经典力学与现代物理

牛顿力学的发展历程牛顿力学，也被称为经典力学，是自然科学中最重要的分支之一，它以英国科学家艾萨克·牛顿的名字命名。

牛顿力学揭示了物体受力时的运动规律，奠定了现代物理学的基础。

在发展历程中，牛顿力学经历了不断的突破与完善，并且对自然界的认知做出了深刻的贡献。

1. 牛顿的三大定律牛顿力学的历程始于17世纪末，当时牛顿提出了著名的三大定律。

第一定律，也被称为惯性定律，指出物体在无外力作用下保持匀速直线运动或保持静止。

第二定律，也被称为动量定律，提出了物体受力时的加速度与施加在物体上的力成正比的关系。

第三定律则阐述了作用力与反作用力的互相作用，任何力都会有一个相等大小、方向相反的反作用力。

2. 牛顿力学的成功应用牛顿的三大定律不仅仅是理论上的成果，还成功地应用于解释和预测物体的运动。

牛顿力学的发展极大地推动了现代工程和科学的进步。

例如，它为火箭航天和卫星轨道设计提供了关键性的计算手段。

同时，牛顿力学的推导也为汽车、飞机以及其他运输工具的设计与运用提供了指导。

通过这样的成功应用，牛顿力学为人类社会带来了巨大的变革。

3. 牛顿力学的局限性然而，牛顿力学在一些特殊情况下显示出了一定的局限性。

例如，当物体的速度接近光速时，牛顿力学的适用性就不再明显。

这促使着科学家们寻找更加精确的理论描述自然界。

这一发展推动了爱因斯坦的相对论的诞生，相对论在高速运动情况下能够更准确地描述物体的运动规律。

4. 牛顿力学的延伸与发展尽管牛顿力学有其局限性，但它仍然是理解大部分日常生活中和工程问题的最有效工具之一。

牛顿力学为人们提供了一种直观的物理模型，能够简化诸如运动、碰撞等复杂问题的分析。

其数学模型被广泛地应用于科学研究、工程设计、天体物理学等领域。

5. 牛顿力学的传承与教育为了传承牛顿力学的理论和方法，力学成为大学物理学课程的重要组成部分。

在学习中，学生将通过实验和问题解决等方式，探索和理解牛顿力学的基本原理。

此外，学者们也通过深入研究和突破传统框架，不断完善牛顿力学的理论基础和应用方法。

经典物理学与现代物理学的发展简史
近代物理学的诞生始于17世纪后半期，伽利略、开普勒和牛顿做出了奠基性的贡献。

1666年，牛顿发现了微积分的基本概念，得到了后来以他名字命名的三的定律，可谓是近代物理学的发端。

18至19世纪是物理学蓬勃发展的时期。

焦耳、迈耶、开尔文和克劳修斯奠定了热力学的基础。

玻尔兹曼和吉布斯则开辟了统计物理学。

库仑、法拉第和麦克斯韦初步建立了电磁学。

以牛顿定律为基础的经典力学、热力学与统计物理学以及电磁学构成了“经典物理学”的大厦，似乎人类对自然的认识以及达到了完美的境地。

但在19世纪和20世纪之交，物理学界有三大发现：伦琴发现x射线、汤姆孙发现电子和贝克勒尔发现放射性。

物理学研究从宏观转向微观，经典物理学在新发现面前遇到困难，现代物理学开始发展。

1905年，德国的爱因斯坦提出狭义相对论。

接着于1915年提出广义相对论。

普朗克、爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森堡和狄拉克共同建立了量子力学。

狭义相对论、广义相对论和量子力学构造了20世纪现
代物理学的基础。

在此基础上，粒子物理学、原子核物理学、原子与分子物理学、凝聚态物理、等离子体物理、天体物理以至于生物物理学皆得到了发展。

物理学十大著作物理学是自然科学中非常重要的学科之一，其涵盖了从微观的原子和分子到宏观的天体物理学的广泛范围。

在物理学的历史长河中，有很多著名的学者和经典的著作，对物理学的进展产生了巨大影响。

下面，我们来介绍一下物理学的十大著作。

1、经典力学（《自然哲学的数学原理》）- 艾萨克·牛顿《自然哲学的数学原理》也称《数学原理》，是牛顿的代表作，自17世纪末至今一直是经典中的经典。

该著作建立了牛顿第一与第二定律，著名的万有引力定律和他的运动定理，在很长的时间内成为自然科学的基础。

2、电磁学（《电磁学原理》）- 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦《电磁学原理》是麦克斯韦的代表作，他把电场和磁场理论归纳成四个基本方程，成为电磁学的基础。

这些方程预测了电磁波的存在，并且在寻找肖像质随机性的过程中发挥着重要作用。

3、热力学（《热力学与统计力学》）- 托马斯·庚巴《热力学与统计力学》是庚巴的代表作，通过分析热力学的第一和第二定律，以及统计力学的方法，给出了一组基本原理，这些原理可以解释物质的性质和动力学行为。

4、量子力学（《量子力学的数学基础》）- 尤金·维格纳《量子力学的数学基础》是维格纳的代表作，阐述了量子力学的数学原理。

这些原理包括量子态的概率性，量子属性的不确定性，以及量子纠缠的概念。

这些原理在现代物理学的很多领域都发挥着重要作用。

5、相对论（《狭义相对论》）- 阿尔伯特·爱因斯坦《狭义相对论》是爱因斯坦的代表作，是描述物体在高速运动时的性质和相互作用的理论。

它表明了质量和能量之间的关系和时间和空间的相对性。

该理论解释了宇宙中某些现象的观察结果，并成为了现代物理学的基础理论之一。

6、宇宙学（《宇宙学》）- 斯蒂芬·霍金《宇宙学》是霍金的代表作，该书系统而全面地介绍了宇宙学的基础知识以及宇宙的演化历程。

它既包括了物理学方面的严密证明，也包括了哲学性的讨论，成为科学和文学的结合体。

物理知识点1. 力学基础- 牛顿运动定律：描述物体运动状态与作用力之间的关系。

- 动量守恒：在没有外力作用的系统中，总动量保持不变。

- 能量守恒：能量在不同形式之间转换，但总量保持不变。

2. 电磁学- 库仑定律：描述静止点电荷之间的相互作用力。

- 高斯定律：描述电场线通过闭合曲面的通量与曲面内电荷量的关系。

- 法拉第电磁感应定律：描述变化的磁场产生电场的现象。

3. 热力学- 热力学第一定律：能量守恒在热力学过程中的表现。

- 热力学第二定律：描述热能转换和熵增原理。

- 理想气体定律：描述理想气体状态方程。

4. 光学- 光的折射：光在不同介质之间传播时速度和方向的变化。

- 光的反射：光在遇到界面时返回原介质的现象。

- 光的干涉和衍射：光波相遇时产生的叠加效应。

5. 量子力学- 波粒二象性：微观粒子同时具有波动性和粒子性。

- 海森堡不确定性原理：粒子的位置和动量不能同时被精确测量。

- 薛定谔方程：描述量子态随时间演化的方程。

6. 相对论- 狭义相对论：描述在所有惯性参考系中物理规律的不变性。

- 广义相对论：描述引力作为时空曲率的结果。

7. 原子物理- 原子结构：原子由原子核和电子云组成。

- 波函数：描述电子在原子中的概率分布。

- 能级：原子中电子的能量状态。

8. 核物理- 核力：强相互作用，维持原子核内部粒子的结合。

- 放射性衰变：不稳定原子核自发转变为稳定状态的过程。

- 核裂变与核聚变：原子核分裂或合并释放能量的过程。

以上总结了物理学中的主要知识点，涵盖了从经典力学到现代物理学的多个领域。

物理学的经典与现代本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！物理学的经典与现代经典物理的产生一般认为从文艺复兴时期开始，前期经过许多科学家，特别是伽利略、笛卡尔、惠更斯等先贤的努力，建立起力学的实验基础。

牛顿总结前人的成果，确立了经典力学的基本理论体系，麦克斯韦、玻尔兹曼等确立了经典统计力学和电磁场理论。

经典物理经过几百年的不断发展和完善，形成了自然科学中唯一有完整的理论、思想、数学推理和研究方法体系的学科。

牛顿力学和麦克斯韦电动力学号称经典物理的两大支柱，牛顿和麦克斯韦在物理学界的位置，可以相比于中医学的先圣张仲景。

现代物理从20世纪初始兴起，由爱因斯坦、玻尔为代表的众多科学家的杰出工作，创立了相对论和量子力学，开创了物理学的新局面。

以相对论和量子力学标志的、研究微观、高速物理现象的新的理论和方法体系，统称现代物理学。

现代物理学在原子、分子、固体、原子核、天体力学和宇宙学、等离子体、激光技术、基本粒子、半导体、超导的研究中得到了广泛的应用。

有人称相对论和量子力学的创立是物理学上的一次革命。

更多的局外人则认为现代物理是一种全新的理论，完全推翻和取代了经典物理学，经典物理已经完成了自己的历史使命，现代社会已经不再需要她。

这其实是一种误解。

如果我们从历史和现实的的角度重新审视事实，就会发现，经典物理没有被抛弃，她不仅是现代物理产生的温床、理论与方法的启示、研究的工具，更是现代社会的顶梁柱，仍在现今众多高科技领域中发挥着不可替代的作用。

下面，我从以下三个方面讨论现代物理与经典物理的关系，从而说明重视经典是物理发展的需要，是现代科学、社会发展的需要。

1 现代是经典恰当的扩展爱因斯坦在创立狭义相对论时，提出了两个基本假定：相对性原理和光速不变原理[1]。

首先我们注意到，爱因斯坦的相对性原理与伽利略相对性原理惊人地相似，比较一下就可以看到：伽利略相对本文由论文联盟http://收集整理性原理（由伽利略等人经过反复多次的实验检验而提出）：一个相对于惯性参照系做匀速直线运动的系统，其内部所发生的一切力学过程，都不受系统运动的影响，或一切惯性系统都是等价的。

《经典力学的局限性》知识清单一、经典力学的发展历程经典力学的发展可以追溯到古希腊时期。

亚里士多德对物体的运动进行了初步的观察和思考，但他的观点存在很多错误。

直到 17 世纪，伽利略通过实验和观察，推翻了亚里士多德的一些错误观点，为经典力学的建立奠定了基础。

牛顿在前人的基础上，提出了牛顿运动定律和万有引力定律，构建了完整的经典力学体系。

经典力学在宏观、低速、弱引力的情况下，能够非常准确地描述物体的运动规律，对物理学的发展和工程技术的进步产生了巨大的影响。

二、经典力学的适用范围1、宏观物体经典力学主要适用于宏观物体，即可以直接观察到的物体，如天体、车辆、建筑物等。

对于微观粒子，如电子、质子等，经典力学不再适用，需要用量子力学来描述。

2、低速运动当物体的运动速度远小于光速时，经典力学能够很好地描述其运动规律。

但当物体的速度接近光速时，经典力学就会出现偏差，需要用到相对论来修正。

3、弱引力场在弱引力场的情况下，经典力学可以准确地计算物体之间的引力相互作用。

然而，在强引力场，如黑洞附近，经典力学就不再适用，需要广义相对论来描述。

三、经典力学在高速运动中的局限性1、质量的相对性根据相对论，物体的质量会随着其运动速度的增加而增大。

但在经典力学中，物体的质量被认为是恒定不变的。

当物体的速度接近光速时，这种质量的相对性会导致经典力学的计算结果出现很大的误差。

2、时间和空间的相对性相对论指出，时间和空间是相互关联的，并且会随着物体的运动状态而发生变化。

在高速运动的情况下，经典力学中绝对的时间和空间观念不再成立。

四、经典力学在微观世界中的局限性1、粒子的波动性在微观世界中，粒子具有波动性，不能简单地用经典力学中的粒子模型来描述。

例如，电子在原子中的运动不能用经典的轨道概念来解释，而需要用量子力学中的概率波来描述。

2、不确定性原理量子力学中的不确定性原理表明，我们不能同时精确地确定粒子的位置和动量。

这与经典力学中可以精确确定物体的位置和速度的观念完全不同。

经典力学发展简史经典力学是物理学中的一个重要分支，它研究物体的运动规律和相互作用，是自然科学的基础之一。

本文将为您详细介绍经典力学的发展历程，从古代到现代，逐步揭示出经典力学的演变脉络。

古代力学与牛顿力学的奠基古代力学的起源可以追溯到古希腊时期，当时的哲学家和数学家们开始探索物体的运动规律。

亚里士多德提出了自然物体的四种运动状态，即自由下落、自由上升、平抛和圆周运动。

然而，这些理论并没有提供准确的数学描述和实验依据。

17世纪，英国科学家伽利略·伽利莱和德国科学家约翰内斯·开普勒的工作为经典力学的发展奠定了基础。

伽利略提出了惯性定律，即物体在没有外力作用下会保持匀速直线运动或静止状态。

开普勒则通过对行星运动的观测和分析，提出了行星运动的三大定律，为后来的力学研究提供了重要的实验数据。

然而，真正将经典力学推向高峰的是英国科学家艾萨克·牛顿。

在1687年，牛顿发表了《自然哲学的数学原理》，提出了牛顿三大定律和万有引力定律。

牛顿三大定律分别是：惯性定律、动量定律和作用-反作用定律，这些定律为物体的运动提供了准确而简洁的描述。

同时，牛顿的万有引力定律揭示了天体运动的本质规律，为后来的天体力学研究提供了重要的基础。

拉格朗日力学与哈密顿力学的发展18世纪末至19世纪初，法国科学家约瑟夫·路易·拉格朗日和爱尔兰科学家威廉·哈密顿分别提出了拉格朗日力学和哈密顿力学，为经典力学的发展注入了新的思想和方法。

拉格朗日力学是一种以广义坐标为基础的力学体系，它通过定义拉格朗日函数和运动方程来描述物体的运动。

拉格朗日力学的优势在于它能够将复杂的力学问题转化为简单的数学形式，从而简化了求解过程。

哈密顿力学则是一种以广义坐标和广义动量为基础的力学体系，它通过定义哈密顿函数和哈密顿方程来描述物体的运动。

哈密顿力学的优势在于它能够更加直观地描述物体的动力学特性，尤其适用于描述宏观系统和量子力学中的问题。

质量概念的发展历程第一章质量概念的提出1、经典力学中质量概念的提出以牛顿第二定律所表现出的质量称为惯性质量.定义是给概念规定界限的判断，而定律是几个概念之间彼此的本质联系，它所反映的是客观规律．牛顿第二定律正是这样的客观规律，它所反映的是力、质量和加速度这三者之间的本质联系.实际上，人们所以能总结出牛顿第二定律，就是因为人们预先就对力、质量和加速度这三个物理量的概念和测量方法已经有所掌握，然后才能通过实验找出它们之间的内在联系．也就是说，质量的概念及测量方法并非来源于第二定律，而是先于这个定律．第二定律建立过程的历史事实正是如此，早在牛顿第二定律建立之前，人们（包括牛顿）已经用“物质之量”给质量下了定义，并已凭经验知道了通过比较重量来量度质量的方法.牛顿在其著作中说：“物质的量是质的量度，可由其密度与体积求出.”然而，质量没有定义之前又那来的密度？显然，牛顿这个定义等于没有说.“物质的量”往往是指物质多少或物质数量一类的东西，由相对性原理的制约，物质多少这样一个概念本身无法再进一步给以定义，物质的概念被认为是不说自明的.正是这个原因，在牛顿力学中寻找不到“物质的量”与惯性质量之间的任何联系，使得“物体所含物质越多，物体惯性越大”这条经验定律一直游离于物理学之外.也正是这个原因，物理学上的质量除了牛顿定律所赋予它的意义外不再有别的意思，质量乃是阻挠速度变化的量度.这又要回到用定律来定义质量上来，让人很不满意.2、横向质量与纵向质量问题约瑟夫·汤姆孙在1881年承认一个带电的物体比一个没有带电的物体更难加速，因此静电能量表现成某种电磁质量，增加了物体的机械质量.之后威廉·维恩（1900）和 Max Abraham （1902）认为一个物体的总共质量与它的电磁质量相同.因为电磁质量取决于电磁能量，维恩所提出的质能关系是.George Frederick Charles Searle 和汤姆孙也指出，电磁质量随着物体的速度而增加.亨德里克·洛伦兹在他的洛伦兹以太理论的框架中承认这个说法.他将质量定义成所用力与加速度的比值而不是动量与速度的比值，因此他必须区分横向质量（）（当物体运动的方向与加速度相同或相反）和纵向质量（）（当物体运动的方向与加速度垂直）.只有当加速度与物体运动的方向垂直时，洛伦兹的质量才会等于现在被称作相对论性质量的质量.是洛伦兹因子，v是物体与以太的相对速度，c是光速）.因此，根据这一理论没有物体可以到达光速，因为物体的质量将趋于无限大.而对于一个具有非零静质量的粒子在x方向运动时所受到的作用力和加速度的准确表达是：爱因斯坦在他1905年的论文中计算了横向质量和纵向质量，在他第一篇关于的论文中（1905），m所代表的是现在认为的静质量.在狭义相对论中，就像洛伦兹以太理论，一个静质量非零的物体无法以光速运动.当物体趋近于光速时，它的能量和动量将无限制的增加.横向质量和纵向质量被相对论性质量的概念取代.Richard C. Tolman 在1912年表示m0(1 - v2/c2)-1/2最适合用来表示运动物体的质量.在1934年，Tolman也定义相对论性质量为：，这一定义对于所有粒子都适用，包括了以光速运动的粒子.对于以低于光速运动的粒子，即具有非零的静质量的粒子，这方程变成，当相对速度为零时，将等于1.当相对速度趋近光速时，将趋近无限大.在动量的方程中，m所代表的质量是相对论性质量牛顿第二定律以的形式表达仍然正确.但并不是零，因为相对论性质量是速率的函数，因此牛顿第二定律不能以来表示.第二章电磁质量概念的引入与发展1、质量概念的发展物理学家海森堡说：“为了理解现象，首要条件是引入适当的概念，我们才能真正知道观察到了什么.”在17、18世纪之际，物理学已经发展为以拉普拉斯为代表的、把力学视为物理学基础的“牛顿范式”，以傅里叶为代表的研究热、光、电磁现象的“非牛顿范式”两大学派.最早提出量纲理论的傅里叶就主张“物体的可量度的热效应的三个量k、h、c就都只涉及长度、时间、温度3个单位，重量单位可以省去”；1887年黑格姆出版的《能论》中主张“精密科学不必要引入有关原子假说的物理量，只应该使用能量、压力、温度等直接可观测的物理量来记述”；奥斯特瓦尔德发现催化现象不能用原子论解释后，于1893年出版的《普通化学》中阐述了他的能量世界图像，“认为世界上一切现象都只是由于空间和时间中的能量的变化构成的，因此这三个量可以看做是最普遍的基本概念，一切能计量观察的事物都能归结为这些事物”.后来牛顿被称为“近代物理学鼻祖”的原因，就把质量M、长度L、时间T定为量纲式中三个最基本的物理量.在经典物理学理论中，长度L、时间T被认为是描述运动的“参量”，并不具有实质性的物理学意义；现代物理学已经根据“质能等价”的关系，在使用能量的单位eV逐渐取代质量的单位kg.（笔者注：现代物理学中的eV主要指电磁质量的能量，这正说明引力质量与电磁质量具有等价性.）对宇观世界而言，质量M并不具有任何物理学意义：开普勒第三定律的数学表达式为R3/T2=K，这个公式的物理学内涵是，任何一个天体的轨道运行，都只跟使用量纲式中L、T表述的空间结构R3/T2=K相关，而跟星体的质量M没有关系.航天实践告诉我们，只要进入离地面超过200km的空域，任何物体的自然运动都跟物体的质量M不再有任何关系.如果宇航员在舱外释放一个鸡蛋，它也肯定会跟飞船在同一的轨道上飞行.辐射能ε从粒子中放出后，粒子的质量M必有“亏损”；反之质量M将会增加；其当量关系为931MeV～1.66×10-27kg——这已经是核能应用中的常识.据此可知：1MeV的辐射能ε被储存在粒子的相空间所产生的静质量，就应该是1.783×10-30kg；反之，物质系统“亏损”1.783×10-30kg的静质量，空间中就会增加1MeV的辐射能ε.质量和能量之间的当量关系是：1MeV～1.783×10-30kg.狄拉克依据“负能量海”理论预言：如果真空中有一个光子的能量E＞1.022MeV，就有可能被“负能量海”中的电子所吸收，“这个电子就会受到激发而越过禁区，跑到正能量区域表现为一个正能量的电子e－，同时留下一个‘空穴’则表现为一个正能量的正电子e＋”. “一个正能量的电子e－”＋“一个正能量的正电子e＋”的静质量，已经不小于1.022MeV；那么，“正能量的电子e－”的动能是从哪里来的呢？负电荷e－从负能量海创生时，其质量并不遵从1MeV～1.783×10-30kg 的当量关系，而是遵从1MeV～0.908×10-30kg的当量关系.综合可以肯定，微观世界的质量M就有两种：一种是仅有M效应的静质量，遵从1MeV～1.783×10-30kg 的当量关系；另一种是既有M效应、又有q效应的实体质量，遵从1MeV～0.908×10-30kg的当量关系.对于宏观世界，依据热功当量：1eV=1.60×10-19J，可得1MeV=1.778×10-30kg×V2（或gR），必须注意：其前提条件是假定V2（或gR）=1.于是，宏观世界的质量m就不再是一个恒量，而成了一个随着其运动速度V不同、或者处在空间中的位置gR不同而变化的变量.综上所述，如果以1MeV的能量为基准，宏观世界的质量M是一个变量，它将随着质点运动的速度V或者是所处空间中的gR不同而变化.微观世界能量ε跟质量存在两种当量关系：1MeV～1.783×10-30kg 和1MeV～0.908×10-30kg.恩格斯早就指出，牛顿力学根本不属于“物理学”范畴，自然科学以牛顿范式为典范的传统，错了！（笔者注：恩格斯时代的牛顿力学主要是研究引力质量，物理学主要是研究电磁质量.）2006年国际弦理论大会之前，在北京举办的中美高能物理未来合作研讨会上，李政道的报告认为，解决诸如质量起源、电荷本质、量子引力、基本粒子世代重复之谜等，必将引发新的物理学进展.实际上李政道先生揭示的是，在整个轻子方面可能存在着一个以前从未揭示过的分立对称性及其破坏，导致中微子相互作用的本真态和质量本真态相联系的映射矩阵与中微子的质量矩阵之间建立起非常确定的联系.李政道的这项研究密切关系到质量起源的问题，意义非同寻常.2、电子的电磁质量引入（1）电子的机械运动和电磁运动电子是原子核的一部分，电荷则是电磁场的场源.电子的电荷能激发一个电磁场，它也是电子自身的组成部分，于是电子是一个带电粒子与一个电磁场的统一体.带电粒子的运动是机械运动，电磁场的运动则是电磁运动，两者统一于“电子的运动”.电子论既然把一切物理运动归结为机械运动与电磁运动，也就把一切运动归结成为电子的运动.按照电动力学的原理，电子的带电粒子按照麦克斯韦方程不断激发电磁场，而电磁场则反过来以电磁力作用于带电粒子.电子的这两个组成部分随时都处于这样的相互作用之中，这种相互作用乃是电子各种行为的内因，外力只有通过这种内因才能对电子起作用.于是电子不再是牛顿力学意义下的只能被动地接受外力作用的“力学粒子”，而是一种现实的、包括场与实物的对立于自身，因而处于永恒的、内部的、必然的、自己的运动之中的“电学粒子”了.（2）电子的电磁质量的引入19世纪80年代，人们开始研究运动带电体问题.1878年罗兰发表运动电荷产生磁场的论文，激励人们从理论上进一步推测：由于磁场具有能量，驱使带电体运动，比驱使不带电体运动，一定要做更多的功，因为有一部分能量要用于建立新的磁场.所以，带电体的动能要比不带电体大.换句话说，带电动体的质量要比不带电动体大.这个由于电磁作用产生的“视在”质量，也叫电磁质量. 最先提出这个问题的是J.J.汤姆生.电子的电磁质量问题在发现相对论前后一段时间比较引人注意，这个问题牵涉到电子的结构.物理学家一直试图将电磁质量作为电子静止质量的一部分，例如质子和中子的带电状态不同，它们的质量有很小的差别，质量的这一微小差别很可能是由带电状态不同造成的.20世纪之初，杰出的先辈科学家非常重视对于电子内部结构的研究.电子论的创立者洛伦兹大师在1902年12月11日著名演讲中提出了“电子的表观质量、有效质量和有可能没有真实质量问题”.【1】参考文献：【1】[荷兰]洛伦兹,诺贝尔奖获得者演讲集.物理学第一卷[M].北京：科学出版社. 1985.24.3、经典电动力学对于电子电磁质量的计算在经典电动力学中，认为带电粒子携带了电磁自场，由于自场有内聚能（电磁自能），也会构成电磁质量μ，实验所测量的带电粒子的质量（称为粒子的物理质量），是粒子原有质量m0（通常称为裸质量）与μ之和.因为带电粒子总是同它的自场联系在一起，所以两者是不可分离的.“经典电动力学计算一个半径为R，带电量为Q的均匀球体的静电自能为W自=0.5ρudv=3Q2/(20πε0R).一个电子的库仑场的能量为w=（ε0/2）∫∞re(e/4πε0r2)24πr2dr,量子电动力学根据电磁场的能量计算电子的电磁质量，然后设电子的质量全部来源于电磁质量，计算出电子的半径a=2.8×10-15米(1).同样设电子的电荷在半径a的球中有一定的分布也可得电磁质量，结果类似.但要维持这种平衡，需要未知的非电磁力平衡，实验还无法验证.在相对论发现后有理由认为电子的电磁质量是电子引力质量的3/4，其余的与某种非电磁力有关.H.Poincare.Rend.Pol.21(1906)129.他作了一些尝试，但也未具体地说明用什么别的力可以使电子不分裂.已知电子在真空中单位体积内的电场能为： (1)又知道，点电荷的场强为： (2)我们将电场强度E带入式（1）之中，就可以得出： (3).于是，我们可以求出电子在整个空间范围上的电场能就可以对于上式求定积分，并得出： (5)在1881年的一篇论文中，汤姆生首次用麦克斯韦电磁理论分析了带电体的运动.他假设带电体是一个半径为a的导体球，球上带的总电荷为e，导体球以速度v运动，得到由于带电而具有的动能为，其中 为磁导率.这就相当于在力学质量m0之外，还有一电磁质量. 1889年亥维赛改进了汤姆生的计算，得.他推导出运动带电体的速度接近光速时，总电能和总磁能都随速度增加.还得出一条重要结论，当运动速度等于光速时，能量值将为无穷大，条件是电荷集中在球体的赤道线上.1897年，舍耳（G.F.C．Searle）假设电子相当于一无限薄的带电球壳，计算出快速运动的电子电磁质量为：,其中.经典电子论最著名的人物是 H. A. Lorentz (1853-1928)， 他是一位经典物理学的大师.洛仑兹与阿伯拉罕等物理学家曾提出这种假设：电子质量可能完全是电磁的，即电子裸质量m 0=0，电子的惯性就是它电磁自场的惯性.这样，在电荷按体积均匀分布的假设下，由经典理论算出的电子半径值为r o =2.82×10-13cm ，电子半径实验值小于10-18cm ，显然用经典理论算出的电子半径并不合符实际.1903年，阿伯拉罕（M.Abraham ）把电子看成完全刚性的球体，根据经典电磁理论，推出如下关系： ,其中m 0为电子的静止质量.现代物理学已经证明电子没有体积，因此经典电动力学关于电磁质量的计算是错误的.4、经典电动力学对于电子电磁质量计算的局限性电子半径实验值小于10-16cm ，用经典理论算出的电子半径r o =2.82×10-13cm 并不合符实际.关于电子的电磁质量，这是一个不可能仅仅利用经典电动力学就能解决的问题（过去的历史和大家的计算也多次证明），且经典电动力学在小于电子经典半径尺度下已经不成立.1904 年Lorentz 发表了一篇题为 "Electromagnetic Phenomena in a System Moving with Any Velocity Less than that of Light" 的文章， 在这篇文章中他运用自己此前几年在研究运动系统的电磁理论时提出的包括长度收缩、 局域时间 (local time) 在内的一系列假设， 计算了具有均匀面电荷分布的运动电子的电磁动量， 由此得到电子的 “横质量” mT 与 “纵质量” mL ,分别为 (这里用的是 Gauss 单位制)： mT = (2/3)(e2/Rc2)γ； mL = (2/3)(e2/Rc2)γ3 ，其中 e 为电子的电荷， R 为电子在静止参照系中的半径， c 为光速， γ=(1-v 2/c 2)-1/2. 撇开系数不论， Lorentz 的这两个结果与后来的狭义相对论完全相同. 但 Lorentz 的文章一发表就遭到了经典电子论的另一位主要人物 M. Abraham (1875-1922) 的批评. Abraham 指出， 质量除了象 Lorentz 那样通过动量来定义， 还应该可以通过能量来定义.比方说纵质量可以定义为 m L =(1/v)(dE/dv). 但是简单的计算却表明， 用这种方法得到的质量与 Lorentz 的结果完全不同！很明显， 这说明 Lorentz 的电子论有缺陷. 那么缺陷在哪里呢？ Abraham 提出 Lorentz 的计算忽略了为平衡电子电荷间的排斥力所必需的张力. 没有这种张力， Lorentz 的电子会在各电荷元的相互排斥下土崩瓦解. 除 Abraham 外， 另一位经典物理学的大师 H. Poincar é (1854-1912) 也注意到了 Lorentz 电子论的这一问题. Poincar é 与 Lorentz 是 Einstein 之前在定量结果上最接近狭义相对论的物理学家. 不过比较而言， Lorentz的工作更为直接，为了调和以太理论与实验的矛盾，他具体提出了许多新的假设，而Poincaré往往是在从美学与哲学角度审视 Lorentz 及其他人的工作时对那些工作进行修饰及完善. 这也很符合这两人的特点， Lorentz 是一位第一流的 working physicist，而Poincaré既是第一流的数学及物理学家，又是第一流的科学哲学家. 1904 年至 1906 年间 Poincaré亲自对 Lorentz 电子论进行了研究，并定量地引进了为维持电荷平衡所需的张力，这种张力因此而被称为 Poincaré张力 (Poincaré stress). 在 Poincaré工作的基础上， 1911 年 (即在 Einstein 与 Minkowski 建立了狭义相对论的数学框架之后)， M. von Laue (1879-1960) 证明了带有 Poincaré张力的电子的能量动量具有正确的 Lorentz 变换规律.在物理学历史上，只有以洛仑兹为代表的电子论才自觉地考虑过这个问题，我们称之为“洛仑兹问题”.电子论既然把一切物理运动归结为电子运动，也就把一切物理运动最终归结为洛仑兹问题.电子论采用刚球模型和推迟解，导出了一个电子动力学方程.汤姆逊首先得到这一方程，我们称之为汤姆逊方程.从这一方程得出结论，电子得固有磁场对其带电粒子的作用可以归结为两项：一项相当于电子增加了一份质量，称之为“电磁质量”；另一项是与辐射相联系的阻力，称之为“辐射阻尼”.这一方程未能象电子论期待的那样揭开原子世界的秘密，却给物理学带来了两次危机. 第一次危机是“电磁质量”这一范畴带来的.它不遵循质量守恒定律，从而使动量守恒定律乃至能量守恒定律也都不成立.这一情况使物理学家们大位震惊，彭加勒惊呼“原理的普遍毁灭”！第二次危机则是“辐射阻尼”这一范畴带来的，它得出结论：“电子作变速运动必然导致辐射电磁波.”（0.1）应用于卢瑟福在1911年建立的原子有核模型，将得出结论：“原子将因辐射而落于核.”（0.2）这意味着原子刚一构成就会立刻解体，可是事实却证明原子能够持久地存在.第一次危机动摇了人们对经典物理学的信念，第二次危机则把经典物理学逐出了原子世界.对前面的"第一次危机是“电磁质量”这一范畴带来的.它不遵循质量守恒定律，从而使动量守恒定律乃至能量守恒定律也都不成立.这一情况使物理学家们大位震惊，彭加勒惊呼“原理的普遍毁灭”！5、狭义相对论与电子的电磁质量按照狭义相对论中最常用的约定，我们引进两个惯性参照系： S 与 S'， S' 相对于 S 沿 x 轴以速度 v 运动. 假定电子在 S 系中静止，则在 S' 系中电子的动量为：p'μ = ∫t'=0T'0μ(x'ξ)d3x' = L0αLμβ∫Tαβ(xξ)d3x'其中Tμν为电子的总能量动量张量，L 为Lorentz 变换矩阵. 由于S 系中Tμν与t 无关，考虑到∫Tαβ(xξ)d3x' = ∫Tαβ(γx', y', z')d3x' = γ-1∫Tαβ(xξ)d3x，上式可以改写成：p'μ= γ-1L0αLμβ∫Tαβ(xξ)d3x ，由此得到电子的能量与动量分别为 (有兴趣的读者可以试着自行证明一下)： E = p'0 = γm + γ-1L0i L0j∫T ij(xξ)d3x ，p = p'1 = γvm + γ-1L0i L 1j∫T ij(xξ)d3x ，这里 i, j 为空间指标 1, 2, 3， m=∫T00(xξ)d3x，这里为了简化结果，我们取 c=1. 显然，由这两个式子的第一项所给出的能量动量是狭义相对论所需要的，而 Lorentz 电子论的问题就在于当 Tμν只包含纯电磁能量动量张量 TEMμν时这两个式子的第二项非零.那么 Poincaré张力为什么能够避免 Lorentz 电子论的问题呢？关键在于引进Poincaré张力后电子才成为一个满足∂νTμν=0 的孤立平衡体系. 在电子静止系 S 中Tμν不含时间，因此∂jTij=0. 由此可以得到一个很有用的关系式 (请读者自行证明)：∂k(Tikxj)=Tij. 对这个式子做体积分，注意到左边的积分为零，便可得到：∫Tij(x ξ)d3x =0 ，这个结果被称为 Laue 定理，它表明我们上面给出的电子能量动量表达式中的第二项为零. 因此 Poincaré张力的引进非常漂亮地保证了电子能量动量的协变性.至此，经过 Lorentz， Poincaré， Laue 等人的工作，经典电子论似乎达到了一个颇为优美的境界，既维持了电子的稳定性，又满足了能量动量的协变性. 但事实上，在这一系列工作完成时经典电子论对电子结构的描述已经处在了一个看似完善，实则没落的境地. 这其中的一个原因便是那个“非常漂亮地”保证了电子能量动量协变性的 Poincar é张力. 这个张力究竟是什么？我们几乎一无所知. 更糟糕的是，若真的完全一无所知倒也罢了，我们却偏偏还知道一点，那就是 Poincaré张力必须是非电磁起源的，而这恰恰是对电磁观的一种沉重打击. 就这样，试图把质量约化为纯电磁概念的努力由于必须引进非电磁起源的 Poincaré张力而化为了泡影. 但这对于很快到来的经典电子论及电磁观的整体没落来说还只是一个很次要的原因.从经典电磁理论也可以推导出运动带电体质量随速度增加的结论.放射学大师贝克勒尔指出，电子的荷质比“е/m是速度υ的函数.对于偏转最小的β射线来说，速度υ趋近于光速.……电子的质量，假若不是完全地、至少是部分地来源于电磁反作用，于是产生出关于物质惯性的新的概念.”通常所说的物体质量是指其静止质量，电子的静止质量很小，大约是9.3×10-31kg.如果要讨论运动起来后的相对论质量，那么就要先说明运动的速度以及其静止质量，然后以相对论公式计算之，电子的运动速度一般在0.8倍光速左右，因此其相对论质量大概是其静止质量的2.7倍.当然如果速度更快一点，其相对论质量会更大一点.6、量子电动力学与电磁质量问题在量子电动力学（QED）中，电子也一样具有电磁自能，但把电子质量完全约化为电磁概念的梦想根本无法实现：（1）由于超精的常数1/137 是一个很小的数目，因此由电磁自能产生的质量修正μ与裸质量 m0相比只占一个很小的比例；（2）即使我们把QED的适用范围延伸到比普朗克能标还高的能区，使μ变得很大，但由于理论中是μ∝m0，这表明如果电子裸质量为零，它的电磁自能也将为零，而裸质量是QED中拉格朗日量的参数，它在理论适用范围是无法约化的. 因此，试图把质量完全归因于电磁的想法，在量子场论中完全不成立.象电子这样质量最小，电磁质量也只能在粒子质量中占不大的比例，把它的质量完全归因于电磁的想法都绝无可能，因此对其它粒子，特别是那些不带电荷的粒子，就更无可能了.自从物理学家建立各种各样的理论以来，由量子电动力学预言的电子固有磁矩和实验的偏差符合到有效数位10位[理论：0.001159652133(29) ，实验：0.001159652188(4)]，这是目前为止理论与实验符合最好的一个例子.物理学家费恩曼（R.P.Feynmann）因此把量子电动力学称为物理学皇冠上的明珠.阿罗什和瓦恩兰主要研究光的基本量子行为以及光与物质相互作用的量子现象.这里的物质主要是原子（离子），而光可以是可见光、红外光或者微波场，它们只是波长（能量）不同而已.1930 年，美国物理学家奥本海默计算了电子与它自己的场的相互作用，这是一个电子发射一个光子然后再把它吸收回去的过程.在这个过程中，光子不是做为真实粒子发射出来的，而是一个虚光子.按照QED，这是一个完全可以发生的过程.奥本海默的计算涉及到一个对虚光子动量的积分，它的值是无穷大.电子与自己的场的这种相互作用称为电子的自能，也就是电子的质量.这个结果表明，在最低级近似下求得的电子质量是一个不可思议的无穷大.试图把质量完全归因于电磁相互作用的想法在量子场论中彻底地破灭了,电子的电磁质量需要依靠量子场论来解决，但在量子场论中，电子的电磁质量变得更为复杂（因为除了经典的电磁质量外，还出现了量子涨落如真空极化等，这导致电子的电磁质量为无穷大）.电子的电磁质量在量子场论中变得更为麻烦，但与此同时，量子场论中出现了重整化手续，也就是假设电子的裸质量是负无穷大，电子的电磁质量为正无穷大，它们之和就是一个有限。

物理学的分支与重要学科物理学是自然科学的重要分支，研究物质、能量和它们之间的相互作用。

它涉及到广泛而复杂的领域，被各个学科所广泛运用和应用。

本文将介绍物理学的几个重要分支以及它们在科学研究和日常生活中的应用。

一、经典物理学1. 力学力学是研究物体运动和相互作用的学科。

它分为经典力学和量子力学两个主要分支。

经典力学研究物体的运动规律，包括牛顿力学和拉格朗日力学等。

在日常生活中，力学的原理被广泛应用于工程学、航天学和汽车制造等领域。

2. 热力学热力学是研究热和功的关系以及它们对物质性质的影响的学科。

它研究热能的传递、转化和守恒定律等。

热力学的应用包括能源技术、热机的设计和热传导的研究等。

3. 电磁学电磁学是研究电荷、电场和磁场等现象的学科。

它包括电动力学、磁学和电磁辐射等分支。

在现代科技中，电磁学的应用非常广泛，包括电力系统、电子技术和通信技术等。

二、现代物理学1. 相对论狭义相对论和广义相对论是爱因斯坦的两个重要理论。

狭义相对论研究运动的物体和相对观测者之间的关系，广义相对论则研究引力的来源和宇宙结构等。

这些理论对宇宙学和高能物理学有重要影响。

2. 量子力学量子力学是研究微观世界中粒子的行为和性质的学科。

它解释了原子和分子的结构，研究了粒子的波粒二象性和量子力学的基本方程。

量子力学对材料科学、纳米技术和量子计算等领域具有重要意义。

三、应用物理学1. 材料物理学材料物理学研究材料的性质、结构和功能。

它为新型材料的开发和应用提供了基础。

材料物理学在能源、电子、光学和生物医学等领域有广泛应用。

2. 生物物理学生物物理学研究生物体中的物理过程与生命现象之间的关系。

它应用物理学的方法和理论分析生物体的结构、功能和运动等。

生物物理学对医学和生物科学的发展有重要贡献。

3. 天体物理学天体物理学研究宇宙中的天体和宇宙学原理。

它研究星系、行星、恒星和宇宙大爆炸等现象。

天体物理学的发展有助于我们了解宇宙的起源、演化和结构。

简述经典力学体系建立的历史背景经典力学是一种描述物体运动和互相作用的物理学理论，它是现代物理学的基础。

亦称牛顿力学，以英国物理学家艾萨克·牛顿命名，是一种对于物体在时空中运动变化的描述。

经典力学不仅在物理学领域有着重要地位，而且在其他自然科学领域，如化学、天文学和材料科学中也有广泛应用。

因此，建立经典力学体系在科学发展历程中起着重要的作用。

经典力学体系的建立源远流长，它的历史背景具有很多方面的原因。

在此，我将从以下三个方面为大家解析经典力学体系建立的历史背景。

一、科学技术的进步科学技术的进步是促使经典力学体系建立的重要因素之一。

在欧洲文艺复兴时期，欧洲社会经济、文化、政治逐渐发展。

这个时期欧洲人形成了新的知识体系，追求科学发展，开始建立自己的科学体系。

这个重要的历史时期也促使了科学和技术方面的大量进步。

如望远镜的发明、钟摆的发明和精度地图的制作等。

其中，望远镜的发明运用了透镜原理，使得人们可以更加清晰的观察星空、天空、天体。

在肉眼无法辨认的地方，望远镜可以发现和观察到更多的天体现象。

凭借望远镜，伽利略就观测到了木星的四个卫星，这极大地推动了天文学的发展。

二、自然科学的发展自然科学的发展也是促使经典力学体系建立的重要原因之一。

自然科学在欧洲文艺复兴后得到了飞速的发展，人类对自然现象的认识不断加深。

自然科学的发展对人们认识世界和改变社会发展有着极大的帮助。

维也纳的哲学家和自然科学家，伽利略，牛顿，菲利普·阿尔布雷希特，斯蒂芬·霍金等科学家的工作极大地推动了自然科学的发展，为经典力学的创立奠定了基础。

在牛顿的学说中，他首次提出了“万有引力”的概念。

这种力量是负责保持天体在太阳的引力场内运动的力量。

这一学说，在当时的背景下，引起了许多学者的关注和争论。

三、数学的发展数学的发展也为经典力学的建立提供了极大的帮助和支持。

数学的发展是一个持久而且缓慢的过程，历时几百年才走上一个良性循环。

人类物理学简史：三次危机、三场革命和三大时代物理学是最古老的科学之一。

在过去的两千年中，物理学与哲学、化学等等经常被混淆在一起，相提并论。

直到十六世纪科学革命之后，才单独成为一门现代科学。

如同人类始终只是自然界的产物和附庸一样，人类物理学也始终只是自然界的产物和附庸。

即是说，它始终只是对自然界的反映。

如同人脑始终只是人类的产物和附庸一样，人类物理学也始终只是人类的产物和附庸。

之所以要将“物理学”称为“人类物理学”，只是因为根据事物来描述事物。

如同思维和意识始终只是人脑的产物和附庸一样，人类物理学也始终只是人脑的产物和附庸。

即是说，它产生于人类的思维，故而始终只是人类思维的产物；它附属于人类的意识，故而始终只是人类意识的附庸。

如同人类历史始终只是不以人的意志为转移的自然历史过程一样，人类物理学史也始终只是不以人的意志为转移的自然历史过程。

我们按照社会经济各时期的特点和物理学本身发展的规律，并兼顾其他各种因素（如物理学的不同时期的不同研究方法），指出物理学发展史上的三次危机和三场挽救了危机并推动物理学的进一步发展的伟大革命，把物理学史大体划分为三个时期。

一、经验时代——古代经验物理学时期17世纪以前，中国和古希腊形成两个东西交相辉映的文化中心。

人类社会生产力的最初的发展，初步造就了物理学这一伟大科学体系。

人类物理学的诞生和古代经验物理学时期的开始，成为人类史上第一次物理学革命——“经验革命”的直接成果。

经验科学已从生产劳动中逐渐分化出来。

这一时期物理学研究的主要方法是直觉观察与哲学的猜测性思辨。

所以，与生产活动及人们自身直接感觉有关的天文、力、热、声、光(几何光学)等知识首先得到较多发展。

除希腊的静力学外，中国在以上几方面在当时都处于领先地位。

在这个时期，物理学尚处在萌芽阶段。

二、经典时代——近代经典物理学时期17世纪初—19世纪末，资本主义生产促进了科学技术的发展，推动形成了第二次人类物理学革命——“经典革命”，开创了人类物理学史的崭新时代。

经典力学与现代力学比较力学是物理学的一个重要分支，它研究物体的运动及其与力的相互作用。

在科学发展的过程中，经典力学和现代力学各自承担着重要角色。

经典力学主要针对宏观世界中的物体运动规律，而现代力学则兼容了微观粒子的行为。

这两者之间有很多相似之处，但也存在显著的差异。

下面将分别从历史背景、基本理论、适用范围、核心假设及其局限性等方面，详细比较经典力学与现代力学。

一、历史背景经典力学主要建立在17世纪至19世纪间的科学成果之上。

伽利略通过实验方法奠定了物理研究的基石，牛顿在他的《自然哲学的数学原理》中全面总结了运动定律，提出了万有引力定律，成为经典力学的奠基人。

而现代力学的形成始于20世纪初。

当时，科学界在研究微观粒子时发现，经典力学无法解释一些现象，如光的波粒二象性和粒子间的相互作用。

同时，相对论和量子力学的提出，使得物理学进入了一个新的时代。

这标志着现代力学的崛起，并使得我们对自然界的理解更加深入。

二、基本理论经典力学主要由牛顿三大运动定律组成，包括以下几个内容：第一定律（惯性定律）：一个物体在没有外力作用时，会保持静止或匀速直线运动。

第二定律（加速度定律）：物体所受合外力等于其质量与加速度的乘积，F=ma。

第三定律（作用反作用定律）：两个物体之间的相互作用会使每个物体受到另一个物体施加的相等且方向相反的力量。

这些定律简明扼要地揭示了物体运动的规律。

相较于此，现代力学包括了相对论和量子力学。

在爱因斯坦提出狭义相对论后，传统时间与空间观念被颠覆，你不得不承认时间和空间是相互依存、不可分割的概念，并且它们会因观察者速度的变化而发生改变。

广义相对论则进一步探讨了引力的本质，将其视为时空曲率的结果。

量子力学则是描述微观世界中粒子行为的重要理论。

它引入了波函数、测不准原理和量子叠加等概念，在解释光电效应、原子结构等方面发挥了重大作用。

三、适用范围经典力学主要适用于日常生活中常见的大尺度物体，例如行星、汽车等。

物理学的经典与现代经典物理的产生一般认为从文艺复兴时期开始，前期经过许多科学家，特别是伽利略、笛卡尔、惠更斯等先贤的努力，建立起力学的实验基础。

牛顿总结前人的成果，确立了经典力学的基本理论体系，麦克斯韦、玻尔兹曼等确立了经典统计力学和电磁场理论。

经典物理经过几百年的不断发展和完善，形成了自然科学中唯一有完整的理论、思想、数学推理和研究方法体系的学科。

牛顿力学和麦克斯韦电动力学号称经典物理的两大支柱，牛顿和麦克斯韦在物理学界的位置，可以相比于中医学的先圣张仲景。

现代物理从20世纪初始兴起，由爱因斯坦、玻尔为代表的众多科学家的杰出工作，创立了相对论和量子力学，开创了物理学的新局面。

以相对论和量子力学标志的、研究微观、高速物理现象的新的理论和方法体系，统称现代物理学。

现代物理学在原子、分子、固体、原子核、天体力学和宇宙学、等离子体、激光技术、基本粒子、半导体、超导的研究中得到了广泛的应用。

有人称相对论和量子力学的创立是“物理学上的一次革命”。

更多的局外人则认为现代物理是一种全新的理论，完全推翻和取代了经典物理学，经典物理已经完成了自己的历史使命，现代社会已经不再需要她。

这其实是一种误解。

如果我们从历史和现实的的角度重新审视事实，就会发现，经典物理没有被抛弃，她不仅是现代物理产生的温床、理论与方法的启示、研究的工具，更是现代社会的顶梁柱，仍在现今众多高科技领域中发挥着不可替代的作用。

下面，我从以下三个方面讨论现代物理与经典物理的关系，从而说明重视经典是物理发展的需要，是现代科学、社会发展的需要。

1 现代是经典恰当的扩展爱因斯坦在创立狭义相对论时，提出了两个基本假定：相对性原理和光速不变原理。

首先我们注意到，爱因斯坦的相对性原理与伽利略相对性原理惊人地相似，比较一下就可以看到：伽利略相对性原理（由伽利略等人经过反复多次的实验检验而提出）：一个相对于惯性参照系做匀速直线运动的系统，其内部所发生的一切力学过程，都不受系统运动的影响，或一切惯性系统都是等价的。

经典力学与现代力学比较经典力学和现代力学是物理学中非常重要的两个分支，它们各自有着独特的理论体系和适用范围。

本文将对经典力学和现代力学进行比较，探讨它们的异同点，以及在不同场景下的应用情况。

1. 经典力学简介经典力学是牛顿在17世纪提出的力学理论，以牛顿三大定律为基础，描述了质点和刚体在低速、低能量情况下的运动规律。

经典力学通过牛顿力学、运动学、静力学等基本原理，可以精确描述宏观物体的力学运动，是工程技术等领域的基础。

2. 现代力学简介现代力学是建立在相对论和量子力学理论基础上的力学体系，主要包括相对论力学和量子力学两大支柱。

相对论力学描述高速、强能量情况下的物理现象，而量子力学则描述微观世界中微粒的行为规律，涉及波粒二象性等概念。

3. 比较分析适用范围：经典力学主要适用于低速、低能量情况下的物体运动描述，而现代力学则在高速、高能量或微观尺度下表现出更准确的描述能力。

理论基础：经典力学建立在牛顿力学的三大定律基础上，而现代力学则需要相对论和量子力学等更加深奥的理论支持。

精度和准确度：在宏观尺度下，经典力学的描述已经足够精确，但在高速、微观尺度下，必须借助现代力学的理论才能得到准确的描述。

实验验证：经典力学的理论可以通过日常实验直接验证，而现代力学的一些概念则需要借助高能物理实验等现代科技手段来验证。

4. 应用场景经典力学应用：机械工程、建筑设计等领域广泛应用经典力学理论，如建筑物结构设计、机械零部件运动分析等。

现代力学应用：半导体物理、高能物理等领域需要借助现代力学理论，如量子力学在半导体器件设计中的应用、相对论理论在高能粒子碰撞实验中的应用等。

5. 总结经典力学和现代力学都是物理学中重要的分支，它们各自在不同范围和场景下有着独特的应用和价值。

经典力学是基础和起点，现代力学则在特定情况下提供了更深刻、更精确的物理描述。

随着科学技术的发展，经典力学和现代力学的结合将更好地解释自然现象，推动科学的发展。

经典力学发展简史1. 引言经典力学是物理学中最基础、最重要的分支之一，它以牛顿力学为基础，研究物体的运动规律和力的作用。

本文将从经典力学的起源开始，逐步介绍其发展历程，包括牛顿力学的建立、拉格朗日力学的提出、哈密顿力学的发展以及经典力学在现代物理学中的地位。

2. 牛顿力学的建立17世纪末，英国物理学家牛顿提出了经典力学的基本原理，即牛顿三定律。

他认为物体的运动状态由力来决定，物体受到的力越大，加速度就越大。

牛顿力学的建立奠定了经典力学的基础，为后来的科学研究提供了重要的理论依据。

3. 拉格朗日力学的提出18世纪末，意大利物理学家拉格朗日提出了一种全新的描述物体运动的方法，即拉格朗日力学。

他将物体的运动状态用广义坐标来描述，通过定义一个称为拉格朗日量的函数，可以得到物体的运动方程。

拉格朗日力学的提出使得研究物体运动更加简洁、优雅，并且可以应用于各种复杂的力学系统。

4. 哈密顿力学的发展19世纪初，爱尔兰物理学家哈密顿对拉格朗日力学进行了改进和推广，提出了哈密顿力学。

哈密顿力学使用广义坐标和广义动量来描述物体的运动状态，通过定义一个称为哈密顿量的函数，可以得到物体的运动方程。

哈密顿力学在处理一些具有较高自由度的力学系统时更加方便，也为量子力学的发展奠定了基础。

5. 经典力学在现代物理学中的地位尽管经典力学在19世纪末被量子力学所取代，但它仍然在现代物理学中占据重要地位。

经典力学是研究宏观物体运动的理论，对于描述行星运动、天体力学、机械系统等具有广泛的应用。

此外，经典力学也是量子力学的经典极限，通过量子力学的形式化处理，可以得到经典力学的结果。

6. 结论经典力学作为物理学中最基础的分支之一，经历了从牛顿力学到拉格朗日力学再到哈密顿力学的发展过程。

尽管在20世纪量子力学的兴起使得经典力学的地位有所下降，但它仍然在现代物理学中具有重要的地位。

经典力学的发展不仅为科学研究提供了重要的理论基础，也为后来的物理学发展奠定了基础。

物理学的概念物理学概念及相关内容物理学的定义物理学是研究自然界中物质、能量以及它们之间相互作用和运动规律的科学。

它涉及到诸多领域，如力学、电磁学、热学、光学、原子物理学等，以解释和预测自然界中发生的现象和事件。

物理学的学科分类•经典物理学: 研究尺度大、速度慢的物体及相互作用，包括经典力学、热力学和电磁学。

•现代物理学: 研究微观领域、高速运动和极端条件下的物质和能量，包括量子力学、相对论和粒子物理学。

物理学的基本原理•牛顿三大定律: 描述物体的力学运动，包括惯性、加速度和作用反作用定律。

•能量守恒定律: 通过能量的转化和传递来解释物体的运动和相互作用。

•热力学第一定律: 描述了能量守恒在热学中的应用，包括内能、热量和功。

•电磁学定律: 描述了电荷和电磁场之间的相互作用，包括库仑定律和麦克斯韦方程组。

物理学的应用领域•工程物理学: 应用物理学原理解决工程问题，如材料科学、电子学和机械工程等领域。

•医学物理学: 应用物理学知识研究和应用于医学领域，如医学成像和放射治疗。

•天体物理学: 研究宇宙中的天体和宇宙学原理，如宇宙大爆炸理论和黑洞研究。

•核物理学: 研究原子核结构、核反应和放射性衰变等核现象。

物理学的科学方法•实验观测: 设计和进行实验来验证或证伪理论假设，获取实验数据。

•数学建模: 利用数学方法建立模型，描述物理现象和探索其规律。

•理论推导: 基于已知的物理原理和数学关系，推导出新的理论结果和预测。

•实证归纳: 基于已有的实验数据和观测结果，归纳总结出普遍规律或者规律的概率。

物理学作为一门基础科学，为我们认识和理解自然界提供了重要的理论基础，并为其他学科的发展和应用提供了支持和指导。

物理学的研究方法和工具•实验方法: 通过设计和进行实验来观测和记录物理现象，以验证或证伪理论假设。

•数学方法: 使用数学语言和工具，建立物理模型和方程组，进行分析和计算。

•数值模拟和计算机模拟: 利用计算机和数值方法进行物理问题的仿真和模拟，以便研究其行为和预测结果。

物理学三大定律物理学三大定律是物理学的基本原理，是人类对物体的行为的基础性认识。

这三大定律中的第一条定律，也就是质量守恒定律，指出能量、质量和动量的总量是不变的，它涵盖了物理学中许多有关物质的基本原理，是经典力学的基础，也是现代物理学的重要，经久不衰的基础。

第二条定律，牛顿第二定律，被称为牛顿运动定律，是经典力学中描述物体运动规律的核心定理。

它指出，物体受到外力作用，其运动状态发生变化，与外力成正比。

简言之，物体受到力的作用，力的对应的是运动，这就是牛顿定律的本质所在。

最后一条定律，法拉第定律，以E特弗电磁学理论中有关电磁感应的观点，提出电流受到偶极子场中磁场的感应作用，可产生一个等向量电动势，把电流逆向感应磁场大小的电动势称为法拉第力，也称为相互感应定律。

它在微电路和无线通讯等技术领域有广泛的应用，是电子学和电磁学发展过程中的重要思想。

物理学三大定律可以说是物理学发展历史中最具有创造力的思想体系，经过多年的不断研究和拓展，人们发现它们不仅仅是物理学理论的基础，在技术领域也有很多应用。

例如，牛顿第二定律有助于形式化人类心理活动，可应用于心理学研究；质量守恒定律可以帮助我们理解地球及其他行星的运动，掌握空间天体运动规律；法拉第定律可以帮助我们理解电子组件在微电路中的工作原理，在电子学设计中把握设计关键点。

物理学三大定律不仅涉及物理学，也涉及多种学科，如心理学、天文学和电子学等，为人类理解物质的物理性质和行为、探索物理学规律提供了重要的参考依据和宝贵的思想贡献，被誉为物理学发展的里程碑。

从这三条定律中，我们可以看到当代物理学的发展，而它也拓宽了人们对科学的认知，增强了人们对自然规律的认识。

这三条定律为进一步探究物质及其变化提供了基础，也是研究各种物理性质和行为的坚实基础，促进了物理学的发展。

什么是经典力学_应用范围经典力学是以牛顿运动定律为基础，在宏观世界和低速状态下，研究物体运动的基要学术。

那么你对经典力学了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是经典力学的内容，希望大家喜欢!什么是经典力学经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的;其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。

20世纪以来，由于物理学的发展，在微观(量子尺度)、高速(接近光速)等领域，经典力学的局限性暴露出来。

经典力学是力学的一个分支。

经典力学是以牛顿运动定律为基础，在宏观世界和低速状态下，研究物体运动的基要学术。

在物理学里，经典力学是最早被接受为力学的一个基本纲领。

经典力学又分为静力学(描述静止物体)、运动学(描述物体运动)和动力学(描述物体受力作用下的运动)。

在十六世纪，伽利略·伽利莱就已采用科学实验和数学分析的方法研究力学。

他为后来的科学家提供了许多豁然开朗的启示。

艾萨克·牛顿则是最早使用数学语言描述力学定律的科学家。

经典力学的基本定律牛顿第一定律一切物体在没有受到外力作用或受到的合外力为零时，它们的运动保持不变，包括加速度始终等于零的匀速直线运动状态和静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

牛顿第二定律物体的加速度与所受外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。

公式：F(合)=kma【当F(合)、m和a 采用国际单位制N、kg和m/s²时，k=1】牛顿第三定律两个物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，并且在同一条直线上。

万有引力定律自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体(质点)的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

公式： ;经典力学的应用范围它在许多场合非常准确。