西方古代物理学成就
第二章西方古代物理学成就
教学目的与要求：
熟悉：亚里斯多德对物理学的贡献；古希腊时期关于物质本原的几种认识。
了解：古希腊时期物理学知识的积累情况；了解欧洲和阿拉伯的物理学发展。
教学重点，难点：亚里斯多德对物理学的贡献；古希腊时期关于物质本原的几种认识。
教学内容：
古希腊时期（前8世纪---4世纪）的历史背景
古希腊的三个时期（公元前8世纪---4世纪）
①城邦时期（前8世纪—前4世纪）：在地中海东岸有10余个不同城邦，这时的雅典为众城邦的盟主，也是科学文化发展的中心。出现了大批著名的哲学家和科学家：泰勒斯、毕达哥拉斯、德谟克利特、苏格拉底、柏拉图和亚里士多德等。
②亚历山大时期（前4世纪—前2世纪）：以亚历山大为首的马其顿人征服了全希腊，建立了地跨欧亚非大陆的亚历山大帝国，在埃及建立了“亚历山大城”，在城内还建立了博物馆和图书馆，聚集了大批优秀的科学家。科学文化的中心也自然的转为埃及的亚历山大城；
③罗马时期（前2世纪—4世纪）：希腊被罗马人征服,开始了罗马时期。初期由于政治动荡，科学文化停止不前，当社会稳定后，从公元2世纪到4世纪，亚历山大里亚的科学再度中兴。这时科学家已经转为重视使用的氛围中，研究活动多与实际生活的需求相关。或者表现为对以往科学的注释上。
第一节古希腊物质本原思想
一元素论
1．城邦时期：
米利都学派创始人泰勒斯认为万物本原是水，大陆漂浮在水面上；万物源于水，复归于水，任何东西都会产生和消灭，惟独水是常存的。
其学生阿那克西曼德，认为世界的本原不可能是水，他认为万物的本原必须在宇宙的斗争中保持中立，应是无任何规定性的“无限者”；
阿那克西曼德的学生阿那克西米尼，则将万物的本原看作是“气”，认为大陆并无固体支撑，象一片树叶漂浮在空气中，就象天上的星球一样。
赫拉克利特（一城邦邦主）认为是“火”，他指出：“世界对于一切存在的物都是一样的，它不是任何神创造的，也不是任何人创造的；它的过去、现在、未来永远是一团永恒的火，在一定的分寸上燃烧，在一定的分寸上熄灭。”世界没有开端，没有终结，处于永恒的运动变化中。同一事物中对立的两个方面的斗争产生了万物。
恩培多克勒：西西里岛的一位王子，因不愿接受王位而到处游学，专门研究科学与哲学。恩培多克勒认为，不能用单一物质做万物的本原，并提出“四根说”，即土、水、气、火四种元素，它们依次为固体、液体、气体，火则代表颜色和温度。
2．亚历山大时期：
进入公元前4世纪，希腊战争不断，直到亚历山大统一帝国。这时古希腊学派林立的科学与哲学学派也最终走向统一。这一任务有亚里士多德完成。亚里士多德在总结前人研究的基础上，提出：地上万物由轻重不同的土、水、气、火四种元素组成，月层以上的天体由以太组成，而元素又由冷、热、干、湿这四种更基本的基质构成。湿和冷组合成水，湿和热组合成气，干与冷组合成土，干与热组合成火。
二数的和谐思想
创始人：毕达哥拉斯（约前584-前497）。认为世界是一个超感性世界，是一个“数”的世界。数是万物本原，有了一个一个的数，才有了几何上的点，有了点才有线、面和立体，有了立体才有土、水、气、火四种元素等。
将数赋予一定的意义：1代表同一，是普遍的，由1产生2，产生出各种数；2代表意见，是1的对立物；3是实在和圆满，所有一切都有3决定；4是正义；10是灵魂与理性；10=1+2+3+4，包含了数的全部本性。10是最完美的数字，认为天上应该有10个天体（当时已知道9个），10个天体之间应存在一定的“和谐”关系等等。认为圆形和球形是最完美的
图形，所以天体的形状是球形的；由于注重数的比例关系，发现了数学上的毕达哥拉斯定理与音乐上的五度相生律。认为世界上的一切现象和规律都服从“数的和谐”，这种“数的和谐”表现为数学上的简单性、对称性与和谐性。
毕达哥拉斯学派的数理论后来被柏拉图所发展。把数、几何学及正多面体结合起来：火的微粒-----正四面体；气微粒-----正八面体；水------正二十面体；土-----正立方体。
毕达哥拉斯学派对数的尊崇形成了对数的神秘主义，但他们对“数的和谐”的追求，却形成了理性的数学传统。对后来自然科学的孕育、形成和发展产生了巨大作用。“数的和谐”成为后来以至今天科学研究的一个重要指导原则。由“数的和谐”发展为“宇宙的和谐”的观念成为历代科学家的指导思想与科学方法。
三原子论
创始人：米利都学派的留基伯和其学生德谟克利特。接受了毕达哥拉斯的超感性世界的认识，但不接受“数”的本原观点。他将微观的几何点同“存在”结合起来，认为“存在”是不可分的、不变的、球形的。并将“存在”取名为“原子”。其原子论大致要点有七条：略。
原子论在希腊并未受到应有的重视，但雅典的伊壁鸠鲁（Epicurus，前341-前270）还是发展了这一学说：原子本身不仅有形状上的差别，还有大小和重量的不同，原子在虚空中以同样的速度运动着，只要不遇到任何阻抗。但是，由于原子内部的原因，原子在运动中会发生偏斜，由于这种偏斜使原子产生涡旋运动。
罗马科学家卢克莱修（Lucretius,约前95-前55）也继承和传播了原子论。
到17世纪，法国科学家伽桑狄（Piette Gassendi, 1592 - 1655)重新发现和传播了原子论。他们的研究与传播对道尔顿建立科学的原子论作了必要的准备和中介。
第二节古希腊时期对宇宙的认识
1.米利都学派
泰勒斯认为地象一个圆盘或圆筒浮在水面上，其学生阿那克西曼德认为宇宙是一大圆球，地处于球中央，形状也是圆盘或圆筒形，地静止不动。
2.毕达哥拉斯学派
毕达哥拉斯学派用“数的和谐”来建立关于宇宙的理论。认为天体的形状是球形，天上应该有10个天体，当中是中心火团，10个天体围绕中心火团做同心圆周运动，恒星紧系在天的最高圆顶。10个天体到中心火团之间的距离同音阶之间的音程具有同样的比例关系，以保证“星球的和谐”，奏出“天体的音乐”。天体必须作均匀的圆周运动的假设，一直控制着天文学的发展，直到开普勒为止。
3.柏拉图学派
非常崇尚数，继承和发展了毕达哥拉斯学派对科学美的追求。他认为，天体必须沿着完美的圆形轨道作均匀有序的运动，或者沿着复合的圆周运动。他提出：有没有任何一种假说能把行星运动在外表上的无序转化为有序、美和简单呢？其学生欧多克索和亚里士多德提出了同心球层模型：欧多克索假设了26个同心球，亚里士多德发展到56个，太阳、月亮和地球为一个同心球，且太阳和月亮以地球为中心运动。
4.地心说
古希腊后期的阿波罗尼（约前247—前205）为了克服同心球层模型的困难，提出了“本轮—均轮”结构模型：行星沿着本轮做圆周运动，本轮的中心又沿着在以地球为中心的均轮上做圆周运动。之后的希帕克斯又发展了偏心轮和本轮—均轮体系。直到托勒密（约90—168）进一步发展了地心说宇宙结构：他用80个轮来解释天体的运动，与实测数据符合的较好。后来被宗教利用来宣传教义，流行了1400多年。
本轮----均轮从地球观察金星的运动
问题：随着观察数据的增多和观察水平的逐渐提高，解释天体运动的圆还在增加，显然这和“简单美”相矛盾。
赫拉克利特的观察：从地球上看，金星总是在太阳方向的2θ(θ=48°)角度范围内，从不远离太阳。赫拉克利特根据这一事实，设想它们沿轨道绕日运转，并产生亮度的变化。
5.太阳中心说
阿里斯塔克（约前310—前230）提出了与众不同的见解：太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳运转，地球每年绕太阳转一周，又每天自转一周。因为恒星距离我们太远，
其视差太小，我们看不出来，所以看起来恒星在远处不动。可惜他的看法不为当时人们的理解，其思想也就被淹没了。
第三节古希腊的物理学知识
古希腊的物理知识主要集中在力学和光学两个方面。力学主要有亚里士多德的动力学思想和阿基米德的静力学。阿基米德不仅提出了著名的浮力定律和杠杆原理，他在得出这两个原理的过程中所采用的公理化方法也成为近代甚至现代物理学研究的重要方法之一。
一力学知识
1.亚里士多德的力学研究
①关于空间：他认为空间即意味着不动。并提出了空间位置的相对性，如“同一位置可以是右也可以是左，可以是上,也可以是下。”但他认为宇宙有限和天球以外是空虚的。
②关于时间：他认为时间就是描述运动的数。他说“时间是使运动成为可以记数的东西”“我们不仅用时间计量运动，也用运动计量时间，因为他们是相互确定的”。他认为时间不同于运动，运动有快有慢，而时间的流失则是均匀的。
③关于运动：他认为运动就是变化，并将自然界的运动分为自然运动和强迫运动。
自然运动是指由于物体在“内在目的”的支配下寻找其“天然位置”的运动，与物质所含元素有关，如重物的垂直下落和轻物竖直上升。含土元素的重物的天然位置在地心，由火元素构成的轻物的天然位置在天空等。物体越重，下落就越快；物体越轻，上升就越快。
强迫运动指借助外力进行的运动，撤去外力，运动停止。物体的运动速度与施加的外力成正比，与在介质中受到的阻力成反比。
对抛体运动的解释:自然界害怕虚空,填补空虚推动物体.
对自由落体速度越来越快的解释：物体越接近其天然位置,其奔向倾向就越强；上方空气柱的重量越来越重等。
④意义：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。在科学史上，他是一个重要的开拓者，尽管其许多观点是错误的，但其历史作用不可否定。
2. 阿基米德（前287—前212）
古希腊最著名的物理学家，数学和力学大师。后人称其为“物理学之父”。著有《论平面的平衡》《论浮体》，其数学研究在欧几里德之后达到那个时代的顶点。
1）杠杆原理：用了7条假设，论证表述了15个命题.
2）浮力定理（阿基米德定理）；
3）证明了正圆柱内切球体的体积与该圆柱体积之比为2:3；他采用了两种方法：
①实际制作了两个材料相同的模型，称其重量；
②从数学上推导论证。
4）提出了重心的概念和物体重心的求法；
5）计算了π的数值在3又10/71和3又1/7之间；
6）发明了滑轮组；
7）发明了阿基米德螺旋提水器等。
据传：
1)铜镜烧船：地中海，罗马要灭亡叙拉古。阿基米德让妇女用铜镜组成一面聚光镜烧战船上的帆，浸了油的绳与桅杆和帆都烧起来了。1747年，法国科学家布韦为了验证这一情况，用360面镜子，拼成一个大凹镜，烧灼了70米外的木堆。
当被围困两年的叙拉古被攻陷时，罗马统帅曾下令不许杀害阿基米德。据说，当时阿基米德正在沙土上画着图形思考几何问题，当两个士兵走来时，他叫到：不要把图弄坏了！但残暴的士兵拔剑刺死了阿基米德，时年75岁。
2）应国王要求，利用机械装置将一艘巨轮拖动。这一机械装置即是他发明的滑轮组。
3)传阿基米德在叙拉古的王宫曾以这样的豪言评价杠杆的作用:“给我一个支点，我可以撬动地球”。
4)鉴定王冠：传阿基米德在洗澡时发现了鉴定王冠的纯金成分的方法，并在国王和大臣面前进行了表演：他先把一块与王冠重量相等的纯金放进一个盛水的容器中，称出溢出水的重量，接着再对王冠重复上述过程，发现溢出的水比前者多，从而说明王冠里掺进了比金轻（密度小）的金属。
另一种说法是：用等重的金块、银块和王冠，分别称出它们在水中的重量，算出它们在水中减少的量，即可断定王冠是否掺了假。
意义：阿基米德的力学研究方法具有“一般”的意义，特别是在几何学的研究中，他将实验和数学推理结合起来的方法，对近代物理学的发展甚至今天都有指导意义。
二 光学知识
欧几里德（约前330—前275）建立的优美的几何演绎体系，是古代数学乃至整个数学史上的最伟大成果之一。他将几何学引入到光学研究，将光学看作是几何学的一个分支，著有《反射光学》，确认光的直进性，并建立了光的反射定律。确定了凹面镜的聚焦点在球心或在球心与球面之间。但他却认为视觉的产生是从人眼睛发射出的光线被物反射回来的结果。
希隆（前150—前100）：用光程最短原理论证了光的反射定律。 光反射时通过的路程SMS ’比任何其他的路程SM ’S ’都短。这个原则后来为费马(Fermat)所发展。
应用：
1.阿里斯塔克（约前310—230）测量日地距离和月地距离之比：
当月亮恰为半月时，日月地构成直角三角形：日-地间的直线为斜边，日-月和月-地间的直线均为直角边，他测得月-地边和日-地边之间的夹角，进而得出日-地间的距离为月-地间的距离的20倍（实际为400倍）。
在月蚀时，地球的影子投射到月球上，阿里斯塔克根据这个影子的大小，计算出月亮的大小（因为已知月-地距离），得出月亮直径约为地球直径的一半（实际为1/4），而太阳直径约为地球直径的10倍（实际为100倍）。
在阿里斯塔克的计算中，测量问题未能解决的很好，所以其数据误差很大，但其研究方法是正确的，惊人的。
2.埃拉多塞(公元前270---前196)：用三尺长的竹竿测地球周长。
埃及的尼罗河旁有两个城市赛恩和亚历山大，由于已修路，联系比较便利。在塞恩有一口很深的井，夏至那天，阳光会照到井底，而阳光同时在亚历山大对竹竿将有一个投影，我们可测出θ角，根据几何关系可知，∠AOS=θ，OS=0A 为地球半径，则：
1stadia=158.5米
L ≈39000千米
现在测量数据约为40000千米
折算出的地球周长与当今的计算值相差仅几百公里。
第四节 中世纪的物理学知识
历史背景：中世纪可以细分为三个时期：
①黑暗时代（5—8世纪）：战争频繁，社会动乱，古希腊学术终结。基督教成为罗马国教，违背宗教的见解受到惩罚。
②阿拉伯文化时代（8—11世纪）：地处东西方贸易交流纽带的阿拉伯，成为沟通东西方文化的桥梁，同时完好的保存了许多古希腊的学术典籍，对后来欧洲文艺复兴乃至近代科学产生重大影响。
③经院哲学时代（11—12世纪）：这一时期的哲学内容是论证和辩护宗教信仰的合理性，主张理性服从信仰，将哲学变成了神学的婢女。代表人物托马斯?阿奎那（1226—1274）将亚里士多德的学说神话，使其成为不可侵犯的权威。反叛代表培根。
一 阿拉伯人的物理成就
1.阿勒—哈增（965—1038）著有《光学全书》：研究了眼睛的结构，如“网膜”、“角膜”、“玻璃状体”、“前房液”等术语均出自于他。 )
(2500002)
(40000stadia R L stadia AS
R ≈=≈=?
πθ
认为视觉是光线从物体发出进入人眼所致；
认为光的入射线、反射线和法线都在一个平面内；
研究了球面镜、抛物镜成像问题；
正确解释了太阳、月亮在地平线附近看起来较大的原因;
2.阿勒?哈兹尼（12世纪人）著有《智慧秤的故事》：
由一根带有5个秤盘的杆秤，可以测量空气中和水中物体的重量,从而编出比重表；发现了水的比重随温度的不同而不同；发现空气有重量，因而阿基米德定律在空气中也适用；指出大气的密度与高度有关；提出物质的量与重量不同，两者成正比关系；他还用路程与时间之比表示速度。
二欧洲人的研究工作
阿拉伯在8-9世纪开始大量翻译希腊的经典著作。从10世纪中叶开始，欧洲一些学者，将阿拉伯文的书翻译成拉丁文。到12世纪，翻译活动形成了更高的浪潮。这种翻译活动为后来的文艺复兴和科学革命准备了学术上的重要条件。此外，可与翻译活动相提并论的重要事件是大学的建立。12世纪，在欧洲建立了牛津大学、巴黎大学和波伦亚大学；后来人们仿照这三所大学又建立了一些大学，同时在大学内又相继成立了一大批专门的学院，这些学院对中世纪晚期学术发展发挥了重要作用。
1 罗吉尔?培根（约1214--1294）的研究
英国人，是13世纪杰出的科学家。大胆同迷信、反动教会作斗争，是近代自然科学的先驱。他提倡：
①倡导实验方法研究自然
他是当时唯一旗帜鲜明地主张科学实验的人。通过实验培根发现了火药的成分；发明了暗室；用光线在雨滴中的折射解释了虹的成因；提出用平凸透镜制成望远镜的设想；研究过蒸汽的作用，并预言可以造出不用人力浆的航船，不用马拉的自动行驶的车，以及能在天上飞行的装置等。
②重视对数学的研究
实验方法和数学方法相结合是近代物理学产生的重要支柱。这种方法在西方始于阿基米德，经培根提到原则的高度，预示着近代科学即将诞生。
培根的思想远远超过了他的时代，并写了很多著作。由于培根的科学思想为当时的教会所不容，在教会的严格监视下，培根在巴黎寺院里生活了10年，后来又被关进监狱14年之久，出狱后两年便与世长辞。他的主要著作《大著作》、《小著作》、《第三著作》等也没有流传，只有其中一小部分以手抄本的形式保留下来。
2.冲力说
六世纪时的斐劳波诺斯在注释希腊著作时，曾批评了亚里士多德的空气动力说，同时提出“无形注入的力”。他否认天体的运动是神灵推动的，而是上帝在初始时就赋予天体的一种力。靠着这种力来维持天体的运动，这种力是永恒的。
14世纪牛津大学的威廉和巴黎大学校长布里丹又发展了“无形力”思想，提出“冲力”概念，并认为冲力的大小与物体的密度、体积、速度成正比。这正是冲量的初步概念。
3.运动学的研究
在分析落体运动时，布里丹等和其他学者一样，也认为重量是运动变化的第一原因。重力可使物体下落，同时也产生冲力的累积和增加；这种连续的增加，导致物体速度的持续增加。
14世纪早期，在牛津大学的梅顿学院，一批学者也开始讨论运动问题，并定义了匀速运动和匀加速运动（后来伽利略直接利用了这些定义）。提出了平均速度定理：一个物体，从静止开始均匀加速，在一定时间内运行一段距离。如果同一物体在同一时间间隔内用等于它的匀加速时间间隔的中点的瞬时速度作匀速运动，它将通过相等的距离。这是中世纪物理学研究的最重要成果之一。
1350年前后，巴黎的尼古拉?奥雷斯姆在《论性质的构形》中对平均速度定理给出了最完美的证明：
S?ABC=S ABGF
AB轴表示时间，AC轴表示速度
奥雷斯姆的证明在14—15世纪的欧洲广为人知。这对以后伽利略关于运动的研究应有
深刻影响。
另外，萨可森的艾尔波特也曾指出，两个大小不同因而重量不同的同质物体在虚空中将以同等速度下落。这都为伽利略关于运动的研究打下了基础。
总之，中世纪晚期的物理学研究已取得了很大的进步，并且为近代物理学的建立创造了一定条件。
4.古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面的贡献：
据载，古印度发现了十进制记数法，经阿拉伯传到欧洲，逐步演变为当今的“阿拉伯记数”。在祖冲之之后1000年，阿拉伯数学家求得圆周率π，准确到小数点之后17位。
总之，在古代我们的祖先创造了瑰丽的文明，许多物理现象和规律被发现和记载下来，成为今后物理学发展的基础。
第五节. 亚里士多德的物理学
一.古代物理学的特点
1.物理现象虽被发现和记录下来，但未形成系统的理论。
2.受神学的支配很强。
3.天才的臆测建立在笼统的直觉观察之中。
二.亚里士多德的物理学
1.亚里士多德（希腊，约公元前384-公元前322）
出生于希腊北部的一个城邦，18岁进入柏拉图学园，并在此学习和工作了20年之久。柏拉图死后，亚里士多德离开了学园，不久到了马其顿，任宫廷教师，约在公元前342年，他成为王子亚力山大的私人教师。公元前335年，又回到雅典，创办了吕克昂学园。亚里士多德的研究很广泛，建立了一个庞大的理论体系，被称为“学术理论帝国”。他系统研究了逻辑学、政治学、论理学、文学、天文学、物理学、生物学等，著述甚丰，据说上千卷，包括《形而上学》、《物理学》、《论理学》、《工具篇》等。被称为古希腊思想史上的“百科全书”。在科学领域里起着奠基性的作用。由于他和弟子们常在散步时进行哲学讨论，所以被称为“逍遥学派”。
2.主要观点
1)提出物理学名称的第一人，强调科学分类。
2)若物体不受力，运动即停止。力是运动的原因。
3)物体越重，下落速度应该越大。
4)地球是宇宙的中心，太阳、行星和月亮围绕它转。
亚氏观点从归纳日常生活出发，加上哲学思辩，后来发展为经院哲学，成为自然科学的障碍。
关于经院哲学:
西欧中世纪主要哲学思想的总称。因产生于天主教的学院，故称经院哲学。主张理性服从信仰，目的在于论证基督教的教条，维护教会和封建主的统治。主要代表为托马斯·阿奎那。宣扬科学的根本目的在于适应神学。
3.被利用
亚氏的某些观点符合封建与宗教统治者的利益，统治集团将其抬到吓人的高度。
思考题
1．简述古希腊元素论的发展，以及亚里士多德的见解。
2．毕达哥拉斯学派是如何运用“数的和谐”思想建立宇宙体系的？
3．原子论的创始人是谁？他们是如何建立原子论的？伊壁鸠鲁对原子论的发展有何贡献？
4．简述古希腊描述宇宙结构的“地心说”的主要内容。
5．简述亚里士多德对物理学发展的贡献，他的学说对中世纪学者有何影响？
6．阿基米德对物理学的贡献有哪些？
7．古希腊的光学研究与应用有什么成就和特点？
8．中世纪阿拉伯在物理学上取得了哪些成绩？
9．简述罗吉尔·培根的物理学成就。
物理学家介绍及名言
1.杨振宁 简介：杨振宁（1922-），出生于安徽省合肥市，著名美籍华裔科学家、诺贝尔物理学奖获得者。其于1954年提出的规范场理论，于70年代发展为统合与了解基本粒子强、弱、电磁等三种相互作用力的基础；1957年由于与李政道提出的“弱相互作用中宇称不守恒”观念被实验证明而共同获得诺贝尔物理学奖；此外曾在统计物理、凝聚态物理、量子场论、数学物理等领域做出多项贡献。 名言：成功的奥秘在于多动手 2、 李政道，（1926-）出生于中国上海，祖籍江苏苏州，美籍华裔物理学家。著名的物理学贡献有：李模型、高能重离子物理、量子场论的非拓扑性孤立子和孤立子星以及破解粒子物理中的θ-τ之谜。1957年，他31岁时与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。他们的这项发现，由吴健雄的实验证实。李政道和杨振宁是最早获诺贝尔奖的中国人 名言：如果没有一个所有的错误都犯了以后，最后的结果当然是对的。
3、 丁肇中(Samuel Chao Chung Ting )（1936年1月27日－），1936年出生，美国实验物理学家。汉族，祖籍山东省日照市涛雒，华裔美国人，现任美国麻省理工学院教授，曾获得1976年诺贝尔物理学奖。他曾发现一种新的基本粒子，并以物理文献中习惯用来表示电磁流的拉丁字母“J”将那种新粒子命名为“J粒子”。 名言：最浪费不起的是时间。 4、 邓稼先（1924—1986），安徽省怀宁县人，中国杰出的科学家、中国“两弹”元勋，先后毕业于西南联合大学和美国普渡大学，获物理学博士学位，1950年回到祖国；他参加组织和领导我国核武器的研究、设计工作，是我国核武器理论研究工作的奠基者之一；从原子弹、氢弹原理的突破和试验成功及其武器化，到新的核武器的重大原理突破和研制试验，均做出了重大贡献；作为主要参加者，其成果曾获国家自然科学奖一等奖和国家科技进步奖特等奖；邓稼先被被称为“中国原子弹之父”；此外有同名影视作品、散文、游戏等。 名言：一不为名，二不为利，但工作目标要奔世界先进水平。
物理学发展简史
物理学发展简史 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
一、古典物理学与近代物理学： 1、古典物理学：廿世纪以前所发展的物理学称为古典物理学，以巨观的角度研究物理，可分为 力学、热学、光学、电磁学等主要分支。 2、近代物理学：廿世纪以后(1900年卜朗克提出量子论后)所发展的物理学称为近代物理学， 以微观的角度研究物理，量子力学与相对论为近代物理的两大基石。
一、古典物理学对人类生活的影响： 1、力学：简单机械(杠杆、轮轴、滑轮、斜面、螺旋、劈) …… 2、光学： (一)反射原理： (1)平面镜：镜子…… (2)凹面镜：手电筒、车灯、探照灯…… (3)凸面镜：路口、商店监视镜…… (二)折射原理： (1)凸透镜：放大镜、显微镜、相机…… (2)凹透镜：眼镜、相机…… 3、热学：蒸汽机、内燃机、引擎、冰箱、冷(暖)气机…… 4、电学： (一)利用电能运作：一般电器用品，如：电视机、冰箱、洗衣机…… (二)利用电磁感应：发电机、变压器…… (三)利用电磁波原理：无线通讯、雷达…… 二、近代物理学对人类生活的影响： 1、半导体： (一)半导体：导电性介于导体和绝缘体间之一种材料，可分为元素半导体(如：硅、锗等)和 化合物半导体(如：砷化镓等)两种。 (二)用途： (1)半导体制成晶体管，体积小、耗电量少，具有放大电流讯号功能。 (2)半导体制成二极管具整流能力。 (3)集成电路(IC)： (A)1958年发展出「集成电路」技术，系利用长晶、蚀刻、蒸镀等方式于一小芯片上容 纳上百万个晶体管、二极管、电阻、电感、电容等电子组件之技术，而此电路即称为 集成电路。 (B)IC之特性：体积小、效率高、耗电低、稳定性高、可大量生产。 (C)IC之应用：计算机、手机、电视、计算器、手表等电子产品。 (4)计算机信息科技之扩展大辐改变了人类的生活习惯，故俗称第二次工业革命。 2、雷射： (一)原理：利用爱因斯坦「原子受激放射」理论，诱发大量原子由受激态同时做能态之跃迁 并放射同频率之光子，藉以将光加以增强。 (二)特性：聚旋光性好、强度高、光束集中、频率单一(单色光)。 (三)应用：
物理学发展史
我所认知的物理学发展史 经典物理学的发展古希腊时代的阿基米德已经在流体静力学和固体的平衡方面取得辉煌成就，但当时将这些归入应用数学，并没有将他的成果特别是他的精确实验和严格的数学论证方法汲入物理学中。从希腊、罗马到漫长的中世纪，自然哲学始终是亚里士多德的一统天下。到了文艺复兴时期，哥白尼、布鲁诺、开普勒和伽利略不顾宗教的迫害，向旧传统挑战，其中伽利略把物理理论和定律建立在严格的实验和科学的论证上，因此被尊称为物理学或科学之父。 研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的一门学科。实验手段和思维方法是物理学中不可或缺和极其重要的内容，后者如相对性原理、隔离体(包括系统)法、理想模型法、微扰法、量纲分析法等，在古典和现代物理学中都有重要应用。物理学一词，源自希腊文physikos，很长时期内，它和自然哲学(naturalphilosophy)同义，探究物质世界最基本的变化规律。随着生产的发展。社会的进步和文化知识的扩展、深化，物理学以纯思辨的哲学演变到以实验为基础的科学。研究内容从较简单的机械运动扩及到较复杂的光、热、电磁等的变化，从宏观的现象剖析深入到微观的本质探讨，从低速的较稳定的物体运动进展到高速的迅变的粒子运动。新的研究领域不断开辟，而发展成熟的分支又往往分离出去，成为工程技术或应用物理学的一个分支，因此物理学的研究领域并非是一成不变的，研究方法不论是逻辑推理、数学分析和实验手段，也因不断精密化而有所创新，也难以用一个固定模式来概括。在19世纪发行的《不列颠百科全书》中，早已陆续地把力学、光学、热学理论和电学、磁学，列为专条，而物理学这一条却要到1971～1973年发行的第十四版上才首次出现。为了全面、系统地理解物理学整体，与其从定义来推敲，不如循历史源流，从物理学的发生和发展的过程来探索。 伽利略的成就是多方面的，仅就力学而言，他以物体从光滑斜面下滑将在另一斜面上升到同一高度，推论出如另一斜面的倾角极小，为达到同一高度，物体将以匀速运动趋于无限远，从而得出如无外力作用，物体将运动不息的结论。他精确地测定不同重量的物体以同一加速度沿光滑斜面下滑，并推论出物体自由下落时的加速度及其运动方程，驳倒了亚里士多德重物下落比轻物快的结论，并综合水平方向的匀速运动和垂直地面方向的匀加速运动得出抛物线轨迹和45°的最大射程角，伽利略还分析“地常动移而人不知”，提出著名的“伽利略相对性原理”（中国的成书于1800年前的《尚书考灵曜》有类似结论）。但他对力和运动变化关系的分析仍是错误的。全面、正确地概括力和运动关系的是牛顿的三条运动定律，牛顿还把地面上的重力外推到月球和整个太阳系，建立了万有引力定律。牛顿以上述的四条定律并运用他创造的“流数法”(即今微积分初步)，解决了太阳系中的二体问题，推导出开普勒三定律，从理论上解决了地球上的潮汐问题。史称牛顿是第一个综合天上和地上的机械运动并取得伟大成就的物理学家。与此同时，几何光学也有很大发展，在16世纪末或17世纪初，先后发明了显微镜和望远镜，开普勒、伽利略和牛顿都对望远镜作很大的改进。 20世纪的物理学到19世纪末期，经典物理学已经发展到很完满的阶段，许多物理学家认为物理学已接近尽头，以后的工作只是增加有效数字的位数。开尔文在19世纪最后一个除夕夜的新年祝词中说：“物理大厦已经落成，……动力理论确定了热和光是运动的两种方式，现在它的美丽而晴朗的天空出现两朵乌云，一朵出现在光的波动理论，另一朵出现在麦克斯韦和玻耳兹曼的能量均分理论。”前者指的是以太漂移和迈克耳孙-莫雷测量地球对（绝对静止的）以太速度的实验，后者指用能量均分原理不能解释黑体辐射谱和低温下固体的比热。恰恰是这两个基本问题和开尔文所忽略的放射性，孕育了20世纪的物理学革命。 化工二班 许尚志 12071240073
中国古代的电磁学成就
中国古代的电磁学成就 中国古人对电和磁的知识的积累及其技术成就，在世界物理学史中占有极为重要的地位。古代人在雷电、静电、静磁学方面的知识以及在罗盘的制造方面远远地走在欧洲人前面。除了用的传统方式解释磁体极性、磁偏角之外，在其他方面的科学发现和技术成就也是令人惊叹的。对尖端放电现象的观察和研究，使古人发明了避雷器，用于高大建筑的顶端，防止雷击。特别是磁的研究与应用对中国古代的生产、军事、航海测量等技术的发展产生了重要作用。 一、摩擦起电 我国古代人在电学知识方面很早就有了“琥珀拾芥”的记载，对静电和雷电现象也有许多值得称道的见解。琥珀是一种透明的树脂化石，在古籍中也写作“虎魄”、“虎珀”。玳瑁是一种类似龟的海生爬行动物，其甲壳也叫玳瑁；汉代王充等人称它为“顿牟”。静电现象的最早记载见之于西汉成书的《春秋考异邮》：“玳瑁吸喏”。“喏”即草屑一类轻小绝缘体。王充在《论衡·乱龙篇》中写道：“顿牟掇芥，磁石引针，皆以其真是、不假他类。” 东晋郭璞在《山海经图赞》中写道：“磁石吸铁，玳瑁取芥，气有潜通，数亦宜会，物之相投，出乎意外”。明代李时珍说：“玳瑁拾芥，如草芥，即禾草也。”类似记载，举不胜举。需要指出的是，芥子比草芥稍重，只要静电力足够大，干燥的芥子也能被琥珀吸引。从以上种种记载可见：人们根据吸引现象将电和磁并列为同一类，这是后来电磁学的思想先导。在西方古代，电和磁是被分别认识的。 除了琥珀、玳瑁之外，古代人还发现了毛皮、丝绸和其他多种物质的静电现象。它们之所以被发现，是由于静电火花和放电声音引起人们的注意。西晋张华在其著《博物志》中最早记述了静电闪光和放电声。他写道：“今人梳头、脱著衣时，有随梳、解结有光者，亦有咤声。”这里描述了两个静电实验：一是用梳子梳头发；二是猛然解脱毛皮或丝绸质料衣服。在这两个实验中都能发现静电闪光和听到放电声。《晋书·五行志》记载了这样一件事：晋永康元年（300），晋惠帝司马衷纳羊氏为后。羊氏入宫就寝，侍人为其解脱衣服；“衣中忽有火，众咸怪之”。这就被当成一件怪事从后宫传出。方以智认为，所有布料都能摩擦起电。他写道：“青布衣，大红西洋布及人身之衣，气盛者皆能出火。”方以智的论断是完全正确的；他所谓“气盛”是他那时代对摩擦起电的一种流行解释而已。梳理头发和解脱衣服所发生的静电放电现象。 二、对雷电的认识 在殷商甲骨文中就有了“雷”和“电”的文字符号。从古代人分别造“雷”与“电”二字起，他们在一个较长时期里在大多数情况下将雷电看作是两种自然现象。《淮南子》说：“阴阳相薄为雷，激扬为电”。它以阴阳二气摩擦与碰撞的激烈程度来区分雷电。早在战国时期，《慎子》说：“阴与阳夹持，则磨轧有光而为电”。《慎子》一书已具有从声音与光二者区分雷电的思想。宋代陆佃在《烟雅·释天》中指出：阴阳相激，“其光为电，其声为雷”。只到此时，雷声电光作为同一现象的不同表现才被人们所认同。 汉代王充对雷电有精辟见解，曾论证雷的本质是火。他在《论衡·雷虚篇》中写道：“雷者，火也。以人中雷而死，即询其身，中头则髦发烧焦，……临其尸上闻火气，一验也。道术之家以为雷烧石色赤，投于井中，石焦井寒，激声大鸣，若雷之状，二验也。人伤于寒，寒气入腹，腹中素温，温寒分争，激气雷鸣，三验也。当雷之时，电光时见，大若火之耀，四验也。当雷之击时，或燔人室屋及地草木，五验也。言雷为天怒，无一效验。然则雷为天
中国物理学史
中国物理学史 学院：机电学院班级：材成102 学号：5901210080 姓名：雷强强 摘要:通过中国物理学史的发展和成就，论述了学习中国物理学史后的感想。 关键词：物理学史、发展、成就 引言：通过一学期的物理学史的学习我学到了很多。作为一个选修课我感觉学知识并不是最重要的，而学习接受知识的方法与方式更重要一些。不过我在物理学史课的学习中也学到了很多知识。下面我就先谈谈中国物理学史的坎坷发展与成就和我学习之后的一些心得。中国物理学史坎坷发展： 中国物理学史是一段沧桑的岁月史。21世纪的我们应当对自己的历史进行解读，尤其对我国的物理学史进行了解，中华民族有过辉煌的历史，四大发明对社会做出的巨大贡献是世人共睹的，但为何又会受百年的奇耻大辱。这一切有着我国的独特文化，他似乎早就给我国物理史带来一种复杂的影响，我们的古人对物理的研究总的说来就是趋于记录现象，而没有进行深入的研究和理论的研究。我们国家对于物理现象的记载可以说是最早国家之一。 我国的物理学发展充满着沧桑，在先秦时期我有过百家争鸣，各家在发挥自己长处，尤其是墨子学说，它的精髓就在于进行深入的研究，就类似于西方的科学思维。但它并没被重视，始皇进行了统一，
中华文化走向一致，尤其汉朝以来的独尊儒术，使得中华民族走向与西方完全不同的路。 整整千年历史长河，我们有李白、苏轼、曹雪芹，但我们没有爱因斯坦、牛顿、伽利略。这似乎又在阐释着为什么在近代我国会受到“华人与狗不得入内”殊礼！ 在这历史长河中，进入仕途，是所有读书人的最高追求，其它一切很可能为邪说。甚至为人鄙视。长时间的大一统且高度中央集权，可谓一人之言，万万人必从之。而对于物理的研究，在短时间并不会给君王带来大量的财富，而更多的人学儒，为皇家所用，帮其管理这所谓的王土。为了培养更多奴才，统治者必将遏制其它学说。而对物理的研究，我们可以说连门都没进。只能作为一个看客草草记录路边的风景。 中国物理学之零零碎碎成就 （１）力学方面 《墨经》中的软科学知识已不全是实际生产知识的总结和记述，而是对力学现象进行了粗浅的概括，并进行了一些推理论证。诸如，关于时空观念、运动学知识、力的概念、力系平衡的论述，以及斜面、滑轮及其应用，等等 （２）光学方面 关于光学知识的记载以《墨经》经下中的八条（１６至高无２３）最为系统。其内容涉及影子生成的道理，本影和半影，由物体与光源的相对位置确定影子的大小，光的直线传播实验，光的反射性和平面
(整理)中国古代物理学知识及其应用简述.
学院：数学科学学院 专业：数学史（研究生） 课程：中国科学技术史稿 学期：2009-2010学年上 指导老师：侯刚 中国古代物理学知识及其应用简述 学生：陈鹏 学号：09205017
中国古代物理学知识及其应用简述 陈鹏 （数学科学学院，09205017） 摘要：中国古代涉及到的物理知识面是相当广泛的，它不仅涉及到力学、光学、声学和热学，而且也探讨了物质的本源。同时也可看出，古代在物理知识代代相传的过程中，也有独到的见解和创造性的应用,很多都处于世界领先地位。 关键字：物理力学光学声学热学 中国古代很早即有物理一词，但其泛指一切事物的道理。正如明末方以智的《物理小识》所说，“物理在一切中”，即使“性命、生死、鬼神”，也“只一大物理也。”有人认为“中国古代物理学是有术无学”，只是停留在经验阶段，没有理论、没有方法，充其量也只达到一定程度技术的层次。也有人认为中国古代人的与物理学有关的经验理论也是科学理论，中国古代物理学历史悠久而内容丰富。 抛开学术上的争论，客观地讲，一方面中国古代人对许多物理现象有比较深刻的认识并上升到经验得以应用，另一方面中国古代人也曾对自然现象的认识达到极高度抽象的理论层次，并用这些理论理解和解释自然现象、物理现象。中国古代有没有物理学，这一方面不同人有不同的理解，另一方面重要的是必须依靠史实说话。只要对中国古代的物理学知识和中国古代解释自然现象的理论有充分的认识，人人都可以得出一个结论。因此，认真学习这部分知识，就比一味地争论更加重要和有意义。而且人们对这个问题的结论，还受限于我们的历史观念以及我们所能掌握的史料的丰富程度，而这两方面都是可变量。如1987年在河南贾湖斐李岗文化遗址，现为中国科技大学研究员的张居中等人发现了距今8000年左右的完整的由鹤类长肢骨制成的骨笛，这些骨笛长约20㎝，7孔，有7个音阶。这一发现使中国的音乐文化历史一举远远超越巴比伦、埃及的音乐历史。象这类发现的出现自然要修正我们对中国古代相关物理学知识的历史看法。因此，随时间的推移、研究的进步、新发现的出现，人们对中国古代物理学知识的认识难免还会发生变化。下面首先简单展示一下中国古人在认识自然现象时形成的物理学知识及其应用情况。 一．对运动的认识 《墨经?经上》说：“动，域徙也。”显然这是指物体位置改变的机械运动。关于静止，《经上》说：“止，以久也。”物体在某一位置停留一段时间。在《庄子》中，庄子记述了其好友惠施的一些学术观点，其中有：“轮不碾地”以及“飞鸟之景未尝动也”的说法，可以想象其对运动的思索已达到相当高的认识水准。 中国古人对运动的相对性也有较早的清楚的认识，有关这方面的文献很多，如汉代成书的《春秋纬?元命苞》中说：“天左旋，地右动。”而南唐的谭峭在其著作《化书》中也说：“作环舞者，宫室皆转，瞰迥流者头目自旋。”更加令人惊异的是在汉代成书的《尚书纬?考灵曜》中，我们可以看到善于观察的古代中国人竟然认识到了力学的相对性原理的思想：“地恒动不止，而人不知。譬如在大舟中，闭牖而坐，舟行而人不觉也。”力学的相对性原理也叫伽利略相对性原理。在1623年出版的伽利略的著作《两大世界体系的对话》中，伽利略是这样描述的：“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，再让你带几只苍蝇、蝴蝶和其它小飞虫。然后，挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面一个宽口罐里。船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向各方面飞行，鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐子中。你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，你向这一方向不比向另一方向用更多的力。你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相等。当你仔细观察这些事情后（虽然当船停止时，事情无疑一定是这样发生的），再使船以任何速度前进，只要运动是匀速的，
物理学发展简史
物理学发展简史 摘要：物理学的发展大致经历了三个时期：古代物理学时期、近代物理学时期（又称经典物理学时期）和现代物理学时期。物理学实质性的大发展，绝大部分是在欧洲完成，因此物理学的发展史，也可以看作是欧洲物理学的发展史。 关键词：物理学；发展简史；经典力学；电磁学；相对论；量子力学；人类未来发展 0 引言 物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。 1 古代物理学时期 古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。 物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。 古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。 直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。 2 近代物理学时期 近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。 近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。
物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的主要成就介绍
物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的主要成 就介绍 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (1831?1879)，出生于苏格兰爱丁堡，英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。 麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成果，是科学史上最伟大的综合之一。 他预言了电磁波的存在。这种理论预见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术，就是以电磁场理论为基础发展起来的。麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学，在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后，坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论"提供数学方法基础"的愿望，决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。 他在前人成就的基础上，对整个电磁现象作了系统、全面的研究，凭借他高深的数学造诣和丰富的想象力接连发表了电磁场理论的三篇论文:《论法拉第的力线》(1855年12月至1856年2月);《论物理的力线》(1861至1862年);《电磁场的动力学理论》(1864年12月8日)。对前人和他自己
的工作进行了综合概括，将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来，经后人整理和改写，成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。据此，1865年他预言了电磁波的存在，电磁波只可能是横波，并推导出电磁波的传播速度等于光速，同时得出结论:光是电磁波的一种形式，揭示了光现象和电磁现象之间的联系。1888年德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在。 麦克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重要贡献，他是气体动理论的创始人之一。1859年他首次用统计规律得出麦克斯韦速度分布律，从而找到了由微观量求统计平均值的更确切的途径。1866年他给出了分子按速度的分布函数的新推导方法，这种方法是以分析正向和反向碰撞为基础的。他引入了驰豫时间的概念，发展了一般形式的输运理论，并把它应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。1867年引入了"统计力学"这个术语。麦克斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学思想的大师，他非常重视实验，由他负责建立起来的卡文迪什实验室，在他和以后几位主任的领导下，发展成为举世闻名的学术中心之一。
中国古代物理学史100题
中国古代物理学史100题 一、选择题 1.春秋时代，有几何光学，力学等研究成果在科学史上有名的著作是： （1）《墨经》（2）《礼记》（3）《禹贡》（4）《内经》答（1） 2.春秋末年，记载了当时手工业的主要工种，是我国古代第一部工程技术方面的专著是：（1）《易经》（2）《诗经》（3）《尚书》（4）《考工记》答（4） 3.春秋时记载了声音共振现象的著作是： （1）《管子》（2）《韩非子》（3）《庄子》4）《山海经》答（3） 4.1954年，在长沙出土了我国最早的天平及砝码是什么朝代的？ （1）周（2）战国（3）秦（4）汉答（2） 5.世界上第一台测定地震方位的仪器叫“侯风地动仪”，它的发明者是： （1）张衡（2）马均（3）丁缓（4）刘安答（1） 6.明朝时，以等比数列创立了十二平均律的科学家是： （1）徐光启（2）宋应星（3）朱载土育（4）沈括答（3） 7.唐初，在《礼记注疏》中解释虹的形成原因的人是： （1）刘禹锡（2）一行（3）孙思邈（4）孙颖达答（4） 8.我国关于透镜聚焦的最早记载是公元2世纪的： （1）《论衡》（2）《淮南方毕术》（3）《春秋纬》（4）《初学记》答（2） 9.《汉书西域传》记载有公元3年观察到： （1）摩擦起电（2）磁石吸铁（3）尖端放电（4）光的折射答（3） 10.西汉刘歆写的什么书记载了指南车？ （1）《太平御览》（2）《西京杂记》（3）《博物志》（4）《后汉书》答（2） 11.西汉墓出土的弩机装有带刻度瞄准用的什么东西，可提高射击确度，类似近代步枪标尺。（1）望山（2）准尺（3）瞄镜（4）靶标答（1） 12.我国什么时代已有玩器竹蜻蜓的记载，竹蜻蜓能飞起的原理与直升飞机相同。 （1）汉代（2）唐代（3）秦代（4）晋代答（4） 13.北宋初年，杨亿记载了什么光学现象？ （1）反射（2）天然晶体的色散（3）折射（4）衍射答（2） 14.北宋时，谁在《萍州可谈》中第一次记载了指南针用于航海，比英国人纳肯早71年（1）朱或（2）梅文（3）曾公亮（4）张载答（1） 15.明末，宋应星在《论气》中对什么物理现象作出合乎科学的解释？ （1）气体流动（2）大气压（3）空气成份（4）声音的产生和传播答（4） 16.我国最早有关毛发摩擦生电的记载，是西晋张华写的 （1）《庄子》（2）《水经注》（3）《博物志》（4）《淮南子》答（3） 17.反映我国古代声学成就的北京天坛内的回音壁、三音石、圜丘建于何时？ （1）清代（2）明代（3）元代（4）宋代答（2） 18.明代发明的用于水战的什么武器是两级火箭的雏型，它当时已有多级火箭的设想 （1）火弹（2）神火飞鸦（3）飞筒（4）火龙出水答（4） 19.宋代谁用浮船打捞沉落江中的铁牛？这是现代沉箱打涝技术的最早应用。 （1）一行（2）沈括（3）苏颂（4）怀丙答（4） 20.最原始的火药火箭是宋代谁发明的？ （1）唐福（2）曾公亮（3）沈托（4）冯继升答（4） 21.盖天说的代表著作是： （1）《灵宪》（2）《开元占经》（3）《周髀算经》（4）《步天歌》答（3） 22.杞人忧天的故事反映了哪种天地结构学说？ （1）盖天说（2）浑天说（3）安天论（4）宣夜说答（4） 23.最早明确提出元气一词的是： （1）老子（2）庄子（3）管子（4）鶡冠子答（4）
中国古代物理学思想带给我们的启迪
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/d52136953.html, 中国古代物理学思想带给我们的启迪 作者：董元昊 来源：《中国科技博览》2016年第26期 【摘要】中国古代物理学思想是古代先人对许多物理现象有了比较深刻的认识，上升到高度抽象的理论层次，并应用于社会生产和生活。虽然在对整个世界的认识上还不能正确理解和解释自然现象、物理现象，但不乏值得我们学习和借鉴的理论精华。作为新世纪的爱国青年，一定要努力发掘我国古代科学家对物理现象的认识和运用，深刻领会我们的祖先所总结的物理现象和规律，在此基础上进行不断的总结和研究，取其精髓，去其糟粕，应用于现代社会实践中去。本文作者深感自己的责任重大，在积极备考的过程中，还花了适度时间撰写了对我国古代物理学思想的体会，值得大家商榷。 【关键词】古代物理时空运动辩证启迪 【分类号】H319 在初中阶段的学习中，我们就开始接触了物理学的一些基础知识，如杆杠、压力、摩擦力、浮力等。进入高中阶段，我们进一步加深了对物理学的探索与应用，学习了诸如牛顿的惯性定律、阿基米德定律、法拉第电磁感应定律等。在物理科的学习中，我们不由自主地想到一个问题：“中国有五千年的文明史，可我们在课堂中学到的物理知识、定理都是外国人总结的，我们的祖先难道就没有留下一些物理学的宝贵遗产吗？” 其实不然，通过不断深入学习和研究发现，我国是世界上最早认识物理现象和规律的国家，我们的祖先对物理知识的总结及运用均有较为详细的记载。如战国时期的《墨经》中首次提出小孔成像、平面镜、凹凸面镜成像等几何光学知识，阐述了焦距和物体成像的关系，要比古希腊欧几里德的光学记载早一百多年；东汉时期张衡所著的《论衡》对力学、声学、热学、电磁学等方面的物理现象都进行了归纳与总结，有关力与运动的关系、声音在媒质中的振动和传播、物态与温度之间的关系、“玳瑁吸褡”解释摩擦起电现象等研究，较之《墨经》有了进一步的充实和发展，特别是他根据物理学原理发明的漏水运转浑天仪和候风地动仪更是将物理学知识运用于社会实践活动推向了巅峰。另外，清代科学家皱伯齐所著的《格术补》在《墨经》、《梦溪笔谈》等有关光学论述的基础上，进一步用几何光学的方法，透彻地分析了许多光学原理、光学仪器的结构和光学现象。还有南北朝时期祖暅所著《称物重率术》、清代李善兰所者《重学》等物理学专著，对我国古代物理学知识的总结、运用和发展做出了重要贡献。 事实上，我国古代科学家在中国长达五千年的历史长河中积累了悠久而丰富的物理学思想，留给我们后人异常宝贵的精神财富。如： 1、时空观思想
物理学近年来的重大成就
物理学近年来的重大成就 对量子世界的研究是20世纪以来物理学的主攻方向。微观世界具有与宏观世界不同的特性，许多量子现象及其物理本质难以把握，往往争论不休，最著名的是爱因斯坦与哥本哈根学派关于量子特性的世纪争论。 21世纪以来，现代物理学的发展利用扫描隧道显微技术，可以观察和移动单个原子或分子；运用飞秒激光技术，可以研究分子内部动力学过程。特别值得一提的是，法国物理学家阿罗什与美国物理学家维因兰德由于创建了一种巧妙的试验方法，从而能够直接观察单个微粒却不对其自身产生破坏，开辟了量子物理学实验领域的新时代，而获得2012年诺贝尔物理学奖。到目前为止，物理学家已经从对量子世界的“解释”阶段，开始进入“调控”时代。 在对量子物理的研究方面，我国物理学家也作出了重大贡献。由中国科学院物理研究所和清华大学物理系的科研人员组成的联合攻关团队，经过数年不懈探索和艰苦攻关，于2013年3月宣布，成功实现了“量子反常霍尔效应”，这是国际上该领域的一项重大突破。 21世纪物理学研究的另一个重大方向则是对物质世界基本结构的探索。按现代物理学的认识，宇宙中我们目前观察到的物质只占宇宙的4﹪，暗物质则占宇宙的23﹪3，还有73﹪是暗能量。暗物质的存在虽然在理论上已被人们接受，但是暗物质到底是什么？有些什么性质？仍然是个“迷”。由丁肇中主持、诸多中国科技人员参
与的阿尔法磁谱仪项目，2013年公布：从宇宙射线流的观察中获得符合暗物质理论预测的实验数据。 前不久，又传来物理学的一个重大进展。2013年3月14日，欧洲核子研究中心公布，希格斯玻色子存在的预测得到实验证实。从而使62个亚原子粒子形成一个完美家族。1964年由比利时物理学家恩格勒与英国物理学家希格斯分别提出的亚原子粒子质量来源的理论（希格斯机制）也因此获得2013年度诺贝尔物理学奖。
物理学发展史上的里程碑式的人
物理学发展史上的里程碑式的人
物理无处不在。它在遥远的宇宙边缘，它在星系中央的超大质量黑洞，它在构成万物的基本粒子，它甚至存在于看起来是空的空间内。物理学家的目的就是要去研究在这个物质世界中所发生的一切：掉落的苹果，行星和恒星的运动，以及微观世界中亚原子粒子的行为等等。 我们对我们所身处的这个宇宙已经有了越来越多的了解。而这一切都离不开下面这些物理学家的深刻洞察力，他们的理论、想法及发现彻底地改变了我们对宇宙的认知。 △伽利略（Galileo Galilei, 1564 - 1642）在物理学上最著名的贡献之一是他对物体运动的研究。在1630年代，他证明了所有在做自由落体运动的物体都有相同的加速度。换句话说，在没有空气阻力的情况下，羽毛和铅球将同时落地。霍金说：“自然科学的诞生要归功于伽利略。 △基于伽利略在物体运动的研究，牛顿（Isaac Newton, 1643 - 1727）在1687年发表了《自然哲学的数学原理》，阐述了三大运动定律和万有引力。他通过论证开普勒定律与他的引力理论间的一致性，证明了地球上的物体与天体的运动都遵循着相同的物理定律。
△对电和磁的研究是法拉第（Michael Faraday, 1791 - 1867）最著名的工作。在1831年，他发现了电磁感应现象；1839年，他提出了电学和磁学之间存在着基本关系。 △1864年，麦克斯韦（James Clerk Maxwell, 1831 - 1879）发表了他的电磁学理论，他提出了将电、磁和光统归为电磁场中的现象。麦克斯韦指出电场和磁场以波的形式在空间中以光速传播，同时从理论上预测了电磁波的存在。
中国古代物理学贡献
中国古代物理学贡献 物理，古人云“事物的道理”，为历代大儒名宦所重。古代中国人不仅记述了许多物理现象，发现了一些物理规律或定理，尚有饱含物理知识的诗词歌赋传世。本文展现了中国古代科学在物理学方面的概貌。中国古代物理学可与西方同一时期相比的有力学与光学两个分支；在电磁学和热学方面，中国取得了远胜于西方的成就；在声学，特别是在乐律方面更是成绩卓著。 在古代，物理则与日常生活息息相关。下面，依据生产技术和社会形态以及科学著作诞生年代，我们选择具有代表性的跟物理学有关的记载，介绍中国古代物理学发展概况. 一。力学方面 《墨经》最早对力下了定义：“力荆之所以奋也”.意思是力是使物体运动状态改变的原因.《墨经》第114. 116条对时间和空间最早作出了正确定义:“宇或徒，说在长宇久”；“行修以久，说在先后。”意思是说物体位置改变是空间随着时间自近而远的持续增长。“墨经”还最早论述了“杠杆原理”和“浮体平衡原理”。《论衡.状留篇》中的:“是故车行于陆，船行于沟，其满而重者行迟，空而轻者行疾。" “任重，其进取疾速，难矣。”意即在一定外力条件下，较重的物体运动较慢，其开始运动和加快运动也难。《论衡》中:“古之多力者、身能负荷千钧。手能决角伸钧，使之自举，不能离地”。最早提出系统的内力不能使物体运动的结论。 2. 2热学方面 《考工记》中：“凡铸金之状，金(铜)与锡；黑蚀之气竭，黄白次之;黄白气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之.然后可铸也。”是我国最早对温度的认识，这
段大意是在熔炼金属过程中，根据物体颜色判断物体冷热程度。 《论衡》中:“云雾、雨之徽也，夏则为露，冬则为霜，温则为雨，寒则为雪，雨露冻凝者，皆由地发，不从天降也。”的论述是世界上最早分析一年四季物态变化形成的原因。《论稀 .寒温篇》中的论述:“夫近水则寒，近火则温，远则渐微。何则?气之所加，远近有差也”。是世界上最早对热传导的论述。 2. 3磁学方面 春秋末期(约公元前5世纪)《管子·地数篇》有：“山上有慈石，其下有铜金"。约公元前239年的《吕氏春秋·精通》中有：“慈石召铁，或引之也”.这是世界上最早对磁现象的认识。 2.5声学方面 我国古代很早就对共振现象有记述，公元前3世纪—4世纪的《庄子》一书就记载了调瑟时发生的共振现象。这种基音与泛音共振现象的发现比西方早得多，欧洲直到15世纪才由达·芬奇首次进行共振实验。《墨子·备穴篇》还记述了共振现象的具体应用：在城墙根下每隔几米，挖一个坑，坑内埋置容量为70升—80升的陶瓮，瓮口蒙上皮革。若有敌人挖地道攻城，可以根据各陶瓮声响情况，确定敌人挖掘的位置和方向。 3.5电学方面 《论衡》中的“顿牟掇芥慈石级缄”。(顿牟；墟泊；芥；=种很轻草木；械；针；缀；吸引)；说明人们已经对电、磁有了相当深刻的认识。 4. 2磁学方面 《梦溪笔谈》第58条：“以磁石磨针锋，则锐处指南，亦有指北者，恐石性不同”，这段话说明当时已发现了磁铁有两极；《梦溪笔谈》第437记载的：“方
物理学前沿简介
放射物理与防护绪论 物理学是自然科学中基本的学科，是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。在尺寸标度上涉及从基本粒子到整个宇宙，在时间标度上从飞秒级的短寿命到宇宙纪元。物理学确立的新概念和理论，已经成为人类对周围世界认识的不可分割的部分，直接影响到社会生产和生活，对社会发展起着推动作用。一、物理学的发展 纵观物理学的发展史，根据它不同阶段的特点，大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代，由于生产水平的低下，人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察，和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测，来把握自然现象的一般性质，因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时，物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期，首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学，如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中，有力的概念(“力，形之所以奋也”)的记述；光学方面，积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述，并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面，发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象，并在此基础上发明了指南针。声学方面，由于音乐的发展和乐器的创造，积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面，提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期，观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法，但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如，我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验，以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之，从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末，由于生产的发展，虽然积累了不少物理知识，也为实验科学的产生准备了一些条件
中国古代物理学-刻舟求剑
中国古代物理学-刻舟求剑 船、河岸与水三者之间谁在运动？天与地、月与 云谁在运动？这是古代人最关心的运动学问题。这里同时 涉及参考坐标与相对运动两方面的问题。船、河岸与水三者谁在运动的问题，几乎同时困扰了古代东西方的哲人。亚里士多德曾经提出，停泊于河中的船实际上处于运动之中，因为不断有新水流与该船接触。“不能同时踏进同一条河”的 命题就是由此而来的。古代中国人以自己的思考方式回答这些问题。晋代天文学家束皙〔xi西〕说：乘舟以涉水，水去而船不徙矣。(《隋书·天文志》) 这个立论方式恰恰与亚里士多德相反。束皙认为，这动着的船实际上是不运动的。如果过江时保持船与河岸的垂直状态，船与河床的相对位置就不改变。将参考坐标取在过江线或河床上，这时就得出“水去而船不徙”的结论(图2-10)。另一种看法是，任船与 水同速漂流，将参考坐标取在整个水流上，船对于水也不发生位置移动。图2-10 船过江示意图船C从A点过江，它总是在两岸的AA'线上，而水流B却随时在改变它与AA'线的相对位置。从物理学看，决定空间位置或运动 与否必须有一个参考系。否则，就会“西家谓之东家，东家谓之西家，虽皋〔gao高〕陶〔古音yao腰〕之理，也不能定其处”(《淮南子·齐物训》)，连古圣皋陶都不能断其是非。不
清楚参考坐标的人，就像“刻舟求剑”一样胡涂。刻舟求剑的故事原出于战国末期吕不韦(？-公元前235年)主持编纂的《吕氏春秋》，至今读起来还脍炙人口。它所包含的物理意义是极其深刻的。该故事说：有一个楚国人乘船过江，他身上的佩剑突然掉落江中。他立即在船舱板上作一记号，对其船友说：“这是我的剑掉落的地方。”到了河岸，船停了，他就在画记号的地方下水取剑。“舟已行也，而剑不行。求剑若此，不亦惑乎？”(《吕氏春秋·慎大览·贵因篇》)如此求剑，不是犯胡涂吗？从故事编纂者的口气来看，他是知道如何才能找到掉落江中的剑。从物理角度看，找到这把剑落水的位置有两种办法：一、记下掉落位置离岸上某标志的方向和距离。这就是说，以河岸作为参考坐标。二、在船不改变方向和速度的情况下，记下剑掉落时刻、船速与航行时间，据此求出靠岸的船与剑掉落地点的距离。这就是说，以船作为参考坐标。至于真正找到这把剑，还得考虑水流、浮力等其他因素。参考坐标选取适当与否，对解决运动学和动力学中的问题是很重要的。在相对运动中，选取不同的坐标就有不同的运动结论。古代人常说：“仰游云以观，日月常动而云不移”(《隋书·天文志》)，“见游云西行，而谓月之东驰”(《抱朴子·内篇·塞难》)。而在行船舱板上人们感觉的是，“不疑行舫动，唯看远树来”(南朝梁元帝诗《早发龙巢》)，“看山恰似走来迎”(《敦煌曲子词集》)。由于参考坐标的关系，
物理学发展简史
物理学发展简史 专业：物流工程１１１ 学生：吴建平 学号：２０１１２１６０３１ 老师：代群
摘要：物理学的发展大致经历了三个时期：古代物理学时期、近代物理学时期（又称经典物理学时期）和现代物理学时期。物理学实质性的大发展，绝大部分是在欧洲完成，因此物理学的发展史，也可以看作是欧洲物理学的发展史。 关键词：物理学；发展简史；经典力学；电磁学；相对论；量子力学；人类未来发展
引言 物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。 一古代物理学时期 古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。 物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。 古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。 直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。 二近代物理学时期 近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。 近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。 公元15世纪，哥白尼经过多年关于天文学的研究，创立了科学的日心说，写出“自然科学的独立宣言”——《天体运行论》，对地心说发出了强有力的挑战。16世纪初，开普勒通过从第谷处获得的大量精确的天文学数据进行分析，先后提出了行星运动三定律。开普勒的理论为牛顿经典力学的建立提供了重要基础。从开普勒起，天文学真正成为一门精确科学，成为近代科学的开路先锋。 近代物理学之父伽利略，用自制的望远镜观测天文现象，使日心说的观念深入人心。他提出落体定律和惯性运动概念，并用理想实验和斜面实验驳斥了亚里士多德的“重物下落快”的错误观点，发现自由落体定律。他提出惯性原理，驳斥了亚里士多德外力是维持物体运动的说法，为惯性定律的科学逐渐从哲学中分裂出建立奠定了基础。伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上