⑴ 英,德两国不同的哲学传统给各自国家的物理学发展带来了怎样的影响
(1)18世纪前后,在经验主义哲学的影响,英国的物理学重实验而轻理论;德国物理学受其理性主义哲学传统的影响,在理论物理学方面作出了重要贡献。
(2)一般认为,哲学是对各门自然科学的抽象和概括,对自然科学具有方法论的指导作用。当然,诚如有学者指出的那样,不能把哲学理论看成是放到任何科学实践中都立竿见影的灵丹妙药。科学从哲学中汲取营养,要经过一个“还原”的过程,将哲学的一般原理与科学的具体实践有机结合,其中最重要的是方法论。
(3)一个民族要想自立于世界,绝不能没有理论思维。党和政府近来提出了加强和繁荣哲学社会科学研究的举措,认为哲学社会科学也是科学,哲学社会科学同自然科学在促进社会生产力发展、提升国家综合国力等方面,地位同等重要。这是对哲学社会科学社会作用的充分肯定。我们应高度重视哲学对自然科学乃至整个社会经济、政治和文化的重要影响。
⑵ 基础物理学科对一个国家影响有多大
科学是第一生产力的,科学技术对生活质量,社会发展,生产生活等都是有促进作用的。
⑶ 举例说明物理学对社会发展的影响,对高新科技发展的促进作用。
交往是一种联系。根据马克思辩证唯物主义观点,世界是一个普遍联系的整体。一个人或一个组织,作为世界的一员,不可能孤立的生存。而交往作为一种社会活动,在增强联系,增进了解,促进发展方面具有不可忽视的作用。我国的对外开放,其实是一种国家间的交往。正是有了高度的开放和交往,我们才和众多的国家有了实质性的联系,既学到了人家先进的东西,也看到了自己的不足,增强了奋发进取的意识,同时引进了先进的技术和理念。通过对外开放,我国的政治体制,经济体制,文化思潮等各方面都有了空前进步,综合国力,
国际地位,人民生活水平,党的执政能力等有了明显的提高 高科技没有一样可以脱离物理学的像电电磁波应用都很广
⑷ 物理学是如何影响人类文明的
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。
1、在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理,能把宇宙飞船送上太空,使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能。(2007年我们国家要登月,那时就是神州7号)。杨得伟是神州6号。
(学完万有引力定律可窥一斑)
2、带电粒子在电场磁场中的偏转的规律在科学技术中的应用。电视机显像管等。(学完带电粒子在电场磁场中的偏转会了解了。)
刀。如核磁共振,超声波,X光机等。3、核物理的研究使放射线的应用成为可能。医疗上的放疗。在医疗上还有很多,如用于治疗脑瘤的
4、20世纪初相对论和量子力学的建立,诞生了近代物理,开创了微电子技术的时代。半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也就没有现代科技 。
5、20世纪60年代,激光器诞生。激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微机光盘就是用激光读的。光导纤维等。
6、20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破,为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代,我国高温超导的研究走在世界的前列。
7、20世纪90年代发展起来的纳米技术,使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团,使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。
8、生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸(DNA)是存在于细胞核中的一种重要物质,它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许(着名实验物理学家)的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。
可以说物理学的发展,促进了各个领域科学技术的进步。使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。
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,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。
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。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步
⑸ 物理学的发展对社会的发展有什么重大的意义
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。
⑹ 物理学的进步对社会发展的贡献
读《物理学史》有感
摘要:在实施新课程和新教材过程中,又读《物理学史》,使我们深深觉得课改必须遵循敢于质疑、勇于探究、善于思维、勤于实验的四条原则,我们不能偏离这个方向。我们必须坚持这四条原则不动摇,如同我国正在进行的改革开放必须坚持四项基本原则一百年不动摇一样,新课程改革不论以何种方式进行,不管如何做新的尝试,我们都应该投以赞许的目光,但是有一点不能变,那就是敢于质疑、勇于探究、善于思维、勤于实验的四条原则不能变,偏离了这四条原则,也就违背了物理学历史的发展规律,必然会偏离正确的方向。这点一定要切记、切记。
关键词:新课程 新教材 物理学史 四条原则
随着教学改革的不断深化,全面实施以培养学生的创新精神和实践能力为重点的素质教育已成为教育界的共识。对物理学科而言,在实施新课程和新教材过程中,不断地有许多新的观点,好的做法出现,并且也涌现出成功的典型。但是,也有许多尝试偏离了物理学科发展的原则,值得我们共同来关注和探讨。纵观物理学史,结合新课程改革的理念,在实施新课程和新教材的过程中,教师除了要具有扎实的专业知识和渊博的综合性知识之外,还必须遵循以下四条原则:
一、敢于质疑
20世纪物理学革命告诉我们,科学的每一次崭新境界的开辟,都必须要有敢地向旧理论说“不”的勇气。爱因斯坦,玻尔用他们年轻的心,沸腾的血和活跃的头脑,带领海森伯等一批又一批的年轻人,勇敢地向旧理论思想挑战。在此期间,每一个“不”字的出现都响彻云霄,宛如春雷一般。普朗克提出能量是“不”连续的;爱因斯坦更深入地提出了辐射也是不连续的;海森伯更是提出了量子力学中最关键的一个关系式即“测不准关系式”;此外华裔物理学家李政道,杨振宁又向守恒说出了“不”,提出了“宇称不守恒”。每一个“不”字都给物理学以飞跃,可见,挑战孕育了创新,勇气孕育了力量,信心带来了成功。
在实施物理新课程与新教材过程中,教师要努力培养学生敢于质疑,勇于创新的科学精神。在物理课堂上,教师要鼓励学生敢于向权威挑战,要努力营造一个民主,平等的课堂气氛,让学生们用一个开放的,喜欢探究和充满活力的头脑去不断提出新观点,否定旧理论。充分发挥学生探究学习,自主学习,合作学习的能力。教师应该树立理性的权威观。
随着信息时代的到来,为学生提供了广泛摄取知识与锻炼思维的机会。因而他们也完全可能在某方面甚至是本学科领域领先于教师。在物理教学中,学生会常跟老师谈及他们从网络信息中获取的一些知识与信息,其中可以有很多对教师来说是全新的感受。“闻道有先后,术业有专攻”,“青出于蓝而胜于蓝”。因此我们在教学中应永远保持谦虚进取的态度。在教育学生的同时,也应自觉地接受学生的“教育”,并把自己置身于终身学习的状态。因此,教师在教学中应充分表现出严谨务实,批判进取的科学精神,努力展示自己的教学智慧及内在的精神气质,教师的热情和同情心,教师善于鼓励和想象的倾向性,为学生的发展具有极大的影响力。教师在教学中应该有强烈的好奇心和求知欲,有远大的理想和锲而不舍的钻研精神,要有热情洋溢、情绪饱满、富于激情的想象力,并以此来树立自己在学生心目中的崇高地位。
二、勇于争辩
通过研究物理学史,我们不难得到这样一个启示:科学的每一次重大发现和突破的背后都隐藏着激烈的争论。其中最令世人注目的是爱因斯坦和玻尔旷日持久的世界性论战。爱因斯坦拒绝把量子力学接受为终极理论,并对以玻尔为代表的哥本哈根学派的正统解释发动了猛烈的攻击,这场争论使世人明白,量子力学的理论是非局域性的理论。它涉及到类空关系,即比光速还快的信号传播,而狭义相对论则是局域性理论。这场世界性的科学争论,无疑对科学和哲学的发展产生了深远的影响。此外,玻尔和海森伯的散步,普朗克和爱因斯坦的争论都对20世纪的物理学产生了极为深远的影响。讨论并没有完,现在在牛津和剑桥,科学怪杰霍金和彭罗斯的讨论还在继续着,物理学还将有着重大发展,因为“科学扎根于讨论”。
教师在实施新课程和新教材过程中,必须转变传统教育中的师生观,构建相互尊重,互相信任的,平等的,合作的新型师生观,教师应该成为学生学习的帮助者,指导者,合作者,促进者,引导者。教师在课堂教学组织中要达到“四个允许”:错了允许重来;不完整的允许补充;不同的意见允许争辩;老师错了允许提意见。教师要切实把教学活动看成一个不断面临新问题的过程,是一个知识不断扩展的过程,是一个与学生不断共同学习的过程。从而真正做到教师与学生之间相互学习,相互切磋,相互启发,相互推动,也就是要做到教学相长。同时,教师要积极创设条件,准备一些辩题,让学生在课堂上进行辩论。让学生自己摆观点,举例子,讲道理,用事实说话,从而促进学生的探究性学习,实现新课程的目标,用好新教材,培养学生勇于讨论的习惯。
三、善于思维
我们读过《物理学史》之后会发现:科学神奇之树的每一次萌芽、成长、开花、结果都有着孕育它们的科学土壤。值得一提的是哥本哈根大学物理理论研究所。在这里既有22岁当讲师、27岁当教授、31岁获得诺贝尔奖的海森伯,有作为“上帝的鞭子”不断地指出他人论文缺陷的泡利,有开玩笑不讲分寸的朗道,还有“几乎把画漫画和打油诗作为主要职业而把物理当成副业”的伽莫夫,哥本哈根大学的氛围使人感到繁忙、激动、活泼、热血沸腾、无拘无束、和蔼可亲,充满着挑战。他们的年轻和倔强,使他们不断地有新的想法,新的观点,新的思潮,新的认识如同一股股清泉涌出。在那漫长、艰辛、曲折的探求科学真理的道路上,有无数年轻人的贡献和创举。究其实质,人类科学的进步就是一个不断否定旧理论和提出新观点的过程,而他们的年轻就注定他会有一个开放,喜欢探究和充满活力的大脑,为他们取得成功提供了条件。培养学生科学的思维显得尤为重要。
作为一名物理教师,在实施新课程和新教材的过程中,尤其要注意培养学生科学的思维,思维是创新的灵魂。在教学中教师可以从以下方面来培养学生科学的思维。
①寻找思维的起点。就是能引起思考,推动思考不断深入并成为解决问题突破口的信息群。学生解决问题的能力差异大多表现在寻找思维起始点的速度快慢上,教师若能帮助学生学会寻找思维起始点,学生的学习便易获得成功。
②设立思维中间站。初中生思维能力弱,跨度小,学习过程中不会适时设立思维中间站,而对大量的信息,不会筛选、整理、剖析,抓不住有用的信息,把握不住问题的实质,这样就出现了一知半解,随意凑合,应付了事的情况。针对初中生的上述思维特点,在教学中要采取小步子,搭台阶的办法,在思维之间增设思维中间站,及时帮助学生排忧解难,抓住关键,把握重点。开始时思维站间距可短些,慢慢地扩大,渐渐加大思维跨度。当问题抽象,学生具体经验少时;当问题涉及面广,学生知识能力存在缺陷时;当问题内部结构复杂,学生综合能力差时,需增设思维中间站。
③已设立的各思维中间站之间需要架设思维连接线加以联系,使各思维中间站能顺序地有效地协调运行。这种联系方法既有点与点之间的串联,线与线之间的交织,又有面与面之间的网络化。围绕重点知识寻同类,举实例,找反例,思错例,将每一个思维中间站都纳入有效的思维控制范围内,形成有序的思维网络,使各知识点成为互相联系的整体,从而达到提高思维效率之目的。
④变换思维审视角。用原有的思维方法不能求得问题的解决时,应及时变换思维审视角。变常规思维为突跃思维,直线思维为平面或立体思维,收敛思维为发散思维,一般思维为极端思维,正向思维为逆向思维。往往能提高思维效率。
⑤设计开放性问题。新颖的问题能引导学生从不同的方向思考问题,寻求众多的适当答案,使学生找出以前没想到也不敢想的各种奇妙的好方法,而且是引导学生开展实践探究的好方法,这样能起到事半功倍的效果。
四、勤于实验
值得注意的是,百年诺贝尔物理学奖的重大获奖项目中绝大多数都与物理实验有关,纯理论研究很少,就是获奖的重大理论研究也是大量实验事实的总结,再用数学公式简洁表达的结果。即使是理论项目,也要在实验证实后才获奖。如:1927年电子衍射实验证实了粒子的波粒二象性,提出了波粒二象性理论的德布罗意才于1929年获奖;1957年,吴健雄实验证实了弱电相互作用,提出宇称不守恒的杨振宁、李政道获诺贝尔物理学奖;1973—1978年实验上发现中性流存在,提出弱电统一理论,预言中性流存在的、格拉肖、温伯格、萨拉姆于1979年获奖等。事实证明,物理学的理论大厦是由实验支撑的,没有实验,物理学大厦的基础就不牢固。
不仅仅如此,实验是检验物理理论正确与否的惟一标准。是各种争论的最公正的裁判,是修正错误的依据,更是发现新理论的起点。事实上,无论理论有多美好,无论它的形式有多完美,只要与实验不符就不可能成为物理学的组成部分。这表明,最后还得实验说了算,形式逻辑和完美的数学代替不了物理。因此,我们特别强调物理学研究要把理论基础和实验紧密地结合在一起,重视实验研究,重视物理实验室的建设,加大投入,更新实验设备,巧妙地设计实验方法,精心地分析实验现象,在实验中寻求新的突破和新的发展。对物理教师而言,我们应尤其注意实验教学,培养学生动手能力,动脑能力,设计能力,操作能力和实践能力。教师要在实验中让学生充分的交流合作,并且提出一些激发思考的问题,留给学生足够的探索空间,引导学生看到与其论点相矛盾的观点的事实,或者组织持不同见解的学生进行讨论,自行设计实验,验证自己的观点。要让每个做实验的同学都有自己的经验世界,他们各自对某种问题有不同的假设和推论,通过小组交流,辩论,分工与合作等形式,促进学习者之间的沟通,而面对各种不同的观点,实验者要学会整理、表达自己的见解,学会聆听,理解他人的想法,学会接纳,赞赏,争辩,互助,他们不断对自己和别人的看法进行反思和评判。平常定期开展科技小制作,小实验,小创新,小发明以及实验操作活动,引导学生进行一系列实践操作,如安装照明电路,鉴别黄金首饰等。在物理教学中加强“STS”的研究,培养学生从生活中学物理,又把物理应用于生活的能力。真正做到“in life,by life,on life”。
在实施新课程和新教材过程中,我们可能会遇到这样或那样的问题,我们可能会进行这样或那样的改革,但是我们始终要坚持敢于质疑、勇于争辩、善于思维、勤于实验这四条原则不动摇,不能偏离这个方向。我们只要坚定不移地遵循这四条原则,饱含深厚的爱国热情和强烈的民族自信心,在物理教学中时时刻刻想到,并努力做到、做好、做扎实,我们就一定能在教学中取得成功,就一定能培养出千千万万个牛顿和爱因斯坦,中国人获得诺贝尔物理学奖的梦想指日可待。
⑺ 物理学在人类文明史上的重要作用
发展史
经典物理与近代物理
第一,立足于牛顿力学的经典物理学和经典自然科学在很在程度上是关于自然事物,自然属性,自然过程和自然界规律性的知识,但它往往没有对这些事物,属性,过程和规律性的机制(道理)从因果性上作出解释;近代自然科学所能做到的或应当做到的,则是依据于对微观过程的了解,解决这些"为什么"的问题.
第二,经典自然科学有它的普遍性和整体性,但就对整个自然事物的反映看,经典理论基本上是关于特殊的,局部的自然领域的知识;近代自然科学则具有更高程度的普遍性和更大范围的全局性
第一章 发展中的物理学
1 相对论
相对论是现代物理学的重要基石.它的建立20世纪自然科学最伟大的发现之一,对物理学,天文学乃至哲学思想都有深远的影响.相对论是科学技术发展到一定阶段的必然产物,是电磁理论合乎逻辑的继续和发展,是物理学各有关分支又一次综合的结果.相对论经迈克耳逊,莫雷实验,洛伦兹及爱因斯坦等 人发展而建立.
2 量子力学
1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入了能量了概念,为量子理论奠定了基石.随后爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾,提出了光量子假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,为量子理论的发展打开了局面.1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用了量子化概念,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步的胜利.之后经过玻尔,索末菲海森堡,薛定谔,狄拉克等人开创性的工作,终于在1925年-1928年开成了完整的量子力学理论.
3 原子核及基本粒子
原子核物理学起源于放射性的研究,是19世纪末兴起的崭新课题.在这以前,人类对这年领域毫开所知.从事这项研究的物理学家,他们通过作新创制的简陋仪器进行各种实验和观察,从中收集数据,总结经验,寻找规律,探索不断开拓新的领域. 1933年以后,原子核物理理论才逐渐形成.
4 固体物理学
20世纪初,固体物理学就开始深入到微观领域,人们开始利用微观规律来计算实验观测量.量子力学首先应用于简谐振子及简单的原子上,并显示了其正确性,其次又在化学键的问题上取得了效果.二十世纪20年代后,固体物理学作为一门学科在物理学领域中诞生.
5 物理学与技术
物理学的发展为新技术提供了基础,与此相反的关系也完全存在.假如不采用电子技术的各式各样的机器,今天的物理学,甚至整个科学研究都可能连一天也存在不下去.要建造超高能物理学所不可缺少的巨大加速器,必须要动员当前最先进的精密机械技术和电子学技术才行.同时由于对技术进步的不断要求,作为这些技术基础的物理学的研究也正在日益加强.可以说,没有上述各方面的条件,就不可能存在今天这种大规模,多方面的物理学研究.
6 科学的体制化
近代物理学的基础工程学科化这种趋势,当然是由围绕科学的新的社会状况的出现所形成和促进的.
7 物理学在地理上的扩大
物理学的变迁,同时也伴有物理学在地理上扩大.俄国(苏联),美国,日本,中国及欧洲,亚洲,非洲物理学在地理上的扩大,必将会进一步扩大在进行尖端物理学研究,所以,没有理由认为这些国家将来不会产生真正的物理学研究.
8 研究技术化
可以把这一趋势同由物理学所支撑着的各种各样新技术所持有的可能性相结合,看作是社会进步的一个标志.
第二章节近代物理学的序幕
一 电子的发现
背景: 电子的发现起源于对阴极射线的研究.阴极射线是低压气体放电过程中的一种奇特现象.这一观点得到赫兹等人的支持,赞成以太说的大多是德国人.英国物理学家克鲁克斯以及舒斯特根据各自的实验及解释都认为阴极射线是由粒子组成的.德国学派主张以太学说,英国学派主张带电微粒说.
J.J.汤姆生对电子研究
⒈定性研究:J.J.汤姆生还改进了赫兹的静电场偏转实验,他进一步提高了真空度,并且减小极间电压,以防止气体电离,终于获得了稳定的静电偏转.
⒉定量研究 :一种方法是用静电场偏转管在管子两侧各加一通电线圈以产生垂直于电场方向的磁场,然后根据电场和磁场分别造成的偏转,计算出阴极射线的荷质比e/m,另一种方法是测量阴极的温升.因为阴极射线撞击到阴极,会引起阴极的温度升高.J.J.汤姆生把热电偶接到阴极,测量它的温度变化,两种不同的方法得到的结果相近,荷质比
⒊普遍性证明
二 X射线的研究
1895年,德国的维尔茨堡大学,伦琴教授 阴极射线研究 发现了X射线
三,放射性的发现
对阴极射线研究引起了放射性物质的发现 .1896年5月18日,贝克勒尔发现了放射性.
贝克勒尔发现放射性虽然没有伦琴发现X射线那样轰动一时,意义却更为深远.因为这是人类第一次接触到核现象,为后来居里夫妇,卢瑟福等对放射性研究发展开辟了道路.
第三章 相对论的建立
相对论的研究起源于"以太漂移"的探索以及光行差的观测.1678年惠更斯把光振动类比于声振动,看成是以太中的弹性脉冲.但是后来由于光的微粒说占了上风,以太理论受到压抑,牛顿就认为不需要以太,他主张超距作用.1800年以后,由于波动说成功地解释了干涉,衍射和偏振等现象,以太学说重新抬头.在波动说的支持者看来,光既然是一种波,就一定要有一种载体,这就是以太.他们把以太看成是无所不在,绝对静止,极其稀薄的刚性"物质".
机械波的波动方程与电磁波的波动方程
机械振动只有在弹性介质中传播才形成机械波,在弹性介质中应用牛顿定律和胡克定律,即可建立机械波的波动方程,一维横波的波动方程为
机械波的波动方程和波速这些性质是否也适用于电磁波(包括光波)呢 电磁波有类似于机械波的波动方程,那么,电磁波的波动方程是相对于什么样的参考系建立的 真空中速度是相对于什么参考系的.
1861年,英国物理学家麦克斯韦总结前人的实验规律基础上,推导真空中电磁波的波动方程,其一维形式的真空波动方程为:
3.迈克耳逊―莫雷实验
波动理论假定了真空中充满以太,光相对于以太的速度C传播,地球上的观察者所测到真空中光速的数值将是多大呢 如果认为地球运动时以太完全没有被带动,地球上测到的真空光速应该是光对以太的速度与地球相对于以太速度的矢量差,为了能够显示出光相对于地球的传播速度不同于C,迈克耳逊设计了一个十分巧妙的实验.
在迈克耳逊最初装置中,采用地球公转速度可得0.04个条纹,这是一个很小的效应,但他的仪器装置观察到的只是0.02个条纹的变动,即使进一步改进,结果都没有观察到条纹的移动.
4.洛伦兹等人的贡献
斐兹杰惹于1889年,洛伦兹于1892年先后独立地提出了着名的洛伦兹―斐兹杰惹收缩假定.他们都承认以太的存在,在以太中静止的一个长为L的物体,当它沿长度方向相对于以太速率V运动时,将缩短到
5. 爱因斯坦与狭义相对论
将相对性原理应用于电磁理论,如果认为电磁场的麦克斯韦方程组是正确的(方程组中真空中光速C的普适常数出现).则必须同时承认真空中光速C对所有惯性系相同,与波源的运动无关.然而,这却是于牛顿力学不相等的.在牛顿力学中,速度总是相对于一定的参考系,不允许在动力学方程中出现普适的速度.
6.广义相对论的建立
狭义相对论建立之后,爱因斯坦并没有止步,他认为狭义相对论还有许多问题没有解决,例如:为什么惯性质量随能量变化 为什么一切物体在引力场中下落都具有同样的加速度 1916年,爱因斯坦发表了《广义相对论的基础》,对广义相对论的研究作了全面的总结.在论文中,爱因斯坦证明了牛顿理论可以作为相对论引力理论的第一级近似,并且组给出了谱线红移,光线弯曲,行星轨道近日点进动的理论预言
7.爱因斯坦的成功分析
1.兼收并蓄
2.敢于创新,突破常规精神
3.哲学修养
美发射探测卫星 验证88年前爱因斯坦的预言
第四章 量子力学的发展
一 黑体辐射的研究
1859年 基尔霍夫物体热辐射的发射本领e(v,T)和吸收本领a(v,T)的比值都相等,并等于该温度下黑体对同一波长的辐射度
1879年 斯特潘根据实验总结出黑体辐射总能量与黑体温度四次方成正比的关系
1893年 维恩经验式子
1900年 瑞利
为了解决上述困难,普朗克利用内插法,将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利―金斯公式衔接起来.在1900年提出了一个新的公式
普朗克与统一思想的波动
普朗克对量子论的研究工作中犹豫徘徊,畏缩不前的主要原因是物理学的统一性问题,即如何对量子论的解释.
玻尔理论的形成
光谱
卢瑟福
量子理论
玻尔理论
1913年《原子构造和分子构造》 提出了两条基本假设:定态,跃迁
1914年,夫兰克和G.赫兹以能量分立的指导思想,进行电子与原子的碰撞实验设计.他们利用慢电子与稀薄水银蒸气碰撞方法,来确定银原子的激发电位或电离电位.从而证实原子只能处在一定的分立能量状态当中.由此突破了"自然无飞跃"能量连续性的经典物理观点.这个实验成为玻尔原子理论的一个重要证据之一,
1918年,玻尔为了解释谱线强度这一当时原子理论无法解决的难题,提出了协调经典物理理论与微观量子理论之间相互关系的对应原理
玻尔的直觉与创新研究方法
玻尔的科研思想与他的直觉相联系在一起,他从不畏缩不前,也不遵循所谓严格的逻辑道路的方法.玻尔灵活的思维特点与思想方法在今天已成为越来越多的人所理解和赏识.
量子力学的建立
1924年泡利提出不相容原理.这个原理促使乌伦贝克和高斯密特,在1925年提出电子自旋的设想.从而使长期得不到解释的光谱精细结构,反常塞曼效应和斯特恩―盖拉赫实验等难题迎刃而解.同年,海森伯创立了阵矩力学,使量子理论登上了一个新的台阶.1923年德布罗意提出物质波假设,导致了薛定谔在1926年以波动方程的形式建立了新的量子理论.不久薛定谔证明,这两种量子理论是完全等价的,只不过形式不同罢了.1928年狄拉克提出电子的相对论性运动方程――狄拉克方程,奠定了相对论性量子力学的基础.
第五章中国物理学者在近代物理学发展中贡献
一 出国留学
中国学者出国留学可追溯到,在19世纪中叶,清朝赴欧留学得就达一百多人.清朝洋务活动的"求强","求富"过程中,为训练新式陆海军和创办近代军事工业和民安企业,曾陆续派出许多学生到各国求学.在1862―1900年间,有几百人,以官费,自费出国游学,但主要是学习语言,驾驶,架线,电工,炮术,造船,铸造,采矿,机织等实用技术和军事技术,当时不可能也没有眼光派学生去学习数理化基础学科.
二 物理学教育的发展
在1895年和1897年分别创办了天津西学堂和上海南洋公学.中西学堂分设头等学堂,二等学堂,前者相当于大学.
1898年创办的京师在大学堂,
三 研究机构的建立
1928年3月在上海成立国立理化实业研究所,同年6月中央研究院创立,同年11月理化实业研究所之一部分改名为物理学研究所,隶属中央研究院.
1929年9月在北平建立了北平研究院
20世纪20年代末,国家批准有条件大学设立研究部,在教学同时开展科学研究.
四 中国物理学会
中国物理学会成立于1932年,它是中国物理学教学,研究发展的必然结果,截止1932年左右,物理学工作者约300人左右.
中国物理学报于1933年创刊.在1933―1935年出版了第一卷共三期,至1950年共出版了七卷.该学报以外文(主要为英文,个别为法文,德文)发表,附以中文摘要.它在国内外学术交流中起到了很好的作用.
五 国外物理学家对我国近代物理学发展得作用
1 国外物理学家对我国物理学者得培养与帮助.我国许多物理学家都得到了国外着名物理学者的培养.
2 国外物理学家来华讲学极大地促进了我国物理学的发展.1921年蔡元培和夏元0访问爱因斯坦,并邀请他来中国讲学 .朗之万于1931年底来华讲学.1937年5月31日至6月4日,玻尔来华进行了讲学.
六 我国物理学者在近代物理学中得主要贡献
吴有训在美国研究Compton效应着称,他的关于Compton效应中变线与不变线的能量分布比率的两篇实验论文,确凿地证明了Compton效应的存在,丰富的和发展了Compton工作,并加速国际学术界对Compton效应的认识.吴有训回国后,或独自或带领研究生继续从事有关的研究.
赵忠尧在研究硬射线的吸收系数及其散射的实验中,最早观察到正负电子对的产生和湮没现象
萨本栋在30年代关于三相电路并矢代数的研究,是属于数学,物理和电机的三角地带,被美国电气工程师学会评为1937年度"理论和研究最佳文章荣获".40年代萨本栋从事交流电机研究,以标么值系统分析交流电机问题.他根据在厦门大学和美国讲课的素材编写的《交流电机基础》一书,被英国,美各国高等院采作教材.开创了中国科学家编写的教材被国外采用的先例.
1949年,张文裕在吸收介子的云室研究中,发现了子和子辐射现象,开拓了奇异原子物理研究的新领域.国际上曾称此二发现为"张辐射"和"张原子".
黄昆在1947年发现了后来被称为"黄散射",即固体中杂质缺陷导致X光漫散射,它直接有效地成为研究晶体微观缺陷的手段.1950年,黄昆和(李爱扶)共同提出了多声子辐射和无辐射跃迁的量子理论,在国际上被称为黄理论.1947-1951年间,黄昆与合着《晶格动力学》一书,它成为该领域的一本基本理论着作而在国际上享有盛名.
谢玉铭于1932-1934年间在美国与W.V.Houston合作研究氢原子光谱Balmer系的精细结构,发现了在40年代后期才得以肯定的"Lamb"移位,并提出了40年代后期有关重整化理论的发展方向相同的大胆建议.W.E.Lamb于1947-1948年间所作的类似实验及发现而获得1995年诺贝尔物理学奖.
宇宙起源及超导体材料的研究.
量子力学中的,量子密码学,量子计算机,等等和量子有关的分学科
往更小和更大的方面发展。
更小---了解物质的构成,看看夸克是否可以再分。
更大---了解宇宙了!宇宙物理学
外星人的存在与否
⑻ 物理学对人类文明的作用都有什么
物理学对人类文明进步的促进作用表现在很多方面,下面简述几点。
物理学对人类文明进步的促进作用
2004年6月联合国大会决议,确定2005年为“国际物理年”。联合国的决议中指出:承认物理学为了解自然界提供了重要基础;注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石;确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础设施的工具;……。这一决议充分说明了物理学对人类发展的重大意义。因此,在这里概括地了解一下物理学对人类文明进步的促进作用,既有意义也很必要。
大量事实表明,物理技术与理论相互推进,并广泛应用于科学技术和科学研究的各个部门,成为科学技术创新和革命的重要动力,极大地促进了物质生产的发展和精神文明的进步。物理学对人类文明进步的促进作用表现在很多方面,下面仅采集几个具有代表性的例子,以此来使同学们对物理学在人类文明、社会进步,包括在医学科学发展中所起的巨大作用有一个初步的了解。希望这些介绍能够激起同学们对医用物理课的关注和兴趣。
在热学方面,18世纪中叶对热学的深入研究带来了蒸汽机的改进和广泛的应用,促进了手工业生产向机械化大生产的转变,并使陆上和海上较大规模的长途运输成为可能,从而大大推动了人类社会的发展。
在电磁学方面,由于电磁感应现象的发现和研究成果的应用,使人类社会迈入了电气化时代。带电粒子在电磁场中的运动规律在科学技术的许多领域得以广泛应用,比如电视显像管、电子显微镜等都与此密切相关。电能的广泛应用,不仅从根本上改变了人们的生活方式,而且已经成为支撑现代社会发展的重要支柱。
再来看看物理学对医学发展的促进。1895年伦琴发现了X射线,这一发现很快就成为诊断疾病的有力工具;1896年贝可勒尔发现了铀的放射性;1898年居里夫妇发现了放射性更强的元素钋和镭。放射性物质对帮助医生诊断和治疗疾病具有重要意义,并在此基础上建立起了一门新兴的医学学科——核医学。医生只需用极其微量的、高度特异的放射性药物引入人体,然后再用核探测技术从人体外探测这些药物参加代谢的情况,即可了解人体脏器的形态和功能。在疾病的治疗上,放射性同位素也同样显示出了巨大的威力。X射线和放射线被广泛应用于医学科学许多部门,对促进20世纪医学科学的发展产生了巨大而深远的影响。
生命科学在基础研究方面的许多重大进展也离不开物理学这个基础。例如,脱氧核糖核酸(DNA),它是储存和传递生命遗传信息的物质基础,DNA的双螺旋结构就是在1953年由美国生物学家沃森和英国物理学家克里克利用X射线衍射方法测定的。
最后指出,在20世纪,原子核物理、电子学和半导体物理、激光物理以及超声学等学科的迅速发展,极大地推动了相关工程技术的进步。如激光技术和相关技术的集成,已形成了若干重大的激光工程,其中最具代表性的是全球激光通信;特别是微观物理方面的重大突破,开创了微电子工业;物理学与工程技术的紧密联系和相互促进,超大规模集成电路的研制和微处理器的普遍应用,不仅为工业制造、医学诊断和治疗提供了多种高新技术设备,也使人类社会从此进入了以电子计算机和网络应用为特征的信息时代。
联合国第58次大会关于2005国际物理年的决议中指出:物理学是认识自然的基础,物理学是当今众多技术发展的基础,物理教育为人类发展提供了必要的科学基础。我们倡导物理学是科技之基础的理念,同时批评那些轻视物理学,忽视物理学在科学思想、方法、手段等方面的基础作用,认为物理学是可有可无的观点。我们深信,在新的世纪里,在人类文明的进程中,物理学将继续产生重要的作用和深远的影响。
⑼ 物理学的发展对社会的影响
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。
1、在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理,能把宇宙飞船送上太空,使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能。(2007年我们国家要登月,那时就是神州7号)。杨得伟是神州6号。
(学完万有引力定律可窥一斑)
2、带电粒子在电场磁场中的偏转的规律在科学技术中的应用。电视机显像管等。(学完带电粒子在电场磁场中的偏转会了解了。)
刀。如核磁共振,超声波,X光机等。3、核物理的研究使放射线的应用成为可能。医疗上的放疗。在医疗上还有很多,如用于治疗脑瘤的
4、20世纪初相对论和量子力学的建立,诞生了近代物理,开创了微电子技术的时代。半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也就没有现代科技 。
5、20世纪60年代,激光器诞生。激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微机光盘就是用激光读的。光导纤维等。
6、20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破,为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代,我国高温超导的研究走在世界的前列。
7、20世纪90年代发展起来的纳米技术,使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团,使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。
8、生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸(DNA)是存在于细胞核中的一种重要物质,它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许(着名实验物理学家)的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。
可以说物理学的发展,促进了各个领域科学技术的进步。使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。
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,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。
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。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步。