下载文档原格式
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。
高中物理常识学史高中物理常识学史高中物理常识学史是指研究高中物理课程中所涉及的基本物理知识的发展历史。
这些知识包括力学、热学、光学、电磁学等等。
了解物理学的历史可以帮助学生更好地理解物理学的发展过程，以及为什么现代物理学有了今天的成就。
古代物理学在古代，人们对物理学的认识还非常有限。
早在公元前6世纪，古希腊的柏拉图和亚里士多德就提出了一些关于物质本质的观点。
柏拉图认为世界由形而上的理念构成，而亚里士多德则认为物质是由四个元素（地、水、火、气）组成的。
这些观点在很长一段时间内影响了人们对物质世界的认识。
中世纪物理学在中世纪，物理学的发展受到了宗教的限制。
天主教会对科学研究持保守态度，很少有人敢于挑战当时的传统观点。
然而，一些突破性的想法仍然出现了。
尼古拉斯·奥斯特（Nicholas of Cusa）提出了一个有关宇宙无限大的理论，迈克尔·塞尔维图斯（Michael Servetus）提出了被称为“气体学说”的观点。
近代物理学随着文艺复兴和科学革命的到来，物理学进入了一个新的阶段。
伽利略·伽利莱通过实验和观察，提出了运动学的基本原理。
他的观点和方法对后来的物理学家产生了重要影响。
伽利略的学生、牛顿则通过他的《数学原理》奠定了经典力学的基础。
18世纪，光学也取得了重要的发展。
牛顿通过实验证明了白光是由各种颜色光线混合而成的，这一观点成为著名的色散理论。
19世纪，电磁学的发展成为物理学的一个重要分支。
奥斯丁·法拉第和迈克尔·法拉第的实验和理论研究为电磁学的建立做出了重要贡献。
此外，热学和统计物理学的发展也为理解能量传递和热力学定律提供了重要的基础。
20世纪物理学20世纪是物理学发展史上的一个重要时期。
相对论和量子力学的出现彻底改变了人们对物质世界的认识。
阿尔伯特·爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论，揭示了时间、空间、质量和能量之间的关系。
量子力学的发展则揭示了微观世界的奇特现象，如不确定性原理和量子纠缠。
高中物理学史文中高三物理编制：胡民红印900份2012-12-3该资料针对理综物理部分第一题常考物理学史，望详读牢记！必修一1、物理学是一门自然科学。
它起始于伽利略和牛顿的年代。
经过三个多世纪的发展，它已经成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础科学。
2、亚里士多德，古希腊杰出的哲学家、科学家，形式逻辑学的创始人。
在物理学方面，他认为自然中一切对象都在不断的运动和变化，空间和位置是一切种类运动的普遍条件。
他首先给出了时间的定义，并认为既然运动是永恒的，那么时间也同样是永恒的。
3、最早研究运动问题的，大概要算古希腊学者亚里士多德了。
他认为物体下落的快慢是由它们的重量决定的。
他的这一论断符合人们的常识，以至于其后的两千年的时间里，大家都奉为经典。
4、19世纪末，意大利比萨大学的青年学者伽利略对亚里士多德的论断表示了怀疑。
后来，他在1638年出版的《两种新科学的对话》一书中做出了评论。
（逻辑推理：一轻一重两物体，亚氏认为重落的快轻落的慢，若捆绑在一起，更重，应比重的更快；另一角度，若捆绑，慢的拖累快的，应比重的慢些。
由此陷入困境，为摆脱，伽利略认为只有一种可能性——重物和轻物应该下落得同样快。
）这本著作的出版，奠定了伽利略作为近代力学创始人的地位。
5、比萨斜塔。
传说伽利略在此做过落体实验，但后来又被严谨的考证否定了。
尽管如此，来自世界各地的人们都要前往参观，他们把这座古塔看做伽利略的纪念碑。
6、伽利略在逻辑推理后并没有就此止步，他要进一步通过实验研究自由落体运动的规律。
首先，伽利略建立了描述运动所需要的概念，诸如平均速度、瞬时速度以及加速度等，都是伽利略首先建立起来的。
7、伽利略相信，自然界的规律都是简洁明了的，于是猜想落体也一定是一种最简单的变速运动，他的速度应该是均匀变化的。
接下来，他要实验验证速度与时间成正比的猜想。
他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，多次实验表明，该运动确实是匀变速直线运动，换不同小球，从不同高度开始滚动，只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是相同的。
明清时期西方物理学知识向中国的传播⏹明朝：1368年－1644年⏹朱元璋（洪武31年）1368年⏹朱翊钧（万历48年）1573年，利玛窦1582年来华⏹朱思宗（崇祯17年）1628年，1644年李自成攻陷北京清朝：1616年－1911年⏹爱新觉罗·努而哈赤(天命11）1616年开国⏹皇太极（天聪10）1627年⏹福临（顺治18）1644年⏹玄烨（康熙61）1662年⏹1717年重新实行海禁⏹雍正年间拆除各省教堂⏹1840年鸦片战争⏹1894年甲午战争、1898年戊戌变法、1900年八国联军、1911年辛亥革命、1912年中华民国成立⏹第一次西学传入中国－－明末－清初（16世纪末－18世纪20年代，140多年）⏹清代中期－闭关锁国⏹18世纪下半叶－19世纪上半叶，欧洲国家多次派使来华。
⏹1753年，葡萄牙特使巴哲格抵华；⏹1793年，英国特使马嘎而尼抵华，要求通商和互派使节。
他们带来了大批礼物，其中有天球仪、地球仪、抽气机、力学器械、光学仪器、各种枪炮、军舰模型等。
清王朝认为：“天朝物产丰富，无所不有，原不籍外夷货物以通有无；”“此则与天朝体制不合，断不可行。
”⏹1816年，英国特使阿美士德抵华，再次要求通商。
⏹清朝回答：“天朝不宝远物，凡尔国奇巧之器，亦不视为珍异”，“嗣后毋庸遣使远来，徒烦跋涉，但能倾心孝顺，不必岁时来朝，始称向化”。
⏹第二次西学传入中国－－晚清时期（19世纪中期－20世纪初期，70多年）⏹这一时期传入物理学知识的特点：⏹内容零散⏹水平不高⏹多为应用或实用知识⏹物理学内容被包裹在其他知识中传入（引进机械学方面的知识时，涉及到力学知识；引进天文学方面的知识时，涉及到光学和热学知识。
）晚清时期西方物理学知识的传入⏹19世纪中叶至20世纪初，在中国进行科学和教育活动的西方人士，以新教传教士为主。
新教传教士来华后，在其传教活动中，从一开始就比较重视科技常识的传播和教育的普及等方面的工作。
常识积累近代科学技术的发展牛顿和经典力学1、牛顿早期科学发明与创造⑴童年时代：1642年牛顿出生于英国北部一个小村庄，他从小就爱思考，善于观察生活，观察生活中人们的劳动，再根据人们的需要进行一些发明和创造。
⑵中学时代：他已开始进行科学研究与实验。
成绩优异，考入剑桥大学。
⑶大学时代：牛顿在剑桥大学期间，除了师从著名学者巴罗教授学习外，还用大量时间自学笛卡尔等人的数学著作，这些著作将牛顿引导到当时数学的最前沿-----解析几何和微积分方面。
大学毕业前，他就提出了数学上有名的二项式定理以及微积分的初步算法。
这些都为牛顿后来在数学领域做出贡献奠定了坚实的基础。
⑷黄金时代：1665—1666年，牛顿在家乡居住的两年，是牛顿科学生涯中的黄金岁月，他在光学、数学、力学等领域的研究都取得了重要进展。
①牛顿在研究了伽利略等人的实验结果后，自己制作了一架折射望远镜，对太阳光进行反射实验，证明日光即白光由七色光组成，还进一步说明了物体颜色的形成原理。
②牛顿于1668年设计并制作了世界上第一架反射望远镜，用它考察了行星运动，分析潮汐现象，预言地球不是正球体。
③1672年，牛顿在提交给英国皇家学会的论文《关于光和色的新理论》中，提出了光的本质是的微粒见解。
这在以后的两个世纪中与波兰物理学家惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。
2、发现万有引力定律⑴万有引力定律的发现在大学里，牛顿就已经了解了哥白尼、伽利略和开普勒等人在天文学方面的研究成果。
但他有新的思考，经过反复思考与实验后，他得出结论：宇宙中一切物体之间，都存在着一种相互吸引的作用，这种相互吸引的作用力，就是万有引力。
⑵物理运动三大定律的发现1687年牛顿的划时代科学巨著《自然哲学中的数学原理》出版，在这部著作中，他确定了解决万有引力问题的物体运动三定律。
这是一本重要的力学全书，它用数学表达式的表达方式，把伽利略和开普勒等人提出的零散的理论加以科学整理，从而构成一个完整的力学理论体系。
高中物理人物及贡献知识点
以下是几位高中物理领域的重要人物及其贡献：
1. 伽利略：意大利天文学家、物理学家，被誉为近代科学之父。
他通过实验和观察发现了自由落体定律和斜面静摩擦力的规律，提出了相对论的相对性原理。
2. 牛顿：英国物理学家、数学家，被认为是经典力学的奠基人。
他提出了万有引力定律和三大运动定律，并成功地将这些理论应用于行星运动、天体物理学等领域。
3. 波尔：丹麦物理学家，开创了量子力学的基础。
他提出了原
子结构的量子理论，建立了波尔理论，解释了氢原子系列光谱线的发射和吸收规律。
4. 爱因斯坦：德国物理学家，相对论的创立者。
他提出了狭义
相对论和广义相对论的理论，揭示了时间、空间、质量和能量之间的本质关系，成为现代物理学的基石之一。
5. 居里夫人：波兰裔法国科学家，物理化学家，发现了镭元素
并获得了诺贝尔物理学奖和化学奖。
她还发现了放射性衰变的规律，为核能的研究和应用开创了道路。
以上是几位高中物理领域的重要人物及其贡献，涵盖了经典力学、量子力学、相对论、核物理等多个方面的知识点。
高中物理文学常识一、力学1、1638年，年，意大利物理学家伽利略在意大利物理学家伽利略在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《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、1654年，德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验。
3、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。
4、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；保持这个速度一直运动下去；得出结论：得出结论：力是改变物体运动的原因，力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观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。
5、英国物理学家胡克对物理学的贡献：胡克定律；经典题目：胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比。
6、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。
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；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：同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：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，如果没有其它原因，如果没有其它原因，运动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。
7、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。
高中物理文学常识一、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、1654年，德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验。
3、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。
4、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。
5、英国物理学家胡克对物理学的贡献：胡克定律；经典题目：胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比。
6、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。
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。
7、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。
8、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律。
9、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；10、1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈（勒维耶）应用万有引力定律，计算并观测到海王星，1930年，美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。
世界近代三大物理难题题目第一个难题：量子力学和相对论的矛盾相对论和量子力学在诞生后，就代替经典力学成为了人类物理学的理论基础，而现代物理学的第一个问题也来自于这两个理论，相对论大多数时候是描述宇宙大尺度结构，比如说光的运动，天体之间的引力对时空的影响，而量子力学主要描述微观粒子的运动，两个理论描述的尺度完全不同。
两个理论的主要矛盾是对宇宙中四种基本力的解释出现了问题，电磁力，强力，弱力和引力。
在量子力学的理论体系中，宇宙中的力都是由基本粒子来传递的，除了引力之外的三种基本力目前都可以用量子理论来解释，目前还没有发现传递引力的基本粒子，为此科学家还虚构出了传递引力的“引力子”。
而在相对论中，对引力的描述是“几何化”的，引力其实是时空的本质属性，我们认知中的引力其实是时空的“弯曲”，物体的质量越大产生的引力就越大，这是因为物体的存在对时空产生了影响，时空被“压弯”了，时空的曲率导致周围的物体向弯曲的时空中心移动，这就是为什么质量越大引力就越大。
很显然，相对论对引力的解释是很完善的，同时也是目前最被认可的理论，从这个角度去思考就会发现，引力其实并不是一种力，而是宇宙这个四维时空展现出来的特质。
相对论解决了引力，却无法把解决另外三种基本力，如同引力一样用几何化的空间思维解释，而量子力学从基本粒子的角度解决了三种基本力，却无法解释引力是怎么传递的，这两个理论的矛盾是目前人类物理学最大的问题之一！第二个难题：奇怪的暗物质和暗能量科学家在探索宇宙的过程中发现，很多数据和我们的理论不一致，有大量违背万有引力定律的情况存在，我们的理论应该是正确的，所以应该是存在某种我们没有观察到的现象存在。
经过大量的研究后科学家认为我们的宇宙中可能普遍存在一种人类看不到的“暗物质”，这些暗物质在星系中大量存在，我们的银河系中就存在大量的暗物质，正是因为暗物质的存在才可以解释银河系的稳定，在结合微波背景辐射各向异性观测，和宇宙标准模型来推测，宇宙中的物质有85%都是暗物质，可见物质只是整个宇宙的很少一部分！比暗物质更多的是暗能量，暗物质占据了宇宙总质量的26.8%，暗能量占据了宇宙总质量的68.3%，暗能量是推动宇宙运动的本质能量，宇宙的膨胀就是在暗能量的驱动下进行的。
2020届高考理综模拟测试卷（全国1卷）1.成熟植物液泡膜上有运输钙离子或氢离子的膜蛋白，这些膜蛋白将钙离子或氢离子运进液泡时耑消耗能 la(ATP)。
下列相关叙述正确的是A.液泡膜两侧钙离子和氢离子的浓度都将趋于相等B.钙离子进人液泡时,细胞内ATP含钮:会明显下降C.该植物细胞内三磷酸腺苷均生成于原生质层内部D.成熟植物细胞内膜蛋白的合成与无膜细胞器无关2.某兴趣小组探究乙醇的浓度和铁离子对纤维素酶活性的影响时进行了相关实验，结果如图所示。
下列相关叙述正确的是A.该实验的自变量是乙醇浓度，有无铁离子是无关变记B.铁离子可使纤维素酶催化纤维素水解时的活化能升高C.乙醇和铁离子对纤维素酶活性的抑制有相互促进作用D.若要验证该酶的专一性，则实验的自变址是底物种类3.抗体是一种由效应B细胞(浆细胞）分泌，存在于脊椎动物的血液等体液中，以及某些细胞的细胞膜表而，具防御作用的物质：下列关于抗体的叙述错误的是A.效应B细胞分泌的抗体有的可成为膜蛋白B.能与抗体特异性结合的抗原未必来自病原体C.有抗体参与的免疫反应不一定都利于稳态的维持D.人体内不同浆细胞分泌的抗体不同是因为基因组成不同4.整形素是一种植物生长调节剂。
向植物喷施整形素溶液，植物的茎叶会吸收整形素，然后运输至全身，整形素能阻碍内源生长素从顶芽下转运，也能提高吲哚乙酸氧化酶活性。
据此分析，下列相关叙述合理的是A.植物体内合成的整形素具有微量高效的特性B.整形素能够减弱顶端优势，促进侧芽的生长C.喷施整形素溶液，不影响植物体内生长素的含量D.整形素是生长素、脱落酸等植物激素的抑制剂5. miRNA 是一类进化上保守的非编码小分子RNA ，具有在翻译水平调控基因表达的功能。
如图所示为某种 miRNA 的合成、加工和调控W 基因表达的流程图。
下列相关叙述不合理的是A.细胞核和细胞质内都有催化核苷酸链内化学键水解的酶B.所有miRNA 蛋白质釭合体都能调控W 基因的翻译C.细胞内有多种RNA,其中内部含有氢键的不仅仅是tRNAD.核糖体在W 基因mRNA 上移动时会作随新肽键的合成6.某科研人员发现人类的一种新型单基因遗传病，但不清晰致病基因位于常染色体、X 染色体还是X 和Y 染色体的同源区段上。
