① 近代物理学成就与思想文化运动有什么关系
物理学对科学技术和生产力的发展起着最直接地推动作用,几次工业革命便是最好的验证。其都是由于物理学深刻地揭示了自然规律,构成了认识自然、改造自然的巨大力量,为科技发展提供了方法和技能。近一个世纪以来,物理学又有了崭新的进展,带来相应的新技术革命。
2.1 蒸汽机的发明和牛顿力学的建立,导致了第一次工业革命
17世纪,牛顿完成了划时代的伟大巨着《自然哲学之数学原理》,其奠定了整个经典物理学的基础,并对其他自然科学的发展起了极大的推动作用。牛顿力学的建立,是自然科学从自然哲学中分化出来的第一重大事件,实现了自然科学的第一次大综合,使人类对自然界的认识跨进了划时代的一大步。经典物理学的思想方法、定量规律及实验基础,使科学技术的发展摆脱了当时多少还带有经验式的、工匠式的、思辨色彩的落后状态,加快了科学技术的发展步伐,为第一次工业革
② 物理学有什么用途
什么是物理 这是一个十分基础的问题.翻开任何一本物理教科书,都不难找到这样的定义:物理学是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学.但这只是对于物理这门科学在学术意义上的一种界定.而我们所面对的“物理”,它同时又是一门课程,于是就有必要从教育意义的层面上去进行一番再认识、再分析,以挖掘蕴含在其中的丰富内涵. 首先,物理是一门科学. 物理学是一门以实验为基础的自然科学,它是发展最成熟、高度定量化的精密科学,又是具有方法论性质、被人们公认为最重要的基础科学.物理学取得的成果极大地丰富了人们对物质世界的认识,有力地促进了人类文明的进步.正如国际纯粹物理和应用物理联合会第23届代表大会的决议《物理学对社会的重要性》指出的,物理学是一项国际事业,它对人类未来的进步起着关键性的作用:探索自然,驱动技术,改善生活以及培养人才. 上世纪初相对论和量子力学的建立,为物理学的飞速发展插上了双翅,取得了空前辉煌的成就,以致于人们将20世纪称誉为“物理学的世纪”.什么21世纪呢?有一种流行的说法:21世纪是生命科学的世纪.其实,这句话更确切的表述应该是:21世纪是物理科学全面介入生命科学的世纪.生命科学只有与物理相结合,才有可能取得更大的发展. 展望物理学的未来,充满着机遇与挑战.李政道先生在《物理的挑战》一文中,曾提出21世纪物理领域所面对的四大难题:为什么一些物理现象在理论上对称但实验结果不对称?为什么一半的基本粒子不能单独存在而且看不见?为什么全宇宙90%以上的物质是暗物质?为什么每个类星体的能量竟然是太阳能量的1015倍?这些问题极大地激励着人们不懈探索的勇气与热情.可以预见,一旦拨去这几朵笼罩在物理天空中的乌云,物理学将会展现出更加灿烂的前景. 其次,物理又是一种智能. 诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础.”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系.正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝. 大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献.有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功.——反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例.这就是物理智能的力量.难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族! 当今,物理学的触角已经伸向众多领域,并取得了越来越大的成就,以至我们很难再用传统的眼光去界分什么是物理学了.1995年在我国厦门举行了第十九届国际统计物理学大会,会上交流论文的涉及面十分广泛,诸如植物的花序、DNA药物系统、交通的流量、文字的存储等等,光看这些篇目,似乎都不太象是物理.什么,究竟什么是物理呢?几年前,美国《今日物理》杂志,曾就此问题向读者广泛征求意见.最后,他们推崇的答案是:物理学家所做的就是物理学.这话乍听似觉偏颇,其实不无道理.因为在今天看来,物理学更多的是体现出一种智能,“代表着一套获取知识、组织和应用知识的有效步骤和方法,把这套方法用到什么问题上,这问题就变成了物理学.”(赵凯华语) 再次,物理还是一种文化. 从广义来说,文化指的是人类历史实践过程中创造的物质财富和精神财富的总和.它包括科学文化和人文文化.同样地,物理学家在长期科学实践中所创造的大量物质产品与精神产品,也就构成了物理文化.物理文化是科学文化的重要组成部分. 大家知道,物理学是以实验为基础的科学,它的基本研究方式就是实践,因而在客观性上表现为“真”;物理学创造的成果最终是为了造福于人类,它在目的性上体现出“善”;另外,物理学还在人的情感、意识等多方面反映了“美”.正因为物理学本身兼具真、善、美的三重属性,我们完全有理由说,物理不仅是一种文化,而且是一种高层次、高品位的文化. 物理学是求真的.物理最讲究实证,物理学家在科学研究活动中最基本的态度就是实事求是,坚守“实践是检验真理唯一标准”的原则.正如物理学家费曼所说:“不论你的想法有多美,不论你什么聪明,更不论你名气有多大,只要与实验不符便是错了,简简单单,这就是科学”.可以说,物理学的发展史,就是一部不断修正错误、不断逼近真理的“求真”史. 物理学是从善的.物理学致力于将人从自然中解放出来,从必然王国走向自由王国,帮助人们不断认识自己,促使人的生活趋于高尚.这是物理学的价值取向和终极目标,因而物理学的本质是从善的;另外,物理学家的行为也是从善的.爱因斯坦曾这样评价居里夫人和以她为代表的杰出物理学家:“第一流人物对时代和历史进程的意义,在其道德方面,也许比单纯的才智成就更大”.他们那种严谨求实的态度、献身科学的精神,热爱人民的情怀等等,对于后人无疑是一份尤为珍贵的人文财富. 物理学是至美的.德国物理学家海森伯说过:美是真理的光辉;罗马哲学家普洛丁又说过:善是美的本原.由此,物理学因真而美、因善而美就是十分自然的了.物理的美属于科学美,主要体现于简单、对称和统一;对称则统一,统一则简单,它们构成了物理学的基本美学准则. 翻开物理学的篇章,可以发现到处都跳动着美的音符,体现了人们对美的追求与创造.仅以统一性为例.当代物理学的发展,正朝着两个相反的研究方向延伸:最宏大的宇宙与最微小的粒子.令人感到惊讶的是,随着研究的深入,它们两者并非是分道扬镳、越走越远,反倒显示出不少殊途同归、相反相成的迹象.例如,粒子物理学的一些研究成果常被天体物理学家所借鉴,用来探寻宇宙早期演化的图象;(正由于此,粒子物理学在某种意义上也被称为“宇宙考古学”.) 反过来,宇宙物理学的研究也为粒子物理学家提供了丰实的信息与印证.于是,物理学中两个截然相反的分支,就这般奇妙地衔接在了一起——犹如一条怪蟒咬住了自己的尾巴. 又如,英国物理学家狭拉克首先发现,在自然界的某些物理量之间存在着下列引人注目的关系: 宇宙半径/电子半径≈1040,宇宙年龄/强衰变粒子寿命≈1040, 氢核与电子的电力/氢核与电子的引力≈1040,…… 在上述比数中,宇宙这个最大的系统,与基本粒子这个最小系统之间,竟然珠联璧合达到了如此完美的统一,让我们再次领略到了物理世界的美,一种动人心弦的壮丽的美.正是这许多美不胜收的事例,激发起人们对大自然由衷的赞叹与敬畏,难怪爱因斯坦会说:“宇宙间最不可理解的,就是宇宙是可以理解的”. 通过以上分析,我们对于物理有了一个较为全面的认识:它既是一门科学,又是一种智能,更是一种文化.作为一名物理教师,能对自己所任教的物理作一番全方位的审视与剖析,这是十分必要的.一方面可使我们看到,物理原来有着如此丰富的的内涵,从而会更自觉、有意识的去挖掘和开发它的育人功能,全面提升教学质量;另一方面又使我们看到,物理原来有着如此美好的禀性,从而会更加钟爱物理,更有激情地去从事物理教学.我以为,只有真正热爱物理的物理教师,才能做到不仅教会学生理解物理、应用物理,而且还进一步引导他们去感悟物理、欣赏物理. 二、为什么教物理 这是一个看似简单却又十分根本的问题,要正确回答并非易事.笔者对此问题的认识,就经历过从“知识本位”到“学科本位”,最后又回归到“学生本位”这样一个曲折渐进的过程. 有很长一段时期,我都把物理教学的目标锁定在知识层面上,认为教物理就是要把物理知识尽可能多地传授给学生,以供他们今后一生的受用.因为我信奉“知识就是力量”.然而令人困惑的是,我们授予学生什么多的物理知识,其中不乏象“F=ma”这类极其重要的知识,但在他们往后的生活和工作中,却很少显示出有什么直接的功用.以至过了若干年后,许多学生把所学的物理知识几乎忘得一干二净,用他们的话说,“全部都还给老师了”.我为此感到深深的失落;但每当我向他们提出“高中三年岂不白读了”的反诘时,这些离开学校多年的学生,却又都会异口同声地作出否定的回答,一致认为高中阶段的学习,对于他们的成长起到了重要的奠基作用,可又说不清究竟是哪些具体知识所起的作用.我想,这大概好比晚饭,谁都不会否认吃饭对于生存的意义,然而谁又都说不清楚,吃了这顿饭究竟是在身上的什么地方长了块肉. 一位毕业已有二十余年的学生,曾与笔者聊起他“印象最深”的一堂物理课.原来那堂课讲的是重力势能.当时为了说明重力势能的相对性,我曾向学生提出过这样的问题:有人站在五楼的窗台上要往下跳,你说危险吗?开始大家都认为这太玩命了,后来仔细一琢磨,又全都乐了:你别往窗外跳,往窗里跳不就没事了吗?这位学生觉得这个例子特有意思,于是经久不忘;但问他该例说明了什么物理知识时,他说忘了.正当我面露憾色时,他紧接着的一番话却令人宽慰,他说:“这个例子使我懂得凡事都是相对的,从不同角度看会有不同的结果”.尽管这堂课所传授的物理知识,这位学生已经遗忘殆尽,但通过有关知识的学习而凝炼成的思想、方法等,却在他的心里铭刻上深深的印记.从这个意义上说,二十多年前的这堂物理课,对他不也是极有价值的吗?学生从高中毕业后,他们中的大多数可能将告别物理,所学的物理知识终究会被忘记,到那时再回头审视一下:物理教学留给他们的还有些什么呢?如果在他们的身上,体现不出物理所给予的才智与启迪,那将是物理教学的失败.由此看来,具体的知识通常只是作为教学的载体,在知识的背后还有更多值得我们去追求的东西.正如我国资深科学家钱伟长教授说的:“我在大学里学的是物理学,……. 以物理学为对象我学到了调查研究,收集资料,分析资料和逻辑思维的能力,物理学的知识有时是很有用的,但通过物理学学到的这些能力,比物理学知识更有用.”钱老在读书时就是通过“物理学”这个载体,获得了很多比物理知识更重要的能力.所以,那种将物理教学等同于物理知识教学的看法是偏面的,而以“知识本位”来确立物理教学目标取向的做法同样是短视的. 随着教学实践的深入,教师一般都会对自己所任教的学科日臻熟悉,从而格外钟爱.可能是受了这种职业情感的影响,我还一度把物理教学的目标,定位于“将尽可能多的学生培养成为物理学家或物理工作者”.尤其是当我从农村普通中学调入重点高中,面对的是一个个聪颖好学的学生时,这种愿望愈显强烈.但我不久就发现,其它学科的教师大概也出于各自的职业偏好,都对学生有着与我类似的期望.这样一来,大家自扫门前雪,各唱各的调,没能将各学科的分力凝聚成一股合力,实际效果当然就差强人意了.尤其令我沮丧的是,班上那些物理学习优秀的“得意门生”,日后直接从事物理专业的竟然也少之又少.正当我陷于迷惘之时,复旦大学原校长杨福家先生的一则事例给了自己极大的启迪.当年复旦大学曾对核物理专业的毕业生的去向做过一次调查,结果发现,只有不到十分之一的学生毕业后从事与核物理有关的工作,其余的都纷纷改行,活跃在金融、企业或行政等岗位上.对此,多数人都断言这是物理系的失败,而杨福家却认为这正是“复旦”的成功.因为,通过这四年本科的物理教育,使学生具备了良好的素质,为他们今后的发展打下了坚实的基础,于是毕业后都能很快适应各种不同领域的工作.这也印证了赵凯华先生的话:“一个人学了物理之后干什么都可以,他的物理没有白学.在我看来,对于学物理的人无所谓‘改行’…….” 经过上述曲折的认识历程,使我逐渐看清了物理教学最终目标的聚焦点,既不在知识的本位上,也不在学科的本位上,而应该落实在我们的教育对象——学生的本位上. 对于“为什么教物理”这个问题,也可以反过来设问:“如果我们不教物理,学生不学物理,将会对他们今后的发展留下那些缺憾?”一种显而易见的回答是,学生将因此学不到许多重要的物理知识.这话没错,但不够全面.因为除此之外,学生还将失去更为重要的,有关科学方法、科学精神等方面的培养与熏陶,从而最终影响他们的科学素养的提高.当前,物理已经深入到社会的方方面面,成为每一位有教养的公民都必须懂得的知识.对于大多数学生来说,他今天学习物理的目的,恐怕不是为了明天去进一步研究物理,而是有助于他去面对或决策所遇到的大量非物理的问题,为他们今后一生的文明、健康,高质量的生活奠定基础.正如《面向全体美国人的科学》一书中所说的:“教育的最高目标是为了使人们能够过一个实现自我和负责任的生活作准备.” 据此,对于“为什么教物理”这个问题,最确切的答案就是:为提高全体学生的科学素养而教.——这应该成为我们的物理教学观. 众所周知,生物基因对于生物进化有着非同小可的作用,极其细微的基因差异,往往会导致生物之间的巨大差别.受此启发,有不少社会学者正致力于寻求在人类文化传承与发展过程中,有着哪些最为核心的要素,从而提出了“文化基因”的概念,并将其定义为人类文化系统中的“遗传密码”.文化基因的核心是思维方式和价值观念.人类的进化比一般的生物进化更为复杂,它具有双重进化机制,除了生物基因进化机制外,还有文化基因进化机制.教育正是推动文化基因机制的重要途径.学校教育的要义,不只是文化现象的展示与诠释,而在于文化基因的传承和发展.物理教育当然也不例外.什么,蕴含在物理教学中的“文化基因”究竟有些什么呢?笔者以为主要体现为三个方面,即科学知识、科学方法和科学精神,因为这三者是构成科学素养最基本的要素.如果将科学素养比拟为一座金字塔,什么科学知识犹如塔基,科学方法就是塔身,科学精神则是塔尖.物理教学的最高宗旨,就是为了构建这座宏伟的科学素养之塔而添砖加瓦.换言之,物理教学的核心价值就在于促进学生实现三个转化:一是把人类社会积累的知识转化为学生个体的知识,使他们知识世界是什么样的,成为一个客观的人;二是把前人从事智力活动的思想方法转化为学生认识能力,使他们明白世界为什么是这样的,成为一个理性的人;三是把蕴含在知识中的观念、态度等转化为学生的行为准则,使他们懂得怎样使世界更美好,成为一个创造的人
③ 怎样谈对物理学与人类文明的认识
怎样谈对物理学与人类文明的认识
我们要相信科学~反对迷信~!
笔仙是怎么产生的,弄清楚之前请大家先作一个小小实验:
一只手平伸出去保持不动,手里握住一支笔,笔尖轻轻点在桌上的一张纸上,注意,不要把整个胳膊的重量都压在笔上,(对了,其实就是所谓请笔仙的姿势),然后保持几分钟,
然后看纸上被笔画出的痕迹,如果自始至终只有一个小小的笔尖大的点,那么恭喜了,你不用继续往下读了,直接去申请参加奥运会射击比赛吧,冠军非你莫属,但是对于绝大部分人来说,根本没有办法使自己的身体象一块石头一样保持真正的纹丝不动。
因为呼吸,心跳,脉搏,血流等原因,我们的身体随时随地都在轻轻的晃动,关于这一点大多数人都知道,少数不同意的,请按我说的去体验一下:自然站立,闭上眼睛,放松身体,使呼吸心跳缓慢下来,十来分钟以后你就会明显的感觉到身体的晃动,好像飘在水里一样,一晃一晃的,但是很轻微。
或者大家想一下军训时教官训练我们踢正步时的场景,伸出一条腿不让放下就那么站着,十分钟后个个都东倒西歪的,有的同学那腿还抖啊抖的,是他自己要抖吗,不由自主的呀。
为了以下叙述起来方便,姑且随便给上面的现象起个名字叫。
OK,现在正式开始请笔仙,设有两个同学,A同学和B同学,两人的心情可想而知:一点点紧张,一点点刺激,一点点恐惧,还有最重要的就是期待,“期待”在请笔仙的初期扮演的角色绝对重要,抱有完全抵触,完全不相信心理的同学是绝对请不来笔仙的。
话说两人已经一起握着一支笔,伸出胳膊保持不动好几分钟了,好像没什么奇怪的事情发生,两人不由有些焦急,此时根据,A同学因为长时间保持一个姿势,手那么轻轻的从左向右动了一下,只不过比之前晃动的幅度稍微大了一些,而B同学正在期待和怀疑,这个较大的晃动马上被B捕捉到,从而一阵惊喜,心想:“难道笔仙来了?难道真有笔仙?笔仙现在要从左向右画一笔的吗?”在B这么想的时候,他握笔的那只手不由的在向右的方向是放松的,也就是说,如果这支笔继续向右移动,是不会遇到B同学的手的阻力的,而如果笔向左移动,因为这是B所没想到的,则会受到B的阻力,这种现象姑且称为--鼓励继续向右。
而此时A也感受到了笔的异样,因为笔开始的晃动是正常的,但是晃到右方以后应该晃回来却没有,于是A也产生了和B同样的想法:“难道笔真的动起来了吗?”于是A要检验一下。
(这里还要解释一下我们在日常生活中用手检验一个东西是否摆放稳固,或者检验它是否在移动时的动作:我们会用手把那个东西向左推一下,再向右推一下,不信的话请你把自己的笔立在桌子上,立好以后用手去检验一下,看自己的手是如何动作的,肯定是轻轻向左向右各晃一下,动作很轻很快,这是我们从小到大十几二十几年养成的习惯,不用经过思考的。)
A要检验一下笔是否真的在动,于是向左一下向右一下,当然很轻很快,但由于B的正在起作用,于是笔只能继续向右而不能向左,于是A也明白了,原来笔仙真的来了,而且笔仙是要向右画的,于是在A的身上也起了作用,这下好了,笔真的动起来了,在和的一起作用下开始正式向右画。
笔既然已经动起来了,那以后的事情就好办了,笔仙降临的标记是画一个大圈,这个大圈是怎么化出来的呢?
如果A和B的猜想一致,都猜笔仙是要顺时针画圈或逆时针画圈,这很好办,可是如果A猜想笔仙要顺时针而B猜想逆时针怎么办?笔已经从左向右画了较长的一划了,要画圈就该拐弯了,A在猜想笔仙是要顺时针,可是却在顺时针的方向上感受到了笔的阻力,他当然不知道这是B在猜想相反方向的结果,于是顺理成章的,在作用下,A根据自己的检验结果改变了自己的猜想:“啊,原来笔仙不是要顺时针而是要逆时针画圈”,这样两人想法一致,于是一个圈就完成了。
画圈画线都好办,那字是怎么写出来的呢?
我们接着分析。比如A提出了问题:“亲爱的笔仙,能否告知我将来的老公姓什么?”
A和B当然希望笔仙画出来个字瞧瞧,假设接下来还是从左向右划了一道,A和B把这一道看作是一横,那么写完一横应该写什么,估计在这个问题面前,十亿中国人再加十亿中国鬼起码有十八亿要回答:写完一横,当然是一竖了,于是两人在和的共同作用下,又写了一竖。写完一竖又该怎么办,那当然是再写一横了。
在这三划写完之后两人有了分歧,A在猜想笔仙难道要写一个“王”字,那接下来一笔应该是一横了,而B在猜想,难道笔仙要写个“赵”字?那接下来一笔应该写一竖了,于是在两人的共同努力下,写出来一划即不横也不竖,斜的。
这时B先明白了,原来笔仙还是要写个“赵”字,只不过不按照笔划顺序罢了,而A呢,多年的文化教育起了作用:一个字既然已经写出来4划,应该很好猜它是什么字了吧,A马上反应过来,原来不是“王”字,而是一个“赵”字,于是一个字就出来了。
当然经常写出来的东西是个四不象,那没关系,“笔仙写的字岂能每个都看懂?!”
如果是要在“是”、“否”还有数字上画圈,其实多半也都有人的主观因素夹杂在里面。
好了,我要讲的大概就是这么多,所谓“笔仙”就是自己。
但有人说了,那为什么某某事算的那么准呢?--这个我也不知道,因为我没办法证明那是假的,就象你没办法证明那是真的一样,
如果真有笔仙,那请他算一下明天的彩票号码应该不是什么难事吧。
④ 量子力学属于文化吗
量子力学不属于文化。因为量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。
体系状态
在量子力学中,体系的状态有两种变化,一种是体系的状态按运动方程演进,这是可逆的变化;另一种是测量改变体系状态的不可逆变化。因此,量子力学对决定状态的物理量不能给出确定的预言,只能给出物理量取值的概率。在这个意义上,经典物理学因果律在微观领域失效了。
据此,一些物理学家和哲学家断言量子力学摈弃因果性,而另一些物理学家和哲学家则认为量子力学因果律反映的是一种新型的因果性——概率因果性。量子力学中代表量子态的波函数是在整个空间定义的,态的任何变化是同时在整个空间实现的。
⑤ 为什么说西方文化是“物学”,中国文化是“人学
西方文化是关于物的文化,研究规律与逻辑,强调人性本恶,相信天大于人,所以有了上帝和耶稣,中国文化是关于人的文化,人文主义,研究自己,强调人性本善,相信人定胜天。
中国文化:
1、中国文化是关于人的文化,人文主义,研究自己,强调人性本善,相信人定胜天。
2、中国文化强调实用主义,爱学习但不善于刨根问底。
3、中国文化更喜欢人治,这一点在中国塑造了诸多圣贤统治者可见一斑。
4、中国文化反对战争强调共赢。
5、中国文化基于共赢的基因,也基于农耕文化的影响,形成了影响深远的奴婢文化。
6、中国文化强调集体高于个体,会灌输为了集体利益可以牺牲个体利益。
西方文化:
1、西方文化是关于物的文化,研究规律与逻辑,强调人性本恶,相信天大于人,所以有了上帝和耶稣。
2、西方文化强调科学主义,科学研究盛行,爱创造但不善于文化传承。
3、西方文化强调法治。
4、西方文化对战争、决斗等胜负划分十分执着,因为相信人性本恶,所以在产生争论不休时喜欢诉诸武力,胜者为王。
5、西方文化骨子里认可弱肉强食,强调丛林法则,奴隶文化影响深远。
6、西方文化强调个体大于集体,会强调集体利益不应该以牺牲个体利益来实现。
西方文化的传统,不论是哲学,还是近代兴起的实证科学,都是面对千差万别变动的现象世界,追求背后的本质或本原,追求现实之外的永恒、普遍、统一的真理。这是一种二元分离乃至对立的取向,本质与现象、本原与现实因为对立而无法统一。
⑥ 物理学与人类文明有什么关系
物理学是一门基础科学,它所研究的是物质的基本结构,最普遍的相互作用,最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。物理学是以认识物质的基本属性,研究物质运动规律为研究目的的学科。随着人类对物质世界的深入,物理学一方面带动了科学的发展,另一方面推动了文化,经济和社会的发展,推动了人类文明的进步。研究物理学与人类文明进步,对深入了解物理的作用具有重要的意义。
物理学是一门以实验为基础的自然科学,它是发展最成熟、高度定量化的精密科学,又是具有方法论性质、被人们公认为最重要的基础科学。物理学取得的成果极大地丰富了人们对物质世界的认识,有力地促进了人类文明的进步。正如国际纯粹物理和应用物理联合会第23届代表大会的决议《物理学对社会的重要性》指出的,物理学是一项国际事业,它对人类未来的进步起着关键性的作用:探索自然,驱动技术,改善生活以及培养人才。
浩瀚的宇宙,绿色的地球和万物之灵的人类,组成了自然界巨大的物质系统。这个巨大的系统内部充满了各种各样的运动和变化,而五彩缤纷的物理世界,在协调或加剧人类社会生活环境中的种种矛盾时,扮演着不同的角色,起着各具不同的作用。可以说,远到宇宙深处,近到咫尺之间,大到广袤苍穹,小到分子原子,都是物理学的研究范畴。所以研究物理学与人类进步是非常有意义的。
⑦ 物理学的重大进展是经济还是文化
一、经典力学
1、产生的背景
1、14世纪以后,伴随欧洲资本主义的萌芽,新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学产生了迫切的需要。
2、文艺复兴运动解放了人们的思想,推动了自然科学研究。
3、伽利略的研究成果,为经典力学的创立奠定了基础。
希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。他认为物体的受迫运动是推动者加于被推动者的,推动者一旦停止推动,运动就会立即停止。
16世纪末17世纪初,随着文艺复兴运动的扩展和人的思想解放,意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统的观察和实验。他将科学实验与数学相结合,进行科学研究,并强调追究事物之间的数学关系。
1590年的一天,26岁的伽利略为了证实自己论断的正确,他来到比萨斜塔的七层阳台上,将一个约4.5千克重的石块和约0.45千克重的小石块同时放下,结果两石块同时落地。1604年,伽利略在实验中发现:物体下落时的距离与所用时间的平方成正比,而物体下落的速度与物体的重量无关,这就是着名的落体定律。他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。
伽利略的研究表明,外力并不是维持运动状态的原因,而只是改变运动状态的原因。这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革,为经典力学的建立奠定基础。他的发现以及他开始的科学研究方法,是人类思想史上伟大的成就之一,标志着物理学的真正开端。
2、牛顿力学体系的产生
1标志:1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》,提出物体运动三大定律(惯性定律、比例定律、作用与反作用定律)和万有引力定律。
2特点:以实验为基础,以数学为表达形式。经典力学最显着的特征之一就是注重实验,实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系,并由此得出重要的结论。另一个显着特征是它的数学化,这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
3意义:
A、具有科学性和预见性。牛顿力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义,根据牛顿力学体系,人们发现了海王星和冥王星。
B、把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系之中,正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律,实现了自然科学的一次大综合,是人类认识自然界的一次大飞跃。
C局限性:建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上,认为存在绝对静止和绝对时间,然而,随着科学的飞速发展,物理学出现一系列新现象,无法用经典力学来解释高速运动的微观粒子发生的现象,这使其陷入危机,面临着挑战。
D、标志着近代科学的形成。
二、相对论的创立
1、历史背景:19世纪末出现了“物理学危机”
19世纪末,物理学界连续发生了三个重大事件,这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系,从根本上出现了动摇,这就是所谓的“物理学危机”。经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界,三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象,这表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次。物理学的“危机”没有吓倒大多数物理学家,他们继续向前探索,于是产生了以量子论和相对论的建立为标志的物理学革命,物理学从此开辟了新的天地。
2、相对论的主要内容:狭义相对论和广义相对论
20世纪初,德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究提出了相对论,相对论包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论认为,物体运动时,质量会随着物体运动速度增大而增加,同时,空间和时间也会随着物体运动的变化而变化,即会发生尺缩效应和钟慢效应。
广义相对论认为,空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况,也取决于物质本身的分布状态。
※相论与我们的生活
狭义相对论最着名的推论是质能公式,它可以用来计算核反应过程中所释放的能量,并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的黑洞,也相继被天文观测所证实。
爱因斯坦的狭义相对论,在我们的日常生活中是很难理解的,因为我们日常接触的都是远远小于光速的运动,根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应:长度变短、时钟变慢。但如果接近光速的运动能变成现实的话,会出现这样的景象:一个人坐上接近光速的火箭高去作星际航行。一年后他回来了,发现儿子已经是白发苍苍的老人,而自己还是那样年轻。中国古代传说中的“天上方一日,人间已一年”就可用相对论得到解释。
3、意义
1、物理学思想的一次重大革命,它否定了经典力学的绝对时空论,从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观,深刻地揭示了时间和空间的本质属性,即:揭示了时空的可变性、时空变化的联系性,树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。
2、爱因斯坦的相对论也发展了牛顿力学,将牛顿力学概括在相对论力学之中,推动物理学发展到一个新的高度。
三、量子论的诞生与发展
1、诞生的历史背景
119世纪末20世纪初,电子和放射性的发现,打开了原子的大门,使人们对物质的认识深入到了原子内部。
2大量的实验表明,微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。
2、诞生与发展
1900年,德国物理学家普朗克提出量子假说,宣告了量子论的诞生。普朗克并由此而获得了诺贝尔物理学奖。爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质,进一步推动了量子论的发展。丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究,创立了原子结构的理论。20世纪30年代,经过众多科学家的努力量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。今天,我们的现代文明,从电脑,电视,手机到核能,航天,生物技术,几乎没有哪个领域不依赖于量子论。量子力学和狭义相对论结合形成原子物理学,指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。
3、影响
1、量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步,成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
2、量子论与相对论一起构成现代物理学的基础,并弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。
3、推动了物理学自身的进步,开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。
★小结:经典力学、相对论与量子论的关系
经典力学改变了自古代以来人们的认识论和方法论。相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观,但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律,而相对论反映的是物体高速运动的客观规律,是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例(物体低速运动状态),包括在相对论体系中。量子论则是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子论与相对论一起,构成了现代物理学的基础。
⑧ 什么是物理
物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。是一门以实验为基础的自然科学,物理学的一个永恒主题是寻找各种序(orders)、对称性(symmetry)和对称破缺(symmetry-breaking)10、守恒律(conservation
laws)或不变性(invariance).
物理学分支
●
经典力学及理论力学
(Mechanics)
研究物体机械运动的基本规律的规律
●
电磁学及电动力学
(Electromagnetism
and
Electrodynamics)
研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律
●
热力学与统计物理学
(Thermodynamics
and
Statistical
Physics)
研究物质热运动的统计规律及其宏观表现
●
相对论
和时空物理
(Relativity)
研究物体的高速运动效应,相关的动力学规律以及关于时空相对性的规律
●
量子力学
(Quantum
mechanics)
研究微观物质运动现象以及基本运动规律
此外,还有:
粒子物理学、原子核物理学、原子分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学、声学、电磁学、光学、无线电物理学、热学、量子场论、低温物理学、半导体物理学、磁学、液晶、医学物理学、非线性物理学、计算物理学等等。
通常还将理论力学、电动力学、热力学与统计物理学、量子力学统称为四大力学。
⑨ 什么是物理学物理学与我们的生活和社会有什么关系怎样学好物理
什么是物理学?
物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律的一门自然科学。
物理学与我们的生活和社会有什么关系?
物理学的知识、研究方法和研究成果在自然科学的各个部门都起着非常重要的作用。
物理学的每一项重大发现,都极大地推动了社会的进步和发展。
学习物理知识和实验技能,接受科学方法和科学思维的训练,受到科学态度和科学作风的熏陶,这些对帮助学生提高科学文化素质,继续学习科学技术,适应现代生活,以及今后从事实际工作都具有重要意义。
怎样学好物理?
1. 对于物理概念和规律,重在理解
2. 要认真观察和做好实验
3. 要及时复习,按时完成作业
4. 要善于应用所学的知识
⑩ 对物理文化内涵的认识
1,使用与创建的教学和学习环境,有利于激发学生的创造性学习的物理知识和实际生活中的问题
?亲密的身体接触,与现实生活中的实际情境转移到信息的课堂,使学生适应陌生的感觉,激发学生探索的驱动力。
?例如:在研究杠杆的平衡条件,创造这样的情况:学生们都知道杆秤,有些人做了一些手脚的杆秤实现短斤缺量的赚黑心钱,而你知道他们用的是什么方法呢?我们如何可以公开呢?思考的学生开始重新振作起来,议论纷纷,但,是,我不不知道什么学生的愿望,以探索突然被启发,然后,我使用的杆秤介绍给学生,说相同的质量对象,两个质量的权重来衡量,其结果是大量的实物质量小的重量,让学生明白为什么。在接下来的杠杆平衡条件实验探究,学生探究的情绪,来杠杆的平衡条件,还主动来分析这个问题的一个非标准的杆秤。看有知识的实际情景搬进课堂上激发学生的积极性,始终处于积极的学习情况,并能有效地提高学生分析问题,解决问题的能力。
?2,利用学生的好奇心和创造的教学环境,有利于激发学生的创造性学习
?是在青春期的高中学生,他们是外在的东西感到好奇,有很强的挖掘新的冒险心理倾向,根据对学生的心理特点,创造新奇的生活情况,刺激的认识和兴趣学生学习。
例如:重新平面镜成像“,我创造一个没有盖的纸箱,切割空的正,然后对角线适当整齐的侧平面镜被隐藏在镜子后面的生活场景的神奇效果改变的道具。在课堂上,我说的做魔,请注意这个盒子是空的什么?然后拿一块布盖,从箱子改变的事情,课本,粉笔,钢笔,改变的事情了。这可能是神奇,坐在下面的学生如何不破的球迷。创造这些情况,使学生不仅感到奇怪,他们有宾至如归的感觉,但我不知道他们为什么让学生感到在自己的生活中的物理知识,激发学生的愿望来解决这些问题。
?3,学生的认知失衡创造一个有利于激发学生的创造性学习的教学环境,
?学生的认知发展的概念是不断破坏和不断达到一个新的平衡状态的平衡。日常生活的情况下,要创造,要善于在体育课堂学生认知的不平衡,学生产生努力,通过新的学习活动,以达到平衡的新的,更高层次的冲动。
?例:在直线讲光的传播,创造这样的情景,学生准备,分别,一个方孔,三角孔,圆形孔的3白色和问题:太阳的光线拍摄,通过这些什么点会离开孔在地面上?回答几乎所有的学生与几何。然后让学生走出教室,观察其形状的斑点在阳光下,和在现场的结果是圆形的。这种现象出现的差异与学生的想象力,造成悬念,让学生有知识,主动学习,从开始到结束这个问题的强烈愿望。
?4,学生在实验活动中创造的教学环境,有利于激发学生的创造性学习
的身体是一个高度实验性的科学,教师应该把足够的实验室设备,学生围绕一个主题在课堂教学中的实验探索,在这种情况下,学生以及科学家探索验证假释,体验成功的喜悦,有利于培育?创新的精神,科学的质量的学生。
例如,在谈到压力,首先创造这样的生活情况:两个学生并排走在广袤的雪原,一个人的雪橇,一个穿着普通的鞋子,陷得太深了,学生的体重吗?学生可以知道结果的学生穿普通的鞋子陷得太深了。然后进一步引导学生讨论的效果与哪些因素有关的压力,要求有人利用生活,学习用品的设计研究计划和实验验证,分析,总结得出什么结论。这让学生掌握物理概念或规律,他们认识到科学探索的本质,体验到成功的喜悦,有效地激发学生的学习兴趣。
?5,利用多媒体网络技术,以创造条件,有利于激发学生的创造性学习的教学环境
多媒体网络技术可以克服时间和空间的限制,生动再现生活场景,不同的场景可以被集成,可以动态显示的方案的核心内容。使用电脑设计的图形,尤其是动画,结合多媒体的优势,学生的头脑中的物理过程,在一个相对短的时间内建立了较为完善有助于理解和记忆,可以大大提高学生的学习兴趣学习物理和学习效率。
例如,讲电流,由于电流在导体中无法看到,触摸或往年,教学,学生总觉得抽象很难理解,通过非常直观的演示,多媒体课件制作的电流流电路中的屏幕这个微观粒子夸张,学生理解它也不是那么难。等,如电流的磁场,磁场,光的光路图,这些很难理解的现象在传统的教学的分布,通过多媒体形式,可以清楚地再现生活的情况。