近代物理学史(已修改)080904

物理学的最全科普环球物理20191019STUD备注：本文由“中科院物理所”（ID：cas-iop）整理采编，由“撕蛋”完成学术文献、原理模型、视频资料、动态展示等信息整理。

在此，特别鸣谢。

“唯有宇宙和人类的愚蠢是永恒的”这是关于物理学的最强科普（完整版）本文素材主要摘录自加来道雄的《Hypersapce》和丘成桐的《The Shape of Inner Space》。

凭籍本文，回顾一下两百年来的科学史，看看那些代表着人类最高心智的数学家、物理学家们前仆后继探究宇宙本源的奇妙历程，并向他们致以最崇高的敬意！《Hypersapce》和《The Shape of Inner Space》这是一部壮丽的物理史诗，这是一串光耀后世的姓名。

他们是：牛顿，高斯，黎曼，麦克斯韦尔，爱因斯坦，杨振宁，罗摩奴詹，霍金，维藤……（且慢，最近十年，我们只能在娱乐版看到的杨老师，居然可以和那些大师比肩吗？可以的！以杨老师和他的学生命名的杨－米场，即所谓标准模型，成功地解释、整合了四种自然力中的三种）第五届索尔维会议合影后排左起：A.皮卡尔德，E.亨利厄特，P.埃伦费斯特，Ed.赫尔岑，Th.顿德尔（德康德），E.薛定谔，E.费尔夏费尔德，W.泡利，W.海森堡，R.H.否勒，L.布里渊中排左起：P.德拜，M.克努森，W.L.布拉格，H.A.克莱默，P.A.M狄拉克，A.H.康普顿，L.德布罗意，M.波恩，N.玻尔前排左起：I.朗缪尔，M.普朗克，居里夫人，H.A.洛伦兹，A.爱因斯坦，P.朗之万，Ch.E.古伊，C.T.R.威尔逊，O.W.里查逊上世纪初，一位比利时的实业家欧内斯特·索尔维创立了索尔维会议。

1911年，第一届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开，以后每3年举行一届。

1927年10月，第五届索尔维会议召开，因为发轫于这次会议的A.爱因斯坦与N.玻尔两人的大辩论，这次索尔维会议被冠之以“最著名”的称号。

那么，这些智慧的头脑到底有多智慧？我们普遍接受这样一个结论，即我们现存的这个宇宙起源于一次大爆炸，英文叫做“Big Bang！”1STUD备注1：在当今的科学界，支持大爆炸理论是压倒性的共识,然而在二十世纪二十至三十年代，几乎每一个主流宇宙学家都更喜欢稳恒态理论，还有很多人指责说大爆炸理论提出的宇宙在时间上的开端是将宗教概念引入了物理学中。

中国近代物理学史评从哥白尼时代起，第一次关于静止与运动相对统一的物理学革命，到牛顿时代结束。

第二次物理学革命以数学分析为基础的近代物理学渐显雏形，至麦克斯韦时代结束。

物理学大厦基本建成。

到了20世纪初，以相对论与量子论为支柱的第三次物理学革命至今愈演愈烈。

那么中国这一阶段在物理学方面扮演着什么角色？我们能从中认识到并反思到什么呢？一：16世纪至20世纪初华夏文明曾经有过辉煌的历史，但科学文明是断裂的，不练续的，没有交流和传承，更没有发扬光大。

明清两代延续了这一特征。

与此同时，以欧洲为中心的哥白尼革命开始爆发，经伽利略，笛卡尔，牛顿等人传承，静止和运动开始统一。

其间中国虽有明末数学家徐光启与清末的李善兰完成的几何原本的翻译，还有李善兰与英国传教士合作翻译的自然哲学的数学原理。

但这一时期，没有专门培养科学人才的机构，也没有什么体制，这一时期的中国脱离世界，固步自封。

到了20世纪初期，第二次物理学革命已落下帷幕，第三次物理学革命争议星火燎原之势席卷整个世界。

但这时的中国列强顽肆，军阀混战。

中国的留学生开始走出国门，但这时的留学生保守，封建的思想依然很强，没有取得多大的成绩，完全不能融入到当时物理学主流。

虽然出现了早期的物理学博士，1918年北大设立物理门等等，但是与当时的欧洲，美洲的庞大的科学院相比，此乃天壤之别。

二：叶企孙时期（20世纪20年代至50年代）叶企孙，中国近代物理学的奠基人，中国物理学界最早组织者之一，对中国的物理学研究，理科研究，乃至世界科学发展做出巨大的贡献。

当第二代中国留学生开始西行，并相继回国。

中国物理学开始了近三十年的大发展。

以叶企孙为代表的中国近代物理学先哲们把近代物理学引入到中国这个贫瘠的土壤上。

1915年，十七岁的叶企孙这样说：“吾国人不好科学，而不知20世纪之文明皆科学家之赐，中国只落后，在于实业之不振，实业之不振，在与科学之不发达。

”承载着中国振兴的梦想，远洋到了美国，在美国留学其间，叶企孙与之合作者侧定了普朗克常量h的值，并使这一值的精确度领先世界达16年之久，中国人的名字第一次载入到物理学的经典著作中。

关于经典力学体系的建立的思索【摘要】：力学又称经典力学，是物理学发展的最早的分支学科。

力学知识最早起源于人们对自然现象和生产劳动的经验。

经典力学体系的建立和古代劳动人民日常物理经验和科学家的努力探索精神是分不开的。

经典力学的研究对象是天体和地面上物体的机械运动。

、现在主要就以下几个方面谈谈本人关于经典力学体系的建立的思索：古希腊对物理学的贡献、中国古代的力学成就、伽利略的运动理论、牛顿与经典力学的建立。

【关键词】：第谷与开普勒奠基人——伽利略牛顿力学首先谈谈古希腊对物理学的贡献。

古希腊人在文化领域取得光辉夺目成就的同时，也对科学做出巨大的贡献。

亚里士多德（公元前384～前322年）和阿基米德（前287—前212）是古希腊的伟大学者，是古希腊力学知识的集大成者。

亚里士多德研究了在重力作用下物体的运动，论证了运动、时间和空间的关系，区分了物质方面的运动、量方面的运动和空间方面的运动。

他的主要成就有时提出了以下五点：（1）物体的运动：物体永远在运动变化，变化就是运动；（2）将自然界的运动分为自然运动和非自然运动；（3）①力是产生物体运动的原因，②力是维持物体运动的原因；（4）对抛体运动的解释:自然界害怕虚空,填补空虚推动物体；（5）自由落体：物体越重，下落速度应该越大。

在我看来，亚里士多德对经典力学体系的建立，和他的以下几点精神十分不开的：（1）亚里士多德能够摆脱神的意志，并能形成一套自圆其说的体系，在当时是有非常重要意义的；（2）亚里士多德重视近身事物的观察，强调思辨的作用，并总结出结论解释现象，引起众多的讨论与研究。

与亚里士多德从小对自然科学特别爱好，也很钻研、好学多问、才华横溢、成绩优异也是分不开的。

在那个物理理论贫瘠的年代，亚里士多德的成就是璀璨的，虽然由于他自身的局限性，提出的一些错误的观点，阻碍了物理学的快速发展，但是他对物理的贡献仍然是不可否认的。

阿基米德是古希腊继亚里士多德之后又一科学巨匠，他从生产实践出发，运用数学的方法建立起静力学，被誉为“力学之父”，还有人认为他是近代型的物理学家。

力学：1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）；2、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。

同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

3、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。

4.17世纪，伽利略通过理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

5、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。

6、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律；7、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量；8、1848年开尔文提出热力学温标，指出绝对零度是温度的下限。

指出绝对零度（-273.15℃）是温度的下限。

T=t+273.15K热力学第三定律：热力学零度不可达到。

波动学（3-4选做）：9、17世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。

周期是2s的单摆叫秒摆。

10、1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。

11、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。

关于近代物理学史的论文(2)关于近代物理学史的论文篇二《如何发挥物理学史的人文教育功能》摘要：物理科学从产生到发展，一刻也没脱离社会的影响，反过来，物理科学也一直对社会发生着作用。

这就使物理学发展史不仅具有科学理论的育人功能，还具有更为深刻的人文理念教育功能。

关键词：物理学史;人文教育一、物理学史对学生辩证唯物主义世界观的教育标志着严格意义上的科学诞生的经典物理，是在冲破了宗教神学的桎梏，并以西方文化的逻辑化传统和实验验证思想取代了纯粹的思辨之后才建立起来的。

从此以后在物理科学的每一次重大发展，总是与人类的思想观念相互作用、相互影响、紧密地联系在一起。

这就使物理科学理论不可避免的体现某种自然观、社会观、科学精神和人文精神。

案例：光的本质波粒二象性理论及其发展史就是培养学生辩证思想的极生动的素材。

千百年来人类探索光的本性，到十七世纪形成了微粒说和波动说这两种对立的学说。

由于具有崇高威望的牛顿支持微粒说，加上波动说本身的不完善和找不到强有力的实验依据，使以后的一百多年时间里一直由微粒说占据统治地位。

直到杨氏双缝干涉实验的成功;惠更斯波动理论的建立，法拉第发现偏振光的振动而在磁场中发现旋转而揭示了光和电的内在联系;麦克斯韦建立电磁理论提出光的电磁说，赫兹用实验证实了电磁波的存在，把光的波动说发展到空前完善的地步，光的微粒说被逼进了死路。

恰恰是在把光的波动说推向顶峰的赫兹实验中，意外地发现了光电效应现象。

进一步研究发现，波动说在光电效应规律中遇到了无法逾越的障碍。

微粒说又抬头了，事物走向了反面。

这时，爱因斯坦运用普朗克的原始的量子理论提出了光子说，解释了光电效应规律，并进一步科学地把光的微粒说和波动说归纳总结为对立统一的波粒二象性。

波粒二象性理论的发展过程是一个辩证的否定过程。

光的波粒二象性同时对微粒说和波动说作了辩证的否定。

它肯定了光有波动性和粒子性，又否定了波动性和粒子性的根本对立，波粒二象性理论正是在辩证的否定中得到了发展，其中有量的积累，有质的转变，旧理论的危机又孕育着新理论的诞生，科学不断发展到新的高度。

近代物理发展史第一章：科学革命与经典力学的确立在16世纪末至17世纪初，科学革命在欧洲兴起，这一时期被广泛认为是近代物理学的起点。

科学革命的核心在于对自然界进行系统的观察和实验，并试图通过数学模型来解释自然现象。

在这一时期，伽利略·伽利莱和艾萨克·牛顿是两位最为重要的物理学家。

伽利略通过实验和观察，提出了自由落体定律和惯性定律，这些定律奠定了动力学的基础。

牛顿则在其著作《自然哲学的数学原理》中，系统地阐述了万有引力定律和三大运动定律，这些定律构成了经典力学的核心。

第二章：电磁学的诞生与发展18世纪末至19世纪初，电磁学开始兴起。

这一时期的代表人物包括汉斯·克里斯蒂安·奥斯特、安德烈玛丽·安培和迈克尔·法拉第。

奥斯特发现了电流能够产生磁场，安培提出了安培定律，而法拉第则发现了电磁感应现象。

这些发现和理论为电磁学的发展奠定了基础，19世纪末，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过数学方程组将电磁学统一为一个整体，即麦克斯韦方程组。

这些方程组不仅描述了电磁场的传播和相互作用，还预言了电磁波的存在。

第三章：热力学与统计物理的兴起19世纪中叶，热力学开始发展。

热力学研究热能与机械能之间的转换关系，以及热力学系统的宏观性质。

卡诺、克劳修斯和开尔文等科学家提出了热力学定律，这些定律描述了热力学过程的方向性和效率。

同时，统计物理也开始兴起。

统计物理试图通过统计方法来解释热力学现象，将微观粒子的行为与宏观热力学性质联系起来。

玻尔兹曼和吉布斯等科学家在这一领域做出了重要贡献，他们提出了玻尔兹曼方程和吉布斯分布，这些理论为统计物理的发展奠定了基础。

第四章：量子力学的诞生20世纪初，量子力学开始兴起。

量子力学研究微观粒子的行为，试图解释原子和分子的结构和性质。

普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔和狄拉克等科学家在这一领域做出了重要贡献。

普朗克提出了量子化假设，爱因斯坦解释了光电效应，玻尔提出了玻尔模型，海森堡提出了矩阵力学，薛定谔提出了薛定谔方程，狄拉克则提出了量子电动力学。

力学：1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）；2、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。

同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

3、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。

4.17世纪，伽利略通过理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

5、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。

6、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律；7、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量；8、1848年开尔文提出热力学温标，指出绝对零度是温度的下限。

指出绝对零度（-273.15℃）是温度的下限。

T=t+273.15K热力学第三定律：热力学零度不可达到。

波动学（3-4选做）：9、17世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。

周期是2s的单摆叫秒摆。

10、1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。

11、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。