物理学史论文

论文

题目：以太的探究

学院物理电气信息学院专业物理学（师范）年级07级

学生学号12007243996 学生姓名

指导教师

2010年05月25日

以太的探究

摘要:本文系统地回顾了物理学中以太与真空观念的发展,从以太学说的历史演变，分析了以太思想在物理学发展过程和现实中的科学价值；并指出在现代物理学中真空在本质上是一种以太。

关键词: 以太；真空；旋涡以太；弹性以太；电磁以太；引力以太；以太的潜在科学价值

1以太概念的形成与发展

1. 1早期的以太概念

“以太”一词，起源于古希腊，最初见于一则神话传说:暗神伊利波斯与夜神尼卡丝结合，生出个精灵气旺的宙斯神来，这就是以太。在哪个时候，以太表示精灵之气，弥漫于宇宙。后来，以太作为构成物质的一种基本单元出现在古希腊的科学中。亚里士多德有句名言:“大自然是厌恶真空的”。他提出了五元素说，认为月层以下的一切物体都是由土、水、气、火四元素组成的，月层以上的天体则是由更纯洁的第五种元素“以太”构成。俄国化学家门捷列夫曾把以太作为原子序数为零的物质列入他的元素周期表中。

1. 2以太作为传媒物被正式引入物理学

16世纪末，吉尔伯特断定地球是一个大磁铁，他认为磁铁有灵魂，并从磁铁内发出来。他借用以太这个名词来表示磁铁的灵魂，磁以太包罗着临近的铁物体，把它们拉向自身。但这只是一种思辩式的大胆想象。在17世纪，R.笛卡儿最先把以太正式引入物理学，并赋予它某种力学性质。笛卡儿认为，物体间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任何超距作用。他认为“虚空”是不可能

的，整个宇宙充满着一种特殊的易动物体一以太，以太虽然不能为人的感官所感觉，但能传递和施加力于浸在其中的物体上。以太在不停地激烈运动中，卷起一个个旋涡。太阳周围的以太旋涡，带着行星绕太阳运动，行星周围的以太旋涡，带着卫星及其他小物体运动，这正如河中浮草被卷进旋涡一样。

1. 3以太作为光波的荷载物与光的波动说相联系

为了解释光的千涉、衍射等现象，探求光的本性，R.胡克首先提出了光的波动说，惠更斯做了进一步发展。在相当长的时期内，人们对波的理解只局限于某种媒介物质的力学振动，这种媒介物质就叫波的荷载物，如空气就是声波的荷载物。惠更斯认为光波的荷载物就是以太。由于光可以在真空中传播，他认为以太由许多很小的弹性粒子紧密压缩而成，充满了包括真空在内的全部空间，并能渗透到通常的物质之中，光是在以太中传播的波，光的传播速度决定于以太的弹性和密度。由此建立了以他的名字命名的次波原理---惠更斯原理。牛顿也承认以太的存在，在他看来，以太不一定是单一的物质，因而能传递各种作用，如产生电、磁、引力等不同的现象，以太可以传播振动，但以太的振动不是光。19世纪菲涅耳根据以太理论导出了光在相对于以太运动的透明物体中的速度公式。他还提出，透明物质中以太的密度与该物质的折射率二次方成正比以及以太曳引假说。

当然，以太说也遇到一些问题。首先，若光波为横波，则以太应为有弹性的媒质，那么天体在其中运行而不受阻力的事实如何解释?为此，有人提出，以太可能是一种像蜡或沥青样的塑性物质，对于光那样快的运动，它具有足够的弹性像是固体;而对于像天体那样慢的

运动则像流体。

另外，弹性媒质中除横波外，一般还应有纵波，但实验却表明没有光纵波。为了适应光学的需要，人们要对以太假设一些非常的属性(如容变弹性模量为零，切变弹性模量为无穷大等等)。因为光有不同的频率，每种频率的光还要求有自己的以太。光学对以太性质所提出的要求很难同通常的弹性力学相符合。

1. 4电磁以太和光以太的统一

正当人们为了光以太的性质大伤脑筋时，法拉第发现了空间具有电和磁的性质。他引入了力线来描述电作用和磁作用，他假设在电荷和磁极周围的空间里有一些力线或一些质点链，这些力线在离开源后，可以在空间自由行进，作用于远方的导线或磁体上。在他看来力线是现实的存在，空间被力线充满着，而光和热可能就是力线的横振动.他曾提出用力线来代替以太并认为物质原子可能就是聚集在某个点状中心附近的力线场。他在1851年又写到:“如果接受光以太的存在，它可能是力线的荷载物。”但法拉第的观点并未被当时的物理学家所接受。

到19世纪60年代前期，麦克斯韦在前人的基础上总结出了描述电磁现象的麦克斯韦方程组，并推出电磁场的扰动以波的形式传播，其传播媒质就是电磁以太，电磁波在空气中的速率为8

?，与

m s

3.110/

当时已知的空气中的光速8

?，在实验误差范围内是一致的。

m s

3.110/

麦克斯韦指出光就是产生电磁现象的媒质(以太)的横振动。在1855年，他把磁感应强度比做以太的速度，并认为以太绕磁力线转动形成

一个个涡元，在相邻涡元之间有一层电荷粒子。1888年赫兹用实验方法证实了电磁波的存在。光是一种电磁现象，有一种以太就可以传播光和电磁波，这样电磁以太和光以太获得了统一。

19世纪90年代洛伦兹提出了新概念，他把物质的电磁性质归之于其中同原子相联系的电子效应。物质中的以太同真空中的以太在密度和弹性上都无区别。他还假定物质运动时并不带动以太运动。由于物体中的电子随物体运动时不仅要受到电场力的作用，还要受到磁场力的作用及物体运动时其中将出现电介质运动电流，运动物质中的电磁波速度与静止物质中的并不相同。考虑了上述效应后，洛伦兹同样得到了菲涅尔关于运动物质中的光速公式。这时不同频率的光需要不同的以太问题也就不再存在了。在洛伦兹理论中，以太除了荷载电磁振动之外，不在有任何其他的运动和变化。这样它几乎已退化为某种抽象的标志，除了作为电磁波的荷载物和绝对参考系，它己失去了其他所有的具体生动的物理性质。

1. 5以太绝对参照系的探求

人们普遍认为，牛顿物理学不需要以太，并认为这个无所不在的媒质首先用在光的波动理论中，但情况并非如此，牛顿力学有它未直呼其名的以太，它不过叫绝对空间罢了。在“质量 加速度=力”这个运动定律里，不仅提及物质体系，还要提及坐标系。因为要定义加速度，就必须选择一个适当运动状态下的坐标系.如果该坐标系的运动状态选择不当，则对这个坐标系牛顿运动方程将不成立。这就是说，物体所在的环境，以某种隐而不宣的方式作为一种存在因素，随同实

际物体本身和实际物体之间的距离一起出现在运动定律里。这里的“环境”就是牛顿的“绝对空间”，它显然是一个惯性系(使牛顿定律成立的坐标系)。

麦克斯韦从他的方程组里算出了电磁波的速度。，但没有指明是相对于谁的速度。根据光的以太论，人们自然想到是相对于以太的速度。这样，只有相对于以太静止的惯性系中测得光速才是c，而相对于以太匀速运动的惯性系中测得光速就不是c。这就是说，相对于以太静止的惯性系具有特殊的地位，我们叫它以太参照系或绝对惯性系。那么是否存在以太参照系?光速是否在不同的惯性系里具有不同的速度?人们做了许多实验来探求以太绝对参照系，最著名的就是迈克尔逊一莫雷实验，实验表明光速在不同的惯性系里是相同的，与光源的运动无关，以太参照系是不存在的，麦克斯韦的电磁理论在所有的惯性系里都成立。

1. 6相对论里的以太

既然光速在不同的惯性系里是相同的，爱因斯坦在1905年的论文里写到:引入以太是多余的。但在1924年爱因斯坦又从不同角度重新审视了以太，他说:“我们现在如果来谈以太，当然不是谈力学理论里的那个解说波动的物理以太或物质以太。”他认为，不去谈什么以太，而来谈空间的性质可能也一样。这样一来，牛顿的绝对空间就是力学以太，但以太不再是牛顿力学的怪胎，而是自然界中确有与之对应的物理实在，而且相对论也需要以太。力学以太保留下来的唯一东西是以太有确定的运动状态，这个状态代表的是绝对静止。狭义相对论中的以太也是绝对的，因为它把以太对惯性的和对光的传播的影

响看成与任何物理影响无关。按照狭义相对论物体的几何性质不但受到动力学的影响，而且还要受到以太的影响。广义相对论的以太不是绝对的，它既不同与经典力学的以太，也不同与狭义相对论的以太，如果宇宙是封闭的，空间是有限的，则以太性质的规定是完备的。广义相对论的以太是这样的一种媒质，它本身完全没有一切力学的和运动学的性质，但它却参与对力学(和电磁学)事件的决定[。从这里可以看出，爱因斯坦所讲的以太就是空间的性质。爱因斯坦说:“依照广义相对论，一个没有以太的空间是不可思议的;因为在这样的空间里，不但光不能传播，而且量杆和时钟也不可能存在，因此也就没有物理意义上的空间一时间间隔。”

1.7以太与真空

爱因斯坦说:“理论物理学决不能没有以太，即，具有物理性质的连续场;因为广义相对论排除直接的超距作用。然而每种接触作用的理论都认定要连续场的，因此也就认定有一个以太存在。”在这里爱因斯坦又把以太和场联系了起来。在爱因斯坦心目中，除去物质就是场，而场是在物理学里起因果纽带作用的东西，场是传递量子之间相互作用的。物质之间有场，物体之间的空间有力，场或者力体现空间的性质。现代量子论的研究表明，物质与“真空”是相互影响的，只此一点就可说明“真空”与广义相对论的“以太”相类似。因为从来没有人给“以太”这个名词下过科学的、严格的定义，也没有对“以太”的性质给出令人信服的规定，“以太”的内涵是随着时代的发展而发展的。为此，我们可以认为，现代量子场论研究的“真空”就是爱因斯坦所谓的理论物理学不可或缺的那个“以太”或物理空间。“以

太”、空间、真空指的是有物理性质的同一个物理实在，只是名称不同而己。

2．以太在物理学发展史上的重要地位

2. 1以太概念在人们探求真理中起到的作用

物理规律并不是人们一开始就明白、清楚的，都是要经过长期的探索，反复验证才确立下来的。而在探索和验证的过程当中，总要出现一些曲折，甚至错误，人们就是在纠正错误的过程中获得真理的。以太概念的演变与发展从一个侧面反映了物理学的发展规律。特别是作为探索物理学规律的探针，以太在人们探索物质结构、探索光的本性以及人们正确时空观的确立过程中都起到了非常巨大的作用。

2. 2以太概念与近代物学

近代物理的建立与发展与以太概念有着不可否认的联系。首先，相对论的建立直接与以太参照系的探求有关。19世纪末，许多人在设计实验来测量以太漂移的速度，寻求以太参照系，但都劳而无功。经典力学和电动力学之间出现了矛盾，爱因斯坦正是从解决矛盾出发，否定了绝对参考系的存在，开始了物理学的革命。其次，以太论的“空间不空”的物理思想在今天看来是完全正确的。以太论认为空间不是虚空的，而是充满了一种特殊物质一以太，它是许多物理事件的携带者或媒介。今天的量子场论认为真空不是虚空，是量子场系统的基态，真空的激发或振动能造成可观测的物理效应。另外，以太论认为的自然界不存在超距作用的思想与近代物理学的理论也早一致的。

3以太说的潜科学价值

3.1以太说起源于对未知物质形态的哲学思辩

恩格斯曾指出“如果理论自然科学想追溯自己今天的一般原理发生和发展的历史，它也不得不回到希腊人那里去。以太说起源于人类对物质存在形式的猜想。泰勒斯作为古希腊的第一个自然哲学家留下一句名言“万物源于水”，其后自然哲学家相继发展了对自然进行说明的理论。其中德漠克利特提出了在科学思想史上极为重要的原子论。虽然这一理论在希腊时期还只是一种哲学的思辨，但作为一种杰出的科学思想，它指出世界的共同基础是原子。另一重要假说即朴素的元素说，早期由哲学家爱奥尼提出，并用物质自身的运动和变化来说明自然、宇宙、物质的本质问题。后来亚里士多德加以发展，他设想天体和地球是由不同材料组成:月层以下的一切物体都是由土、水、气、火四种元素组成，月层以上的天体则是由更纯洁的第五种元素“以太”(希腊文，意思为徽烧和发光)构成的。因此“以太”最初是被作为一种特殊物质而引进了物理学的，虽然这只是人类对自然科学认识开始时对未知物质形态的一种幼稚猜测，但却从一开始就具有明确的唯物主义倾向，是“在自己(科学)的萌芽期就十分自然地把自然现象的无限多样性的统一看作不言而喻的，并且在某种具有固定形体的东西中，在某种特殊的东西中去寻求这个统一。”此后，以太在宇宙论中一直被作为天空占有物使用。在科学历史发展的过程中以太经历了哲学以太、力学以太、光以太和电磁以太等而不断地被赋予新的内涵，其生动的物质模型在客观上起到理论的基底作用，即使在被新理论抛弃时也会从反面对相关理论的发展、完善和创新提供不小有益的启示。因此，从历史的辨证角度看，以太为后人探索未知物质形态乃至

近代有如真空的本质等拓展了思维空间，以太在科学历史上几经兴衰而总是被否定不掉正是由于其物质性所激起的反思。

3.2以太的合理内核在于对超距作用的否定

使以太(ether)首次在物理学中被赋予某种力学性质而成为科学中的一种概念的是法国哲学家笛卡尔，他在《哲学原理》一书中提出“旋涡假说”以解释天体间相互吸引和运转。他假定星际空间充满着连续分布的以太粒子，天体之间的所有作用都是通过以太的应变和运动来传递的，不存在超距作用，各部分因此而产生圆周运动，形成旋涡。如地球周围的涡旋以太卷着月亮绕地球转，太阳周围的涡旋以太卷着各个行星绕太阳转。这一理论虽然没有运用笛卡尔自己倡导的数学方法，更没有实验观察结果的支持，而且有不少可疑假设，也算不上实证科学的理论，但其合理内核“只有物质相接触才能产生力，不存在超距作用，凡有广延和空间的地方必有实体”的潜科学价值是不容置疑的。首先，在这里笛卡尔用具有力学模型的以太巧妙地把上帝排除在自然规律之外，并且在经典力学体系尚未成熟的时期就突破力学研究的一般模式，着手于天体演化的研究表现出独特的辩证法思想，可以说，这为牛顿从运动理论的角度打破亚里士多德关于日上世界与日下世界的界限奠定重要基础，也为近代科学的发展扫清了道路;其次其中的方法论意义，对后来麦克斯韦电磁场理论乃至近代物理的相对论等均起到独特的、深远的影响;第三，强调了“凡有广延和空间的地方必有实体”“空间和实体实际上没有区别”的“广延实体’的思想，其蕴含的“真空不空”的唯物主义观点和物质无限广延的辩证思维被马克思称之为是“真正的自然科学的财产”，其方法论思想

为现代物理学提供了指导。

在光的波动学的发展过程中，否定超距作用的接触作用观点也起到积极作用。荷兰物理学家惠更斯(1629一169s)首先把以太作为光波载体引人到光的波动理论中，后来托马斯·杨和菲涅耳加以发展，牢固了波动光学的基础。有助于人类对光本质的认识，他的理论也激起了牛顿学派对光学研究的兴趣，从而推动了光学理论的发展，其思维上的创新意义是深远的。

19世纪建立并发展完善的电磁理论，从法拉弟把以太看作是力线的荷载体，到麦克斯韦设想把以太作为电磁现象的物理实在，都是基于接触作用观点。并且进一步实现了光和电磁现象的逻辑上的统一。指出电磁现象也要像对光和热那样，应该肯定是以同样的以太作为媒质的。“这种以太媒质可以弥撒于空间并渗人物体”0尤其是1887年赫兹用实验证实了麦克斯韦电磁场理论所预言的电磁波的存在以后，以太作为宇宙组成的基本要素被广泛接受。但是值得注意的是，麦克斯韦以电磁以太模型成功解释电磁作用的微观机理，从而使接触作用思想在物理学中深深扎下了根，因此，以太在19世纪麦克斯韦的早期电磁理论及其发展中所起的重要的理论背景作用是毋庸置疑的。随着电磁理论的进一步发展，特别是寻找绝对参照系的迈克尔逊一莫雷实验的零结果，以及后来狭义相对论和量子力学的创立，人们抛弃了以太而接受了场作为物质存在的一种形式的概念。但是不可否认，在这里爱因斯坦抛弃的是作为绝对时空下最优坐标系载体的“绝对以太”。正如爱因斯坦所说“理论物理决不能没有以太，因为广义相对

论排除直接的超距作用，每一种接触作用的理论都认定要连续场的，因而也就认定有一种以太存在。”显然，取而代之的具有“弥漫于空间，并渗人物质“的特殊物质的场，却依然保留着以太的接触作用思想和物质性的合理内核。

3.3以太说的还原论思想与场论的发展

追求简单性是科学家的一个长期信念，爱因斯坦曾指出“从希腊哲学到现代物理的整个科学史中，不断有人企图把表观上极为复杂的自然现象归结为几个简单的基本观念和关系。人们在研究复杂事物和复杂过程中所采取的从实体上进行还原的方法，即试图在所有复杂的现象中找到共同具有的物质实体，并把它作为差异性的共同基础。其理论的前提越简单，它所涉及的事物就越多，适用范围就越广，它给人们的印象也就越深刻。

以太说从其哲学起源就隐含还原的本义，亚里士多德把天上现象还原为以太，笛卡尔把天上和地下统一起来提出传播引力作用的涡旋以太，牛顿的绝对静止的最优坐标系用以太作为理论基底，惠更斯、菲涅耳和托马斯·杨建立的光以太传播理论，电磁场理论中用充满旋祸的电磁以太模型解释电磁作用的微观表现，还原论思想均在其中起着积极的主导作用，推进了相关理论的发展。这一思想还对近代自然科学的产生和发展起着重大影响，如“热素”“电流质”“磁流质”“光粒子”等“无重流质”等概念以及地质学中的地质单元，生物学中的细胞等，尽管其中有些后来甚至阻碍过科学的进一步发展，但是其潜科学意义是不可否定的。近代量子场论的建立，进一步指出自然界中所有的实物和辐射粒子都是量子化的，现实世界的本质是场的集合，

可以说这使得还原论思想得到了最完美的表达。此外，在对自然界四种基本作用力传递载体的探求中，先后找到的光子、介子、胶子以及尚待发现的引力子.其对各种力的本性寻求统一的思维—即还原论思想以及否定超距作用的接触作用思想是显而易见的。在此，我们看到科学发展的历史行程中观念的演化、扬弃和升华以及科学思想在逻辑发展中的思维创新。

4结束语

回顾物理学的发展，我们看到以太自出生以来便是具体物质这个家族中的一个顽童，但这一假的合理内核“不存在超距作用，不存在绝对虚空，真空不空，”的接触作用的哲学观点以及对力的本性寻求统一的还原论思想，确实曾经对物理学的过去产生过重要影响，它对我们从一个侧面了解物理学的发展史是有益的。此外，近代天文学四大发现之一的宇宙微波背景幅射和暗物质，引起的人们对未知物质形态的探索，重新引起人们对以太的反思和审视;真空不空虽已得到证实，但真空的结构又是什么样的?物质世界是否存在与历史上以太的概念完全不同的新的以太?近代以太说的有所复括又引起了人们的关注。爱因斯坦曾经说过“科学史上经常碰到这样的情况，一些重大间题似乎已经得到解决，但是却又以新的形式出现，这也许就是物理学的一个特征。并且，某些基本问题可能会永远纠缠着我们。”只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说，我们是否可以作出这样的预期，未来超统一场理论下的“广义量子”也许是以太的最终归宿，以太说或许还会在未来带给我们新的启迪。

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The etheric inquiry

Abstract: this paper reviews the etheric and vacuum concept in physics, from the development of the historical evolution of the ether, analyzed the etheric thoughts in the process of development and realistic physics scientific value, In modern physics and vacuum in essence is a kind of Ethernet.

Keywords:the etheric, Vacuum, V ortex etheric, Elastic etheric, Electromagnetic etheric, Gravity ether.

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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。阿基米德在力学上的贡献主要是严格地证明了杠杆定律的浮力定律，后

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信，随着物理学尤其是高能物理研究的不断深入发展，宇宙的起源和演化过程将逐步被认识、理解，宇宙学将被推进到一个崭新的阶段。 物理学对地球科学的影响是深远的。地球物理学就是地学受物理学的影响而产生的一门交叉学科，正是由于对电磁波传播机制的研究而发现了大气电离层，对宇宙线的研究而发现了地球内辐射带并从而导致太阳风的发现；而对洋底岩石磁性的研究，则是确定板块构造学说——这一地球科学的革命性进展——的关键因素。地球科学所需要的实验测量技术也在很大程度上依赖于现代物理学。近年来，电子自旋共振、质子激发荧光分析技术和氡测量技术等核分析技术的研究对地质学正在产生越来越重要的影响。高压物理研究则对解决深部地质问题具有重要意义。随着地质学研究范围的扩大和核探测技术的不断提高，地质学的发展与核物理学的关系将日益密切。地质科学的前沿与尖端技术融为一体，它们所开辟的科研领域和所达到的知识深度已超过了以往任何时代。现代地质学将沿纵向和横向交叉的方向发展，核物理与地质学的衔接日益紧密，它们的交叉点将可能成为学科或新方向的生长点。 物理学与化学之间的关系也愈来愈密切。物理学发展中出现的理论工具和实验方法，使化学科学得以如虎添翼般的飞速发展。传统的物理化学就是着重应用物理理论和实验方法去处理化学问题而形成的一门化学分支学科，并已成为化学科学的理论核心之一。化学物理是由物理学与化学之间的密切结合而产生的一门正在蓬勃发展中的交叉学科，它以化学和物理学的新成就及近代实验方法来研究原子、

物理学史小作文

物理学史在中学教学中的应用 物理学史是研究物理学发展的学科，它是物理科学体系中重要的组成部分。物理学史教育是通过传授物理学史方面的知识，培养学生科学意识、科学精神及科学方法等多方面品质的过程。在教学活动中深刻体会到，物理学史教育是中学物理教学中不可缺少的组成部分。尤其在全面推进素质教育，实施课程改革的今天，对发展中学生综合素质提出了更高的要求，物理学史的教育功能则更加明显。 培养学生学习物理的兴趣。在中学物理教学中渗入物理学史的教育，可以让学生阅读到物理史上丰富的素材，学生就能对材料上的人物故事和探究过程产生浓厚的兴趣。比如说牛顿被苹果砸中进而提出万有引力定律，哥白尼提出“日心说”等。学生思考这些史实，会进一步思考类似现象，进而产生浓厚的兴趣，就会带着积极的情绪去学习物理这门功课。 增加学生对物理概念的理解能力。物理概念它是观察、实验和科学思维相结合的产物，具有定量的性质。那么每一个物理概念和规律的产生都离不开当时的时代背景，也少不了当时的物理学家的科学逻辑思维发展和历史进程。对学生进行物理学史教育，回顾物理概念、物理定律逐渐建立起来的历史过程，可以帮助学生清晰认识物理概念，正确使用物理定律来解决一些物理问题。虽然我们现在在教材上看到的物理概念和规律是短短的几句话或几个简单的公式，但这些物理概念和规律是经过物理学家不断发现问题，然后通过实验验证，最后由大量实验数据和材料总结出来的，其过程是经过一步一步仔细地修改和完善，才得到恰当的文字描述和等量关系。 例如，如果学生对力、质量、加速度这几个概念都搞不清楚，那就无法真正理解和掌握牛顿第二定律，更谈不上正确运用在物理问题上。首先，力在物理学上定义为“物体与物体间的相互作用”，虽然只是这样短短一句话，但其中有它发生的条件和效果等等；质量在物理学中定义为“物体所含物质的多少”，加速度则是“物体运动速度变化的快慢”，只有真正理解这些物理概念，才能将他们应用到他们之间联系的问题上来；力、质量、加速度就可以将这几个概念运用到牛顿第二定律中，牛顿第二定律是这样表述的：“物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同”。所以学生要真正理解牛顿第二定律，就必须要先掌握力、质量和加速的概念和性质，再将这些概念基础综合运用到牛顿第二定律中，就能帮助学生真正掌握这一知识。 帮助学生领会物理原理。物理原理和概念是物理知识的核心，所以若能在学习物理基础知识的同时增加一些相关的物理学发展史实，让学生了解这些物理学概念逐步建立起来的历史，使知识的逻辑性和历史性相结合，则更有利于学生对物理原理和概念全面正确的理解和领悟。 培养学生掌握科学的探索方法。著名物理学家亚里士多德在研究落体现象时，他认为“物体下落的快慢跟物体的质量有关，物体越重，下落得越快”。很多年后，世界上又诞生了一位伟大的物理学家叫伽利略，他对亚里士多德的观点持有怀疑的态度，最后他通过理想实验成功反驳了亚里士多德的落体学说。在中学物理教学中引入物理学史，可以在物理学史料中吸取一些物理学家研究物理的探究方法，在科学探究中，学生要学会多问一些自己不懂的地方，还要学会猜想实验现象产生的原因，探究过程中，更要勤于动手和分析自己得出的结果，当自己在探索过程中遇到挫折，就应该学会反思或和别人较交流合作，共同探讨

近代物理学史小论文

近代物理学史小论文 浅谈大学教育 关键词:大学教育知识问题 摘要:通过对现今大学教育的了解～加上自己所处学校的教育情况～提出一些小小的看法,同时对大学的教育方法与方式就自己的认为讲述一下自己的见解～并且对现今的大学教育中存在的问题结合自己的所见略微加以提出。 大学教育是每一个学子都渴望经历的一个过程，在中国，学生对大学特别是名牌大学更是趋之若鹜，都希望上一个好的大学，接受好的教育。这是无可厚非的。然而，就现今的大学教育，虽然是那么的让人向往，但是有些方面还是有必要去做深深地思考。 就我的看法而言，大学之所以区别于高中，主要在一个“大”字上,这里的“大”有几层含义，最表面也是最简单的那就是因为大学的校园之大，面积之广，建筑之多;其次，深一层次，是因为大学所涉及的知识面之广和全，所传授的知识是直接运用于各个领域的;最后，“大”字再某种层次还可以理解为“高”的意思，即大学里所学的知识不再像以前那样，以前学的基本都是一些表面的浅显的知识，重在的是了解而不是深究，然而在大学里，我们更注重的是有深入知识的内部层面，要知其然并知其所以然。举个例子，就我们理科生而言，在中学时代，像有些课程，比如物理，我们只是简单的套用课本上的一些物理公式用来解题，只要知其然已达要求，不必深究这么东西是从何而来，在大学就不一样了，对于物理专业的学生，也许一个简单的公式就需要大量的时间来推演与深究，每个细节都必不可少。还有，在中学数学课程上有些内容，例如微积分，只是提出，给些公式并一笔带过，很少就其具体的推导方法，在大学，却几乎要用一到两个学期都不能系统的

学完这门课。总之，我们在大学我们更注重的是对知识更深一层次的剖析，究其本质来说明问题。正因为如此，我们才说大学教育是一种高等教育。 大学教育不仅在教育的内容上有所不同，同时在教育的方法和手段上与中学更是大不相同。我们知道，在中学阶段，大都数学生都是在被动的学习，接受知识。是因为有强大的压制力和学校老师的监督管理，学生才不得不去学习，努不努力那就另当别论了。而在大学，我们倡导的是学习自主自觉，没有人再会太大的干预你的学习，一切都是自主，只不过最后通过学期末的考试来检查你的学习情况。也许有时候在某门课没通过，最大的“处罚”就是重修及取消一切评优资格，最后只要过了就达到了要求。至于你做的好不好，并不受限制，只要过了最低标准就行。所以，人们常说，大学是很轻松的。其实不然。 在大学里，虽然学校或者是学院对学生的学习的要求并不是那么的严格，但是在某些方面还是有一些强制性的规定。比如说，学校规定每个在校生必须按照要求完成大学四年内所需的学分，不仅仅在与自己的专业有关课程上，而且在公共选修课程上。这就需要学生规定的时间内尽可能学到更多的知识，即扩大知识面，这不仅仅局限于自己的专业方面。这也许就大学教育的一个较大的特点。 就我自己这个专业来讲，要求大体上和学校规定的一样，在前两个学年这个阶段，主要是学习一些通识课加上必要的专业基础课，并没有更加全面的接触专业课程，所以学习要求基本和全校其他各学院系同届的学生一样，所以我觉得大学更重要的时期是在接受专业课程教育的阶段，虽然只有一年，但在我认为，这应该是大学四年的核心内容。所以，在大学，最能凸显各个专业特点的时期就应在这宝贵的一年。同时，要想在大学里学有所得，重要的是把我专业课的这一年，这也是以后能够融入社会参加工作的保证。 国家对教育事业的关注应该是很重视的，因为一个国家要发展，必须要有技术人才，而高等院校正是国家所需各行各业的人才的来源地，教育事业得不到发展，

中国物理学史论文

学习中国物理学史的作用 学院：材料科学与工程 论文摘要: 中国物理学既是中华民族认识的结晶，具有科学知识的价值，同时具有思想文化价值。中国物理学史的介绍还可以使学生以一种移情的方式，了解中国物理学家的探究与思考，对中国的物理的发展和历史有更深入的了解，同时更好继承我国的物理精神。壮大物理学的发展！ 关键词:中国物理学史了解培养科学精神毅力 引言：今天的在大学学习物理学习中，加入了我国物理学史学习。传统的物理教学忽视了对学生学习兴趣的培养，造成很多同学不想去学习。而物理学史恰好弥补其不足。它可以唤起他们强烈的好奇心和奋发向上的激情，引起浓厚的兴趣。同时对我国的过去有更深入了解，对我国文化有更深了解。对弘扬我国文化有很大的帮助。 1．中国物理学沧桑岁月史 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。 2.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、

物理学史论文

问答题 1、布鲁诺于1548年1月出生在意大利那不勒斯附近诺拉镇的一个贫苦家庭，受文艺复兴思想的影响，他极力倡导思想自由，宣扬无神说，哥白尼学说的革命精神强烈地感染了他，布鲁诺的激进思想使天主教会暴跳如雷、恼羞成怒，1600年2月17日被活活烧死在罗马鲜花广场上。据说，当教会判他火刑，在听到判词后，布鲁诺说：“我走向火堆，但是你们比我更恐惧!”你能理解布鲁诺为什么这么说吗? 人们会因为科学真理否定了有神论，让统治着人们的教会感到害怕。他们由于害怕而烧死了布鲁诺，但他们却阻止不了人们发现真理，故他们比更会一直处于恐惧之中，并将一直持续到人们否定并推翻他们。 2、甲同学说：哥白尼比较聪明，懂得“留得青山在，不怕没烧的道理。”作为一个科学家，讲究策略，保全性命，才有时间对人类作出更大的贡献。乙同学说：我认为布鲁诺做得对，这才是科学家应有的品质。 你的观点呢？ 两者都有一定道理，我个人比较认同哥白尼。科学家应有的品质认真对待科学的态度，不被封建迷信和恶势力的影响而改变对科学客观负责的态度，显然两位科学家都有这种精神。不同的是，一个为了宣传真理而果断地选择牺牲，另一个用暂时的逃避来赢得机会来传播真理。但是你的牺牲并不能带来什么，只能是匹夫之勇，应当明智的选择活下来，再做努力，如果你说我是懦夫，那你以死亡来结束你未完成的事业又何尝不是一种懦弱。 3、在1923年的领奖演说中，密立根公开承认自己曾长期对爱因斯坦的“光量子”观点和光电方程抱怀疑态度。他在演说中说道：“与我自己预料的相反，这项工作终于在1914年成了爱因斯坦方程在很小实验误差范围内精确有效的第一次直接实验证据，并且第一次直接从光电效应测定普朗克常数h。”如何理解密立根精神？ 密立根公开承认爱因斯坦的理论，是本着尊重事实，事实求是的原则和对科学认真负责的态度。他敢于承认自己以前的错误，不是出于个人荣辱，而是对真理的肯定态度和作为一个科学家必须有的素质，正是由于他对科学认真负责的的态度，他才有了成功的可能。 4、麦克斯韦对类比法的论述：“为了不用物理理论而得到物理思想，我们必须熟悉物理类比的存在。所谓物理类比，我指的是一种科学定律与另一种科学定律之间的部分相似性。它使得这两种科学可以相互说明。”但有时简单的类比也会导致错误的结果。请你列举几个用类比法成功和失败的例子。 失败的： 天王星是1781年由赫希尔发现的。当时，天文学家根据牛顿万有引力定律推算其轨道，总是与观测结果不符。有的人开始怀疑万有引力定律，有的人则深信不疑，却猜测天王星还受到另一颗尚未发现的巨星的引力作用。巴黎天文台的勒威

大学物理学史试题

1、简述墨家在光学上的研究成就。 墨子是第一个进行光学实验，并对几何光学进行系统研究的科学家。墨子细致地观察了运动物体影像的变化规律，提出了“景不徙”的命题。墨子指出，光源如果不是点光源，由于从各点发射的光线产生重复照射，物体就会产生本影和副影；如果光源是点光源，则只有本影出现。墨子明确指出，光是直线传播的，物体通过小孔所形成的像是倒像。墨经》中论述了光的反射，包括平面镜、凹面镜、凸面镜的反射情况。 2、阿基米德对物理学的贡献有哪些？ 力学： 1．系统总结并严格证明了杠杆定律，为静力学奠定了基础。此外，阿基米德利用这一原理设计制造了许多机械。 2、他在研究浮体的过程中发现了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。 天文学：1、他发明了用水利推动的星球仪，并用它模拟太阳、行星和月亮的运行及表演日食和月食现象； 2、他认为地球是圆球状的，并围绕着太阳旋转，这一观点比哥白尼的“日心地动 说”要早一千八百年。限于当时的条件，他并没有就这个问题做深入系统的研究。 3、伽利略的科学研究方法有何特点？ 1.把实验与数学结合起来，既注意逻辑推理，又依靠实验检验，构成了一套完整的科学研究方法。（2）有意识地在实验中抛开一些次要因素，创造理想化的物理条件。既要力求使实验条件尽可能符合数学要求，以便获得超越这一实验本身的特殊条件的认识，又要设法改变实验测量的条件，使之易于测量。（3）用实验去验证理论。伽利略认为科学实验是为了证明理论概念（或观察规律）而去做的，不应该是盲目的、无计划的，而理论（数学）又必须服从实验判决。（4）把实验与理论联系起来。 4、说明牛顿三定律基本思想的历史渊源。（第三章） 牛顿第一定律的发现及总结 300多年前，伽利略对类似的实验进行了分析，认识到：运动物体受到的阻力越小，他的运动速度减小得就越慢，他运动的时间就越长。他还进一步通过进一步推理得出，在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，它的速度讲不会减慢，这是将以恒定不变的速度永远运动下去。 伽利略曾经专研过这个问题，牛顿曾经说过：“我是站在巨人的肩膀上才成功的。”这句话就是针对伽利略的。所以牛顿概括了前人的研究结果，总结出了著名的牛顿第一定律。 5、说明能量守恒原理建立的科学渊源。（第四章） 一、定律诞生的前提条件： 1、认识热的本质，伦福德和戴维的实验为热的运动说提供了有力的支持，成了建立能量转化与守恒定律的前奏。19世纪40年代以前，自然科学的发展为能量转化与守恒定律的建立奠定了基础： 2、力学方面，早已发现了机械运动在一定条件下的不灭性（动量守恒、“活力”守恒） 3、发现了各种“自然力”相互转化的现象 4、永动机不可能实现的历史教训，从反面提供了能量守恒的例证； 5、建立了能量的初步概念； 6、在一些特殊情况下接触到能量守恒与转化定律，如楞次定律、赫斯定律 7、蒸汽机的发明与不断改进。 二、迈尔的贡献 1842年发表了题为《热的力学的几点说明》的论文，叙述了普遍的“力”（即能）的转化与守恒的概念，所以一般都承认迈尔是建立热力学第一定律（即能量守恒定律）的第一人。 三、焦耳对热功当量的测定 焦耳对电和磁的研究很感兴趣。他通过测定热功当量为建立能量守恒定律提供了实验依据。焦耳通过实验得出结论：热功当量是一个普适常量，与作功的方式无关。他证实了自然界的能量是等量转换的，是不会被消灭的，哪里消耗了机械能或电磁能，

物理学史课论文

湖北理工学院物理学史概论论文 （物理学史概论） 物理学史的发展历程 专业班级：12级市场营销 姓名：董文杰 学号：201240510154 上课地点：J3-204 完成时间：2012.4.23 论文评分：______________________ 湖北理工学院数理学院

物理学史的发展历程 摘录物理学的发展史是一部人类自我认识世界、认识科学的历史。有人说科学给人知识，历史引人深思。物理学史的发展让我们了解了探索这条充满泥泞道路上不屈、敢于冒险的物理伟人！物理学的发展包括声、光、热、电、力等等自然界所拥有的一切，科学家们运用生活中一切可以利用的资源去探索这个世界的未知与奇幻。最早的物理学是被称为自然哲学的，因为探索物理就是发现世界，发现这个人类世界未解之谜。物理学的发展史本身就怀疑的，批判的，求真的的历史。多少人为之着迷，甚至有人为之献出了生命。从亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”到牛顿的“惯性是物体的根本属性”等等一切都展现了物理发展史上的批判与反复的研讨。 关键词物理学史、探索宇宙、物理学革命 古代物理知识的起源可追溯到人类文明之初。人类为了生存，在生活和生产过程中，不断与大自然作斗争，不断改造大自然，逐步形成了对物质运动的最初认识。之后物理的发展就一直和人类的生产发展，以及社会政治、经济、文化的变革紧密联系在一起。自然界中的声、光、热、电、力也随之在物理世界中扮演了重要的角色。 1、力学的发展推动工业的发展 首先来说说力学的发展史，力学的发展为人类的工业革命带来了新鲜的活力。力学的发展大体上经历了四个阶段。公元前5世纪到17世纪中叶，是力学发展的原始阶段。在这个阶段，人们研究的主要问题是物体在重力及人力作用下的简单平衡与运动问题，总结出一些经验规律。亚里士多德就是其中的代表人物，他提出的“力是维持物体运动的原因”被当时的时代所推崇。到了17世纪中叶，又有一位物理巨匠崛起，同时也推翻了人们信奉了几千年的定律，提出了亚里士多德的错误理论，证明了“惯性是物体根本就有的属性，即使没有力的维持，物体在不受其他力的或者合力为零的情况下，物体是可以一直运动下去。”○1再者从17世纪中叶到18世纪的工业革命之前，当时欧洲对于工业的大力发展，便迫

(完整版)人教版物理学史归纳

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）。 牛顿第一定律—惯性定律：一切物体中保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。（力是改变物体运动状态的原因） 牛顿第二定律：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。（作用力即合外力；F=ma） 牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 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（F=kx）；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（对） 6、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； 开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆的，太阳处在椭圆的一个焦点上。 开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。 开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它轨道周期的二次方的比值都相等。 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； 11、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。 二、电磁学：（选修3-1、3-2） 1、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，并测出了静电力常量k的值。 2、1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。 3、1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。 4、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。 5、1911年，荷兰科学家昂尼斯（或昂纳斯）发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出

天体物理学的发展与历史物理学史期末论文

天体物理学的发展与历史 摘要：在本学期学习《物理学史》课程以来，让我了解到很多物理学发展史，以及众多物理学家对物理做出的巨大贡献；了解到现代如此先进的技术都脱离不开物理学的高度发展，因此，物理学是科学技术的基础，是科技得以产生的基石。他不仅推动着科学技术的发展，更成为人类社会发展的助燃剂。在众多物理分支方面我比较感兴趣的就是天文学这一块，所以接下来我将介绍有关天体物理方面的发展。 关键词：天体物理学粒子物理学宇宙学 （一）天体物理学的起源 从公元前129年古希腊天文学家喜帕恰斯目测恒星光度起，中间经过1609年伽利略使用光学望远镜观测天体，绘制月面图，1655～1656年惠更斯发现土星光环和猎户座星云，后来还有哈雷发现恒星自行，到十八世纪赫歇耳开创恒星天文学，这是天体物理学的孕育时期。十九世纪中叶，三种物理方法——分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究以后，对天体的结构、化学组成、物理状态的研究形成了完整的科学体系，天体物理学开始成为天文学的一个独立的分支学科。 天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论，研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。 多年来，随着世界人口的不断增加，资源不断的消耗，人们的生存环境日益缩减，资源也愈加匮乏。越来越多的国家将希望

寄托于地球外部的空间，这进一步促进了天体物理学的发展，理论天体物理学的发展紧密地依赖于理论物理学的进步，几乎理论物理学每一项重要突破，都会大大推动理论天体物理学的前进。二十世纪二十年代初量子理论的建立，使深入分析恒星的光谱成为可能，并由此建立了恒星大气的系统理论。三十年代原子核物理学的发展，使恒星能源的疑问获得满意的解决，从而使恒星内部结构理论迅速发展；并且依据赫罗图的实测结果，确立了恒星演化的科学理论。 （二）天体物理学的分类： 天体物理学分为：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等分支学科。另外，粒子物理学射天体、电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支。 （三）天体物理学在对外太空研究的作用： 对行星的研究是天体物理学的一个重要方面。近二十年来，对彗星的研究以及对星星及物质的分布、密度、温度、磁场和化学组成等方面的研究，都取得了重要成果。随着空间探测的进展，太阳系的研究又成为最活跃的领域之一。 银河系有一、二千亿颗恒星，其物理状态千差万别。球状体、红外星、天体微波激射源、赫比格一阿罗天体，可能都是从星际云到恒星之间的过渡天体。 特殊行星更是多种多样：造父变星的光变周期为1～50天，

物理学史论文——弦理论的简单介绍及其发展过程

弦理论的简单介绍及其发展过程 【摘要】弦理论，即弦论，是理论物理的一个分支学科。弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。正如小提琴上的弦，弦理论中支持一定的振荡模式，或者共振频率，其波长准确地配合。弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。本文简单的介绍了它的基本内容以及发展过程。 【关键词】广义相对论量子力学超弦理论M理论 一: 弦理论的形成背景 20 世纪的物理学有两次大的革命: 一次是狭义相对论和广义相对论; 另一次是量子理论的建立。经过人们的努力, 量子理论与狭义相对论成功地结合成量子场论, 这是迄今为止最为成功的理论。广义相对论是引力场的相对论理论, 这个理论是建立在等效原理及广义协变原理这两个基本假设之上的。在天文学上的一系列新发现支持下, 广义相对论也有长足的发展。在小至太阳系, 大至整个宇宙范围里, 实验观测与理论很好地符合。广义相对论来研究天体物理和宇宙学, 已成为物理学中的一个热门前沿。在量子理论的框架下, 我们可以认识小尺度下的宇宙:分子原子以及比原子更小的粒子, 如电子和夸克。两个理论差不多所有的预言都在实验上被物理学家以难以想象的精度证实了。但同样的这两个理论工具, 却无情地把我们引向一个痛苦的结论: 量子场论和广义相对论是不相容。 爱因斯坦建立相对论之后想到要统一当时公知的两种相互作用力—万有引力和电磁力。他花费了后半生近40 年的精力去寻求和建立一个统一理论, 但没有成功。现在回过头来看历史,爱因斯坦的失败并不奇怪。实际上自然界还存在另外两种相互作用力- 弱力和强力。现在已经知道, 自然界中总共4 种相互作用力除有引力之外的3 种都可用量子理论来描述, 电磁、弱和强相互作用力的形成是用假设相互交换“量子”来解释的。但是, 引力的形成完全是另一回事, 爱因斯坦的广义相对论是用物质影响空间的几何性质来解释引力的。在这一图像中, 弥漫在空间中的物质使空间弯曲了, 而弯曲的空间决定粒子的运动。人们也可以模仿解释电磁力的方法来解释引力, 这时物质交换的“量子”称为引力子, 但这一尝试却遇到了原则上的困难—- 量子化后的广义相对论是不可重整的,。目前，描述微观世界的量子力学与描述宏观引力的广义相对论在根本上有冲突，广义相对论的平滑时空与微观下时空剧烈的量子涨落相矛盾，这意味着二者不可能都正确，它们不能完整地描述世界。建立在攀因新坦引力理论上的量子计算给出了“无限大” , 这个落谬的答案正如你用一个数除以零所得到的一样。用数学家的语言来说从计算发散了。因此, 量子化和广义相对论是相互不自洽的。因此，量子场论和广义相对论应该在一个更大的理论框架里统一起来。现在这一更大的理论框架已初显端倪, 它就是超弦理论。超弦理论是物理学家追求统一理论的最自然的结果。 二: 弦理论内容及渊源 弦理论之不同于传统的量子场论在于假定物质的基本结构不是点粒子而是弦—一条一 维的曲线。它的特征尺度是普朗克长度, 约为1. 6×10- 35m。 弦有两种基本的拓扑结构: 开弦和闭弦。开弦是两端自由的线段而闭弦是首尾相接的闭合环。最简单的、最有希望的理论却只包括闭合弦。弦运动的各种简正模式的量子激发给出了基本粒子谱。这些激发可以有弦的振动和转动自由度, 对应到粒子谱上, 反映为粒子存在各种内部自由度。在弦理论中, 所有的基本粒子都是一个基本弦的不同运动模式而已。例如, 按照一种特珠方式振动时, 弦可能是一个电子。弦也可以结合或分离—“合二为一或一分

改变世界物理学论文

物理对人类社会发展的重要作用 ——隐形飞机 【摘要】物理的发展是人类历史发展的重要基石，可以说社会的每一次巨大的进步都是在物 理学发展的基础上完成的，它涉及到人类发展的各个领域，没有物理学的发展就没有人类社 会和文明的巨大进步。人们通过研究仿生学，并且应用了最新的技术和材料，终于在庞大的 飞机上也实现了隐形。它的目的是让雷达无法侦察到飞机的存在。隐形飞机在现阶段能够尽 量减少或者消除雷达接收到的有用，虽然是最为秘密的军事机密之一，隐形技术已经受到 了全世界的极大关注。 【关键词】物理学；人类社会；雷达；隐形技术；隐形飞机 一部人类社会发展的历史就一是部改造自然的历史，每一次大的技术变革乃至社会变革都有其物理方面的成因，物理在其中扮演着举足轻重的角色，物理学在整个科学体系中占有先导和表征的地位，是推动人类历史发展的重要力量。物理学的发展，促进了科学技术的进步。现代物理学更成为高新技术的基础。 物理学的发展引发了一次又一次的产业革命，推动着社会和人类文明的发展。可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。18世纪中叶，瓦特在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能，大大推动了社会的发展。古人云：一日千里。火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机的使用是第一次产业革命。1840年，法拉弟发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础上发展起来的电力工业，使人类进入电气化的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。这是第三次产业革命。以量子力学和相对论的创立为标志的物理学革命，不仅导致了人类宇宙观的重大转变，诱发或促进了整个自然科学的变革，而且带来了人类社会空前的技术进步，极大地改变了人类的生产方式和生活方式。物理学一方面把人类的视野扩展到150亿光年的遥远的宇宙空间，用“宇宙大爆炸”的学说，解释了大尺度的宇宙现象。另一方面又把人类的视线一步又一步地引进

量子力学的发现物理学史论文定稿版

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物理学史教程论文 题目：量子力学的发现 学院：物理工程学院 专业：物理学 姓名：薛建朝 学号：2010220**** 量子力学的发现 薛建朝 （郑州大学物理学 2010220****，河南郑州） 摘要：量子力学的建立是物理学发展史上一个举足轻重的阶段，或许是最重要的阶段。在20世纪人类所取得的科学成就中，量子力学成就最大 。量子力学在推动社会和发展和物理理论本身上意义都是十分巨大的。 关键词：量子、不确定性、社会发展、标准模型、宇宙起源 一、量子力学简介 我之所以以“量子力学”为主题，是因为我太不了解它。量子是可以接受的，但不确定性让我从心底感到厌恶，有点像敬仰的爱因斯坦，怀念着经典物理世界的因果律。然而相比

之下，追求真理的信仰是强大的，世界因不确定性的存在变得丰富多彩；而单调是可怕的，让我们的头脑也死气沉沉。 量子力学的出现，从一开始就极富想象力和创造性的，以致于连其创始者——马克斯·普朗克（Max Plank），也很后悔当时提出“量子说”①。普朗克为解释黑体辐射能量密度分布公式，在1900年12月14日的德国物理学会提出：电磁辐射的能量交换是量子化的①，严重冲击了物理学界长期信奉的一切自然过程都是连续的原则，与经典理论格格不入，因而当时物理学界对普朗克的工作反应极为冷淡②。 之后的五年中，没有人对普朗克的能量子加以理会。直到1905年，爱因斯坦（Albert Einstein）对此作了发展，提出光的量子说，成功解释了光电效应。他假定光的能量也是量子化的，光在空间的传播正想粒子那样运动。这种粒子后来被称为光量子或光子①。但这一理论同样受到广大物理学家的强烈反对，普朗克也认为爱因斯坦的光量子理论“走的太远”②。 1913年，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Henrik David Bohr）把当时人们持极大怀疑的普朗克、爱因斯坦的量子化，当时无人承认的卢瑟福模型，与表面上毫不相干的、当时属于化学范畴的光谱实验巧妙地结合了起来，解释了近30年之谜——巴尔末氢光谱公式，建立了玻尔模型。玻尔认为，电子在定态轨道上，其角动量是量子化的。 至此，旧量子论基本形成。旧量子论虽然解释了一些现象，但不论在逻辑上还是在对实际问题的处理上，都有严重的缺陷与不足。从普朗克提出量子论的二十余年中，人们始终没有领回它的基本原理。

物理学史论文——X射线

X射线——世纪之交物理学的三大发现之一 学院：姓名：学号：关键词：X射线三大发现之一伦琴本性原理特性 摘要：19世纪末20世纪初，电子的发现、X射线的发现和放射性现象的发现，被人们称为世纪之交物理学的三大发现，在物理学上具有重要的意义。在发现X射线的研究上，许多物理学家做出了不少努力，但他们都没有发现X射线，直到1895年伦琴的研究，才有了这一重大的发现。然而，尽管发现了X射线，人们却不知道X射线的本质是什么，在一段时期内，对X射线的本性众说纷纭。随着科学的发展，人们对X射线的研究更加深入，并逐渐发现了其产生原理和特性，X射线对人们来说已不再陌生。 一、X射线的发现 X射线的发现起源于对阴极射线的研究。 德国物理学家伦琴为了探明阴极射线的性质，重复做了赫兹、勒纳德等人的实验。1895年11月8日晚，为了防止外界对放电管的影响，同时也不使管内的可见光线漏出管外，他用黑纸板把放电管完全包了起来，房间也是完全遮光的暗室。实验时，他意外地发现在一米以外的涂有亚铂氰化钡的荧光屏发出了微弱的荧光。这一现象使他十分惊奇。他全神贯注地继续进行实验：把屏反转过来，使没有涂氰化钡的一面朝着管子，屏仍然发出荧光；将屏逐渐移远，即使移到远离管子两米以外，仍有荧光，只是稍弱一些而已。那时已经查明，阴极射线在空气中只能穿过几厘米，而在远离管子两米以外的屏上仍有荧光，所以，伦琴确信这种现象是无法用阴极射线的性质来解释的。 伦琴确信他已经发现了一种新的射线，为了进一步研究这种射线的性质，他连续六个星期吃住在实验室，废寝忘食地用各种方法反复进行实验。他发现，这种射线能穿透千页的书、2-3厘米厚的木板、几厘米厚的橡胶板、15毫米厚的铝板等等。这表明这种人眼看不见的射线具有很强的穿透能力，但对不同物质的穿透能力是不同的。1.5毫米厚的铅片几乎就能完

物理学史论文

学物理学史的心得 班级：测仪093 姓名：何强 学号：5801209081 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。下面我就先说物理学史中学到的一些很重要的知识。 下面是物理学各分科的发展历史 力学中的物理学史 1、前384年—前322年，古希腊杰出思想家亚里士多德：在对待“力与运动的关系”问题上，错误的认为“维持物体运动需要力”。 2、1638年意大利物理学家伽利略：最早研究“匀加速直线运动”；论证“重物体不会比轻物体下落得快”的物理学家；利用著名的“斜面理想实验”得出“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即维持物体运动不需要力”的结论；发明了空气温度计；理论上验证了落体运动、抛体运动的规律；还制成了第一架观察天体的望远镜；第一次把“实验”引入对物理的研究，开阔了人们的眼界，打开了人们的新思路；发现了“摆的等时性”等。 3、1683年，英国科学家牛顿：总结三大运动定律、发现万有引力定律。另外牛顿还发现了光的色散原理；创立了微积分、发明了二项式定理；研究光的本性并发明了反射式望远镜。其最有影响的著作是《自然哲学的数学原理》。

4、1798年英国物理学家卡文迪许：利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量G=6.67×11-11N·m2/kg2（微小形变放大思想）。 5、1905年爱因斯坦：提出狭义相对论，经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。即“宏观”、“低速”是牛顿运动定律的适用范围。电、磁学中的物理学史 1、1785年法国物理学家库仑：借助卡文迪许扭秤装置并类比万有引力定律，通过实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。 2、1826年德国物理学家欧姆：通过实验得出导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比即欧姆定律。 3、1820年，丹麦物理学家奥斯特：电流可以使周围的磁针发生偏转，称为电流的磁效应。 4、1831年英国物理学家法拉第：发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象。 5、1834年，俄国物理学家楞次：确定感应电流方向的定律——楞次定律。 6、1864年英国物理学家麦克斯韦：预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，并从理论上得出光速等于电磁波的速度，为光的电磁理论奠定了基础。 7、1888年德国物理学家赫兹：用莱顿瓶所做的实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速并率先发现“光电效应现象”。

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学习物理学史选修课的几点体会 08物理1班 物理学发展的历史就是人类文明的发展史，重大物理理论的突破，在人类文明发展史上往往起到里程碑的作用。但是我们在以往的学习中，由于种种原因，往往对习题学习比较重视，而对物理学史重视不够，学习中花时较少，大家了解得比较肤浅，更缺乏系统性。对于物理学史的认识大都只停留在阿基米德“王冠的故事”、伽利略“比萨斜塔实验”以及牛顿对“苹果为什么落地”的思考等等点滴之中，很难形成系统的认识。因此，学习物理学史选修课，既是对物理课堂学习的深化和补充，又是对我们实施素质教育的一条非常有效的渠道。利用大量的科学史实，让科学家的人格魅力感染我们、让科学家的思想方法深入我们心田，下面谈几点体会。 1.了解物理学史能使我们融会贯通知识的来龙去脉 物理学既是一门古老的学科，又是一门发展十分迅速的学科，知识面广量大，体系严密，公式繁多。对物理公式我们经常忽视适用条件，张冠李戴。其中根本原因是没有搞清知识的来龙去脉，割断了知识之间的内在联系，不能用一条清晰的线索将知识贯穿起来，靠对物理定理，物理公式的肤浅理解，甚至死记硬背去分析解决许多物理问题。这样必然会使我们学习物理带来许多困难。而实际上，在看似庞杂的物理知识之间有着必然的联系，也有一个发展完善的过程。在课堂学习过程中，如果对物理学史缺乏应有的重视，学习的重点放在定律、定理、公式的掌握、应用上，搞题海战术，则对我们的综合素质的提高是极为不利的。其结果是使我们对定律的认识只停留在其表面上。开设物理学史选修课，就可以弥补我们这方面的不足。 力与运动的关系，古希腊哲学家亚里士多德的观点是：有力作用物体就运动，没有力作用物体就不运动。即：“力是使物体运动的原因”，或者说“力产生速度的原因”。日常生活中人们能见到这种现象：马拉车，车就运动，不用力拉，车就停下来；用力推桌面上的木块，木块就运动，不用力推它就停下来；等等。亚里士多德正以对这些常见现象的感性认识为基础，通过大量的观察，进行归纳和总结，最后得出的结论，这似乎符合人们的认知，所以在长达数千年时间里（时至今日也不乏其人）。亚里士多德的这种观点一直占统治地位。 伽利略以于常人不同的洞察力，透过现象看本质，通过斜面实验能看到：沿斜面滚下的小球在水平面上运动一段距离要停下来；水平面越光滑，小球在水平面上运动的距离就越长；伽利略运用科学推理，如果水平面绝对光滑（即无摩擦），小球要在水平面上以恒定的速度持续运动下去，不会停下来，由此提出了物体的运动并不需要外力来维持，从而否定了亚里士多德的观点，伽利略的观点可以概况为：有速度未必有力的作用。物理学史的学习不仅使学生了解了物理史实，更重要的是使学生了解一种重要的科学研究的方法——“理想实验”，要使物体在水平面上以恒定的速度运动不停下来是无法实现的，但伽利略利用斜面实验再加上科学的推理是合理的，所以伽利略是开创科学物理研究方法的先驱。