个缺口上时,似乎火花出现的更容易一些。 显然赫兹是伟大的,他甚至为这个现象写了专门的论文,但不幸的是这并没有一起太多人的注意,更没有人会想到这样一篇论文的真正意义。或许甚至连赫兹自己都不知道,量子存在的证据就在他眼前,几乎触手可得!不过,或许是量子的概念太过爆炸性,太过革命性,命运冥冥之中将它安排在新世纪出现。只可惜赫兹走得太早,没能亲眼看到它的诞生,也没能目睹它究竟给这个世界带来怎样的变化! 但该来的终究会来,在经典物理还没来得及多多体味一下自己的盛世前,一连串意想不到的事情在19世纪的最后几年连续发生,仿佛是一个不祥的预兆: 1895年,伦琴发现了X射线。

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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