物理怎么被发现的

A. 怎么发现物理规律的

提出疑问，作出假设，设计实验，进行实验，得出结果，验证假设，得出结论。 说明学习物理，要仔细观察。善于动手。

着名物理学家伽利略在比萨大学读书时，对摆动规律的探究，是第一个重要的科学发现。有一次他发现教堂上的吊灯因为风吹而不停地摆动。尽管吊灯的摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等。

(1)物理怎么被发现的扩展阅读：

通过进一步的观察，伽利略发现：不论摆动的幅度大些还是小些，完成一次摆动的时间（即摆动周期）是一样的。这在物理学中叫做“摆的等时性原理”。各种机械摆钟都是根据这个原理制作的。

如果让两个长度相等的摆中的一个开始摆动，就可以看到除了那个同此摆有相同频率的摆以外，其他的摆基本不动。就共振而言，一个摆开始摆动，那么此时激励它的那个摆的摆动就会慢下来，直至停止不动。之后要恢复其摆动宏毕，就要以第二个摆为代价，并借助一个摆同另一个摆的机械能相互交替传递来达到。睁团

B. 物理学发展史是怎样的

从远古到公元5世纪属古代史时期；5—13世纪为中世纪时期；14—16世纪为文艺复兴运动时期；16—17世纪为科学革命时期，以N.哥白尼、伽利略、牛顿为代表的近代科学在此时期产生，从此之后，科学随各个世纪的更替而发展。近半个世纪，人们按照物理学史特点，将其发展大致分期如下：

①从远古到中世纪属古代时期。

②从文艺复兴到19世纪，是经典物理学时期。牛顿力学在此时期发展到顶峰，其时空观、物质观和因果关系影响了光、声、热、电磁的各学科，甚而影响到物理学以外的自然科学和社会科学。

③随着20世纪的到来，量子论和相对论相继出现；新的时空观、概率论和不确定度关系等在宇观和微观领域取代牛顿力学的相关概念，人们称此时期为近代物理学时期。

(2)物理怎么被发现的扩展阅读：

物理学来源于古希腊理性唯物思想。早期的哲学家提出了许多范围广泛的问题，诸如宇宙秩序的来源、世界多样性和各类变种的起源、如何说明物质和形式、运动和变化之间的关系等。

尤其是，以留基波、德谟克利特为代表，后又被伊壁鸠鲁和卢克莱修发展的原子论，以及以爱利亚的芝诺为代表的斯多阿学派主张自然界连续性的观点，对自然界的结构和运动、变化等作出各自的说明。原子论曾对从18世纪起的化学和物理学起着相当大的影响。

经典物理学形成之初，磨镜与制镜工艺对物理学与天文学都有过帮助和促进。早先发明的眼镜以及在1600年左右突然问世的望远镜、显微镜，为伽利略等物理学家观测天体带来方便，也促使菲涅耳、笛卡尔、牛顿等一大批光学家作出几何光学的研究。

后者的成就又促成反射望远镜、折射望远镜和消色差折射望远镜在17—18世纪纷纷问世。各种望远镜的进步又推动物理学的发展，如用它观察木卫蚀、发现光行差等。当牛顿建立起经典力学大厦时，现代一切机械、土木建筑、交通运输、航空航天等工程技术的理论基础也得到初步确立。

18世纪60年代开始的工业革命，以蒸汽机的广泛使用为标志。起初，蒸汽机的热机效率仅为5%左右，为提高蒸汽机的效率，一大批物理学家进行热力学研究。J.瓦特曾根据J.布莱克的“潜热”理论在技术因素上（加入冷凝器）改进蒸汽机。

但是，当时尚未有人认识到汽缸的热仅仅部分地转化为机械功。此后，卡诺建立了热功转换的循环原理，从理论上为热机效率的提高指明了方向，也因此在19世纪下半叶出现了N.奥托和R.狄塞尔的内燃机。

除了物理学与技术之关系外，在科学发展史上，物理学与邻近的天文学、化学和矿物学是密切相关的，而物理学与数学的联系更为密切。物理学的概念、理论和方法，也帮助其他学科的建立与发展，如气象学、地球科学、生物学等。物理学与哲学的关系也十分特别。

C. 牛顿在物理学方面有过许多重大的发现,你知道他发现了什么吗他是根据什么发现

其实牛顿也不是横空出世的天才，高中老师都会告诉你:“牛顿在前人的基础上……”。牛顿的经典力学的大厦离不开开普勒，胡克，伽利略等人的建构，它的拓展和完善也离不开后来的物理学家（比如在流体力学方面的拓展）。牛顿的三大定律将描述物体宏观运动轨迹的运动学方程和力联系起来，使许多事件变得可控（这也就促就了机械自然观的形成，直到物理学的“两朵乌云”开始凸显），万有引力定律（如果没记错）更是预言了冥王星的存在，他的《自然哲学的数学原理》在当时的哲学上算是前卫了，也促成（如果我没记错）科学真正意义上与哲学变得泾渭分明，甚至（在一些时候）变得对立。

D. 物理是谁发现的

物理不是谁发现的，是它本来就存在，后来由于这方面的研究多了，比如牛顿的万有引力定律和运动定律，什么爱因斯坦的光能定理等等，综合起来得到一个概括，这些都是研究物质的发展和变化，所以在哲学上给这一类起了世携历一个概隐态括搜搜的名词——物理

E. 有什么关于“发现物理原理”的小故事

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

除了伟大的牛顿和伟大的
，再没有一个人象
那样为人类的进步做出过这样大的贡献。即使牛顿和
也都曾从他身上汲取过智慧和灵感。他是“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”，
的达芬奇和
等人都拿他来做自己的楷模。

从洗澡的故事说起

关于
，流传着这样一段有趣的故事。相传叙拉古赫农王让
替他做了一顶
的
，做好后，国王疑心
在
中掺了假，但这顶
确与当初交给
的
一样重，到底
有没有捣鬼呢？既想检验真假，又不能
冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们
。

后来，国王请阿基米德来检验。最初，阿基米德也是
而不得要领。一天，他去澡堂洗澡，当他坐进澡盆里时，看到水往外溢，同时感到身体被轻轻拖起。他突然悟到可以用测定固体在水中
的办法，来确定
的比重。他兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得跑了出去，大声喊着“
！
！”。(Fureka，意思是“
”)。

他经过了进一步的实验以后来到王宫，他把
和同等重量的
放在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放
的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说
冠的体积比相同重量的纯金的体积大，所以证明了王冠里掺进了其他金属。

这次试验的意义远远大过查出
欺骗国王，阿基米德从中发现了
：物体在液体中所获得的浮力，等于他所排出液体的重量。一直到现代，人们还在利用这个原理计算物体比重和测定
等。

“假如给我一个
，我就能推动地球”

阿基米德不仅是个理论家，也是个
，他一生热衷于将其
应用于实践，从而把二者结合起来。在埃及，公元前一千五百年前左右，就有人用杠杆来抬起重物，不过人们不知道它的道理。阿基米德潜心研究了这个现象并发现了
。阿基米德曾说过：“假如给我一个
，我就能推动地球。”

当时的赫农

制造了一条船，体积大，相当重，因为不能挪动，搁浅在海岸上很多天。阿基米德设计了一套复杂的杠杆
系统安装在船上，将绳索的一端交到赫农王手上。桐吵赫农王轻轻拉动绳索，奇迹出现了，大船缓缓地挪动起来，最终下到海里。国王惊讶之余，十分佩服阿基米德，并派人贴出
“今后，无论阿基米德说什么，都要相信他。”

.牛顿

他年幼时，曾一面牵牛上山，一面看书，到家后才发觉手里只有一根绳；看书时定时
结果将表和鸡蛋一齐煮在锅里；有一次，他请朋友到家中吃饭，自己却在实验室
地工作，再三催促仍不出来，当朋友把一只鸡吃完，留下一堆骨头在盘中走了以后，牛顿才想起这事，可他看到盘中的骨头后又恍然大悟地说：“我还以为没有吃饭，原来我早已吃过了”。

牛顿不仅对
学，在其它方面也有很大贡献。在数学方面，他发现了
，创立了
；在光学方面，进行了太阳
实验，证明了白光是由
复合而成的研究了颜色的理论，还发明了
。

2.
．

因斯坦小时候，老师让同学们做
，大家做的都很好，只有爱因斯坦拿出的是个很丑陋的小
。老师和同学们嘲笑他，说世界上还有比这更丑陋的
吗？爱因斯坦说有，他真拿出两个更丑陋的。他说虽然前一个
很丑陋，但是比后来两个要好的多。

爱因斯坦除在
、
等方面作出举世皆知的杰出贡献外，他关于
的研究成果，由于对大量无序因子的规律性把握，成为当今最热并伏门的
的基础；他提出的激光
的概念，在几十年后的今天得到了广泛的应用；他与
进行的论战中提出的EPR
，至今仍是
和
界不断探讨的话题……

3. 阿基米德
关于阿基米德，流传着这样一段有趣的故事。相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠，做好后，国王疑心工匠在金冠中掺了假，但这顶金冠确与当初交给
的纯金一样重，到底工匠有没有捣鬼呢？既想检验真假，又不能
冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们
。

后来，国王请阿局蔽侍基米德来检验。最初，阿基米德也是
而不得要领。一天，他去澡堂洗澡，当他坐进澡盆里时，看到水往外溢，同时感到身体被轻轻拖起。他突然悟到可以用测定固体在水中
的办法，来确定金冠的比重。他兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得跑了出去，大声喊着“
！尤里卡！”。(Fureka，意思是“
”)。

他经过了进一步的实验以后来到王宫，他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说
冠的体积比相同重量的纯金的体积大，所以证明了王冠里掺进了其他金属。

他是
、
，
和
的奠基人。

4.

在
提出回过后,
大为生气,并对他严加看守,甚至施加刑罚.

曾经给
一个
的罪名,使他一人前往荒无人烟的小岛,用各种各样的刑罚折磨他,据说半年就少了50斤.可是钱学森回国的决心从未动摇,
放出话,只要钱学森愿意留在美国,不回中国,就马上给予他最优良的设施,比原来更好,更美的生活,给他更大的荣誉.钱学森没有放弃.依然意决回国.

钱学森（1911.12.11--）
、
和

。生于上海市，原籍浙江省杭州市。
毕业于
。1936年在
获
。1938年获

。1955年回国。曾任
、
、
、

、名誉
等职。现任

。早年在
和火箭、导弹技术的许多领域都做过开创性的工作。独立研究以及和冯.
合作研究提出的许多理论，为
、
和火箭导弹技术的发展奠定了基础。回国后长期担任火箭、导弹和卫星研制的技术领导职务，为创建和发展我国的导弹、航天事业作出了杰出贡献。在
、
和
、
和
以及
等许多理论领域都进行过创造性研究，作出了重大贡献。1956年获
自然科学奖一等奖，1985年获国家科技进步奖特等奖，1991年被国务院、
授予“
”
和一级英模奖章。
。1994年当选为
。

5．

从小就有很强的求知欲和想象力，爱思考，好提问。据说还在他两岁多的时
候，有一次爸爸领他上街，看见一辆马车停在路旁，他就问：“爸爸，那马车为什么不走
呢？”父亲说：“它在休息。”
又问：“它为什么要休息呢？”父亲随口说了一
句：“大概是累了吧？”“不，”
韦认真地说，“它是肚子疼！”还有一次，

给
韦带来
，他一个劲地问：“这苹果为什么是红的？”姨不知道怎么回答
，就叫他去玩吹
。谁知他吹
的时候，看到
上五彩缤纷的颜色，提的问
题反而更多了。上中学的时候，他还提过象“死
为什么不导电”，“活猫和活狗摩擦
会生电吗”等问题。父亲很早就教
韦学几何和代数。上中学以后，课本上的数学知
识麦克斯韦差不多都会了，因此父亲经常给他开“小灶”，让他带一些难题到学校里去做
。每当同学们欢蹦乱跳地玩的时候，麦克斯韦却进入了数学的乐园，他常常一个人躲在教
室的角落里，或者独自坐在树荫下，入迷地思考和演算着
。

麦克斯韦主要从事
、
、
、光学、力学、
方面的研究。尤其是他建立的
，将
、
、光学统一起来，是

发展的最光辉的成果，是
上最伟大的综合之一

6.

1791年9月22日生于
纽因顿的一个铁匠家庭。13岁就在一家书店当送报和装订书籍的学徒。他有强烈的求知欲，挤出一切休息时间贪婪地力图把他装订的一切书籍内容都从头读一遍。读后还临摹插图，工工整整地作
；用一些简单器皿照着书上进行实验，仔细观察和分析实验结果，把自己的
变成了小实验室。在这家书店呆了八年，他
、
地学习。他后来回忆这段生活时说：“我就是在工作之余，从这些书里开始找到我的哲学。这些书中有两种对我特别有帮助，一是《
》，我从它第一次得到电的概念；另一是
夫人的《化学对话》，它给了我这门课的
。”

主要从事
、
、磁光学、
方面的研究，并在这些领域取得了一系列重大发现。

发现
之后，法拉第于
提出“由磁产生电”的大胆设想，并开始了艰苦的探索。
9月他发现通电的导线能绕磁铁旋转以及
绕
的运动，第一次实现了电磁运动向
的转换，从而建立了
的实验室模型。接着经过无数次实验的失败，终于在
发现了
。这一划时代的伟大发现，使人类掌握了电磁运动相互转变以及
和电能相互转变的方法，成为现代
、
、
技术的基础。

7.

有一次，他站在
的
里，眼睛盯着天花板，一动也不动。他在干什么呢？原来，他用右手按左手的
，看着天花板上来回摇摆的灯。他发现，这灯的摆动虽然是越来越弱，以至每一次摆动的距离渐渐缩短，但是，每一次摇摆需要的时间却是一样的。于是，
做了一个适当长度的摆锤，测量了
的速度和
。从这里，他找到了摆的规律。钟就是根据他发现的这个规律制造出来的

、主要贡献
1、对力学的贡献
1.1科学描述了运动

家主要关注的是“终极原因”,所以主要借助于质料、形式、目的、
等模糊概念对运动作因果的和定性的描述,而且把运动分为自然运动和强迫运动,伽利略认为这种描述和分类方法,实际上是把运动的研究引入
. 他不相信自然运动和强迫运动的区别,他认为应该依据运动的基本特征量———速度对运动进行分类,由此提出了
和
的分类方法.
伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、
等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是
概念的提出，在
上是一个
。有了加 速度的概念，力学中的
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过
（见牛顿运动定 律）和
下物体的运动规律，这为牛顿正式提出 运动第一、第二定律奠定了基础。在
的创立上， 伽利略可说是牛顿的先驱。
1.2 建立落体定律
通过伽利略得出结论,这个规律在
的极限情况下也一定成立. 上面得到的结果可以用另一数学形式来表达,即在一定的时间内圆球所走过的总距离与这段时间的平方成正比,或用伽利略自
1.3 确定

:
和静止因为不是强加的,所以永恒. 正是这种
维持着地球以及整个宇宙的
秩序.伽利略还明确指出,物体的速度无须外力维持,但外力可以改变物体运动的速度,即产生
,这使得人们得以从
的
“力是维持物体运动的原因”中解脱出来,从而把
的研究引上了正确的方向.
1.4研究

在对抛物体的研究中，伽利略用几何方法证明了一个平抛物体可以分解为水平方向和垂直下落两种运动。他证明了在抛物体初速度相同的条件下，
角为45度时，射程最远。
1.5提出

伽利略在《对话》中进而写道:“运动作为运动而言,并作为运动在起作用,只是对没有这种运动的物体才存在,在所有具有相等运动的物体中间,运动是不起作用的,而且看上去就仿佛不存在似的.”伽利略是在论证地球上的人不能觉察地球的运动时讲这段话的,所以讲的“运动”自然是
,而匀速运动的体系就是惯性定律能够成立的体系,所以也就是惯性体系,伽利略的这段话精辟地阐述了
:在
中所做的一切力学实验都不能证明体系本身的运动.
1.6首创科学的

伽利略关于
的研究工作,采用了一个对近代科学的发展很有效的程序,即对现象的一般观察→提出工作假设→运用数学和逻辑的手段得出特殊推论 →通过
对推论进行检验→对假设进行修正和推广,等等.
2、对
的贡献
伽利略在传播和捍卫

中的决定性作用。

，波兰

出版了他不朽的着作《
论》，建立了太阳中心学说，这一学说的建立是
具有划时代意义的事件，标志着近代科学的开端。但这一学说在当时并未引起广泛的注意。经过
别是伽利略的传播后，情况有了很大的不同。1609年，伽利略用他自己制造的、
的呵0倍的
观察天天，看到了太阳上有黑子、月球表面有高低不平的现象，木星有四颗卫星，金星有盈亏等等。这些成果直接和间接地证明了
学说的正确性。
3、
方法的贡献
所谓
,就是人们根据研究的目的,利用科学仪器设备人为地控制、模拟、创造或纯化某种
过程,排除干扰、突出主要因素,在有利的条件下去研究
的一种科学活动.在伽利略的科学生涯中,不仅强调观察和实验的重要性,而且同时强调理性与经验的同等重要,是在经验的基础上,通过理性的数学建构来达到对客观自然界的认识.伽利略通过其毕生的努力,创立了
方法.
由于伽利略
的工作和精辟的
,把科学实验方法发展到了一个完
全新的高度,使
走上了真正科学的道路,也为
系统地、全面地发展,开辟了广阔的前景.伽利略把理论和实验紧密而和谐地结合在一起,构成了一套完整的科学
,有力地推动了近代科学的发展.正是这种新方法———
与科学实验相结合———使
摆脱了依靠
的
、自觉、猜测和定性的议论的状况,走上了坚实的科学的道路,尽管伽利略没有把实验作为理论的唯一
,但实验还是改变了科学的性质和方向.正是在这个意义上,伽利略被称为科学实验方法的创始人和近代科学的奠基人.爱因斯坦和英
在
《
》一书中曾作了这样的评论:“伽利略的发现以及他所应用的数学的推理方法是人类思想史上最伟大成就之一,而且标志着物理学的真正开端.”这个评价,至今对于我们仍有深刻的
.
4、对哲学的贡献
他一生坚持与
和教会的
作 斗争,主张用具体的实验来认识
,认为经验是理 论知识的源泉。他不承认世界上有
和掌握真理 的
威，反对盲目迷信。他承认物质的客观性、多 样性和宇宙的无限性，这些观点对发展
的哲学 具有重要的意义。但由于历史的局限性，他强调只有可 归纳为数量特征的物质属性才是客观存在的.

8.焦耳

英国着名
焦耳从小就很喜爱物理学，他常常自己动手做一些关于电、热之类的实验。
有一年放假，焦耳和哥哥一起到郊外旅游。聪明好学的焦耳就是在玩耍的时候，也没有忘记做他的
。
他找了一匹瘸腿的马，由他哥哥牵着，自己悄悄躲在后面，用伏达电池将电流通到马身上，想试 一试动物在受到电流刺激后的反应。结果，他想看到的反应出现了，马收到电击后狂跳起来，差一点把哥哥踢伤。
尽管已经出现了危险，但这丝毫没有影响到爱做实验的小焦耳的情绪。他和咯咯又划着船来到群山环绕的湖上，焦耳想在这里试一试回声有多大。他们在
里塞满了火药，然后扣动
。谁知“砰”的一声，从枪口里喷出一条长长的
，烧光了焦耳的眉毛，还险些把哥哥吓得掉进湖里。
这时，天空浓云密布，电闪雷鸣，刚想上岸躲雨的焦耳发现，每次闪电过后好一会儿才能听见轰隆的
，这是怎么回事？
焦耳顾不得躲雨，拉着哥哥爬上一个山头，用
认真记录下去每次闪电到雷鸣之间相隔的时间。
开学后焦耳几乎是迫不及待地把自己做的实验都告诉了老师，并向老师请教。
老师望着
的焦耳笑了，耐心地为他讲解：“光和声的传播速度是不一样的，光速快而
慢，所以人们总是想见闪电再听到
，而实际上闪电雷鸣是同时发生的。”
焦耳听了恍然大悟。从此，他对学习
更加入迷。通过不断地学习和认真地观察计算，他终于发现了
和
，成为一名出色的

焦耳一生都在从事实验研究工作，在
、
、气体
等方面均作出了卓越的贡献。他是靠自学成为
的。

F. 最伟大的物理学家及其发现!

力学：1.法国物理学家帕斯卡设计演示的“裂桶实验”证明液体压强与液体深度有关,而与液体的重力无关.
2.意大利物理学家托里拆利设计了着名的托里拆利实验,较精确地测量大气压的值.
3.英国物理学家牛顿在伽利略等科学家研究基础上,进行大量实验研究,总结出牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态.
4.古希腊物理学家阿基米德发现浸在液体中的物理所受浮力的大小等于被物体排开的液体的重力,即阿基米德原理.
电磁学：1.英国物理学家焦耳1840年通过实验发现电流通过导体时产生的热量与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比,这就是焦耳定律.
2.丹麦物理学家奥斯特1820年首先发现电流周围存在磁场的现象.
3.英国物理学家法拉第1822年开始进行电磁感应现象的探索,1831年发现了磁生电的规律.
4.德国物理学家欧姆克服种种困难,经过不懈努力在1827年归纳出了欧姆定律.
5.法国物理学家安培对电流之间的相互作用等进行了深入的探究,短时间内取得了丰硕的成果

牛顿 万有引力
卡文迪许用 扭秤实验测定万有引力常数G
菲涅耳 折射反射定律泊松亮斑
迈克耳逊 光速精确值
托马斯·杨 用干涉法测光波波长
库伦 库伦定律
安培 发现电流之间的相互作用力
法拉第 电磁感应
普朗克 量子理论
德布罗意 物质波
迈克斯韦 电磁场理论
赫兹 发现电磁波
汤姆生 发现电子
乍得威克 发现中子
伦琴 X射线
卢瑟福 α粒子散射试验发现质子
爱因斯坦 相对论光电效应质能方程
约里奥－居里夫妇 γ射线
布朗 布朗运动
奥斯特 导线通电产生磁效应
胡克 胡克定律
阿基米德——杠杆定律、浮力

G. 摩擦能起静电，他是被谁发现的怎么被发现的

在干燥时候，我们经常能看到摩擦就会生成静电。怎么被发现的？第一个已知的电的证据可以敬大乱追溯到公元前585年，当时古希腊哲学家塞利斯发现，经过摩擦的琥珀会吸引轻的物体，如草屑。东汉时，王充在《论衡》一书中提到 "敦睦国 "等问题，所谓敦睦就是琥珀，意思是吸引种菜，也就是说，摩擦琥珀可以吸引光和小物体。西汉末年，有关于 "玳瑁吸（小物之意）"的记载，而 "元始中（公元三年）...... "矛尾火"，是关于金属矛尖放电的记录。晋代（公元三世纪）也记载了摩擦引起的放电现象。"今人梳头、脱衣，有以梳结者，光也，声也。

弯曲效应是在纳米尺度上连续和不一致的弯曲过程中产生的自发电场，就像你的手指沿着塑料梳子的齿随机移动一样。在这种微观尺度上，即使是光滑的物体也会受到小凸起的摩擦。该团队发现，当两个物体摩擦时，这些小凸起会弯曲，导致因弯曲效应而产生的静电积聚，他们最近在《物理评论快报》上报告了这一情况。

新的解释也揭示了为什么由相同材料制成的绝缘体在摩擦时仍能产生电压。这一点长期以来一直让科学家们感到困惑，他亮档仿乱们认为静电的积聚可能是由于两种摩擦材料之间的内在差异造成的。结果显示，塑料在产生静电方面特别出色。这种新的理解可以帮助工程师优化材料，以产生更多的静电，并利用它为可穿戴技术供电。

H. 二十世纪物理三大发现

二十世纪三大重要科学研究

黄定维口述 陈韵琳执笔

〖 之一：相对论—绝对与相对- 〗

相对概念，在我们的日常生活中例子是不胜枚举。 譬如二火车同时在车站对面，其中一辆火车走了，另一辆火车上 的人，会误判成是自己的火车开始移动。同样的，汽车进洗车机器，明明是刷车段耐布在移动，但车上的人会感觉是车子在移动。 而相对概念，也不是从爱因斯坦才开始谈论的概念。早在伽利略 时代，就已有类似的讨论了。

但是当爱因斯坦的相对论举世知名以后，爱因斯坦却开始后悔把他这套研究的内容统称为“相对论”，为什么呢？因为太多一知半解的人只谈论“相对”，忽略掉“绝对”——爱因斯坦开始研究相对论，正是因为他相信科学定律是绝对的，也是因为对定律的绝对性笃信不移，科学家才有可能发展科学。

物理定律必须是绝对的，也就是说，不管在怎样的情况下，研究 出来的结果都应当一样。而定律本身，一定从大多数人可共同看见可观察的事物着手，而后成为该如此就是如此的已是最后的基准，不能 再有任何条件，也不能被证明。假如连定律也是相对的，科学根本不 能发展下去。也就是说，“定律”反映出来一种信念——相信这世界 一定有某种秩序，是你我他都共同同意的。若是这种信念被怀疑、若 是定律被质问“为什么”，则连科学家都无法给出答案了。而这样的“世界应当存有某种秩序”的信念，对科学家是很重要的。

举例来说，车上车下各站一个人，在车上的那个人丢球往空中抛，让球自由落地，则在车上的人看到的是直线下落，可是在车下的人，看到的却是抛物线。这正是相对。可是，两人都会发现球是往下落地没错，因为地心引力定律是绝对的；而上去下来花的时间两人都算出是一秒钟，这部分也是绝对的。

既然科学研究中有绝对的部分被公认为定律，也就意味着，当某样事物是相对的，它就不该出现在定律中。而我们从一个人在车上跑，车上和车下的人看到的速度不一样，可判知“速度”，在物理世界中是相对的，既然是相对的，当然不该出现在定律中。

因此，牛顿公式 F=MA (力 = 质量 X 加速度)中并没有“速度”这一项。加速度，其实是抽象的量，不是速度本身。若牛顿把速度放进来，这条公式一定就变成相对。

但是在 Maxwell 的电磁学公式中，却出现“光速”！怎么可能有速度呢？于是爱因斯坦认定：光速不是普通的“速度”，不是众速度中的一个，它是绝对的速度！若是光速不绝对，以前的科学基础就不稳固了。

于是爱因斯坦根据前述原则，继续推导，就导出“时间是相对的”，“空间是相对的”“时空是可以转换的”，这样的概念出现后，人类的想象力驰骋下，人可以回到过去先走到未来、我们所见的形体也有可能改变....，从爱因斯坦以后，不止“时”“空”常常并述为“时空”，也导致我们如今会看到很多虽尚不能被实验证明，却绝对有科学理论基础的时空片与科幻片。

除此以外，爱因斯坦有名的公式 E=MC^2，一样如前述，是根据“定律绝对”“光速绝对”推导出来，这公式说明了质量与能量可以互换，它可以说是从古自今，影响人类最大的公式。

〖 之二：宇宙大爆炸—现世与永恒- 〗

很久以来，天上的星星就是科学家的关注，也是神话、文学的想象内容。

星星的死亡:

神话说，银河是天神宙斯泼翻牛奶造成的，因此银河就叫做 milky way。 科学家则说，宇宙应当是永恒不变的，科学家的野心，就是要找到最永恒不变的事物。因此，流星也成为科学家好奇的对象：它到底是不是星星？如果是，为何会掉下来呢？

1930 年，已经世界知名的爱因斯坦大老远跑去与一个当时还是小人物的哈伯会面。为什么呢？因为哈伯发现宇宙是在膨胀的，宇宙会有生老病死！

爱因斯坦在 1915 年推导广义相对论时，发现用公式推导出的宇宙有两解：一握物春是宇宙会越来越大，一是宇宙会越来越小。 这公式出来，爱因斯坦非常困惑不解。在他的信念中，宇宙应当是绝对不变的。为了这个信念，他没有坚持他所推导出来的公式，在公式中加上一个常数，好让宇宙成为绝对不变的。 因此当哈伯的科学研究报告出来，世人都尚未明了个中意义时，爱因斯坦大老远去会见他。

哈伯用杜普勒效应测蚂拆星星位移，比较出速度，发现越远的星星移动速度越快，而且每颗星在自己的位置上看，都会看见别的星星在移动，一如先在汽球上划很多小点后开始吹大汽球的情况一般，这正是大爆炸理论发展的基础：由一点爆开成大宇宙。

宇宙会变，星星会死。星星是怎么死的呢？根据观察，星星死的很辉煌很灿烂，它变的非常亮非常亮，然后死亡。至于像太阳般大小的星星，死前会发红，然后成为石头。

科学家知道宇宙是有起源的，当然，科学家也会想知道宇宙的未 来。是一直膨胀下去？还是膨胀到最后开始收缩？目前的推测是“介于其中”。

宇宙至今已经有一百亿年的历史了。有没有办法想象，现在我们看到的某些星星，其实是一百亿年以前的事？如果你问，为何科学家穷尽力气，要研究一百亿光年远的东西呢？答案或许是：正像远古以前的神话....，人内心深处总有着渴望，想知道“我从哪里来？要往哪里去？ ”当你面对穹苍展望星空，或者企图理解大爆炸理论.... 有没有唤起过内心深处类似的渴望呢？

〖 之三：量子论--主观与客观、原则与实用 〗

科学家对另一种研究也是充满好奇有长远历史的：那就是研究“什么是大自然中最基本的元素？”透过这个研究，来满足人内心深层的渴望：想知道一切事物最基本的东西，好得知自己在宇宙中的位置。

最基本的东西，往往是最重要的东西，值得科学家不计成本的研究。

大自然中最基本的元素的概念是--它是绝不可能再分割的东西。有趣的是，为要寻找这基本元素所设计出来的机器，竟然可以大到有一个城市这么的大！这种研究，我们把它称之为“量子论”。

爱因斯坦伟大的发明，不只是相对论，也是量子论。当爱因斯坦发现他推导的公式说明宇宙会变，爱因斯坦修改常数；至于量子论发展到后来，爱因斯坦竟然彻底拒绝接受，这导致晚年的爱因斯坦顽固很难跟后代科学家沟通。因为量子论彻底违反爱因斯坦对科学定律原则的概念、违反他所认知的世界了。

这从何说起呢？我们就从“电子”谈起。

电子于 1897 年第一次被发现。如果要描述电子，可以说，它是没有大小体积的点，但是有位置。这么小的东西，这一百年来，到目前为止，还是没有任何仪器可以看得到它。可是看不到，却透过实验研究，掌握住电子的特性，这个实验的结果，有三个地方是让人骇异的。

第一、科学家发现，电子具有“波粒双重特性”。在过去的物理特性中，波和粒子，是两种完全不同的东西，具有完全不同的属性；是波就不是粒子，是粒子就不是波。但是，现在科学家发现电子又是波又是粒子。

第二、科学家发现实验者的观点会影响实验结果。过去不管实验者是谁、持什么观点，都不会影响实验数据，大家作出来都是一样的；但是现在，实验者的观点会影响实验结果。举个诡异但却很符合电子实验的例子：当我看月亮，月亮存在；当我不看月亮，月亮就变成其它东西了；或者说，当我看你，你是男生，当我不看你，你就是女生。这不是很诡异吗？

第三：截至目前，科学家只能掌握电子的特性，却根本看不见电子，不知他到底长什么样子。但是光凭对电子特性的掌握，科技以前所未有的速度在增进人类生活的舒适与便利。 譬如计算机 IC、半导体、芯片...，现在计算机影响人类文明多么深远，影响个人生活多么剧烈，这一切，竟然是只掌握规则，却看不见、不明其物的情况下发展的。这正是为什么现代人对科学原理的研究越来越不重视，只重视有实用价值的科技研究。反正，知不知道真相不重要，掌握特性能运用就好了。这几点，都对过去科学研究某些确定不移的原则产生剧烈的挑战。

而这些更带出一些哲学上的问题：主客能否二分？如果主观无法从客观中拿掉，那么，什么是客观？科学还有资格宣称自身拥有绝对的客观？这一切哲学问题，都让科学走向“不可知论”。

爱因斯坦正是看到这势必出现的局势，因而放弃了量子论研究，也拒绝跟后代很多渴望得到他意见的科学家们沟通。爱因斯坦抗拒的世界，正是你我现在活着的世界，也就是全面对客观的质疑；以及不再重视思考、寻找真理本身，只想立即实用的世界。

I. 物理学中的焦耳定律是怎么被焦耳发现的

发现电流的热效应——提出焦耳定律
24岁时，焦耳开始对通电导体放热姿洞的问题进行深入研究。他把父亲迹念枯的一间房子改成实验室，一有空便钻到实验室里忙个不停。焦耳首先把电阻丝盘绕在玻璃管上，做成一个电热器。然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，他用鸟羽毛轻轻搅动水，使水温度均匀。从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化。同时，他用电流计测出电流的大小。焦耳把这种实验做了一次又一次，大量数据使焦耳发现：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。