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1、简明物理学史山东师范大学物理与电子科学学院Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望物理学史物理学史绪绪 论论前前 言言 物理学物理学是研究物质运动的最普遍形式是研究物质运动的最普遍形式的规律以及物质基本结构的科学。的规律以及物质基本结构的科学。 物理学史物理学史是研究物理学产生和发展规是研究物理学产生和发展规律的科学。律的科学。一一. .物理学史的分期物理学史的分期二二. .物理学的研究方法物理学的研究方法三三. .物理学基本观念的变更物理学基本观念的变更时期：时期：前前6.
2、76.7世纪世纪1616世纪中叶世纪中叶（文艺复兴时期、明末以前）（文艺复兴时期、明末以前）。地域：地域：中国、古希腊、阿拉伯。中国、古希腊、阿拉伯。代表人物代表人物墨经，张衡，亚里士多，阿基米德墨经，张衡，亚里士多，阿基米德 等。等。主要成就主要成就 基本测量技术，冶炼技术，杠杆原理，浮力定律，指基本测量技术，冶炼技术，杠杆原理，浮力定律，指南针发明，各种镜的成像。南针发明，各种镜的成像。主要特点主要特点 1 1、开始以、开始以“自然自然”、“物质物质”作为研究对象。作为研究对象。 2 2、处于对现象的直观描述；经验的归纳性总结和思辩、处于对现象的直观描述；经验的归纳性总结和思辩性的假设猜测
3、阶段。物理学还没有从哲学中分化出来。性的假设猜测阶段。物理学还没有从哲学中分化出来。（一）古代物理学时期（一）古代物理学时期-科学的萌芽期科学的萌芽期一一.物理学史的分期物理学史的分期一一.物理学史的分期物理学史的分期（二）经典物理学时期（二）经典物理学时期时间：时间：1616世纪中叶世纪中叶1919世纪末世纪末地域：地域：欧洲欧洲代表人物代表人物 牛顿，伽利略、焦耳、法拉弟，麦克斯韦等。牛顿，伽利略、焦耳、法拉弟，麦克斯韦等。主要成就主要成就 日日心说，万有引力定律，牛顿三定律，能量转化与守心说，万有引力定律，牛顿三定律，能量转化与守恒定律，电磁场理论，波动光学，及由这些理论引出的大恒定律，
4、电磁场理论，波动光学，及由这些理论引出的大量新技术。量新技术。主要特点主要特点 1 1、时间、空间的绝对性。、时间、空间的绝对性。 2 2、因果决定论（机械决定论）。、因果决定论（机械决定论）。标志：标志：牛顿（经典）力学体系的建立（或牛顿的自然哲牛顿（经典）力学体系的建立（或牛顿的自然哲学及其数学原理的出版）学及其数学原理的出版）一一.物理学史的分期物理学史的分期（三）近代物理学时期（三）近代物理学时期时间：时间：1919世纪末至今；世纪末至今； 地域：地域：欧美及亚州欧美及亚州代表人物：代表人物：爱因斯坦、普朗克、波尔、卢瑟福、波恩、薛定爱因斯坦、普朗克、波尔、卢瑟福、波恩、薛定谔、海森堡
5、等等。谔、海森堡等等。主要成就主要成就 相对论、量子论及其派生出来的各分支理论，如核物理，相对论、量子论及其派生出来的各分支理论，如核物理，凝聚态物理，非线性物理学等等；物理学与各学科之间相互凝聚态物理，非线性物理学等等；物理学与各学科之间相互交叉、相互渗透形成的众多交叉科学；以及由此而产生的大交叉、相互渗透形成的众多交叉科学；以及由此而产生的大量高科技，如激光，超导、航天等。量高科技，如激光，超导、航天等。主要特点主要特点 1 1、进入微观和高速领域。、进入微观和高速领域。 2 2、研究范围广、发展速度快与其他各学科互相渗透。、研究范围广、发展速度快与其他各学科互相渗透。 3 3、哲学思想的
6、指导作用明显。开始警惕科技的负面影响。、哲学思想的指导作用明显。开始警惕科技的负面影响。标志：标志：相对论、量子力学的相继建立。相对论、量子力学的相继建立。一一.物理学史的分期物理学史的分期二二 物理学的研究方法物理学的研究方法1.1.古代古代 主要依靠不充分的直观观察、思辩性猜测、形式逻辑的主要依靠不充分的直观观察、思辩性猜测、形式逻辑的演绎和简单的推理，直觉地、笼统地去把握物理现象的一演绎和简单的推理，直觉地、笼统地去把握物理现象的一般特性。般特性。2.2.近代近代观察方法从自然观察为主发展为以仪器观察为主；观察方法从自然观察为主发展为以仪器观察为主；强调系统的有目的的实验；使物理学作为一
7、门实验科学的特强调系统的有目的的实验；使物理学作为一门实验科学的特点显现出来；点显现出来；科学实验和数学方法的结合，使精确的、定量的物理学研究科学实验和数学方法的结合，使精确的、定量的物理学研究有了很快发展；有了很快发展；分析、归纳和演绎等逻辑方法的发展，促进了经验材料的整分析、归纳和演绎等逻辑方法的发展，促进了经验材料的整理和理论建构；理和理论建构；到到1919世纪末统计方法的应用使由大量分子偶然事件组成的体世纪末统计方法的应用使由大量分子偶然事件组成的体系的宏观规律得以研究。系的宏观规律得以研究。二二 物理学的研究方法物理学的研究方法3.3.现代现代大型、精密仪器的创制、分析技术的发展和计
8、算机的发大型、精密仪器的创制、分析技术的发展和计算机的发明应用，使物理实验在精密、快速和自动化方面都达到明应用，使物理实验在精密、快速和自动化方面都达到新水平；新水平；物理理论的公理化、数学化特征日益突出，现代物理成物理理论的公理化、数学化特征日益突出，现代物理成为数学物理学；为数学物理学；由于物理学研究领域越来越远离人们的感性经验，创造由于物理学研究领域越来越远离人们的感性经验，创造性思维在创建新理论中的作用更加突出；如科学想象、性思维在创建新理论中的作用更加突出；如科学想象、理想实验、大胆猜测，以及类比、直觉和灵感等非逻辑理想实验、大胆猜测，以及类比、直觉和灵感等非逻辑性方法；性方法；追求
9、简单、对称、和谐与数学美。追求简单、对称、和谐与数学美。二二 物理学的研究方法物理学的研究方法三三 物理学基本观念的变更物理学基本观念的变更 当不断增加的感性经验知识尚可为原当不断增加的感性经验知识尚可为原有的观念所容纳和理解时，科学的发展表有的观念所容纳和理解时，科学的发展表现为渐进的积累；而当新的科学事实无法现为渐进的积累；而当新的科学事实无法为原有的理论框架所包容时，就会发生科为原有的理论框架所包容时，就会发生科学革命，提出新的基本观念。学革命，提出新的基本观念。三三 物理学基本观念的变更物理学基本观念的变更一、时空观的变化一、时空观的变化古代时空观：古代时空观：“上下四方曰宇，往古今来
10、曰宙上下四方曰宇，往古今来曰宙” ” （尸子，魏（尸子，魏国尸佼，公元前国尸佼，公元前390390330330）。 这里宇就是空间，宙就是时间。这里宇就是空间，宙就是时间。宇宙是时间、空间和物质的总称。宇宙是时间、空间和物质的总称。论语论语：“子在川上曰，逝子在川上曰，逝者如斯夫，不舍昼夜。者如斯夫，不舍昼夜。”；亚里士多德亚里士多德（希腊，约公元前（希腊，约公元前384-384-公公元前元前322322）认为空间是不动的，时间则是均匀流失的。认为空间是不动的，时间则是均匀流失的。牛顿的绝对时空观：牛顿的绝对时空观：空间就像一个空箱子，时间则是像河流一空间就像一个空箱子，时间则是像河流一样永远
11、均匀流失的东西。物质和时空互不影响，物质在无限样永远均匀流失的东西。物质和时空互不影响，物质在无限的空间和无穷的时间中永恒地游动。如果没有物质，时间和的空间和无穷的时间中永恒地游动。如果没有物质，时间和空间一样存在。空间一样存在。爱因斯坦的相对时空观：爱因斯坦的相对时空观：物质和时空之间存在相互影响，有物物质和时空之间存在相互影响，有物质的空间是弯曲的，没有物质的时空才是平直的。晚年爱因质的空间是弯曲的，没有物质的时空才是平直的。晚年爱因斯坦进一步认为，时间和空间不过是物质伸张性和广延性的斯坦进一步认为，时间和空间不过是物质伸张性和广延性的表现。如果没有物质，也就没有了时间和空间。表现。如果没
12、有物质，也就没有了时间和空间。三三 物理学基本观念的变更物理学基本观念的变更三三 物理学基本观念的变更物理学基本观念的变更古代物理观与经典物理观：古代物理观与经典物理观： 1. 1.地心说地心说日心说；日心说； 2. 2.亚里士多德的运动观与伽利落的运动观；亚里士多德的运动观与伽利落的运动观；经典理论与量子论：经典理论与量子论： 1. 1.经典物理学的连续性原理经典物理学的连续性原理微观现象不连续性的量子微观现象不连续性的量子化概念；化概念； 2. 2.波和粒子的矛盾波和粒子的矛盾波粒二相性概念；波粒二相性概念； 3. 3.精确测量原理精确测量原理测不准关系；测不准关系； 4. 4.机械决定性原理机械决定性原理采用有几率意义的波函数作为运动采用有几率意义的波函数作为运动状态的描述；状态的描述； 等等。等等。三三 物理学基本观念的变更物理学基本观念的变更The endThe end
