第一篇:評述19世紀末物理學三大發(fā)現(xiàn)對物理學的發(fā)展的意義
評述19世紀末物理學三大發(fā)現(xiàn)對物理學的發(fā)展的意義
19世紀末,物理學上出現(xiàn)了三大發(fā)現(xiàn)??X射線、放射性和電子。這些新發(fā)現(xiàn),揭開了物理學革命的序幕,它標志著物理學的研究由宏觀進入微觀,標志著現(xiàn)代物理學的產(chǎn)生。
著名物理學家開爾文說:“19世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成,今后物理學家只是修飾和完美這所大廈。”但很快物理學上三大發(fā)現(xiàn)的出現(xiàn)打破了這種固步自封的思想。同時,這些新發(fā)現(xiàn)猛烈地沖擊了道爾頓關(guān)于原子不可分割的觀念,從而打開了原子和原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大門,揭露了微觀世界中更深層次的奧秘。
1895年11月8日晚,倫琴陷入了深深的沉思。他以前做過一次放電實驗,為了確保實驗的精確性,他事先用錫紙和硬紙板把各種實驗器材都包裹得嚴嚴實實,并且用一個沒有安裝鋁窗的陰極管讓陰極射線透出??墒?,他卻驚奇地發(fā)現(xiàn),對著陰極射線發(fā)射的一塊涂有氰亞鉑酸鋇的屏幕發(fā)出了光而放電管旁邊這疊原本嚴密封閉的底片,現(xiàn)在也變成了灰黑色,這說明它們已經(jīng)曝光了!這個一般人很快就會忽略的現(xiàn)象,卻引起了倫琴的注意,使他產(chǎn)生了濃厚的興趣。
后來,倫琴用黑的厚紙板把陰極射線管子包起來,意外的發(fā)現(xiàn)1米以外的熒光屏在閃光,而這絕不是陰極射線,因陰極射線穿不透玻璃,只能行進幾厘米遠。倫琴意識到這可能是某種特殊的從來沒有觀察到的射線,它具有特別強的穿透力,斷定這是一種新射線。他一連許多天將自己關(guān)在實驗室里,集中全部精力進行徹底研究。6個星期后,倫琴確認這的確是一種新的射線。1895年12月22日,倫琴和他夫人拍下了第一張X射線照片。
其實很多人都曾觀察到過X射線的現(xiàn)象,但未深究而錯過機會。正因為倫琴善于觀察,精心分析,因此他發(fā)現(xiàn)了“X”光。1901年,倫琴獲首屆諾貝爾物理獎,當之無愧。
天然放射性的發(fā)現(xiàn)與X 射線的發(fā)現(xiàn)直接相關(guān)。1895 年末,倫琴發(fā)現(xiàn)X 射線后,把他的論文的預印本和一些X 射線照片分別寄給了歐洲各國著名的物理學家,其中包括法國科學家龐加萊。在1896 年1 月20 日的法國科學院每周例會上,龐加萊展示了倫琴的論文和照片,立即引起了貝克勒耳的極大興趣。
1896年2月24日,貝可勒爾向法國科學院提交了“論磷光輻射”的報告。他發(fā)現(xiàn),硫酸鉀鈾酰在陽光下曝曬幾小時后能發(fā)出一種射線,這種射線能穿透黑紙而使照相底片感光。
貝可勒爾準備再多重復幾次實驗,但天公不作美,他沖洗了一張又一張照片,依然顯示同樣的結(jié)果。
后來,貝克勒爾在研究鈾鹽的實驗中,發(fā)現(xiàn)了鈾原子核的天然放射性。在進一步研究中,他發(fā)現(xiàn)鈾鹽所放出的這種射線能使空氣電離,也可以穿透黑紙使照相底片感光。他還發(fā)現(xiàn),外界壓強和溫度等因素的變化不會對實驗產(chǎn)生任何影響。貝克勒爾的這一發(fā)現(xiàn)意義深遠,它使人們對物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)有了更新的認識,并由此打開了原子核物理學的大門。
1898年,居里夫婦又發(fā)現(xiàn)了放射性更強的釙和鐳。由于天然放射性這一劃時代的發(fā)現(xiàn),居里夫婦和貝克勒爾共同獲得了1903年諾貝爾物理學獎。此后,居里夫婦繼續(xù)研究了鐳在化學和醫(yī)學上的應用,并于1902年分離出高純度的金屬鐳。因此,居里夫人又獲得了1911年諾貝爾化學獎。在貝可勒爾和居里夫婦等人研究的基礎上,后來又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了其它元素的許多放射性核素。
正是對于陰極射線的爭論,到1897年,電子的發(fā)現(xiàn)者湯姆遜在出色實驗結(jié)果面前,真相才得以大白。
其實,早在古希臘時期,人們就發(fā)現(xiàn)摩擦過的琥珀能吸引輕小物體,他們稱這種現(xiàn)象為電。后來,英國人威廉·吉爾伯特、法國人查爾斯·杜菲等先后研究和發(fā)表了許多關(guān)于電的現(xiàn)象和電的特性。但是他們都是通過摩擦的方法產(chǎn)生的電,并且都沒有辦法存儲住大量的電荷。一直到荷蘭萊頓大學的物理學教授彼德·馬森布羅克發(fā)明出了用電容原理儲存電荷的萊頓瓶,才為人類進一步研究打下基礎。
1899年,湯姆孫得出結(jié)論:這些“射線”不是以太波,而是帶負電的物質(zhì)粒子。但他反問自已:“這些粒子是什么呢?它們是原子還是分子,還是處在更細的平衡狀態(tài)中的物質(zhì)?”這需要作更精細的實驗,當時還不知道比原子更小的東西,因此湯姆遜假定這是一種被電離的原子,即帶負電的“離子”(即:電子)。
后來湯姆孫正式將其命名為電子。這宣告了原子是可分的。為進行電子和原子的研究開創(chuàng)了新的實驗技術(shù)。
電子的發(fā)現(xiàn)開辟了原子物理學的嶄新研究領(lǐng)域。在這以后,電子的性質(zhì),在原子中電子的運動規(guī)律,電子通過晶體的衍射等都是物理學家感興趣的研究內(nèi)容在這些領(lǐng)域的不少研究成果都獲得了諾貝爾物理學獎。電子的問世開辟了電子技術(shù)的新時代。
倫琴、居里夫人、貝克勒爾與湯姆遜的成功,無一不是建立在前人的研究基礎之上的。艾薩克·牛頓曾說,“如果說我比別人看得更遠些,那是因為我站在了巨人的肩上”。這正是人類社會發(fā)展中,知識積累與傳承的重要性。
但是,僅僅有前人知識的幾類也不足以讓他們在這些領(lǐng)域取得成功,取得成功更重要的因素,是這三位科學家本身的素質(zhì)。
愛因斯坦曾玩笑說,成功是努力的汗水與很小的運氣碰撞出的火花,倫琴、居里夫人、貝克勒爾與湯姆遜,遇到非議時能夠堅持自己的想法,遇到困難時能夠另辟蹊徑解決,最終能夠堅持下去,是他們?nèi)〉贸晒Φ母驹颉?/p>
作為21世紀的青年大學生,我們應該學習他們的意志,不怕挫折,不怕失敗,勇敢向前。
冰心女士曾寫道:“成功的花兒,人們只驚慕她現(xiàn)實的明艷。然而當初她的芽兒,浸透了奮斗的淚泉,灑遍了犧牲的血雨?!?9世紀末物理學的三大發(fā)現(xiàn),導致了20世紀初的物理學變革,具有劃時代的意義。當我們還要看到其離不開倫琴、貝克勒爾、居里夫人及湯姆孫等人,遇到非議時的堅持自我,并最終取得成功,改變了人類歷史的進程。
從20世紀20年代開始,從電子管生產(chǎn)到半導體管的誕生及半導體技術(shù)的發(fā)展,再到集成電路的發(fā)明,使人類進入微電子科技時代。作為現(xiàn)代技術(shù)革命的重要標志的微電子技術(shù)不僅使人類的通訊技術(shù)進入高速,準確和可靠的領(lǐng)域。同時,也大大促進了電子計算機技術(shù)的發(fā)展,微電子技術(shù)和電子計算機技術(shù)正是現(xiàn)代現(xiàn)代信息技術(shù)的兩個重要基礎,使今天人類社會又步入了一個新的發(fā)展時期即信息社會。
第二篇:物理學發(fā)展概論
物理化學學科發(fā)展
一、物理化學概述
化學學科的發(fā)展經(jīng)歷了若干個世紀。而物理化學則是以物理實驗技術(shù)為基礎,研究化學體系的性質(zhì)和行為,發(fā)現(xiàn)并建立化學體系中特殊規(guī)律的學科。物理化學是化學學科的理論基礎,它從物質(zhì)的物理現(xiàn)象與化學現(xiàn)象的聯(lián)系入手,去探求化學變化的基本規(guī)律。
一般公認的物理化學的研究內(nèi)容大致可以概括為三個方面:
(1)化學體系的宏觀平衡性質(zhì) 以熱力學的三個基本定律為理論基礎,研究宏觀化學體系在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶解態(tài)以及高分散狀態(tài)的平衡物理化學性質(zhì)及其規(guī)律性。
(2)化學體系的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 以量子理論為理論基礎,研究原子和分子的結(jié)構(gòu),物體的體相中原子和分子的空間結(jié)構(gòu)、表面相的結(jié)構(gòu),以及結(jié)構(gòu)與物性的規(guī)律性。
(3)化學體系的動態(tài)性質(zhì) 研究由于化學或物理因素的擾動而引起體系中發(fā)生的化學變化過程的速率和變化機理。
化學被認為一門實驗與理論并重的科學,基于物理理論的計算已成為化學不可缺少的組成部分,標志著化學發(fā)展進入了新的階段。
二、物理化學的發(fā)展史
物理化學的發(fā)展史一般認為,物理化學作為一門學科的正式形成,是從1877年德國化學家奧斯特瓦爾德和荷蘭化學家范托夫創(chuàng)刊的《物理化學雜志》開始的。實際上,物理化學已有很大進展了。從這一時期到20世紀初,物理化學以化學熱力學的蓬勃發(fā)展為其特征。
熱力學第一定律和熱力學第二定律被廣泛應用于各種化學體系,特別是溶液體系的研究。吉布斯對多相平衡體系的研究和范托夫?qū)瘜W平衡的研究,阿倫尼烏斯提出電離學說,能斯脫發(fā)現(xiàn)熱定理都是對化學熱力學的重要貢獻。
當1906年路易斯提出處理非理想體系的逸度和活度概念,以及它們的測定方法之后,化學熱力學的全部基礎已經(jīng)具備。勞厄和布喇格對 X射線晶體結(jié)構(gòu)分析的創(chuàng)造性研究,為經(jīng)典的晶體學向近代結(jié)晶化學的發(fā)展奠定了基礎。阿倫尼烏斯關(guān)于化學反應活化能的概念,以及博登施坦和能斯脫關(guān)于鏈反應的概念,對后來化學動力學的發(fā)展也都作出了重要貢獻。
20世紀20~40年代是結(jié)構(gòu)化學領(lǐng)先發(fā)展的時期,這時的物理化學研究已深入到微觀的原子和分子世界,改變了對分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復雜性茫然無知的狀況。1926年,量子力學研究的興起,不但在物理學中掀起了高潮,對物理化學研究也給以很大的沖擊。尤其是在1927年,海特勒和倫敦對氫分子問題的量子力學處理,為1916年路易斯提出的共享電子對的共價鍵概念提供了理論基礎。1931年鮑林和斯萊特把這種處理方法推廣到其他雙原子分子和多原子分子,形成了化學鍵的價鍵方
法。1932年,馬利肯和洪德在處理氫分子的問題時根據(jù)不同的物理模型,采用不同的試探波函數(shù),從而發(fā)展了分子軌道方法。
第二次世界大戰(zhàn)后到60年代期間,物理化學以實驗研究手段和測量技術(shù),特別是各種譜學技術(shù)的飛躍發(fā)展和由此而產(chǎn)生的豐碩成果為其特點。
電子學、高真空和計算機技術(shù)的突飛猛進,不但使物理化學的傳統(tǒng)實驗方法和測量技術(shù)的準確度、精密度和時間分辨率有很大提高,而且還出現(xiàn)了許多新的譜學技術(shù)。物理化學的研究對象超出了基態(tài)穩(wěn)定分子而開始進入各種激發(fā)態(tài)的研究領(lǐng)域。先進的儀器設備和檢測手段也大大縮短了測定結(jié)構(gòu)的時間,使結(jié)晶化學在測定復雜的生物大分子晶體結(jié)構(gòu)方面有了重大突破。電子能譜的出現(xiàn)更使結(jié)構(gòu)化學研究能夠從物體的體相轉(zhuǎn)到表面相,對于固體表面和催化劑而言,這是一個得力的新的研究方法。
60年代,激光器的發(fā)明和不斷改進的激光技術(shù)。大容量高速電子計算機的出現(xiàn),以及微弱信號檢測手段的發(fā)明孕育著物理化學中新的生長點的誕生。
70年代以來,分子反應動力學、激光化學和表面結(jié)構(gòu)化學代表著物理化學的前沿陣地。研究對象從一般鍵合分子擴展到準鍵合分子、范德瓦耳斯分子、原子簇、分子簇和非化學計量化合物。
在理論研究方面,快速大型電子計算機加速了量子化學在定量計算方面的發(fā)展。對于許多化學體系來說,薛定諤方程已不再是可望而不可解的了。福井謙一提出的前線軌道理論以及伍德沃德和霍夫曼提出的分子軌道對稱守恒原理的建立是量子化學的重要發(fā)展。
三、中國物理化學的發(fā)展
中國物理化學的發(fā)展歷史,以1949年中華人民共和國成立為界,大致可以分為兩個階段。在30~40年代,盡管當時物質(zhì)條件薄弱,但老一輩物理化學家不僅在化學熱力學、電化學、膠體和表面化學、分子光譜學、X射線結(jié)晶學、量子化學等方面做出了相當?shù)某煽?,而且培養(yǎng)了許多物理化學方面的人才。
1949年以后,經(jīng)過幾十年的努力,在各個高等學校設置物理化學教研室進行人才培養(yǎng)的同時,還在中國科學院各有關(guān)研究所和各重點高等學校建立了物理化學研究室,在結(jié)構(gòu)化學、量子化學、催化、電化學、分子反應動力學等方面取得了可喜的成績。
從歷史上看,化學家史隨化學研究的深入而不斷吸納物理學成果來解決化學問題的。而且每次吸納物理學成果都都是化學進入一個新的發(fā)展階段。在實驗和理論兩方面都是如此。
四、物理化學的發(fā)展前景
物理化學是在物理和化學兩大學科基礎上發(fā)展起來的。它以豐富的化學現(xiàn)象和體系為對象,大量采納物理學的理論成就與實驗技術(shù),探索、歸納和研究化學的基本規(guī)律
和理論,構(gòu)成化學科學的理論基礎。物理化學的水平在相當大程度省反映了化學發(fā)展的深度。
隨著人們科學知識的不斷積累,科學認識的日益深化和現(xiàn)代科學技術(shù),如新譜學方法、分子束和激光技術(shù)、巨型計算機和先進計算方法等的應用,使物理化學的理論與實驗研究均進入一個嶄新的發(fā)展階段。現(xiàn)代物理化學發(fā)展的明顯趨勢和特點是,從宏觀到微觀,從體相到表面,從靜態(tài)到動態(tài)等。目前物理化學已在一定程度上能指導實踐,并在實踐中不斷得到豐富和發(fā)展。
分子工程學史當今的熱門工程學,想要達到想宏觀工程學那樣的水平,顯然需要以下幾方面定量的化學知識和在原子分子水平上操縱微觀對象的能力。
1掌握物質(zhì)的性能與其分子組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系
2掌管化學反應進行的規(guī)律
3在合成和組裝中擁有在原子分子水平操縱微觀對象的能力
為了實現(xiàn)分子工程學的設想,化學除了發(fā)揮自己現(xiàn)有的優(yōu)勢以外,還需要吸納物理學的成果。物理學向化學滲透,在無機化學方面更突出,而物理無機化學更應該是吸納物理學新成果的前鋒。
第三篇:物理學發(fā)展簡史
物理學發(fā)展簡史
摘要:物理學的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個時期:古代物理學時期、近代物理學時期(又稱經(jīng)典物理學時期)和現(xiàn)代物理學時期。物理學實質(zhì)性的大發(fā)展,絕大部分是在歐洲完成,因此物理學的發(fā)展史,也可以看作是歐洲物理學的發(fā)展史。
關(guān)鍵詞:物理學;發(fā)展簡史;經(jīng)典力學;電磁學;相對論;量子力學;人類未來發(fā)展 0 引言
物理學的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史時期,本文將其劃分為三個階段:古代、近代和現(xiàn)代,并逐一進行簡要介紹其主要成就及特點,使物理學的發(fā)展歷程顯得清晰而明了。古代物理學時期
古代物理學時期大約是從公元前8世紀至公元15世紀,是物理學的萌芽時期。
物理學的發(fā)展是人類發(fā)展的必然結(jié)果,也是任何文明從低級走向高級的必經(jīng)之路。人類自從具有意識與思維以來,便從未停止過對于外部世界的思考,即這個世界為什么這樣存在,它的本質(zhì)是什么,這大概是古代物理學啟蒙的根本原因。因此,最初的物理學是融合在哲學之中的,人們所思考的,更多的是關(guān)于哲學方面的問題,而并非具體物質(zhì)的定量研究。這一時期的物理學有如下特征:在研究方法上主要是表面的觀察、直覺的猜測和形式邏輯的演繹;在知識水平上基本上是現(xiàn)象的描述、經(jīng)驗的膚淺的總結(jié)和思辨性的猜測;在內(nèi)容上主要有物質(zhì)本原的探索、天體的運動、靜力學和光學等有關(guān)知識,其中靜力學發(fā)展較為完善;在發(fā)展速度上比較緩慢。在長達近八個世紀的時間里,物理學沒有什么大的進展。
古代物理學發(fā)展緩慢的另一個原因,是歐洲黑暗的教皇統(tǒng)治,教會控制著人們的行為,禁錮人們的思想,不允許極端思想的出現(xiàn),從而威脅其統(tǒng)治權(quán)。因此,在歐洲最黑暗的教皇統(tǒng)治時期,物理學幾乎處于停滯不前的狀態(tài)。
直到文藝復興時期,這種狀態(tài)才得以改變。文藝復興時期人文主義思想廣泛傳播,與當時的科學革命一起沖破了經(jīng)院哲學的束縛。使唯物主義和辯證法思想重新活躍起來??茖W復興導致科學逐漸從哲學中分裂出來,這一時期,力學、數(shù)學、天文學、化學得到了迅速發(fā)展。2近代物理學時期
近代物理學時期又稱經(jīng)典物理學時期,這一時期是從16世紀至19世紀,是經(jīng)典物理學的誕生、發(fā)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”,即認為地球位于宇宙的中心。公元140年,古希臘天文學家托勒密發(fā)表了他的13卷巨著《天文學大成》,在總結(jié)前人工作的基礎上系統(tǒng)地確立了地心說。根據(jù)這一學說,地為球形,且居于宇宙中心,靜止不動,其他天體都繞著地球轉(zhuǎn)動。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(xiàn)象,又符合上帝創(chuàng)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余年。公元15世紀,哥白尼經(jīng)過多年關(guān)于天文學的研究,創(chuàng)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(fā)出了強有力的挑戰(zhàn)。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(shù)據(jù)進行分析,先后提出了行星運動三定律。開普勒的理論為牛頓經(jīng)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,用自制的望遠鏡觀測天文現(xiàn)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,并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(fā)現(xiàn)自由落體定律。他提出慣性原理,駁斥了亞里士多德外力是維持物體運動的說法,為慣性定律的建立奠定了基礎。伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標志著物理學真正的開端。
16世紀,牛頓總結(jié)前人的研究成果,系統(tǒng)的提出了力學三大運動定律,完成了經(jīng)典力學的大一統(tǒng)。16世紀后期創(chuàng)立萬有引力定律,樹立起了物理學發(fā)展史上一座偉大的里程碑。之后兩個世紀,是電學的大發(fā)展時期,法拉第用實驗的方法,完成了電與磁的相互轉(zhuǎn)化,并創(chuàng)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(shù)學功底,創(chuàng)立了了電磁場方程組,在數(shù)學形式上完成了電與磁的完美統(tǒng)一,完成了電磁學的大一統(tǒng)。與此同時,熱力學與光學也得到迅速發(fā)展,經(jīng)典物理學逐漸趨于完善。3 現(xiàn)代物理學時期
現(xiàn)代物理學時期,即從19世紀末至今,是現(xiàn)代物理學的誕生和取得革命性發(fā)展時期。
19世紀末,當力學、熱力學、統(tǒng)計物理學和電動力學等取得一系列成就后,許多物理學家都認為物理學的大廈已經(jīng)建成,后輩們只要做一些零碎的修補工作就行了。然而,兩朵烏云的出現(xiàn),打破了物理學平靜而晴朗的天空。第一朵烏云是邁克爾孫-莫雷實驗:在實驗中沒測到預期的“以太風”,即不存在一個絕對參考系,也就是說光速與光源運動無關(guān),光速各向同性。第二朵烏云是黑體輻射實驗:用經(jīng)典理論無法解釋實驗結(jié)果。這兩朵在平靜天空出現(xiàn)的烏云最終導致了物理學的天翻地覆的變革。
20世紀初,愛因斯坦大膽地拋棄了傳統(tǒng)觀念,創(chuàng)造性地提出了狹義相對論,永久性地解決了光速不變的難題。狹義相對論將物質(zhì)、時間和空間緊密的聯(lián)系在一起,揭示了三者之間的內(nèi)在聯(lián)系,提出了運動物質(zhì)長度收縮,時間膨脹的觀點,徹底顛覆了牛頓的絕對時空觀,完成了人類歷史上一次偉大的時空革命。十年之后,愛因斯坦提出等效原理和廣義協(xié)變原理的假設,并在此基礎上創(chuàng)立了廣義相對論,揭示了萬有引力的本質(zhì),即物質(zhì)的存在導致時空彎曲。相對論的創(chuàng)立,為現(xiàn)代宇宙學的研究提供了強有力的武器。
物理學的第二朵烏云——黑體輻射難題,則是在普朗克,愛因斯坦,玻爾等一大批物理學家的努力下,最終導致了量子力學的產(chǎn)生與興起。普朗克引入了“能量子”的假設,標志著量子物理學的誕生,具有劃時代的意義。愛因斯坦,對于新生“量子嬰兒”,表現(xiàn)出熱情支持的態(tài)度。并于1905年提出了“光量子”假設,把量子看成是輻射粒子,賦予量子的實在性,并成功地解釋了光電效應實驗,捍衛(wèi)和發(fā)展了量子論。隨后玻爾在普朗克和愛因斯坦 “量子化”概念和盧瑟福了“原子核核式結(jié)構(gòu)”模型的影響下提出了氫原子的玻爾模型。德布羅意把光的“波粒二象性”推廣到了所有物質(zhì)粒子,從而朝創(chuàng)造描寫微觀粒子運動的新的力學——量子力學邁進了革命性的一步。他認為輻射與粒子應是對稱的、平等的,輻射有波粒二象性,粒子同樣應有波粒二象性,即對微粒也賦予它們波動性。薛定諤則用波動方程完美解釋了物質(zhì)與波的內(nèi)在聯(lián)系,量子力學逐漸趨于完善。
量子力學與相對論力學的產(chǎn)生成為現(xiàn)代物理學發(fā)展的主要標志,其研究對象由低速到高速,由宏觀到微觀,深入到廣垠的宇宙深處和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,對宏觀世界的結(jié)構(gòu)、運動規(guī)律和微觀物質(zhì)的運動規(guī)律的認識,產(chǎn)生了重大的變革。其發(fā)展導致了整個物理學的巨大變革,奠定了現(xiàn)代物理學的基礎。隨后的幾十年即從1927年至今,是現(xiàn)代物理學的飛速發(fā)展階段,這一期間產(chǎn)生了量子場論、原子核物理學、粒子物理學、半導體物理學、現(xiàn)代宇宙學、現(xiàn)代物理技術(shù)等分支學科,物理學日漸趨于成熟。4 結(jié)論
物理學的發(fā)展史,也是人類從愚昧走向成熟,從低級走向高級的歷史。物理學的每一次大發(fā)展,都使人類的思想境界上升到了一個新的高度。相對于整個宇宙范圍來說,當今人類的文明尚處于一個較低的層次,并處于正在向第一文明等級發(fā)展的歷程中。在這個發(fā)展的歷程中,科學無疑是第一推動力,而在科學的眾多分支中,物理學無疑是這一推動力的最先進的代表。
第四篇:對物理學的認識
對物理學的認識
物理學的主要研究對象是力、光、電等。物理學可以分為力學、光學、熱學、量子力學、核物理學等。物理學所研究的內(nèi)容和人類的生活息息相關(guān)。在人類社會的發(fā)展歷程中,物理學起著非常重要的作用。物理學的發(fā)展推動了社會的進步,可以說:物理學不是一切,但是一切都離不開物理學。物理學的終極目標就是來量化解釋世界。(法國皮埃爾·迪昂在他的《物理理論的目的和結(jié)構(gòu)》中提出的觀點)
牛頓建立了經(jīng)典力學以后帶來了第一次工業(yè)革命,因此人類進入了近代化。而蒸汽機的發(fā)明和應用是第一次工業(yè)革命的標志,可以看出物理學的作用是巨大的。隨著物理學的發(fā)展,電學得到了應用,帶來了第二次工業(yè)革命,電學的應用拉近了人們之間的距離,電力、汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展。在第二次世界大戰(zhàn)的刺激下,原子能技術(shù)、計算機技術(shù)和航天技術(shù)發(fā)展迅速,并成為第三次技術(shù)革命興起的標志.隨著量子力學相對論等理論的建立,在20世紀,以核能、電子計算機等的應用為標志,人類社會開始進入現(xiàn)代化。20世紀前半期科學技術(shù)的重大突破又引起社會經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生活方式等方面的重大變化,并為戰(zhàn)后第三次技術(shù)革命的深入發(fā)展奠定了基礎。
從原始社會到現(xiàn)代社會,物理學始終不停地演進。過去大家相信太陽繞著地球轉(zhuǎn),十六世紀時哥白尼提出地球繞著太陽轉(zhuǎn),十七世紀時布魯諾發(fā)揚此學說,便被羅馬教廷處死了。這可以說是物理學上的一次革命。后來牛頓繼承地動說,發(fā)展出他的運動定律。大家本以為此定律無懈可擊。可是到了二十世紀,又被愛因斯坦的相對論將它涵蓋過去。由此可知,一切理論都是人為創(chuàng)造來解釋自然的現(xiàn)象,充滿了各種可能性。但是必須要能夠解釋已經(jīng)發(fā)生的事實,并且要能夠預測未發(fā)生的事件,才算是一個經(jīng)得起考驗的理論??茖W便是在不斷的探索中,尋找最圓滿的答案。過去的物理學偏重于對觀察物的研究,把觀察者忽略。但自從“測不準原理”提出后,觀察者對被觀察物的影響便受到重視,未來對于“人”與“物”關(guān)系的研究將引起另一場科學的革命。
物理學是實驗的科學,是透過種種的儀器來研究宇宙萬象。物理學上的實驗結(jié)果具備一致性,但是在解釋上是可以提出各式理論模型的。然而各種理論模型是由物理學家建立起來的,也就是依靠人的心智創(chuàng)造出來的,也因此受限于人的心智。
物理學是古老而前沿的學科。在天體物理學當中有兩個非常重要的概念,一個是新星,一個是超新星,新星的亮度大概是太陽亮度的幾萬倍,超新星的亮度是太陽亮度的百萬萬倍。這兩個都是在中國發(fā)現(xiàn)的。對宇宙的探索,未知多于已知,我們已知的物質(zhì)大約只占5%,還有95%是暗物質(zhì)和暗能量。從引力場我們知道暗物質(zhì)的存在,從宇宙膨脹的加速度我們判斷有暗能量.李政道認為,之所以有暗能量是因為天外有天,我們的宇宙之外可能還有宇宙!暗物質(zhì)暗能量的研究是物理學研究最大的挑戰(zhàn)。
物理學是理論和實驗緊密聯(lián)系的科學,是一門應用學科。物理學是嚴密嚴謹?shù)目茖W。物理學追求真理、造福人類、引領(lǐng)未來、支撐發(fā)展。物理學是認識世界的先鋒,物理學引領(lǐng)世界!對物理學的學習可以培養(yǎng)同學的估算能力、模擬計算能力、實驗動手能力、閱讀分析總結(jié)寫文章的能力、提出問題的能力、抓住主要矛盾的能力等等。
關(guān)于庫侖定律研究的過程,通過史學的介紹我們可以知道,在庫侖之前,有一個叫普利斯特利的科學家,曾將靜電力跟萬有引力做了類比,他就在猜想,靜電力應該也是與萬有引力一樣,與距離的平方成反比,可以說,如果沒有萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)在前,庫侖定律還不知道什么時候才能發(fā)現(xiàn),為什么這樣講呢,實際上有這樣一個事實,就是庫侖能夠把靜電力和萬有引力進行很好的類比,當實驗測出來的這種數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)靜電力不是與距離的平方剛好成反比,而是與距離的2.04次方或距離的1.96次方成反比,這時候,庫侖這個科學家他就堅信大千世界萬物的力之間肯定有一種它的統(tǒng)一性,靠類比的方法,靠他的這種堅定的思想、信念使得庫侖定律才得以比較早的發(fā)現(xiàn),所以我想說,這個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)的過程,實際上就蘊涵著物理思維方法的運用,可見對物理的研究可以培養(yǎng)嚴謹?shù)乃季S和敏銳的直覺。這些對經(jīng)濟學研究的敏感性和方向的把握至關(guān)重要。再者,物理基礎理論的學習,為經(jīng)濟學的學習打下了扎實的理論基礎。將成熟的物理模型和物理理論應用在經(jīng)濟學理論研究,是現(xiàn)在經(jīng)濟學發(fā)展的趨勢。
第五篇:物理學發(fā)展歷程
按照物理學本身發(fā)展的規(guī)律,結(jié)合社會經(jīng)濟各時期的特點,并考慮到不同時期有不同的研究方法,把物理學發(fā)展的歷史大體分為三個時期。
經(jīng)驗物理時期(17世紀以前)這一時期內(nèi)我國和古希臘形成兩個東西交相輝映的文化中心。經(jīng)驗科學已從生產(chǎn)勞動中逐漸分化出來,這時的主要方法是直覺觀察與哲學的猜測性思辨。與生產(chǎn)活動及人們自身直接感覺有關(guān)的天文、力、熱、聲、光(幾何光學)等知識首先得到較多發(fā)展。除希臘的靜力學外,中國在以上幾方面在當時都處于領(lǐng)先地位。
東漢張衡(公元78至139年)所制的世界上第一臺地動儀。也就是地震儀.三國時魏人制造的指南車?!赌?jīng)》中記載了一些粗淺的力學知識。
在這個時期,物理學尚處在萌芽階段。物理學真正發(fā)展起來的時候是由伽利略(1564—1642)和牛頓(1642—1727)等人于17世紀創(chuàng)立的經(jīng)典物理學,也就是經(jīng)典物理學時期。
經(jīng)典物理學經(jīng)過18世紀在各個基礎部門的拓展到19世紀得到了全面、系統(tǒng)和迅速的發(fā)展達到了它輝煌的頂峰。到19世紀末,已建成了一個包括力、熱、聲、光、電諸學科在內(nèi)的、宏偉完整的理論體系。特別是它的三大支柱——經(jīng)典力學、經(jīng)典電動力學、經(jīng)典熱力學和統(tǒng)計力學——已臻于成熟和完善,不僅在理論的表述和結(jié)構(gòu)上已十分嚴謹和完美,而且它們所蘊涵的十分明晰和深刻的物理學基本觀念,對人類的科學認識也產(chǎn)生了深遠的影響。這一時期正是由于資本主義社會生產(chǎn)生活的進步,才使物理學有了大幅度發(fā)展。可以說19世紀是經(jīng)典物理學的光輝歲月。物理學的輝煌成就,使得不少物理學家沉溺于歡快陶醉之中。甚至在1900年新春之際,著名物理學家開爾文講演中講道:“19世紀已將物理學大廈全部建成,今后物理學家的任務就是修飾、完美這座大廈了?!蓖瑫r他也提到物理學的天空也飄浮著兩朵小小的,令人不安的烏云。第一朵“烏云”,叫“以太”學說,第二朵“烏云”叫“紫外線災難”。
可是,讓開爾文做夢也沒想到的是,正是這兩朵小烏云,引來了20世紀物理學革命的暴風驟雨?,F(xiàn)代物理學的誕生。在1900年,也就是開爾文發(fā)表演說不到一年的時間,從第一朵烏云中降生了相對論,緊接著從第二朵烏云中降生了量子力學,也就是量子論。量子論的建立,使人類對物質(zhì)的認識由宏觀世界進入微觀世界。
如果沒有這兩朵烏云,那么我們 現(xiàn)在可能就沒有晶體管,激光器,光信號處理系統(tǒng)等等,也就是說液晶電視,量子計算機,筆記本電腦等等都是不可能實現(xiàn)的。