物理怎麼被發現的

A. 怎麼發現物理規律的

提出疑問，作出假設，設計實驗，進行實驗，得出結果，驗證假設，得出結論。 說明學習物理，要仔細觀察。善於動手。

著名物理學家伽利略在比薩大學讀書時，對擺動規律的探究，是第一個重要的科學發現。有一次他發現教堂上的吊燈因為風吹而不停地擺動。盡管吊燈的擺動幅度越來越小，但每一次擺動的時間似乎相等。

(1)物理怎麼被發現的擴展閱讀：

通過進一步的觀察，伽利略發現：不論擺動的幅度大些還是小些，完成一次擺動的時間（即擺動周期）是一樣的。這在物理學中叫做「擺的等時性原理」。各種機械擺鍾都是根據這個原理製作的。

如果讓兩個長度相等的擺中的一個開始擺動，就可以看到除了那個同此擺有相同頻率的擺以外，其他的擺基本不動。就共振而言，一個擺開始擺動，那麼此時激勵它的那個擺的擺動就會慢下來，直至停止不動。之後要恢復其擺動宏畢，就要以第二個擺為代價，並藉助一個擺同另一個擺的機械能相互交替傳遞來達到。睜團

B. 物理學發展史是怎樣的

從遠古到公元5世紀屬古代史時期；5—13世紀為中世紀時期；14—16世紀為文藝復興運動時期；16—17世紀為科學革命時期，以N.哥白尼、伽利略、牛頓為代表的近代科學在此時期產生，從此之後，科學隨各個世紀的更替而發展。近半個世紀，人們按照物理學史特點，將其發展大致分期如下：

①從遠古到中世紀屬古代時期。

②從文藝復興到19世紀，是經典物理學時期。牛頓力學在此時期發展到頂峰，其時空觀、物質觀和因果關系影響了光、聲、熱、電磁的各學科，甚而影響到物理學以外的自然科學和社會科學。

③隨著20世紀的到來，量子論和相對論相繼出現；新的時空觀、概率論和不確定度關系等在宇觀和微觀領域取代牛頓力學的相關概念，人們稱此時期為近代物理學時期。

(2)物理怎麼被發現的擴展閱讀：

物理學來源於古希臘理性唯物思想。早期的哲學家提出了許多范圍廣泛的問題，諸如宇宙秩序的來源、世界多樣性和各類變種的起源、如何說明物質和形式、運動和變化之間的關系等。

尤其是，以留基波、德謨克利特為代表，後又被伊壁鳩魯和盧克萊修發展的原子論，以及以愛利亞的芝諾為代表的斯多阿學派主張自然界連續性的觀點，對自然界的結構和運動、變化等作出各自的說明。原子論曾對從18世紀起的化學和物理學起著相當大的影響。

經典物理學形成之初，磨鏡與制鏡工藝對物理學與天文學都有過幫助和促進。早先發明的眼鏡以及在1600年左右突然問世的望遠鏡、顯微鏡，為伽利略等物理學家觀測天體帶來方便，也促使菲涅耳、笛卡爾、牛頓等一大批光學家作出幾何光學的研究。

後者的成就又促成反射望遠鏡、折射望遠鏡和消色差折射望遠鏡在17—18世紀紛紛問世。各種望遠鏡的進步又推動物理學的發展，如用它觀察木衛蝕、發現光行差等。當牛頓建立起經典力學大廈時，現代一切機械、土木建築、交通運輸、航空航天等工程技術的理論基礎也得到初步確立。

18世紀60年代開始的工業革命，以蒸汽機的廣泛使用為標志。起初，蒸汽機的熱機效率僅為5%左右，為提高蒸汽機的效率，一大批物理學家進行熱力學研究。J.瓦特曾根據J.布萊克的「潛熱」理論在技術因素上（加入冷凝器）改進蒸汽機。

但是，當時尚未有人認識到汽缸的熱僅僅部分地轉化為機械功。此後，卡諾建立了熱功轉換的循環原理，從理論上為熱機效率的提高指明了方向，也因此在19世紀下半葉出現了N.奧托和R.狄塞爾的內燃機。

除了物理學與技術之關系外，在科學發展史上，物理學與鄰近的天文學、化學和礦物學是密切相關的，而物理學與數學的聯系更為密切。物理學的概念、理論和方法，也幫助其他學科的建立與發展，如氣象學、地球科學、生物學等。物理學與哲學的關系也十分特別。

C. 牛頓在物理學方面有過許多重大的發現,你知道他發現了什麼嗎他是根據什麼發現

其實牛頓也不是橫空出世的天才，高中老師都會告訴你:「牛頓在前人的基礎上……」。牛頓的經典力學的大廈離不開開普勒，胡克，伽利略等人的建構，它的拓展和完善也離不開後來的物理學家（比如在流體力學方面的拓展）。牛頓的三大定律將描述物體宏觀運動軌跡的運動學方程和力聯系起來，使許多事件變得可控（這也就促就了機械自然觀的形成，直到物理學的「兩朵烏雲」開始凸顯），萬有引力定律（如果沒記錯）更是預言了冥王星的存在，他的《自然哲學的數學原理》在當時的哲學上算是前衛了，也促成（如果我沒記錯）科學真正意義上與哲學變得涇渭分明，甚至（在一些時候）變得對立。

D. 物理是誰發現的

物理不是誰發現的，是它本來就存在，後來由於這方面的研究多了，比如牛頓的萬有引力定律和運動定律，什麼愛因斯坦的光能定理等等，綜合起來得到一個概括，這些都是研究物質的發展和變化，所以在哲學上給這一類起了世攜歷一個概隱態括搜搜的名詞——物理

E. 有什麼關於「發現物理原理」的小故事

(Archimedes，約公元前287～212)是古希臘
、
，
和
的奠基人。

除了偉大的牛頓和偉大的
，再沒有一個人象
那樣為人類的進步做出過這樣大的貢獻。即使牛頓和
也都曾從他身上汲取過智慧和靈感。他是「理論天才與實驗天才合於一人的理想化身」，
的達芬奇和
等人都拿他來做自己的楷模。

從洗澡的故事說起

關於
，流傳著這樣一段有趣的故事。相傳敘拉古赫農王讓
替他做了一頂
的
，做好後，國王疑心
在
中摻了假，但這頂
確與當初交給
的
一樣重，到底
有沒有搗鬼呢？既想檢驗真假，又不能
冠，這個問題不僅難倒了國王，也使諸大臣們
。

後來，國王請阿基米德來檢驗。最初，阿基米德也是
而不得要領。一天，他去澡堂洗澡，當他坐進澡盆里時，看到水往外溢，同時感到身體被輕輕拖起。他突然悟到可以用測定固體在水中
的辦法，來確定
的比重。他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得跑了出去，大聲喊著「
！
！」。(Fureka，意思是「
」)。

他經過了進一步的實驗以後來到王宮，他把
和同等重量的
放在盛滿水的兩個盆里，比較兩盆溢出來的水，發現放
的盆里溢出來的水比另一盆多。這就說
冠的體積比相同重量的純金的體積大，所以證明了王冠里摻進了其他金屬。

這次試驗的意義遠遠大過查出
欺騙國王，阿基米德從中發現了
：物體在液體中所獲得的浮力，等於他所排出液體的重量。一直到現代，人們還在利用這個原理計算物體比重和測定
等。

「假如給我一個
，我就能推動地球」

阿基米德不僅是個理論家，也是個
，他一生熱衷於將其
應用於實踐，從而把二者結合起來。在埃及，公元前一千五百年前左右，就有人用杠桿來抬起重物，不過人們不知道它的道理。阿基米德潛心研究了這個現象並發現了
。阿基米德曾說過：「假如給我一個
，我就能推動地球。」

當時的赫農

製造了一條船，體積大，相當重，因為不能挪動，擱淺在海岸上很多天。阿基米德設計了一套復雜的杠桿
系統安裝在船上，將繩索的一端交到赫農王手上。桐吵赫農王輕輕拉動繩索，奇跡出現了，大船緩緩地挪動起來，最終下到海里。國王驚訝之餘，十分佩服阿基米德，並派人貼出
「今後，無論阿基米德說什麼，都要相信他。」

.牛頓

他年幼時，曾一面牽牛上山，一面看書，到家後才發覺手裡只有一根繩；看書時定時
結果將表和雞蛋一齊煮在鍋里；有一次，他請朋友到家中吃飯，自己卻在實驗室
地工作，再三催促仍不出來，當朋友把一隻雞吃完，留下一堆骨頭在盤中走了以後，牛頓才想起這事，可他看到盤中的骨頭後又恍然大悟地說：「我還以為沒有吃飯，原來我早已吃過了」。

牛頓不僅對
學，在其它方面也有很大貢獻。在數學方面，他發現了
，創立了
；在光學方面，進行了太陽
實驗，證明了白光是由
復合而成的研究了顏色的理論，還發明了
。

2.
．

因斯坦小時候，老師讓同學們做
，大家做的都很好，只有愛因斯坦拿出的是個很醜陋的小
。老師和同學們嘲笑他，說世界上還有比這更醜陋的
嗎？愛因斯坦說有，他真拿出兩個更醜陋的。他說雖然前一個
很醜陋，但是比後來兩個要好的多。

愛因斯坦除在
、
等方面作出舉世皆知的傑出貢獻外，他關於
的研究成果，由於對大量無序因子的規律性把握，成為當今最熱並伏門的
的基礎；他提出的激光
的概念，在幾十年後的今天得到了廣泛的應用；他與
進行的論戰中提出的EPR
，至今仍是
和
界不斷探討的話題……

3. 阿基米德
關於阿基米德，流傳著這樣一段有趣的故事。相傳敘拉古赫農王讓工匠替他做了一頂純金的王冠，做好後，國王疑心工匠在金冠中摻了假，但這頂金冠確與當初交給
的純金一樣重，到底工匠有沒有搗鬼呢？既想檢驗真假，又不能
冠，這個問題不僅難倒了國王，也使諸大臣們
。

後來，國王請阿局蔽侍基米德來檢驗。最初，阿基米德也是
而不得要領。一天，他去澡堂洗澡，當他坐進澡盆里時，看到水往外溢，同時感到身體被輕輕拖起。他突然悟到可以用測定固體在水中
的辦法，來確定金冠的比重。他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得跑了出去，大聲喊著「
！尤里卡！」。(Fureka，意思是「
」)。

他經過了進一步的實驗以後來到王宮，他把王冠和同等重量的純金放在盛滿水的兩個盆里，比較兩盆溢出來的水，發現放王冠的盆里溢出來的水比另一盆多。這就說
冠的體積比相同重量的純金的體積大，所以證明了王冠里摻進了其他金屬。

他是
、
，
和
的奠基人。

4.

在
提出回過後,
大為生氣,並對他嚴加看守,甚至施加刑罰.

曾經給
一個
的罪名,使他一人前往荒無人煙的小島,用各種各樣的刑罰折磨他,據說半年就少了50斤.可是錢學森回國的決心從未動搖,
放出話,只要錢學森願意留在美國,不回中國,就馬上給予他最優良的設施,比原來更好,更美的生活,給他更大的榮譽.錢學森沒有放棄.依然意決回國.

錢學森（1911.12.11--）
、
和

。生於上海市，原籍浙江省杭州市。
畢業於
。1936年在
獲
。1938年獲

。1955年回國。曾任
、
、
、

、名譽
等職。現任

。早年在
和火箭、導彈技術的許多領域都做過開創性的工作。獨立研究以及和馮.
合作研究提出的許多理論，為
、
和火箭導彈技術的發展奠定了基礎。回國後長期擔任火箭、導彈和衛星研製的技術領導職務，為創建和發展我國的導彈、航天事業作出了傑出貢獻。在
、
和
、
和
以及
等許多理論領域都進行過創造性研究，作出了重大貢獻。1956年獲
自然科學獎一等獎，1985年獲國家科技進步獎特等獎，1991年被國務院、
授予「
」
和一級英模獎章。
。1994年當選為
。

5．

從小就有很強的求知慾和想像力，愛思考，好提問。據說還在他兩歲多的時
候，有一次爸爸領他上街，看見一輛馬車停在路旁，他就問：「爸爸，那馬車為什麼不走
呢？」父親說：「它在休息。」
又問：「它為什麼要休息呢？」父親隨口說了一
句：「大概是累了吧？」「不，」
韋認真地說，「它是肚子疼！」還有一次，

給
韋帶來
，他一個勁地問：「這蘋果為什麼是紅的？」姨不知道怎麼回答
，就叫他去玩吹
。誰知他吹
的時候，看到
上五彩繽紛的顏色，提的問
題反而更多了。上中學的時候，他還提過象「死
為什麼不導電」，「活貓和活狗摩擦
會生電嗎」等問題。父親很早就教
韋學幾何和代數。上中學以後，課本上的數學知
識麥克斯韋差不多都會了，因此父親經常給他開「小灶」，讓他帶一些難題到學校里去做
。每當同學們歡蹦亂跳地玩的時候，麥克斯韋卻進入了數學的樂園，他常常一個人躲在教
室的角落裡，或者獨自坐在樹蔭下，入迷地思考和演算著
。

麥克斯韋主要從事
、
、
、光學、力學、
方面的研究。尤其是他建立的
，將
、
、光學統一起來，是

發展的最光輝的成果，是
上最偉大的綜合之一

6.

1791年9月22日生於
紐因頓的一個鐵匠家庭。13歲就在一家書店當送報和裝訂書籍的學徒。他有強烈的求知慾，擠出一切休息時間貪婪地力圖把他裝訂的一切書籍內容都從頭讀一遍。讀後還臨摹插圖，工工整整地作
；用一些簡單器皿照著書上進行實驗，仔細觀察和分析實驗結果，把自己的
變成了小實驗室。在這家書店呆了八年，他
、
地學習。他後來回憶這段生活時說：「我就是在工作之餘，從這些書里開始找到我的哲學。這些書中有兩種對我特別有幫助，一是《
》，我從它第一次得到電的概念；另一是
夫人的《化學對話》，它給了我這門課的
。」

主要從事
、
、磁光學、
方面的研究，並在這些領域取得了一系列重大發現。

發現
之後，法拉第於
提出「由磁產生電」的大膽設想，並開始了艱苦的探索。
9月他發現通電的導線能繞磁鐵旋轉以及
繞
的運動，第一次實現了電磁運動向
的轉換，從而建立了
的實驗室模型。接著經過無數次實驗的失敗，終於在
發現了
。這一劃時代的偉大發現，使人類掌握了電磁運動相互轉變以及
和電能相互轉變的方法，成為現代
、
、
技術的基礎。

7.

有一次，他站在
的
里，眼睛盯著天花板，一動也不動。他在干什麼呢？原來，他用右手按左手的
，看著天花板上來回搖擺的燈。他發現，這燈的擺動雖然是越來越弱，以至每一次擺動的距離漸漸縮短，但是，每一次搖擺需要的時間卻是一樣的。於是，
做了一個適當長度的擺錘，測量了
的速度和
。從這里，他找到了擺的規律。鍾就是根據他發現的這個規律製造出來的

、主要貢獻
1、對力學的貢獻
1.1科學描述了運動

家主要關注的是「終極原因」,所以主要藉助於質料、形式、目的、
等模糊概念對運動作因果的和定性的描述,而且把運動分為自然運動和強迫運動,伽利略認為這種描述和分類方法,實際上是把運動的研究引入
. 他不相信自然運動和強迫運動的區別,他認為應該依據運動的基本特徵量———速度對運動進行分類,由此提出了
和
的分類方法.
伽利略對運動基本概念，包括重心、速度、
等都作了詳盡研究並給出了嚴格的數學表達式。尤其是
概念的提出，在
上是一個
。有了加 速度的概念，力學中的
部分才能建立在
之上，而在伽利略之前，只有
部分有定量的描述。 伽利略曾非正式地提出過
（見牛頓運動定 律）和
下物體的運動規律，這為牛頓正式提出 運動第一、第二定律奠定了基礎。在
的創立上， 伽利略可說是牛頓的先驅。
1.2 建立落體定律
通過伽利略得出結論,這個規律在
的極限情況下也一定成立. 上面得到的結果可以用另一數學形式來表達,即在一定的時間內圓球所走過的總距離與這段時間的平方成正比,或用伽利略自
1.3 確定

:
和靜止因為不是強加的,所以永恆. 正是這種
維持著地球以及整個宇宙的
秩序.伽利略還明確指出,物體的速度無須外力維持,但外力可以改變物體運動的速度,即產生
,這使得人們得以從
的
「力是維持物體運動的原因」中解脫出來,從而把
的研究引上了正確的方向.
1.4研究

在對拋物體的研究中，伽利略用幾何方法證明了一個平拋物體可以分解為水平方向和垂直下落兩種運動。他證明了在拋物體初速度相同的條件下，
角為45度時，射程最遠。
1.5提出

伽利略在《對話》中進而寫道:「運動作為運動而言,並作為運動在起作用,只是對沒有這種運動的物體才存在,在所有具有相等運動的物體中間,運動是不起作用的,而且看上去就彷彿不存在似的.」伽利略是在論證地球上的人不能覺察地球的運動時講這段話的,所以講的「運動」自然是
,而勻速運動的體系就是慣性定律能夠成立的體系,所以也就是慣性體系,伽利略的這段話精闢地闡述了
:在
中所做的一切力學實驗都不能證明體系本身的運動.
1.6首創科學的

伽利略關於
的研究工作,採用了一個對近代科學的發展很有效的程序,即對現象的一般觀察→提出工作假設→運用數學和邏輯的手段得出特殊推論 →通過
對推論進行檢驗→對假設進行修正和推廣,等等.
2、對
的貢獻
伽利略在傳播和捍衛

中的決定性作用。

，波蘭

出版了他不朽的著作《
論》，建立了太陽中心學說，這一學說的建立是
具有劃時代意義的事件，標志著近代科學的開端。但這一學說在當時並未引起廣泛的注意。經過
別是伽利略的傳播後，情況有了很大的不同。1609年，伽利略用他自己製造的、
的呵0倍的
觀察天天，看到了太陽上有黑子、月球表面有高低不平的現象，木星有四顆衛星，金星有盈虧等等。這些成果直接和間接地證明了
學說的正確性。
3、
方法的貢獻
所謂
,就是人們根據研究的目的,利用科學儀器設備人為地控制、模擬、創造或純化某種
過程,排除干擾、突出主要因素,在有利的條件下去研究
的一種科學活動.在伽利略的科學生涯中,不僅強調觀察和實驗的重要性,而且同時強調理性與經驗的同等重要,是在經驗的基礎上,通過理性的數學建構來達到對客觀自然界的認識.伽利略通過其畢生的努力,創立了
方法.
由於伽利略
的工作和精闢的
,把科學實驗方法發展到了一個完
全新的高度,使
走上了真正科學的道路,也為
系統地、全面地發展,開辟了廣闊的前景.伽利略把理論和實驗緊密而和諧地結合在一起,構成了一套完整的科學
,有力地推動了近代科學的發展.正是這種新方法———
與科學實驗相結合———使
擺脫了依靠
的
、自覺、猜測和定性的議論的狀況,走上了堅實的科學的道路,盡管伽利略沒有把實驗作為理論的唯一
,但實驗還是改變了科學的性質和方向.正是在這個意義上,伽利略被稱為科學實驗方法的創始人和近代科學的奠基人.愛因斯坦和英
在
《
》一書中曾作了這樣的評論:「伽利略的發現以及他所應用的數學的推理方法是人類思想史上最偉大成就之一,而且標志著物理學的真正開端.」這個評價,至今對於我們仍有深刻的
.
4、對哲學的貢獻
他一生堅持與
和教會的
作 斗爭,主張用具體的實驗來認識
,認為經驗是理 論知識的源泉。他不承認世界上有
和掌握真理 的
威，反對盲目迷信。他承認物質的客觀性、多 樣性和宇宙的無限性，這些觀點對發展
的哲學 具有重要的意義。但由於歷史的局限性，他強調只有可 歸納為數量特徵的物質屬性才是客觀存在的.

8.焦耳

英國著名
焦耳從小就很喜愛物理學，他常常自己動手做一些關於電、熱之類的實驗。
有一年放假，焦耳和哥哥一起到郊外旅遊。聰明好學的焦耳就是在玩耍的時候，也沒有忘記做他的
。
他找了一匹瘸腿的馬，由他哥哥牽著，自己悄悄躲在後面，用伏達電池將電流通到馬身上，想試 一試動物在受到電流刺激後的反應。結果，他想看到的反應出現了，馬收到電擊後狂跳起來，差一點把哥哥踢傷。
盡管已經出現了危險，但這絲毫沒有影響到愛做實驗的小焦耳的情緒。他和咯咯又劃著船來到群山環繞的湖上，焦耳想在這里試一試回聲有多大。他們在
里塞滿了火葯，然後扣動
。誰知「砰」的一聲，從槍口裡噴出一條長長的
，燒光了焦耳的眉毛，還險些把哥哥嚇得掉進湖裡。
這時，天空濃雲密布，電閃雷鳴，剛想上岸躲雨的焦耳發現，每次閃電過後好一會兒才能聽見轟隆的
，這是怎麼回事？
焦耳顧不得躲雨，拉著哥哥爬上一個山頭，用
認真記錄下去每次閃電到雷鳴之間相隔的時間。
開學後焦耳幾乎是迫不及待地把自己做的實驗都告訴了老師，並向老師請教。
老師望著
的焦耳笑了，耐心地為他講解：「光和聲的傳播速度是不一樣的，光速快而
慢，所以人們總是想見閃電再聽到
，而實際上閃電雷鳴是同時發生的。」
焦耳聽了恍然大悟。從此，他對學習
更加入迷。通過不斷地學習和認真地觀察計算，他終於發現了
和
，成為一名出色的

焦耳一生都在從事實驗研究工作，在
、
、氣體
等方面均作出了卓越的貢獻。他是靠自學成為
的。

F. 最偉大的物理學家及其發現!

力學：1.法國物理學家帕斯卡設計演示的「裂桶實驗」證明液體壓強與液體深度有關,而與液體的重力無關.
2.義大利物理學家托里拆利設計了著名的托里拆利實驗,較精確地測量大氣壓的值.
3.英國物理學家牛頓在伽利略等科學家研究基礎上,進行大量實驗研究,總結出牛頓第一定律：一切物體在沒有受到外力作用的時候,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態.
4.古希臘物理學家阿基米德發現浸在液體中的物理所受浮力的大小等於被物體排開的液體的重力,即阿基米德原理.
電磁學：1.英國物理學家焦耳1840年通過實驗發現電流通過導體時產生的熱量與電流的平方成正比,與導體的電阻成正比,與通電時間成正比,這就是焦耳定律.
2.丹麥物理學家奧斯特1820年首先發現電流周圍存在磁場的現象.
3.英國物理學家法拉第1822年開始進行電磁感應現象的探索,1831年發現了磁生電的規律.
4.德國物理學家歐姆克服種種困難,經過不懈努力在1827年歸納出了歐姆定律.
5.法國物理學家安培對電流之間的相互作用等進行了深入的探究,短時間內取得了豐碩的成果

牛頓 萬有引力
卡文迪許用 扭秤實驗測定萬有引力常數G
菲涅耳 折射反射定律泊松亮斑
邁克耳遜 光速精確值
托馬斯·楊 用干涉法測光波波長
庫倫 庫倫定律
安培 發現電流之間的相互作用力
法拉第 電磁感應
普朗克 量子理論
德布羅意 物質波
邁克斯韋 電磁場理論
赫茲 發現電磁波
湯姆生 發現電子
查德威克 發現中子
倫琴 X射線
盧瑟福 α粒子散射試驗發現質子
愛因斯坦 相對論光電效應質能方程
約里奧－居里夫婦 γ射線
布朗 布朗運動
奧斯特 導線通電產生磁效應
胡克 胡克定律
阿基米德——杠桿定律、浮力

G. 摩擦能起靜電，他是被誰發現的怎麼被發現的

在乾燥時候，我們經常能看到摩擦就會生成靜電。怎麼被發現的？第一個已知的電的證據可以敬大亂追溯到公元前585年，當時古希臘哲學家塞利斯發現，經過摩擦的琥珀會吸引輕的物體，如草屑。東漢時，王充在《論衡》一書中提到 "敦睦國 "等問題，所謂敦睦就是琥珀，意思是吸引種菜，也就是說，摩擦琥珀可以吸引光和小物體。西漢末年，有關於 "玳瑁吸（小物之意）"的記載，而 "元始中（公元三年）...... "矛尾火"，是關於金屬矛尖放電的記錄。晉代（公元三世紀）也記載了摩擦引起的放電現象。"今人梳頭、脫衣，有以梳結者，光也，聲也。

彎曲效應是在納米尺度上連續和不一致的彎曲過程中產生的自發電場，就像你的手指沿著塑料梳子的齒隨機移動一樣。在這種微觀尺度上，即使是光滑的物體也會受到小凸起的摩擦。該團隊發現，當兩個物體摩擦時，這些小凸起會彎曲，導致因彎曲效應而產生的靜電積聚，他們最近在《物理評論快報》上報告了這一情況。

新的解釋也揭示了為什麼由相同材料製成的絕緣體在摩擦時仍能產生電壓。這一點長期以來一直讓科學家們感到困惑，他亮檔仿亂們認為靜電的積聚可能是由於兩種摩擦材料之間的內在差異造成的。結果顯示，塑料在產生靜電方面特別出色。這種新的理解可以幫助工程師優化材料，以產生更多的靜電，並利用它為可穿戴技術供電。

H. 二十世紀物理三大發現

二十世紀三大重要科學研究

黃定維口述 陳韻琳執筆

〖 之一：相對論—絕對與相對- 〗

相對概念，在我們的日常生活中例子是不勝枚舉。 譬如二火車同時在車站對面，其中一輛火車走了，另一輛火車上 的人，會誤判成是自己的火車開始移動。同樣的，汽車進洗車機器，明明是刷車段耐布在移動，但車上的人會感覺是車子在移動。 而相對概念，也不是從愛因斯坦才開始談論的概念。早在伽利略 時代，就已有類似的討論了。

但是當愛因斯坦的相對論舉世知名以後，愛因斯坦卻開始後悔把他這套研究的內容統稱為「相對論」，為什麼呢？因為太多一知半解的人只談論「相對」，忽略掉「絕對」——愛因斯坦開始研究相對論，正是因為他相信科學定律是絕對的，也是因為對定律的絕對性篤信不移，科學家才有可能發展科學。

物理定律必須是絕對的，也就是說，不管在怎樣的情況下，研究 出來的結果都應當一樣。而定律本身，一定從大多數人可共同看見可觀察的事物著手，而後成為該如此就是如此的已是最後的基準，不能 再有任何條件，也不能被證明。假如連定律也是相對的，科學根本不 能發展下去。也就是說，「定律」反映出來一種信念——相信這世界 一定有某種秩序，是你我他都共同同意的。若是這種信念被懷疑、若 是定律被質問「為什麼」，則連科學家都無法給出答案了。而這樣的「世界應當存有某種秩序」的信念，對科學家是很重要的。

舉例來說，車上車下各站一個人，在車上的那個人丟球往空中拋，讓球自由落地，則在車上的人看到的是直線下落，可是在車下的人，看到的卻是拋物線。這正是相對。可是，兩人都會發現球是往下落地沒錯，因為地心引力定律是絕對的；而上去下來花的時間兩人都算出是一秒鍾，這部分也是絕對的。

既然科學研究中有絕對的部分被公認為定律，也就意味著，當某樣事物是相對的，它就不該出現在定律中。而我們從一個人在車上跑，車上和車下的人看到的速度不一樣，可判知「速度」，在物理世界中是相對的，既然是相對的，當然不該出現在定律中。

因此，牛頓公式 F=MA (力 = 質量 X 加速度)中並沒有「速度」這一項。加速度，其實是抽象的量，不是速度本身。若牛頓把速度放進來，這條公式一定就變成相對。

但是在 Maxwell 的電磁學公式中，卻出現「光速」！怎麼可能有速度呢？於是愛因斯坦認定：光速不是普通的「速度」，不是眾速度中的一個，它是絕對的速度！若是光速不絕對，以前的科學基礎就不穩固了。

於是愛因斯坦根據前述原則，繼續推導，就導出「時間是相對的」，「空間是相對的」「時空是可以轉換的」，這樣的概念出現後，人類的想像力馳騁下，人可以回到過去先走到未來、我們所見的形體也有可能改變....，從愛因斯坦以後，不止「時」「空」常常並述為「時空」，也導致我們如今會看到很多雖尚不能被實驗證明，卻絕對有科學理論基礎的時空片與科幻片。

除此以外，愛因斯坦有名的公式 E=MC^2，一樣如前述，是根據「定律絕對」「光速絕對」推導出來，這公式說明了質量與能量可以互換，它可以說是從古自今，影響人類最大的公式。

〖 之二：宇宙大爆炸—現世與永恆- 〗

很久以來，天上的星星就是科學家的關注，也是神話、文學的想像內容。

星星的死亡:

神話說，銀河是天神宙斯潑翻牛奶造成的，因此銀河就叫做 milky way。 科學家則說，宇宙應當是永恆不變的，科學家的野心，就是要找到最永恆不變的事物。因此，流星也成為科學家好奇的對象：它到底是不是星星？如果是，為何會掉下來呢？

1930 年，已經世界知名的愛因斯坦大老遠跑去與一個當時還是小人物的哈伯會面。為什麼呢？因為哈伯發現宇宙是在膨脹的，宇宙會有生老病死！

愛因斯坦在 1915 年推導廣義相對論時，發現用公式推導出的宇宙有兩解：一握物春是宇宙會越來越大，一是宇宙會越來越小。 這公式出來，愛因斯坦非常困惑不解。在他的信念中，宇宙應當是絕對不變的。為了這個信念，他沒有堅持他所推導出來的公式，在公式中加上一個常數，好讓宇宙成為絕對不變的。 因此當哈伯的科學研究報告出來，世人都尚未明了個中意義時，愛因斯坦大老遠去會見他。

哈伯用杜普勒效應測螞拆星星位移，比較出速度，發現越遠的星星移動速度越快，而且每顆星在自己的位置上看，都會看見別的星星在移動，一如先在汽球上劃很多小點後開始吹大汽球的情況一般，這正是大爆炸理論發展的基礎：由一點爆開成大宇宙。

宇宙會變，星星會死。星星是怎麼死的呢？根據觀察，星星死的很輝煌很燦爛，它變的非常亮非常亮，然後死亡。至於像太陽般大小的星星，死前會發紅，然後成為石頭。

科學家知道宇宙是有起源的，當然，科學家也會想知道宇宙的未 來。是一直膨脹下去？還是膨脹到最後開始收縮？目前的推測是「介於其中」。

宇宙至今已經有一百億年的歷史了。有沒有辦法想像，現在我們看到的某些星星，其實是一百億年以前的事？如果你問，為何科學家窮盡力氣，要研究一百億光年遠的東西呢？答案或許是：正像遠古以前的神話....，人內心深處總有著渴望，想知道「我從哪裡來？要往哪裡去？ 」當你面對穹蒼展望星空，或者企圖理解大爆炸理論.... 有沒有喚起過內心深處類似的渴望呢？

〖 之三：量子論--主觀與客觀、原則與實用 〗

科學家對另一種研究也是充滿好奇有長遠歷史的：那就是研究「什麼是大自然中最基本的元素？」透過這個研究，來滿足人內心深層的渴望：想知道一切事物最基本的東西，好得知自己在宇宙中的位置。

最基本的東西，往往是最重要的東西，值得科學家不計成本的研究。

大自然中最基本的元素的概念是--它是絕不可能再分割的東西。有趣的是，為要尋找這基本元素所設計出來的機器，竟然可以大到有一個城市這么的大！這種研究，我們把它稱之為「量子論」。

愛因斯坦偉大的發明，不只是相對論，也是量子論。當愛因斯坦發現他推導的公式說明宇宙會變，愛因斯坦修改常數；至於量子論發展到後來，愛因斯坦竟然徹底拒絕接受，這導致晚年的愛因斯坦頑固很難跟後代科學家溝通。因為量子論徹底違反愛因斯坦對科學定律原則的概念、違反他所認知的世界了。

這從何說起呢？我們就從「電子」談起。

電子於 1897 年第一次被發現。如果要描述電子，可以說，它是沒有大小體積的點，但是有位置。這么小的東西，這一百年來，到目前為止，還是沒有任何儀器可以看得到它。可是看不到，卻透過實驗研究，掌握住電子的特性，這個實驗的結果，有三個地方是讓人駭異的。

第一、科學家發現，電子具有「波粒雙重特性」。在過去的物理特性中，波和粒子，是兩種完全不同的東西，具有完全不同的屬性；是波就不是粒子，是粒子就不是波。但是，現在科學家發現電子又是波又是粒子。

第二、科學家發現實驗者的觀點會影響實驗結果。過去不管實驗者是誰、持什麼觀點，都不會影響實驗數據，大家作出來都是一樣的；但是現在，實驗者的觀點會影響實驗結果。舉個詭異但卻很符合電子實驗的例子：當我看月亮，月亮存在；當我不看月亮，月亮就變成其它東西了；或者說，當我看你，你是男生，當我不看你，你就是女生。這不是很詭異嗎？

第三：截至目前，科學家只能掌握電子的特性，卻根本看不見電子，不知他到底長什麼樣子。但是光憑對電子特性的掌握，科技以前所未有的速度在增進人類生活的舒適與便利。 譬如計算機 IC、半導體、晶元...，現在計算機影響人類文明多麼深遠，影響個人生活多麼劇烈，這一切，竟然是只掌握規則，卻看不見、不明其物的情況下發展的。這正是為什麼現代人對科學原理的研究越來越不重視，只重視有實用價值的科技研究。反正，知不知道真相不重要，掌握特性能運用就好了。這幾點，都對過去科學研究某些確定不移的原則產生劇烈的挑戰。

而這些更帶出一些哲學上的問題：主客能否二分？如果主觀無法從客觀中拿掉，那麼，什麼是客觀？科學還有資格宣稱自身擁有絕對的客觀？這一切哲學問題，都讓科學走向「不可知論」。

愛因斯坦正是看到這勢必出現的局勢，因而放棄了量子論研究，也拒絕跟後代很多渴望得到他意見的科學家們溝通。愛因斯坦抗拒的世界，正是你我現在活著的世界，也就是全面對客觀的質疑；以及不再重視思考、尋找真理本身，只想立即實用的世界。

I. 物理學中的焦耳定律是怎麼被焦耳發現的

發現電流的熱效應——提出焦耳定律
24歲時，焦耳開始對通電導體放熱姿洞的問題進行深入研究。他把父親跡念枯的一間房子改成實驗室，一有空便鑽到實驗室里忙個不停。焦耳首先把電阻絲盤繞在玻璃管上，做成一個電熱器。然後把電熱器放入一個玻璃瓶中，瓶中裝有已知質量的水。給電熱器通電並開始計時，他用鳥羽毛輕輕攪動水，使水溫度均勻。從插在水中的溫度計可隨時觀察到水溫的變化。同時，他用電流計測出電流的大小。焦耳把這種實驗做了一次又一次，大量數據使焦耳發現：電流通過導體時產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比。