物理學發展
① 物理學的進步對社會發展的貢獻
一、日心說的建立——科學戰勝神學
二、力學熱學與第一次工業革命,牛頓力學版是機械設權計和製造的理論基礎。對蒸汽機的研製更是以力學和熱學為理論依據。第一次工業革命延伸了人的肢體功能,深刻地改變了社會形態,第一次工業革命也促進了科學(物理學)的發展。
三、電磁理論與電氣化,電磁理論使人類社會從機械化躍進為電氣化,把生產、技術和科學三者間的關系倒置過來,擴展了人類認識自然的范圍,有線和無線通訊使人類邁向信息化時代的第一步。
四、相對論量子力學與現代社會,相對論和量子力學的建立使人類進入了信息時代。把化學和生物學推向了新的高峰。大大豐富現代哲學思想,發展了科學研究的方法,對人類社會的政治、經濟、軍事、外交、文化和思想都產生如此全面、深刻的影響
② 物理學發展經歷的三個重要時期是什麼
古代:就是古希臘及其他地域物理學家的學說,如亞里士多德,托勒密;
近代:由伽利略牛頓等代表發展有實證的物理學;
現代:以愛因斯坦普朗克及龐加萊為代表的現代物理學。
物理學分類:
1、牛頓力學(Newton mechanics)與分析力學(analytical mechanics)研究物體機械運動的基本規律及關於時空相對性的規律。
2、電磁學(electromagnetism)與電動力學(electrodynamics)研究電磁現象,物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律。
3、熱力學(thermodynamics)與統計力學(statistical mechanics)研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現。
4、狹義相對論(special relativity)研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律。
5、廣義相對論(general relativity)研究在大質量物體附近,物體在強引力場下的動力學行為。
6、量子力學(quantum mechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律。
(2)物理學發展擴展閱讀:
物理學是對自然界概括規律性的總結,是概括經驗科學性的理論認識。
六大性質:
1.真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
2.和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。
麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
3.簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
4.對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。
5.預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
6.精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
③ 如何評價中國物理學的發展
中國古代文明中的物理之光
「物理」一詞,在2300年前我國的先秦時期就出現了.當時的思想家還認為自然界的規律和人文社會的規律是統一的,人文社會的法則也應該歸結為天地、自然的法則.從這點來看,當時的物理學與哲學是混為一體的.
其實「物理」一詞,在2300年前我國的先秦時期就出現了,但當時的含義比現在的「物理」要廣泛得多.它泛指人類對自然界及人類自身的理性認識或世界萬物的道理.中國古代的學者很注意對自然現象的觀察和理解,他們認為對自然規律的認識,對於每個人的世界觀、人生觀以至於人格的形成至關重要.當時的思想家還認為自然界的規律和人文社會的規律是統一的,人文社會的法則也應該歸結為天地、自然的法則;後來有人把這個觀點概括為「天人合一」.從這點來看,當時的物理學與哲學是混為一體的.
例如,孔子在《大學》中把人的教育過程描述為:一個人首先要盡力探求世界萬物的道理,深入理解得到的各種知識,才會有崇高的理想和堅定的信念,才能修養好個人高尚的品德;每個人有了好的品德,才能處理好家族、社會與國家的關系,達到天下太平.
生活在公元前4世紀的屈原,在他著名的《天問》一詩中就曾一連向大自然提出了172個問題,表現了中國古代先賢追求真理的精神.
中國古代學者對物理現象和規律的重視和探究不僅深刻地影響著人們的價值觀,促進了中國社會經濟和科學文化的發展,還導致一系列的技術發明.例如中國在很早的時期就建立了先進的天象綜合觀測技術,創建了一批珍貴的記錄,包括用甲骨文記錄的、世界最早的超新星爆發事件.通過長期的觀測與實踐,中國創造了與農業生產相結合的農歷,促進了農業經濟的發展,並延用至今.
又如聲學上,在樂器製作、聲音傳播規律的掌握以及具備完美聽覺的音樂殿堂的建造上都取得了突出的成就.1978年在湖北隨縣出土了公元前500年製造的曾侯乙編鍾,共8組合計65件.現代中國物理工作者通過研究,發現它所包含的物理內容令人驚嘆!由青銅鑄成的編鍾,鍾形是扁瓦形的而不是圓的,每個鍾具有雙音性質,各自可以發頻率相差大三度或小三度的兩個音.整個編鍾的音域共5個八度,中音區12個半音俱全,音高幾乎與現代樂器的音高一致.編鍾的延音短,能夠演奏旋律快的音樂,鍾上突起的鍾枚起到濾波的作用,使音質更為優美,無論是中國民族音樂還是西方的交響樂曲都能演奏.聲學分析表明,編鍾正著敲時鍾體振動波譜的最大振幅正好在正中,而波節則在離正中側敲點處;編鍾側敲時振動波譜的最大振幅正好在側邊,而波節則正好在正敲點處,因此兩種聲音互不幹擾.扁形的鍾體剛性比圓形的要高得多,因此振幅衰減得快,從而延音短能夠演奏旋律快的樂曲.
2000年9月在巴黎中國文化周上演出的古代編鍾樂舞,曾引起歐洲觀眾的廣泛贊揚.編鍾在法國巴黎舞台上演奏時,除了中國古代樂曲外,還演奏了一段第9交響曲.
其他如力學方面我國在杠桿原理、靜力平衡原理以及在能夠演奏旋律快的音樂秤量工具和建築結構等方面也很早就有很多建樹;光學方面,在墨子的《墨經》中對幾何光學的現象已有相當完整的表述,當時已發現小孔成像技術,發展了金屬放大鏡技術等.
歷史上,中華民族以高度的智慧和能力通過各種各樣的發明創造,為人類文明的發展作出了偉大的貢獻.在16世紀之前的相當長的一個時期中,中國科技領先世界,其中對物理現象及其規律的研究和應用起了十分重要的作用.
無庸諱言,中國的物理盡管在當時是先進的,但與近代的物理相比,卻有著質的差距:還沒有在系統實驗的基礎上,通過「由此及彼」、「由表及裡」、「去粗取精」、「去偽存真」的過程上升到系統的、科學的理性認識;還不能定量地表達客觀世界的普遍規律,進而精確預言客觀物體未來的狀態.
中國近代物理學的歷程
中國近代物理學的發展不如西方,一方面因為長期的封建統治不利於「求真唯實」的近代科學的萌發,「閉關鎖國」又阻止了西方近代科學的傳入;另一方面也因為我國的傳統文化比較講究實用,缺乏科學探索和建立理性思維體系的動力.
令人遺憾的是,近代科學並沒有起源於先前經濟科技發達的中國,中國近代物理學的起步比西方晚了200多年.其中深刻的原因十分復雜,需要歷史學家從各個角度仔細研究才搞得清楚.一方面可能在長期封建統治下的倫理道德與文化觀念,包括「君君、臣臣、父父、子子」,「唯君是從」,「唯古是尊」等等,不利於講究「求真唯實」的近代科學的萌發;加上清代「閉關鎖國」的政策又阻止了西方近代科學的傳入.另一方面我國的傳統文化比較講究實用,缺乏科學探索和建立理性思維體系的動力也可能是其中的原因之一.我們往往講「學以致用」講得很多,而對「學以致知」講得不夠.這樣的文化可以有利於技術研究的開展,卻不足以推動科學探索的發展.結果我國不乏優秀的技術發明,但往往止步於其應用上的成就而很少形成系統的科學理論.盡管科學研究與技術研究在形式和方法上並沒有什麼不同,但技術研究的動機全在於應用,而基礎科學則代表著一種探索,其目標在於揭示和認識客觀世界的基本規律;它的動機是求知、求真,對客觀真理的追求.
「落後就要挨打」,中國科技大幅度地落後,形成了前所未有的被動挨打的局面.1840年的鴉片戰爭和後來1894年中日甲午海戰中國都以慘敗告終.這些慘痛教訓,激勵國人「興學救國」,開始以譯書、建學、派遣留學生等方式向西方學習現代科學技術.我國正式用物理學作為Physic的學名也是於1900年從日文翻譯的「物理學」出版開始的.
然而那時的學習還只停留於「西學為用」的層面上,沒有深入到學習先進的科學與人文精神與先進的文化觀念中去.1919年的「五四」運動高舉「科學、民主」的大旗,才真正開始發展中國的近代物理和近代科學,成為中國人民摒棄陳腐思想、制度,爭取民族獨立解放,建立新中國的重要組成部份.
當時許多人在西方留學完成學業之後,立即返回苦難深重的祖國,發展教育,培養青年人才,並逐步開展中國物理學的研究.1919年我國首次在北京大學設立「物理學系」,開設完整的本科課程和實驗.之後清華、南京、東南、中央等大學先後建立物理教育中心.1930年前後,全國有20多所高等院校設物理系.其中北大、清華、浙大、中大、燕京等若干大學等已開展物理學研究.
1928-1929年間,中央研究院物理研究所也先後於上海和北京成立.1930年左右,全國的物理學工作者發展到三百人左右.
中國物理學界還積極地與西方物理學界建立了廣泛聯系.著名物理學家愛因斯坦在1922年底、1932年初兩度來上海訪問,朗之萬、狄拉克、玻爾等著名科學家也先後來華訪問.1931年保爾・朗之萬在北京建議中國物理學工作者聯合起來成立中國物理學會並參加國際純粹與應用物理學會聯合會IUPAP.正是在這樣的背景下,在日軍侵華前夕,中國物理學會於1932年8月23日在清華大學正式成立.中國物理學會成立之後,即為發展中國的物理學努力奮斗,學會堅持不渝地每年舉行一次年會,堅持出版物理學報,論文用英、法、德三種文字發表,附以中文摘要,做了大量的工作.
1937年7月7日日寇在盧溝橋發起侵華戰爭.八年抗戰中,各地區的教育和研究機構被迫西遷到四川、雲南、廣西、貴州、陝西等地區,在極端艱難困苦的條件下,堅持物理教學和研究,從未停息.在海外從事前沿研究的愛國學者也不斷回國工作,竭盡全力使中國物理教育達到先進水平.周培源關於湍流模式理論的奠基性工作、王淦昌提出的中微子探測方法、吳大猷的《多原子分子結構和振動光譜》專著、王竹溪和湯佩松關於植物細胞水勢的研究等,都是當時具有國際影響的成果.西南聯大等校還培養出以楊振寧、李政道、黃昆等為傑出代表的一批優秀學者.抗戰期間中國物理學會堅持開了六次年會,出版了六期學報.1942年還開報告會紀念牛頓誕生300周年.這些努力為近代物理學在中國的發展培養了人才,奠定了基礎,先輩們艱苦創業的精神令人欽佩.
新中國成立之後,我國物理學家在黨和政府的領導下,建立起完整的物理學教育和研究體系,在數十所大學設立物理系,物理學教育的規模和質量空前提高,各大學物理系每年招生的數目,遠遠超過解放前各大學物理系所有在校學生的總和;還建立了幾十個與物理有關的專業研究院所,從事物理學基礎和應用研究.當時在國外的一大批中國物理學者,周培源、趙忠堯、錢三強、何澤慧、王大珩、胡寧、黃昆、朱光亞等相繼歸來,他們和留在國內的老一輩物理學家相結合,大大增強了中國物理學隊伍的實力.
五十年代後期,許多優秀的物理工作者,堅決服從國家需要,放棄自己熟悉的專業,投入到「兩彈一星」的研製工作中去.他們和其他方面的專家、幹部、工人及解放軍指戰員一起,在當時國家經濟困難、技術基礎薄弱和工作環境十分艱苦的條件下,依靠自主創新,用較少的投入和較短的時間,突破了原子彈、氫彈和人造地球衛星等尖端技術,取得了舉世矚目的成就.
1999年9月18日中央決定表彰為研究「兩彈一星」做出突出貢獻的23名科技專家並授予「兩彈一星功勛獎章」,其中物理學家有王淦昌、鄧稼先、錢三強、郭永懷、於敏、王大珩、朱光亞、吳自良、陳能寬、周光召、錢學森、程開甲、彭桓武等13人.他們是中國優秀物理學工作者的代表,也是中國物理學工作者的楷模.我們要學習他們愛國奉獻的精神和高貴品格!另一方面,從他們的貢獻中我們既看到了物理學的發展對加強國防建設和提高綜合國力競爭的重大意義,也看到了物理探索與需求牽引相結合對發展科學技術和國防安全的重要作用.
例如,為了製造原子彈,我們從教科書上就知道,必須使裂變材料達到臨界體積,發生鏈式反應才能爆炸.但用什麼方式來達到?怎麼來提高爆炸的威力?這些都是高度機密的問題,誰都不會讓你知道.這里涉及裂變物理、中子物理、爆轟物理、高壓物理、流體物理等一系列復雜的物理問題.我們只能在沒有任何設計資料和關鍵數據的條件下,靠自己的智慧,通過物理分析,來進行物理設計和研製.那時候,在彭桓武先生的領導下,周光召等理論物理學家,為了確定設計中的一個疑點,就用理想條件下炸葯爆炸的最大功從頭進行計算,經過反復9次仔細計算最後終於實現並確認了總體設計.1964年10月16日中國原子彈爆炸成功了.這是自主創新取得的一次重大勝利!1960年,前蘇聯毀約撤走專家時,曾有專家斷言中國人20年搞不出原子彈來,結果我們短短四年就成功了.爆炸成功後,美國人通過塵埃測試不得不承認中國採用了先進的內爆型設計技術.我們依靠自主創新在物理上解決了熱核點火和自持燃燒的關鍵.在原子彈爆炸兩年零兩個月之後又成功地突破了氫彈的研製,創造了核武器發展的最快速度.我們之所以能這么快和好的掌握核武器,除了有黨中央的英明決策之外,最重要的是有像鄧稼先、郭永懷等一心獻身祖國的科學家.
改革開放以來,科教興國的戰略為物理學在中國的發展提供了新的機遇,注入了新的活力.首先是國家大幅度增加了對科技和教育的投入,包括建立國家自然科學基金資助自由探索,啟動「863」計劃、攀登計劃和「973」計劃,結合國家需求推動前沿物理研究.實施「科教興國」的戰略以來,年均科研投入的增長在22%以上.為了加強青年人才的培養,國家在發展高等教育規模的基礎上,建立學位制度,強化了高層次人才的教育,還通過設立「國家傑出青年基金」、資助創新團隊等其他舉措,培育高素質科技創新人才.1993年來,物理學科上已有4500餘人獲得博士學位,150餘人獲國家傑出青年基金,資助總額1億元,還有7個物理學的研究團隊獲「創新群體」資助.
與此同時,國家還以較大的經費力度先後建造了一批物理學的重大科學工程(如正負電子對撞機,同步輻射裝置、重離子加速器,用於核聚變研究的托卡馬克裝置等)和一批國家重點實驗室.這些重大舉措為加快中國物理學趕上世界先進水平的步伐奠定了堅實的基礎.
國家「科教興國」戰略的實施和中國物理學會各方面的努力,為中國物理學的大發展創造了極為有利的環境和條件,在物理學的各個領域都出現了空前良好的發展勢頭.在國際重要期刊上發表文章的數量迅速攀升.
國家大型科學工程上做出了諸如t-輕子質量精密測定、新的放射性核素,包括超重核素的合成、利用同步輻射光分析確定SARS病毒的結構等一系列為我國在世界同行中佔有一席之地的工作.物理的各個領域包括理論物理、激光物理、微結構物理、高溫超導、晶體生長、X-光結構分析以及碳納米管等,都有一批高水平的工作.如上海光機所徐至展等發展了基於OPCPA的太瓦激光裝置,他們還用超短超強激光與大尺度原子和分子團簇作用產生了高能離子(如1.3MeV氮).更加令人欣喜的是,近年來,我們有一批中青年科學家,在前沿領域,做出了不少在國際上有較大影響的工作.如在量子信息方面,中國科大潘建偉小組,創造了在13公里內自由通訊的紀錄;中科院物理所薛其坤等在納米超導體方面發現了量子尺寸效應導致的金屬薄膜材料的奇異超導性質――超導轉變溫度隨薄膜厚度的振盪現象等等.這些工作既體現了我們新一代物理工作者的活力,也展示了中國物理學進一步發展壯大的潛力.
④ 物理學史的發展史
物理學是研究物質及其行為和運動的科學。它是最早形成的自然科學之一,如果把天文學包括在內則有可能是名副其實歷史最悠久的自然科學。最早的物理學著作是古希臘科學家亞里士多德的《物理學》。形成物理學的元素主要來自對天文學、光學和力學的研究,而這些研究通過幾何學的方法統合在一起形成了物理學。這些方法形成於古巴比和古希臘時期,當時的代表人物如數學家阿基米德和天文學家托勒密;隨後這些學說被傳入阿拉伯世界,並被當時的阿拉伯科學家海什木等人發展為更具有物理性和實驗性的傳統學說;最終這些學說傳入了西歐,首先研究這些內容的學者代表人物是羅吉爾·培根。然而在當時的西方世界,哲學家們普遍認為這些學說在本質上是技術性的,從而一般沒有察覺到它們所描述的內容反映著自然界中重要的哲學意義。而在古代中國和印度的科學史上,類似的研究數學的方法也在發展中。
在這一時代,包含著所謂「自然哲學」(即物理學)的哲學所集中研究的問題是,在基於亞里士多德學說的前提下試圖對自然界中的現象發展出解釋的手段(而不僅僅是描述性的)。根據亞里士多德以及其後蘇格拉底的哲學,物體運動是因為運動是物體的基本自然屬性之一。天體的運動軌跡是正圓的,這是因為完美的圓軌道運動被認為是神聖的天球領域中的物體運動的內在屬性。沖力理論作為慣性與動量概念的原始祖先,同樣來自於這些哲學傳統,並在中世紀時由當時的哲學家菲洛彭洛斯、伊本·西那、布里丹等人發展。而古代中國和印度的物理傳統也是具有高度的哲學性的。 在十七世紀的歐洲,自然哲學家逐漸展開了一場針對中世紀經院哲學的進攻,他們持有的觀點是,從力學和天文學研究抽象出的數學模型將適用於描述整個宇宙中的運動。被譽為「現代自然科學之父」的義大利(或按當時地理為托斯卡納大公國)物理學家、數學家、天文學家伽利略·伽利萊就是這場轉變中的領軍人物。伽利略所處的時代正值思想活躍的文藝復興之後,在此之前列奧納多·達芬奇所進行的物理實驗、尼古拉斯·哥白尼的日心說以及弗朗西斯·培根提出的注重實驗經驗的科學方法論都是促使伽利略深入研究自然科學的重要因素,哥白尼的日心說更是直接推動了伽利略試圖用數學對宇宙中天體的運動進行描述。伽利略意識到這種數學性描述的哲學價值,他注意到哥白尼對太陽、地球、月球和其他行星的運動所作的研究工作,並認為這些在當時看來相當激進的分析將有可能被用來證明經院哲學家們對自然界的描述與實際情形不符。伽利略進行了一系列力學實驗闡述了他關於運動的一系列觀點,包括藉助斜面實驗和自由落體實驗批駁了亞里士多德認為落體速度和重量成正比的觀點,還總結出了自由落體的距離與時間平方成正比的關系,以及著名的斜面理想實驗來思考運動的問題。他在1632年出版的著作《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中提到:「只要斜面延伸下去,球將無限地繼續運動,而且不斷加速,因為此乃運動著的重物的本質。」,這種思想被認為是慣性定律的前身。但真正的慣性概念則是由笛卡爾於1644年所完成,他明確地指出了「除非物體受到外因作用,否則將永遠保持靜止或運動狀態」,而「所有的運動本質都是直線的」。
伽利略在天文學上最著名的貢獻是於1609年改良了折射式望遠鏡,並藉此發現了木星的四顆衛星、太陽黑子以及金星類似於月球的相。伽利略對自然科學的傑出貢獻體現在他對力學實驗的興趣以及他用數學語言描述物體運動的方法,這為後世建立了一個基於實驗研究的自然哲學傳統。這個傳統與培根的實驗歸納的方法論一起,深刻影響了一批後世的自然科學家,包括義大利的埃萬傑利斯塔·托里拆利、法國的馬林·梅森和布萊茲·帕斯卡、荷蘭的克里斯蒂安·惠更斯、英格蘭的羅伯特·胡克和羅伯特·波義耳。 三大定律和萬有引力定律
艾薩克·牛頓
1687年,英格蘭物理學家、數學家、天文學家、自然哲學家艾薩克·牛頓出版了《自然哲學的數學原理》一書,這部里程碑式的著作標志著經典力學體系的正式建立。牛頓在人類歷史上首次用一組普適性的基礎數學原理——牛頓三大運動定律和萬有引力定律——來描述宇宙間所有物體的運動。牛頓放棄了物體的運動軌跡是自然本性的觀點(例如開普勒認為行星運動軌道本性就是橢圓的),相反,他指出,任何現在可觀測到的運動、以及任何未來將發生的運動,都能夠通過它們已知的運動狀態、物體質量和外加作用力並使用相應原理進行數學推導計算得出。
伽利略、笛卡爾的動力學研究(「地上的」力學),以及開普勒和法國天文學家布里阿德在天文學領域的研究(「天上的」力學)都影響著牛頓對自然科學的研究。(布里阿德曾特別指出從太陽發出到行星的作用力應當與距離成平方反比關系,雖然他本人並不認為這種力真的存在)。1673年惠更斯獨立提出了圓周運動的離心力公式(牛頓在1665年曾用數學手段得到類似公式),這使得在當時科學家能夠普遍從開普勒第三定律推導出平方反比律。羅伯特·胡克、愛德蒙·哈雷等人由此考慮了在平方反比力場中物體運動軌道的形狀,1684年哈雷向牛頓請教了這個問題,牛頓隨後在一篇9頁的論文(後世普遍稱作《論運動》)中做了解答。在這篇論文中牛頓討論了在有心平方反比力場中物體的運動,並推導出了開普勒行星運動三定律。其後牛頓發表了他的第二篇論文《論物體的運動》,在這篇論文中他闡述了慣性定律,並詳細討論了引力與質量成正比、與距離平方成反比的性質以及引力在全宇宙中的普遍性。這些理論最終都匯總到牛頓在1687年出版的《原理》一書中,牛頓在書中列出了公理形式的三大運動定律和導出的六個推論(推論1、2描述了力的合成和分解、運動疊加原理;推論3、4描述了動量守恆定律;推論5、6描述了伽利略相對性原理)。由此,牛頓統一了「天上的」和「地上的」力學,建立了基於三大運動定律的力學體系。
牛頓的原理(不包括他的數學處理方法)引起了歐洲大陸哲學家們的爭議,他們認為牛頓的理論對物體運動和引力缺乏一個形而上學的解釋從而是不可接受的。從1700年左右開始,大陸哲學和英國傳統哲學之間產生的矛盾開始升級,裂痕開始增大,這主要是根源於牛頓與萊布尼茲各自的追隨者就誰最先發展了微積分所展開的唇槍舌戰。起初萊布尼茲的學說在歐洲大陸更占上風(在當時的歐洲,除了英國以外,其他地方都主要使用萊布尼茲的微積分符號),而牛頓個人則一直為引力缺乏一個哲學意義的解釋而困擾,但他在筆記中堅持認為不再需要附加任何東西就可以推論出引力的實在性。十八世紀之後,大陸的自然哲學家逐漸接受了牛頓的這種觀點,對於用數學描述的運動,開始放棄作出本體論的形而上學解釋。 牛頓的理論體系是建立在他的絕對時間和絕對空間的假設之上的,牛頓對時間和空間有著如下的理解: 「 絕對的、真正的和數學的時間自身在流逝著,而且由於其本性而在均勻地、與任何外界事物無關地流逝著。 」 「 絕對空間,就其本性而言,是與外界任何事物無關而永遠是相同的和不動的。 」 —牛頓, 《自然哲學的數學原理》 牛頓從絕對時空的假設進一步定義了「絕對運動」和「絕對靜止」的概念,為了證明絕對運動的存在性,牛頓還在1689年構思了一個理想實驗,即著名的水桶實驗。在水桶實驗中,一個注水的水桶起初保持靜止。當它開始發生轉動時,水桶中的水最初仍保持靜止,但隨後也會隨著水桶一起轉動,於是可以看到水漸漸地脫離其中心而沿桶壁上升形成凹狀,直到最後和水桶的轉速一致,水面相對靜止。牛頓認為水面的升高顯示了水脫離轉軸的傾向,這種傾向不依賴於水相對周圍物體的任何移動。牛頓的絕對時空觀作為他理論體系的基礎假設,卻在其後的兩百年間倍受質疑。特別是到了十九世紀末,奧地利物理學家恩斯特·馬赫在他的《力學史評》中對牛頓的絕對時空觀做出了尖銳的批判。
新課標高考:高中物理學史匯總,本專題肯定會在2013年高考理綜物理試題中出現,一般小題形式出現。大家一定要注意了解這方面的內容。這個比較簡單,背熟就可以了!I.必考部分:(必修1、必修2、選修3-1、3-2)一、力學:1.1638年,義大利物理學家伽利略在《兩種新科學的對話》中用科學推理論證重物體和輕物體下落一樣快。並在比薩斜塔做了兩個不同質量的小球下落的實驗,證明了他的觀點是正確的,推翻了古希臘學者亞里士多德的觀點(即:質量大的小球下落快是錯誤的)。2.1654年,德國的馬德堡市做了一個轟動一時的實驗——馬德堡半球實驗。3.1687年,英國科學家牛頓在《自然哲學的數學原理》著作中提出了三條運動定律(即牛頓三大運動定律)。4.17世紀,伽利略通過構思的理想實驗指出:在水平面上運動的物體若沒有摩擦,將保持這個速度一直運動下去。得出結論:力是改變物體運動的原因,推翻了亞里士多德的觀點:力是維持物體運動的原因。同時代的法國物理學家笛卡兒進一步指出:如果沒有其它原因,運動物體將繼續以同速度沿著一條直線運動,既不會停下來,也不會偏離原來的方向。5.英國物理學家胡克對物理學的貢獻:胡克定律 。經典題目:胡克認為只有在一定的條件下,彈簧的彈力才與彈簧的形變數成正比(對)6.1638年,伽利略在《兩種新科學的對話》一書中,運用觀察 ——假設——數學推理的方法,詳細研究了拋體運動。7.人們根據日常的觀察和經驗,提出「地心說」,古希臘科學家托勒密是代表。而波蘭天文學家哥白尼提出了「日心說」,大膽反駁地心說。8.17世紀,德國天文學家開普勒提出開普勒三大定律。9.牛頓於 1687年正式發表萬有引力定律 。1798年英國物理學家卡文迪許利用扭秤實驗裝置比較准確地測出了引力常量。10.1846年,英國劍橋大學學生亞當斯和法國天文學家勒維烈(勒維耶)應用萬有引力定律,計算並觀測到海王星。1930年,美國天文學家湯苞用同樣的計算方法發現冥王星。11.我國宋朝發明的火箭是現代火箭的鼻祖,與現代火箭原理相同。但現代火箭結構復雜,其所能達到的最大速度主要取決於噴氣速度和質量比(火箭開始飛行的質量與燃料燃盡時的質量比)。俄國科學家齊奧爾科夫斯基被稱為近代火箭之父,他首先提出了多級火箭和慣性導航的概念。多級火箭一般都是三級火箭,我國已成為掌握載人航天技術的第三個國家。12.1957年10月,蘇聯發射第一顆人造地球衛星。1961年4月,世界第一艘載人宇宙飛船 「東方1號」帶著尤里加加林第一次踏入太空。13.20世紀初建立的量子力學和愛因斯坦提出的狹義相對論表明經典力學不適用於微觀粒子和高速運動物體。二、電磁學:13.1785年法國物理學家庫侖利用扭秤實驗發現了電荷之間的相互作用規律 --庫侖定律,並測出了靜電力常量k的值。14.1752年,富蘭克林在費城通過風箏實驗驗證閃電是放電的一種形式,把天電與地電統一起來,並發明避雷針。15.1837年,英國物理學家法拉第最早引入了電場概念,並提出用電場線表示電場。16.1913年,美國物理學家密立根通過油滴實驗精確測定了元電荷e電荷量,獲得諾貝爾獎。17.1826年德國物理學家歐姆(1787~1854)通過實驗得出歐姆定律。18.1911年,荷蘭科學家昂尼斯(或昂納斯)發現大多數金屬在溫度降到某一值時,都會出現電阻突然降為零的現象--超導現象。19.19世紀,焦耳和楞次先後各自獨立發現電流通過導體時產生熱效應的規律,即焦耳--楞次定律。20.1820年,丹麥物理學家奧斯特發現電流可以使周圍的小磁針發生偏轉,稱為電流磁效應。21.法國物理學家安培發現兩根通有同向電流的平行導線相吸,反向電流的平行導線則相斥,同時提出了安培分子電流假說。並總結出安培定則(右手螺旋定則)判斷電流與磁場的相互關系和左手定則判斷通電導線在磁場中受到磁場力的方向。22.荷蘭物理學家洛侖茲提出運動電荷產生了磁場和磁場對運動電荷有作用力(洛倫茲力)的觀點。23.英國物理學家湯姆孫發現電子,並指出:陰極射線是高速運動的電子流。24.湯姆孫的學生阿斯頓設計的質譜儀可用來測量帶電粒子的質量和分析同位素。25.1932年,美國物理學家勞倫茲發明了迴旋加速器能在實驗室中產生大量的高能粒子。最大動能僅取決於磁場和D形盒直徑。帶電粒子圓周運動周期與高頻電源的周期相同 。但當粒子動能很大,速率接近光速時,根據狹義相對論,粒子質量隨速率顯著增大,粒子在磁場中的迴旋周期發生變化,進一步提高粒子的速率很困難。26.1831年,英國物理學家法拉第發現了由磁場產生電流的條件和規律 ——電磁感應定律。27.1834年,俄國物理學家楞次發表確定感應電流方向的定律--楞次定律。28.1835年,美國科學家亨利發現自感現象(因電流變化而在電路本身引起感應電動勢的現象),日光燈的工作原理即為其應用之一,雙繞線法制精密電阻為消除其影響應用之一。Ⅱ.選考部分:(選修3-3、3-4、3-5)三、熱學(3-3選考):29.1827年,英國植物學家布朗發現懸浮在水中的花粉微粒不停地做無規則運動的現象--布朗運動。30.19世紀中葉,由德國醫生邁爾 。英國物理學家焦爾。德國學者亥姆霍茲最後確定能量守恆定律。31.1850年,克勞修斯提出熱力學第二定律的定性表述:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響,稱為克勞修斯表述。次年開爾文提出另一種表述:不可能從單一熱源取熱,使之完全變為有用的功而不產生其他影響,稱為開爾文表述。32.1848年,開爾文提出熱力學溫標,指出絕對零度( -273.15℃)是溫度的下限。熱力學溫標與攝氏溫度轉換關系為T=t+273.15 K。熱力學第三定律:熱力學零度不可達到。四、波動學、光學、相對論(3-4選考):33.17世紀,荷蘭物理學家惠更斯確定了單擺周期公式。周期是2s的單擺叫秒擺。34.1690年,荷蘭物理學家惠更斯提出了機械波的波動現象規律--惠更斯原理。35.奧地利物理學家多普勒(1803~1853)首先發現由於波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象--多普勒效應(相互接近,f增大。相互遠離,f減少)。36.1864年,英國物理學家麥克斯韋發表《電磁場的動力學理論》的論文,提出了電磁場理論,預言了電磁波的存在,指出光是一種電磁波,為光的電磁理論奠定了基礎。電磁波是一種橫波。37.1887年,德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在,並測定了電磁波的傳播速度等於光速。38.1894年,義大利馬可尼和俄國波波夫分別發明了無線電報,揭開無線電通信的新篇章。39.1800年,英國物理學家赫歇耳發現紅外線。1801年,德國物理學家裡特發現紫外線。1895年,德國物理學家倫琴發現x射線(倫琴射線),並為他夫人的手拍下世界上第一張x射線的人體照片。40.1621年,荷蘭數學家斯涅耳找到了入射角與折射角之間的規律--折射定律。41.1801年,英國物理學家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干涉現象。42.1818年,法國科學家菲涅爾和泊松計算並實驗觀察到光的圓板衍射--泊松亮斑。43.1864年,英國物理學家麥克斯韋預言了電磁波的存在,並指出光是一種電磁波。1887年,赫茲用實驗證實了電磁波的存在,光是一種電磁波。44.1905年,愛因斯坦提出了狹義相對論,有兩條基本原理:①相對性原理--不同的慣性參考系中,一切物理規律都是相同的。②光速不變原理--不同的慣性參考系中,光在真空中的速度一定是c不變。45.愛因斯坦還提出了相對論中的一個重要結論——質能方程式E=mc2。46.公元前 468~前376,我國的墨翟及其弟子在《墨經》中記載了光的直線傳播。影的形成。光的反射。平面鏡和球面鏡成像等現象,為世界上最早的光學著作。47.1849年法國物理學家斐索首先在地面上測出了光速,以後又有許多科學家採用了更精密的方法測定光速,如美國物理學家邁克爾遜的旋轉棱鏡法。(注意其測量方法)48.關於光的本質:17世紀明確地形成了兩種學說:一種是牛頓主張的微粒說,認為光是光源發出的一種物質微粒。另一種是荷蘭物理學家惠更斯提出的波動說,認為光是在空間傳播的某種波。這兩種學說都不能解釋當時觀察到的全部光現象。49.物理學晴朗天空上的兩朵烏雲:①邁克遜-莫雷實驗一相對論(高速運動世界);②熱輻射實驗一一量子論(微觀世界)。50.19世紀和20世紀之交,物理學的三大發現:x射線的發現,電子的發現,放射性 同位素的發現。51.1905年,愛因斯坦提出了狹義相對論,有兩條基本原理:①相對性原理--不同的慣性參考系中,一切物理規律都是相同的。②光速不變原理--不同的慣性參考系中,光在真空中的速度一定是c不變。52.1900年,德國物理學家普朗克解釋物體熱輻射規律提出能量子假說:物質發射或吸收能量時,能量不是連續的,而是一份一份的,每一份就是一個最小的能量單位,即能量子。53.激光--被譽為20世紀的「世紀之光」。五、動量、波粒二象性、原子物理(3-5選考):54.1900年,德國物理學家普朗克為解釋物體熱輻射規律提出:電磁波的發射和吸收不是連續的,而是一份一份的,把物理學帶進了量子世界。受其啟發1905年愛因斯坦提出光子說,成功地解釋了光電效應規律,因此獲得諾貝爾物理獎。55.1922年,美國物理學家康普頓在研究石墨中的電子對x射線的散射時--康普頓效應,證實了光的粒子性(說明動量守恆定律和能量守恆定律同時適用於微觀粒子)。56.1913年,丹麥物理學家玻爾提出了自己的原子結構假說,成功地解釋和預言了氫原子的輻射電磁波譜,為量子力學的發展奠定了基礎。57.1924年,法國物理學家德布羅意大膽預言了實物粒子在一定條件下會表現出波動性。58.1927年美。英兩國物理學家得到了電子束在金屬晶體上的衍射圖案。電子顯微鏡與光學顯微鏡相比,衍射現象影響小很多,大大地提高了分辨能力,質子顯微鏡的分辨本能更高。59.1858年,德國科學家普里克發現了一種奇妙的射線--陰極射線(高速運動的電子流)。60.1906年,英國物理學家湯姆生發現電子,獲得諾貝爾物理學獎。61.1913年,美國物理學家密立根通過油滴實驗精確測定了元電荷e電荷量,獲得諾貝爾獎。62.1897年,湯姆生利用陰極射線管發現了電子,說明原子可分,有復雜內部結構,並提出原子的棗糕模型。63.1909~1911年,英國物理學家盧瑟福和助手們進行了α粒子散射實驗,並提出了原子的核式結構模型。由實驗結果估計原子核直徑數量級為10m~15m。1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核,第一次實現了原子核的人工轉變,並發現了質子。預言原子核內還有另一種粒子,被其學生查德威克於1932年在α粒子轟擊鈹核時發現,由此人們認識到原子核由質子和中子組成。64.1885年,瑞士的中學數學教師巴耳末總結了氫原子光譜的波長規律——巴耳末系。65.1913年,丹麥物理學家波爾最先得出氫原子能級表達式。66.1896年,法國物理學家貝克勒爾發現天然放射現象,說明原子核有復雜的內部結構。天然放射現象:有兩種衰變(α、β),三種射線(α、β、γ),其中γ 射線是衰變後新核處於激發態,向低能級躍遷時輻射出的。衰變快慢與原子所處的物理和化學狀態無關。67.1896年,在貝克勒爾的建議下,瑪麗-居里夫婦發現了兩種放射性更強的新元素--釙(Po)鐳(Ra)。68.1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核,第一次實現了原子核的人工轉變,發現了質子,並預言原子核內還有另一種粒子——中子。69.1932年,盧瑟福學生查德威克於在α粒子轟擊鈹核時發現中子,獲得諾貝爾物理獎。70.1934年,約里奧-居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時,發現了正電子和人工放射性同位素。71.1939年12月,德國物理學家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轟擊鈾核時,鈾核發生裂變。72.1942年,在費米。西拉德等人領導下,美國建成第一個裂變反應堆(由濃縮鈾棒、控制棒、中子減速劑、水泥防護層、熱交換器等組成)。73.1952年,美國爆炸了世界上第一顆氫彈(聚變反應、熱核反應)。人工控制核聚變的一個可能途徑是:利用強激光產生的高壓照射小顆粒核燃料。74.1932年發現了正電子,1964年提出誇克模型。粒子分三大類:媒介子——傳遞各種相互作用的粒子,如:光子。輕子——不參與強相互作用的粒子,如:電子。中微子。強子——參與強相互作用的粒子,如:重子(質子、中子、超子)和介子,強子由更基本的粒子誇克組成,誇克帶電量可能為元電荷。
⑤ 物理學對人類發展的作用
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸,二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。
物理學從研究角度及觀點不同,可分為微觀與宏觀兩部分,宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
(5)物理學發展擴展閱讀:
一、六大性質
1、真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
2、和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。
麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
3、簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
4、對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。
5、預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
6、精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
二、發展前景
應用物理學專業的畢業生主要在物理學或相關的科學技術領域中從事科研、教學、技術開發和相關的管理工作。科研工作包括物理前沿問題的研究和應用,技術開發工作包括新特性物理應用材料如半導體等,應用儀器的研製如醫學儀器、生物儀器、科研儀器等。
應用物理專業的就業范圍涵蓋了整個物理和工程領域,融物理理 論和實踐於一體,並與多門學科相互滲透。
應用物理學專業的學生如具有扎實的物理理論的功底和應用方面的經驗,能夠在很多工程技術領域成為專家。我國每年培養本科應用物理專業人才約12000人。
和該專業存在交叉的專業包括物理專業,工程物理專業,半導體和材料專業等。人才需求方面,我國對應用物理專業的人才需求仍舊是供不應求。
⑥ 對物理學的發展有貢獻的是哪些人
在自然科學的重要學科物理學方面,傑出的代表人物有英國物理學家、天文學家胡克,有集物理學家、數學家、天文學家於一體的、對科學作出巨大貢獻的牛頓,有法國數學家、物理學家帕斯卡,有給地球稱「體重」的英國物理學家、化學家卡文迪許,有發現能量守恆定律的英國物理學家焦耳,有測量光速度的美國物理學家邁克耳孫,有發現X射線的德國物理學家倫琴,有聞名世界的法國物理學家、化學家居里夫人,有發現電子的英國物理學家湯姆生……
⑦ 物理學對人類的發展有什麼重要意義
物理學是對自然界概括規律性的總結,是概括經驗科學性的理論認識。物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。
自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功。
物理學是人們對無生命自然界中物質的轉變的知識做出規律性的總結。這種運動和轉變應有兩種。早期人們通過感官視覺的延伸,近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。
物理學從研究角度及觀點不同,可分為微觀與宏觀兩部分,宏觀是不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的,微觀物理學隨著科技的發展理論逐漸完善。
(7)物理學發展擴展閱讀:
六大性質
真理性,物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
和諧統一性,神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。
麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
簡潔性,物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
對稱性,對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。
預測性,正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
精巧性,物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
⑧ 物理學發展史是怎樣的
從遠古到公元5世紀屬古代史時期;5—13世紀為中世紀時期;14—16世紀為文藝復興運動時期;16—17世紀為科學革命時期,以N.哥白尼、伽利略、牛頓為代表的近代科學在此時期產生,從此之後,科學隨各個世紀的更替而發展。近半個世紀,人們按照物理學史特點,將其發展大致分期如下:
①從遠古到中世紀屬古代時期。
②從文藝復興到19世紀,是經典物理學時期。牛頓力學在此時期發展到頂峰,其時空觀、物質觀和因果關系影響了光、聲、熱、電磁的各學科,甚而影響到物理學以外的自然科學和社會科學。
③隨著20世紀的到來,量子論和相對論相繼出現;新的時空觀、概率論和不確定度關系等在宇觀和微觀領域取代牛頓力學的相關概念,人們稱此時期為近代物理學時期。
(8)物理學發展擴展閱讀:
物理學來源於古希臘理性唯物思想。早期的哲學家提出了許多范圍廣泛的問題,諸如宇宙秩序的來源、世界多樣性和各類變種的起源、如何說明物質和形式、運動和變化之間的關系等。
尤其是,以留基波、德謨克利特為代表,後又被伊壁鳩魯和盧克萊修發展的原子論,以及以愛利亞的芝諾為代表的斯多阿學派主張自然界連續性的觀點,對自然界的結構和運動、變化等作出各自的說明。原子論曾對從18世紀起的化學和物理學起著相當大的影響。
經典物理學形成之初,磨鏡與制鏡工藝對物理學與天文學都有過幫助和促進。早先發明的眼鏡以及在1600年左右突然問世的望遠鏡、顯微鏡,為伽利略等物理學家觀測天體帶來方便,也促使菲涅耳、笛卡爾、牛頓等一大批光學家作出幾何光學的研究。
後者的成就又促成反射望遠鏡、折射望遠鏡和消色差折射望遠鏡在17—18世紀紛紛問世。各種望遠鏡的進步又推動物理學的發展,如用它觀察木衛蝕、發現光行差等。當牛頓建立起經典力學大廈時,現代一切機械、土木建築、交通運輸、航空航天等工程技術的理論基礎也得到初步確立。
18世紀60年代開始的工業革命,以蒸汽機的廣泛使用為標志。起初,蒸汽機的熱機效率僅為5%左右,為提高蒸汽機的效率,一大批物理學家進行熱力學研究。J.瓦特曾根據J.布萊克的「潛熱」理論在技術因素上(加入冷凝器)改進蒸汽機。
但是,當時尚未有人認識到汽缸的熱僅僅部分地轉化為機械功。此後,卡諾建立了熱功轉換的循環原理,從理論上為熱機效率的提高指明了方向,也因此在19世紀下半葉出現了N.奧托和R.狄塞爾的內燃機。
除了物理學與技術之關系外,在科學發展史上,物理學與鄰近的天文學、化學和礦物學是密切相關的,而物理學與數學的聯系更為密切。物理學的概念、理論和方法,也幫助其他學科的建立與發展,如氣象學、地球科學、生物學等。物理學與哲學的關系也十分特別。
⑨ 近代西方物理學發展史
1、 近代物理學時期又稱經典物理學時期,這一時期是從16世紀至19世紀,是經典物理學的誕生、發展和完善時期。
近代物理學是從天文學的突破開始的。早在公元前4世紀,古希臘哲學家亞里士多德就已提出了「地心說」,即認為地球位於宇宙的中心。公元140年,古希臘天文學家托勒密發表了他的13卷巨著《天文學大成》,在總結前人工作的基礎上系統地確立了地心說。
這一學說從表觀上解釋了日月星辰每天東升西落、周而復始的現象,又符合上帝創造人類、地球必然在宇宙中居有至高無上地位的宗教教義,因而流傳時間長達1300餘年。
公元15世紀,哥白尼經過多年關於天文學的研究,創立了科學的日心說,寫出「自然科學的獨立宣言」——《天體運行論》,對地心說發出了強有力的挑戰。
16世紀初,開普勒通過從第谷處獲得的大量精確的天文學數據進行分析,先後提出了行星運動三定律。開普勒的理論為牛頓經典力學的建立提供了重要基礎。從開普勒起,天文學真正成為一門精確科學,成為近代科學的開路先鋒。
近代物理學之父伽利略,用自製的望遠鏡觀測天文現象,使日心說的觀念深入人心。他提出落體定律和慣性運動概念,並用理想實驗和斜面實驗駁斥了亞里士多德的「重物下落快」的錯誤觀點,發現自由落體定律。
16世紀,牛頓總結前人的研究成果,系統的提出了力學三大運動定律,完成了經典力學的大一統。16世紀後期創立萬有引力定律,樹立起了物理學發展史上一座偉大的里程碑。
之後兩個世紀,是電學的大發展時期,法拉第用實驗的方法,完成了電與磁的相互轉化,並創造性地提出了場的概念。19世紀,麥克斯韋在法拉第研究的基礎上,憑借其高超的數學功底,創立了了電磁場方程組,在數學形式上完成了電與磁的完美統一,完成了電磁學的大一統。
與此同時,熱力學與光學也得到迅速發展,經典物理學逐漸趨於完善。
(9)物理學發展擴展閱讀:
近代物理學發展越發緩慢,主要是因為數學模型的復雜度和詮釋的難度的提高造成的吧,或者換句話說,並不是物理學的發展變慢了,只是想把它簡單的表述給人們變得越來越難。人們無從了解,自然就覺得是學科不發展。
早在經典物理比如經典力學和熱力學,雖然數學模型也不簡單但是詮釋是很直觀的。就是說數學符號對應的物理實際是很顯而易見的。
而現代的,比如量子場論和弦論,甚至廣義相對論的數學模型比經典物理要復雜的多。而且很多數學模型還不完備,這些其實都不是大問題。關鍵是如何詮釋,如何理解量子場論中的量子場的物理實際,甚至更低級別一些,量子力學中的波函數是什麼,目前雖有一些公認的解釋但是很不令人滿意。
而且對於物理過程的概率詮釋從一方面直接從理論層面阻礙了對更基礎的物理結構的研究,這也跟我們的實驗觀察能力的限制有關。我們不能建立超越我們觀察能力的理論,或者我們可以建立任何理論但是對於超越觀察能力的部分我們不能做任何研究。
綜上所述,其實物理學現在的發展並不慢,只是人們的認知問題而已。