近代物理学的奠基人和革命者.ppt

专题七 近代以来科学技术的辉煌;“人们杀戮动物来取悦强大的神；算命者烧牛尾预卜未来；奴隶制是天经地义的；女人们通常被束缚在家里，很少在公共场所抛头露面。很少有人能读书，人们聚集在一起听诗人们凭记忆背诵荷马史诗。这就是亚里士多德时代的希腊世界。” ——《亚里士多德》;;“按照亚里士多德的理论，宇宙由两个世界——月球世界和地球世界构成。月球世界从月球开始向上扩展，由恒星和行星组成。地球是一个天体，它静止地躺在宇宙的中心。地球是固定的，诸天体围绕着它运动。”;“（中世纪）学者都是修士，他们的思想都与上帝对人类的拯救和对上帝的赞美有关，而忽略了对自然界细节的质询。他们生活在一个不利于独立思考和质疑的环境里，有关自然界的知识只是建立在对最初的希腊思想中分离出来的理论加以评论的基础上，仅以一种混乱的、片段的形式存在着。” ——《剑桥插图世界科学史》;一、认识史上的飞跃;“以真正的归纳法来形成概念和原理，这确实乃是排除和肃清假像的对症良药。”;“确定一个新的起点，从不证自明的第一原理出发，运用不可推翻的逻辑推演。……培根和笛卡尔的差异在于，笛卡尔致力于宏大的体系建构，重视数学，相对忽视实验；笛卡尔曾经暗示，我们真正需要的其实就是一个起点，接下来几何学就可以带着我们完成旅程。”;伽利略及其制作的望远镜;“尽管科学成果捷报频传，但是在牛顿之前没有产生一个公认的综合体系：没有一个普遍的运动和引力理论，而且新的世界观正在经受推敲。1672年，一位学者认为，有4种不同的宇宙学说供人选择。还有人说有7种。例如，第谷的学说主张，行星围绕太阳运转，太阳围绕地球运转。但是，根据观测的结果，无法在这几种学说中做出选择；因为这几个模式都同样符合观察资料。”;2、牛顿的革命;（1）成就;;“哈雷将牛顿处理运动学采用的数学方法和引力思想应用于彗星。他看到曾于1531年和1607年被观测到的彗星在外观上与1682年的这颗明亮的彗星如出一辙；他假设它们根本是同一天体，预测出它将于1758年十月返回，并使用普适的引力定律计算出由于木星引力造成的延迟时间。它真的如同预测的那样重新出现了，这颗‘哈雷彗星’也成为了牛顿理论的第一次胜利。”;（2）影响;威斯敏斯特大教堂内的牛顿棺木;“如果我们以为这是常识战胜迷信的征程，那就错了。最大的错觉莫过于，因为我们现在知道了某种知识，所以就认为那种只是应该是很容易了解的。我们现在觉得理所当然的东西，当年是需要天才来揭示的。”;二、驱走乌云的太阳;1900年4月27日，英国物理学家开尔文勋爵做了题为《热和光的动力理论上空的19世纪之乌云》的演讲;“我并不期望发现新大陆，只希望理解已经存在的物理学基础，或许能将其加深。” ——普朗克;第一个意识到量子概念的普遍意义，并将其运用到其它问题上的是爱因斯坦，他用光量子论解释光电效应，说明光的波粒二象性。爱因斯坦因此获得1921年诺贝尔物理学奖。;三、爱因斯坦的“时空”;14岁的爱因斯坦，语言方面并不出色，但自然科学十分出众，并且爱上莫扎特的音乐。;1902年，爱因斯坦大学毕业后取得瑞士国籍，进入伯尔尼瑞士专利局成为技术员，从事发明专利申请的鉴定工作，并利用业余时间开展科学研究。第二年取得苏黎世大学的博士学位。;1905年，爱因斯坦发表六篇划时代的论文，光的波粒二象性与狭义相对论就是在此时提出。;“设AB两地个发生了一个事件，在AB的中点C处的观察者，由AB两地发来的光信号同时到达这一点，推测两件事是同时发生的。按定义，它也的确是同时发生的，因此地面上的每一位静止的观察者均会同意。但一个由A向B运动的观察者却不同意，因为也是在C点，他却发现B点的闪光先于A点到达，按定义，B事件先于A事件，它们是不同时的。也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。”;1921年，诺贝尔物理学奖的公告中并没有提及相对论，因为这一理论在当时仍受争议。甚至有诺贝尔获奖者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获奖章。但1919年发生的日全食已经为验证相对论提供了契机，并且观测结果也有利于爱因斯坦，英国皇家学会会长汤姆逊说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就，也许就是最伟大的成就，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”;为纪念爱因斯坦的理论发表100周年，2005年被定为“世界物理年”;1930年，爱因斯坦赴美国加州理工学院讲学。1932年冬天，他在美国得知希特勒上台，决定不再返回德国，定居普林斯顿。;爱因斯坦从小厌恶战争，热爱和平，一直持极端的和平主义立场。他号召青年人不要当兵，兵工厂应该罢工。但二战中，爱因斯坦意识到反抗法西斯的战争不可避免，为防止纳粹德国最先造出原子弹，他亲自给罗斯福写信，建议尽早研制原子弹。但当美国在日本