精彩简明物理学史
前 言
爱因斯坦:“科学结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前。读者体会不到探索和发现的喜悦,感觉不到思想形成的生动过程,也很难达到清楚地理解全部情况。” 而物理学史将会把科学家在探索过程中的智慧之光带给同学们,力图做到“授之以渔”。
通过对物理学史的学习,可以进一步培养我们的人文素质、科学素质、创新素质、思想素质 。
物理学史的分期
1.古代物理学时期:17世纪以前(即1600年以前),是科学的萌芽时期。 2.经典物理学时期:17世纪到19世纪(即1900年以前)。 3.近代物理学时期:20世纪至今。
第一章 古代物理学
第一节
启明之光
一.中国古代的物理学萌芽
1.力学方面
早在2000多年以前的战国时期,在“墨经”中,记述了墨子(公元前478-前392)等哲学家对力学方面的一些精辟见解,如“力,刑之所以奋也。”,表达了力是使人和物的“奋”即由静到动的根本原因。
还对杠杆进行了研究,指出:“相衡,则本短标长。”说明了在称量重物时,要想与砝码平衡,就要调整重臂“本”和力臂“标”,这一记录比阿基米德早二百多年。
我国科学家的朴素的宇宙观,例东汉的张衡强调:“宇之表无极,宙之端无穷”。
明“武备志”记载:“水战,可离水三。四尺燃火,即飞出水面二。三里去远,如火龙出于江面,筒药将完,腹内火箭飞出,人船俱焚。”发展了二级火箭装置。
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2.电磁学方面
在静电学方面,在西汉末年,(公元前20年)就有记载,在磁学方面更有骄人记录:
1)传:4000年前,黄帝与蚩尤打仗,但蚩尤作雾,黄帝则使用指南车来辨别方向,使蚩尤大败。
2)郦道元在“水经注”中,写到秦始皇为了防避刺客,用磁石建造阿房宫的北阙门,若刺客身怀刀刃将被磁门吸住。
3)指南针比法人古约特早几百年。
3.声学
1979年出土了战国时期制造的曾侯已编钟,说明了古代祖先对音节音律方面的极高造诣,北京天坛的回音壁等,巧妙地应用了声学原理,至今仍令人为之瞩目。
中国是世界上科学发展最早的国家之一,这是我们民族的骄傲。 二、古希腊时期的物理进展
古希腊时期(公元前5世纪-公元30年)
在希腊哲学的多种多样的形式中,差不多可以找到以后各种世界观的胚胎、胚芽。 ——恩格斯 泰勒斯(公元前7世纪)的天文观、德漠克利特的原子说都发展成古代科学的瑰宝。古希腊与中国成为东西方两个交相辉映的中心。
1.埃拉多塞(公元前275-公元前195)用三尺长的竹竿测地球周长。
埃及的尼罗河旁有两个城市赛恩和亚历山大,由于已修路,联系比较便利。在塞恩有一口很深的井,夏至那天,阳光会照到井底,而同时阳光在亚历山大对
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竹竿将有一个投影,由此我们可测出θ角,根据几何关系可知,∠AOS=θ,OS=0A为地球半径,则:
折算出的地球周长与当今的计算值相差仅几百公里。
2.阿基米德(公元前287-公元前212年):出生在古希腊的叙拉古。 1)铜镜烧船:地中海,罗马要灭亡叙拉古。阿基米德让妇女用铜镜组成一面聚光镜烧战船上的帆,浸了油的绳与桅杆和帆都烧起来了。
1747年,法国科学家布韦为了验证这一情况,用360面镜子,拼成一个大凹镜,烧灼了70 米外的木堆。
2)杠杆定律:“给我一个支点,我可以撬动地球”。
三、古印度、巴比仑和阿拉伯的贡献
古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面的贡献也很惊人。据载,古印度发现了十进制记数法,经阿拉伯传到欧洲,逐步演变为当今的“阿拉伯记数”。在祖冲之之后1000年,阿拉伯数学家求得圆周率π,准确到小数之后17位。
总之,在古代,我们的祖先创造了瑰丽的文明,许多物理现象和规律被发现和记载下来,成为今后物理学发展的基础。
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第二节 亚里士多德的物理学
一、古代物理学的特点
1.物理现象虽被发现和记录下来,但未形成系统的理论。 2.受神学的支配很强。
3.天才的臆测建立在笼统的直觉观察之中。 二、亚里士多德的物理学
1.亚里士多德(公元前384-公元前322):马其顿国王私人医生的儿子,18岁进入柏拉图学院 ,约在公元前342 年,他成为亚力山大大帝的私人教师。一生著作颇丰,在科学领域里起着奠基性的作用。
某些大科学家“比起亚里士多德不过是小学生。” ——达尔文 2.主要观点
提出物理学名称的第一人,强调科学分类 若物体不受力,运动即停止 物体越重,下落速度应该越大
地球是宇宙的中心,太阳、行星和月亮应该围绕它转
亚里士多德像 托勒密地心说图
亚氏观点从归纳日常生活出发,加上哲学思辩,后来发展为经院哲学,成为自然科学的障碍。
﹡经院哲学:科学的根本目的在于适应神学,人的知识不必来自实践,而是存在于教义之中。
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3.被利用
亚氏的某些观点符合封建与宗教统治者的利益,统治集团将其抬到吓人的高度,企图让科学成为宗教和封建统治的装饰。
僧侣主义扼杀了亚里士多德学说中活的东西,而使僵死的东西永世长存。 ——列宁
第二章 经典物理力学的发展
第一节 新芽破土
一、资本主义萌芽带来的契机(15世纪后半期开始) 1.社会物质条件:欧洲社会生产力迅速发展,农耕得到改进,风力水力得到普遍使用。特别是我国的四大发明经蒙古,丝绸之路传入欧洲,更为其发展推波助澜。哥伦布1492年发现美洲,麦哲伦1519年环游世界,这些都刺激了资产阶级对生产技术的兴趣,科学的发展有了社会物质条件。
2.社会文化思想方面:出现了以文艺复兴和宗教改革为标志的思想解放运动。但丁的神曲,米开朗基诺的雕塑,莎氏比亚的“罗米欧与朱丽叶”的出现,代表了人们要求思想自由,科学要求摆脱神学附庸地位,反对迷信和权威的心声。
3.代表人物及其观点:
1)培根:“证明前人说法的唯一方法,只有观察和实践。” 2)达·芬奇(1452-1519):“实验在任何情况下都是我的老师。” 有道是“山雨欲来风满楼”,一场科学革命的风暴已经不可避免了。
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