物理学与人类文明7.doc

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1、什么叫物理物理（Physics）全称物理学。欧洲“物理”一词的最先出自希腊文，原意是指自然。古时欧洲人称呼物理学作“自然哲学”。从最广泛的意义上来说即是研究大自然现象及规律的学问。汉语、日语中“物理”一词起自于明末清初科学家方以智的百科全书式著作物理小识。在物理学的领域中，研究的是宇宙的基本组成要素：物质、能量、空间、时间及它们的相互作用；借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统。物理在经典时代是由与它极相像的自然哲学的研究所组成的，直到十九世纪物理才从哲学中分离出来成为一门实证科学。在现代，物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。物理学理论通常以数学的形式表达出来。经过大量严格的实验验

2、证的物理学规律被称为物理学定律。然而如同其他很多自然科学理论一样，这些定律不能被证明，其正确性只能经过反覆的实验来检验。 物理学与其他许多自然科学息息相关，如化学、生物、天文和地质等。特别是化学。化学与某些物理学领域的关系深远，如量子力学、热力学和电磁学。 【发展简史】 从古时候起，人们就尝试著理解这个世界：为什么物体会往地上掉，为什么不同的物质有不同的性质等等。宇宙的性质同样是一个谜，譬如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循著什么规律在运动，并且是什么力量决定著这些规律。人们提出了各种理论试图解释这个世界，然而其中的大多数都是错误的。这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论，它们不像今天的

3、理论通常需要被有系统的实验证明。像托勒密（Ptolemy）和亚里斯多德（Aristotle）提出的理论，其中有些与我们日常所观察到的事实是相悖的。当然也有例外，譬如印度的一些哲学家和天文学家在原子论和天文学方面所给出的许多描述是正确的，再举例如希腊的思想家阿基米德（Archimedes）在力学方面导出了许多正确的结论，像我们熟知的阿基米德定律。 在十七世纪末期，由于人们乐意对原先持有的真理提出疑问并寻求新的答案，最后导致了重大的科学进展，这个时期现在被称为科学革命。科学革命的前兆可回溯到在印度及波斯所做出的重要发展，包括：印度数学暨天文学家Aryabhata以日心的太阳系引力为基础所发展而成的

4、行星轨道之椭圆的模型、哲学家Hindu及Jaina发展的原子理论基本概念、由印度佛教学者Dignga及Dharmakirti所发展之光即为能量粒子之理论、由穆斯林科学家Ibn al-Haitham(Alhazen)所发展的光学理论、由波斯的天文学家Muhammad al-Fazari所发明的星象盘，以及波斯科学家Nasir al-Din Tusi所指出托勒密体系之重大缺陷。 中国物理教育史 中国物理教育史是研究中国物理教育产生、发展及其规律的教育科 学。其内容可概括为两个方面：一是从物理教育的角度，反映和研究我 国各个时代或历史时期物理教育的指导思想、课程设置、教学大纲、课 程教材、教学理论和

5、教学方法等的演变过程；二是从社会历史的沿革， 分析和探求引起我国物理教育发展中发生这样或那样变化的原因。从而 呈现我国物理教育发展过程的特点及其规律。 学习和研究中国物理教育史，具有十分重要的现实意义和深远的历 史意义。分清和认识我国物理教育遗产中的精华与糟粕，可以批判地继 承和借鉴前人的物理教育经验，这是改革物理教育、提高物理教学质量 的基础；了解和掌握我国历次物理教育变革的历史背景、内容和产生的 影响，正确认识其中成败、得失的根源，可为选择物理教育改革的方向， 确定主攻的目标提供科学的依据，这是深化物理教育改革，使其适应我 国历史性转变的前提。 【学科性质】 物理学是人们对无生命自然界中物

6、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，间接认识物质内部组成建立在的基础上。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。 其次，物理又是一种智能。 诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言：“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学，不仅仅在于它对客观

7、世界的规律作出了深刻的揭示，还因为它在发展、成长的过程中，形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此，使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶，文明的瑰宝。 大量事实表明，物理思想与方法不仅对物理学本身有价值，而且对整个自然科学，乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过，自20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景；这意味着他们从物理学中汲取了智能，转而在非物理领域里获得了成功。反过来，却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出：没有物理修养的民族是愚蠢

8、的民族! 总之物理学是概括规律性的总结，是概括经验科学性的理论认识。 物理变化 1.物理变化：物质随时间而发生变化的变化；化学变化：旧化学键破裂，新化学键形成。 2.物理变化现象：很广的，只要物质在时间上发生变化都是；化学变化：发光,发热,生成沉淀,生成气体是中学阶段常规的现象，但有些反应是肉眼看不到的，如二氧化碳和水反应。 3.物理变化包括化学变化：化学变化就看有没有新旧化学键的破裂与形成。 物理性质是物质化学键没有被破坏和形成而表现出来的性质：化学性质是通过破坏物质化学键而表现出来的性质（就是物质要通过化学反应才说他有这个化学性质）。 【研究方法】 对于物理学理论和实验来说，物理量的定义和

9、测量的假设选择，理论的数学展开，理论与实验的比较是与实验定律一致，是物理学理论的唯一目标。 人们能通过这样的结合解决问题，就是预言指导科学实践这不是大唯物主义思想，其实是物理学理论的目的和结构。 【思想理论】 物理与形而上学的关系 在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上，物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不包依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质，其它性质则是群聚的想象和组合。通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应，但一个实验不能对应多种关系。也就是说，

10、一个规律可以体现在多个实验中，但多个实验不一定只反映一个规律。 对于物理学来说理论预言与现实一致与否是真理的唯一判断标准。 【著名学者 】 历届诺贝尔物理学奖获得者： 1901年 W.C.伦琴 （德国人） 发现X 射线 1902年 H.A.洛伦兹、P. 塞曼（荷兰人） 研究磁场对辐射的影响 1903年 A.H.贝克勒尔（法国人） 发现物质的放射性 P.居里、M.居里（法国人） 从事放射性研究 1904年 J.W.瑞利（英国人） 从事气体密度的研究并发现氩元素 1905年 P.E.A.雷纳尔德（德国人） 从事阴极线的研究 1906年 J.J.汤姆森（英国人） 对气体放电理论和实验研究作出重要贡献

11、 1907年 A.A.迈克尔逊（美国人） 发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行光谱学和度量学的研究 1908年 G.李普曼（法国人） 发明了彩色照相干涉法（即李普曼干涉定律） 1909年 G.马克尼（意大利人）、 K . F. 布劳恩（德国人） 开发了无线电通信 O.W.理查森（英国人） 从事热离子现象的研究，特别是发现理查森定律 1910年 J.O.范德瓦尔斯（荷兰人） 从事气态和液态议程式方面的研究 1911年 W.维恩（德国人） 发现热辐射定律 1912年 N.G.达伦（瑞典人） 发明了可以和燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动节装置 1913年 H.卡麦林昂尼斯（荷兰人） 从事液体氦

12、的超导研究 1914年 M.V.劳厄（德国人） 发现晶体中的X射线衍射现象 1915年 W.H .布拉格、W.L.布拉格（英国人） 借助X射线，对晶体结构进行分析 1916年 未颁奖 1917年 C.G.巴克拉（英国人） 发现元素的次级X 辐射的特征 1918年 M.普朗克（德国人） 对确立量子理论作出巨大贡献 1919年 J.斯塔克（德国人） 发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象 1920年 C.E.纪尧姆（瑞士人） 发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性 1921年 A.爱因斯坦（德国人） 发现了光电效应定律等 1922年 N.玻尔（丹麦人） 从事原子结构和原子

13、辐射的研究 1923年 R.A.米利肯 从事基本电荷和光电效应的研究 1924年 K.M.G.西格巴恩（瑞典人） 发现了X 射线中的光谱线 1925年 J.弗兰克、G.赫兹（德国人） 发现原子和电子的碰撞规律 1926年 J.B.佩兰（法国人） 研究物质不连续结构和发现沉积平衡 1927年 A.H.康普顿（美国人） 发现康普顿效应（也称康普顿散射） C.T.R.威尔逊（英国人） 发明了去雾室 ，能显示出电子穿过空气的径迹 1928年 O.W 理查森（英国人） 从事热离子现象的研究，特别是发现理查森定律 1929年 L.V.德布罗意（法国人） 发现物质波 1930年 C.V.拉曼（印度人） 从事

14、光散方面的研究，发现拉曼效应 1931年 未颁奖 1932年 W.K.海森堡（德国人） 创建了量子力学 1933年 E.薛定谔（奥地利人）、P.A.M.狄拉克（英国人） 发现原子理论新的有效形式 1934年 未颁奖 1935年 J.查德威克（英国人） 发现中子 1936年 V.F.赫斯（奥地利人） 发现宇宙射线； C.D.安德森（美国人） 发现正电子 1937年 C.J.戴维森（美国人）、G.P.汤姆森（英国人） 发现晶体对电子的衍射现象 1938年 E.费米（意大利人） 发现中子轰击产生的新放射性元素并发现用慢中子实现核反应 1939年 E.O.劳伦斯（美国人） 发明和发展了回旋加速器并以此

15、取得了有关人工放射性等成果 1940年 1942年 未颁奖 1943年 O.斯特恩（美国人） 开发了分子束方法以及质子磁矩的测量 1944年 I.I.拉比（美国人） 发明了著名气核磁共振法 1945年 W.泡利（奥地利人） 发现不相容原理 1946年 P.W.布里奇曼（美国人） 发明了超高压装置，并在高压物理学方面取得成就 1947年 E.V.阿普尔顿（英国人） 从事大气层物理学的研究，特别是发现高空无线电短波电离层（阿普尔顿层） 1948年 P.M.S.布莱克特（英国人） 改进了威尔逊云雾室方法，并由此导致了在核物理领域和宇宙射线方面的一系列发现 1949年 汤川秀树（日本人） 提出核子的介子理论，并预言介子的存在 1950年 C.F.鲍威尔（英国人） 开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子 1951年 J.D.科克罗夫特（英国人）、E.T.S.沃尔顿（爱尔兰人） 通过人工加速的粒子轰击原子，促使其产生核反应（嬗变） 1952年 F.布洛赫、E.M.珀塞尔（