1、會計學1物理學史講座物理學史講座(jingzu)第一頁，共57頁。第1頁/共57頁第二頁，共57頁。 卓別林：“愛因斯坦先生，您的著作全世界沒有幾個人能看懂，但您已經成為(chngwi)一位偉大的科學家第2頁/共57頁第三頁，共57頁。托勒密地心說體系托勒密地心說體系(tx) 古希臘人托勒密古希臘人托勒密第3頁/共57頁第四頁，共57頁。波蘭人哥白尼波蘭人哥白尼哥白尼日心說示意圖哥白尼日心說示意圖日心說的創立和天體日心說的創立和天體(tint)運行論的出版運行論的出版 第4頁/共57頁第五頁，共57頁。約翰約翰開普勒（開普勒（1571-16301571-1630），德國近代，德國近代(jndi

2、)(jndi)著名的天著名的天文學家、數學家、物理學家和文學家、數學家、物理學家和哲學家。哲學家。一、開普勒一、開普勒天空天空(tinkng)的立法者的立法者一個貧窮一個貧窮(pnqing)而而富有的人富有的人（1）一個憑借精神克服惡劣家境與病弱身體的人）一個憑借精神克服惡劣家境與病弱身體的人（2）一個被國家餓死的天文學家）一個被國家餓死的天文學家（3）一個精神上富有的人）一個精神上富有的人第5頁/共57頁第六頁，共57頁。第谷在天文臺工作第谷在天文臺工作(gngzu)第谷用過的望遠鏡第谷用過的望遠鏡主要主要(zhyo)貢獻貢獻第6頁/共57頁第七頁，共57頁。開普勒第一開普勒第一(dy)定律

3、定律第7頁/共57頁第八頁，共57頁。第8頁/共57頁第九頁，共57頁。23kTR 1619年，開普勒在宇宙(yzhu)諧和論一書中又提出了第三定律第三定律（周期定律）：所有行星第三定律（周期定律）：所有行星(xngxng)(xngxng)的軌道的半長軸的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等，記為：的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等，記為：奇妙奇妙(qmio)的的“2”和和“3” 這是一個十分重要的自然定律。不僅行星遵循著它，這是一個十分重要的自然定律。不僅行星遵循著它，連同行星的衛星以及太陽周圍的其他天體概無例外。從而連同行星的衛星以及太陽周圍的其他天體概無例外。從

4、而可以確定，太陽和它周圍的所有天體不是偶然的、沒有秩可以確定，太陽和它周圍的所有天體不是偶然的、沒有秩序的序的“烏合之眾烏合之眾”，而是一個有嚴密組織的天體系統，而是一個有嚴密組織的天體系統太陽系。行星的復雜運動，立刻就失去全部神秘性。它成了太陽系。行星的復雜運動，立刻就失去全部神秘性。它成了天空世界的天空世界的“法律法律”。后世學者尊稱開普勒為。后世學者尊稱開普勒為“天空立法天空立法者者”。第9頁/共57頁第十頁，共57頁。是后來牛頓完成的，但開普勒的理論為牛頓經典力學的建立提供了重要基礎。從開普勒起，天文學真正成為一門精確科學，他成為近代科學的開路先鋒。開普勒開普勒第10頁/共57頁第十一

5、頁，共57頁。伽利略伽利略（1564-16421564-1642）意大利偉大的物理學家意大利偉大的物理學家和天文學家，被譽為和天文學家，被譽為“近代近代(jndi)(jndi)科學之父科學之父”。 二、伽利略二、伽利略經典力學經典力學(jn din (jn din l xu)l xu)的奠基者的奠基者第11頁/共57頁第十二頁，共57頁。第12頁/共57頁第十三頁，共57頁。（2）發現木星的4顆衛星（3）發現太陽黑子（4）定出太陽自轉周期伽利略的折射式望遠鏡伽利略的折射式望遠鏡第13頁/共57頁第十四頁，共57頁。（1 1）確立描述運動）確立描述運動(yndng)(yndng)的基本特征量的基

6、本特征量速速度和加速度。度和加速度。（2 2）用理想實驗和斜面實驗駁斥了亞里士多德的）用理想實驗和斜面實驗駁斥了亞里士多德的“重重物下落快物下落快”的錯誤觀點，發現的錯誤觀點，發現(fxin)(fxin)自由落體定自由落體定律，律，v=gtv=gt、h=gt2/2h=gt2/2。(3)(3)發現發現慣性定律慣性定律隔了一代人，被牛頓總結成動力學的隔了一代人，被牛頓總結成動力學的基本定律之一?；径芍?。 （4 4）提出了）提出了運動的相對性原理運動的相對性原理。第14頁/共57頁第十五頁，共57頁。伽利略在解釋伽利略在解釋(jish)其觀察結論其觀察結論 對現象對現象(xinxing)的觀察

7、的觀察 提出假設（勻加速運動假設）提出假設（勻加速運動假設） 進行數學和邏輯的推理（進行數學和邏輯的推理（xt2） 實驗驗證實驗驗證 形成理論形成理論 開創了科學實驗方法，核開創了科學實驗方法，核心是將實驗和邏輯推理（心是將實驗和邏輯推理（包括數學演算）相結合。包括數學演算）相結合。 提出了理想實驗。提出了理想實驗。第15頁/共57頁第十六頁，共57頁。羅馬羅馬(lu m)教庭對伽利略的審判教庭對伽利略的審判 愛因斯坦評價他說：愛因斯坦評價他說：“伽利略的發現以及他所用的科學推伽利略的發現以及他所用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學理方法是人類思想史上最偉大的成就之

8、一，而且標志著物理學真正的開端。真正的開端?！?伽利略被后人稱為伽利略被后人稱為(chn wi)“現代物理之父現代物理之父”。第16頁/共57頁第十七頁，共57頁。牛頓（牛頓（1643164317271727年）英國年）英國(yn u)(yn u)數數學家、天文學家和物理學家。學家、天文學家和物理學家。第17頁/共57頁第十八頁，共57頁。第18頁/共57頁第十九頁，共57頁。 牛頓創建了力學模型，把物體視為質點（理想模型），將牛頓創建了力學模型，把物體視為質點（理想模型），將模型與數學相結合研究了物體運動規律，使物理學成為定量模型與數學相結合研究了物體運動規律，使物理學成為定量(dnglin

9、g)的學科。模型方法不僅是物理學，而且已成為現代的學科。模型方法不僅是物理學，而且已成為現代科學研究的基本方法之一。科學研究的基本方法之一。 牛頓第一定律：慣性定律牛頓第一定律：慣性定律一個不受外力作用的物體將保持它一個不受外力作用的物體將保持它的靜止或勻速直線運動狀態。這個定律首先歸功于伽利略和笛卡兒的的靜止或勻速直線運動狀態。這個定律首先歸功于伽利略和笛卡兒的貢獻，但他們的那個年代還沒有力的概念，牛頓的高明之處在于他將貢獻，但他們的那個年代還沒有力的概念，牛頓的高明之處在于他將物體間復雜多樣的相互作用抽象為物體間復雜多樣的相互作用抽象為“力力”，于是，于是(ysh)在隔了一代人在隔了一代人

10、以后，牛頓將它作為力學定律提出，并引入以后，牛頓將它作為力學定律提出，并引入“質點質點”來描述物體慣性來描述物體慣性的大小。的大小。第19頁/共57頁第二十頁，共57頁。2112FF 牛頓第二定律：物體加速度的大小跟它受到的作用力牛頓第二定律：物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質量成反比，加速度的方向跟作用力的方成正比、跟它的質量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同向相同(xin tn)。用公式便是就是。用公式便是就是 ，這是動，這是動力學的最基本定律。力學的最基本定律。Fma 牛頓力學三定律，為力學奠定了堅實的基礎，并對其他牛頓力學三定律，為力學奠定了堅實的基礎，并對其他(qt

11、)學科的發展產生了巨大影響。學科的發展產生了巨大影響。第20頁/共57頁第二十一頁，共57頁。 力學成就力學成就(chngji)(chngji)之萬有引力定律之萬有引力定律 開普勒三定律問世后，人們開普勒三定律問世后，人們(rn men)又關心著一個新的課題：是什又關心著一個新的課題：是什么原因使天體具有這樣一個和諧的結構？么原因使天體具有這樣一個和諧的結構？ 英國的科學家胡克英國的科學家胡克( 1635-1703)( 1635-1703)、哈雷、哈雷(1656-1742)(1656-1742)在引力問題的在引力問題的研究研究(ynji)(ynji)上都作出過重要貢獻。上都作出過重要貢獻。 1

12、6741674年，胡克在一次演講中提出引力隨年，胡克在一次演講中提出引力隨 離吸引中心的離吸引中心的距離而變化。距離而變化。16801680年初，在給牛頓的信中正式提出了年初，在給牛頓的信中正式提出了引力引力與距離平方成反比與距離平方成反比的觀點，但他并沒有將自己的引力思想的觀點，但他并沒有將自己的引力思想如牛頓所作的那樣用數學式子表示出來，并用太陽、地球、如牛頓所作的那樣用數學式子表示出來，并用太陽、地球、月亮、行星和地球上物體的運動實例來加以驗證。因此，把月亮、行星和地球上物體的運動實例來加以驗證。因此，把發現萬有引力定律的殊榮讓給了牛頓，但胡克的某些想法對發現萬有引力定律的殊榮讓給了牛頓

13、，但胡克的某些想法對牛頓完成萬有引力的研究是起著積極的啟示作用的。（牛頓牛頓完成萬有引力的研究是起著積極的啟示作用的。（牛頓沒有回信，但事實上采用了胡克的見解）牛頓用微積分導出沒有回信，但事實上采用了胡克的見解）牛頓用微積分導出了萬有引力定律表達式。了萬有引力定律表達式。第21頁/共57頁第二十二頁，共57頁。 其中其中(qzhng)引力常數引力常數G的測定是的測定是100多年以后由多年以后由卡文迪許利用扭秤實驗測得。此實驗也被評為歷史上卡文迪許利用扭秤實驗測得。此實驗也被評為歷史上“最美麗最美麗”的十大實驗之一。的十大實驗之一。 第22頁/共57頁第二十三頁，共57頁。哈雷彗星哈雷彗星(h

14、li hu xn) 海王星海王星 英國劍橋大學生亞當斯和法國天文學家勒維耶各自獨立利用(lyng)萬有引力定律計算出這顆“新”行星的軌道，1846年9月23日晚，德國的加勒在預言的位置附近發現了這顆行星，人們稱其為“筆尖下發現的行星”。后來，這顆行星命名為“海王星”。第23頁/共57頁第二十四頁，共57頁。成了巨大的精神王國-”第24頁/共57頁第二十五頁，共57頁。 時至今日數千顆人造衛星和宇宙飛船，正在按照萬有引力時至今日數千顆人造衛星和宇宙飛船，正在按照萬有引力定律為它們定律為它們“設定設定”的軌道在宇宙中飛行著，以至于阿波羅宇的軌道在宇宙中飛行著，以至于阿波羅宇宙飛船從月球返航的途中，

15、當地面控制中心問及宙飛船從月球返航的途中，當地面控制中心問及“現在是誰在現在是誰在駕駛飛船駕駛飛船”時，指令時，指令(zhlng)長回答道：長回答道：“我想現在是牛頓在我想現在是牛頓在駕駛。駕駛?！?自古以來當人民仰望星空時，天空中(kngzhng)壯麗璀璨的景象便吸引了他們的注意力。牛頓以他過人的才智把空中(kngzhng)的現象與地面上的現象統一起來，成功地闡釋了天體運動的規律。第25頁/共57頁第二十六頁，共57頁。自然哲學自然哲學(z rn zh xu)的的數學原理數學原理第26頁/共57頁第二十七頁，共57頁。第27頁/共57頁第二十八頁，共57頁。 牛頓取得偉大成就在于時代、勤奮、

16、方法這樣牛頓取得偉大成就在于時代、勤奮、方法這樣三個因素。牛頓所處的時代，伽利略和開普勒已經三個因素。牛頓所處的時代，伽利略和開普勒已經(y jing)在地上和天上這兩個領域實現了局部的綜合在地上和天上這兩個領域實現了局部的綜合，具體地說，沒有伽利略的，具體地說，沒有伽利略的“地上三定律地上三定律”就沒有就沒有牛頓的三定律，沒有開普勒的牛頓的三定律，沒有開普勒的“天上三定律天上三定律”也沒也沒有牛頓的萬有引力定律。牛頓說，有牛頓的萬有引力定律。牛頓說，“如果我比別人如果我比別人看得遠，那是因為我站在巨人肩上。看得遠，那是因為我站在巨人肩上。第28頁/共57頁第二十九頁，共57頁。第29頁/共5

17、7頁第三十頁，共57頁。第30頁/共57頁第三十一頁，共57頁。第31頁/共57頁第三十二頁，共57頁。 當物體運動速率很高時（接近光速），當物體運動速率很高時（接近光速），當所描寫的體系很小時當所描寫的體系很小時(xiosh)（微觀體系（微觀體系），當所描述的物質系統很大，或引力很強時），當所描述的物質系統很大，或引力很強時，牛頓的萬有引力、運動定律和牛頓的時空觀，牛頓的萬有引力、運動定律和牛頓的時空觀就不完全正確了，將由新的理論來代替。就不完全正確了，將由新的理論來代替。（相對論和量子力學）（相對論和量子力學）第32頁/共57頁第三十三頁，共57頁。麥克斯韋(mi k s wi)第33頁/

18、共57頁第三十四頁，共57頁。法拉第法拉第(1791(17911867)1867)，英國，英國(yn u)(yn u)物理學物理學家、化學家。家、化學家。第34頁/共57頁第三十五頁，共57頁。第35頁/共57頁第三十六頁，共57頁。既然電流能產生既然電流能產生(chnshng)磁效磁效應，那么根據電與磁的相似性，應，那么根據電與磁的相似性，磁也能產生磁也能產生(chnshng)電呀！電呀！第36頁/共57頁第三十七頁，共57頁。成果成果(chnggu)：電磁感應現象的發現與人類社會的電氣化。：電磁感應現象的發現與人類社會的電氣化。 根據這個實驗，根據這個實驗，1831年年10月月28日法拉第

19、發明了圓盤發電日法拉第發明了圓盤發電機。這個圓盤發電機，結構雖然簡單，但它卻是人類創造出的機。這個圓盤發電機，結構雖然簡單，但它卻是人類創造出的第一個發電機?，F代世界上產生電力的發電機就是從它開始的。第一個發電機。現代世界上產生電力的發電機就是從它開始的。第37頁/共57頁第三十八頁，共57頁。第38頁/共57頁第三十九頁，共57頁。第39頁/共57頁第四十頁，共57頁。221rmmGF 221rqqKF 第40頁/共57頁第四十一頁，共57頁。研究法拉第的磁感線理論，總結出麥克斯韋方程組，最后完成了經典電磁學理論。第41頁/共57頁第四十二頁，共57頁。第42頁/共57頁第四十三頁，共57頁

20、。 1900年新春之際，著名物理學家開爾文勛爵年新春之際，著名物理學家開爾文勛爵在送別舊世紀所作的講演中講道：在送別舊世紀所作的講演中講道：“19世紀已將世紀已將物理學大廈全部建成，今后物理學家的任務就是物理學大廈全部建成，今后物理學家的任務就是修飾、完美這座大廈了。修飾、完美這座大廈了。”同時他也提到物理學同時他也提到物理學的萬里晴空中卻飄來了兩朵令人不安的烏云的萬里晴空中卻飄來了兩朵令人不安的烏云(wyn)，一朵為以太漂移實驗的否定結果，另，一朵為以太漂移實驗的否定結果，另一朵為黑體輻射的紫外災難。這些無法用經典物一朵為黑體輻射的紫外災難。這些無法用經典物理學解釋的新發現，使經典物理學陷入

21、了危機。理學解釋的新發現，使經典物理學陷入了危機。第43頁/共57頁第四十四頁，共57頁。物理學晴朗(qnglng)天空中的兩朵烏云 The physical sky is obscured by two clouds邁克爾遜邁克爾遜-莫雷實驗莫雷實驗(shyn)相對論相對論黑體黑體(hit)輻射與紫外災輻射與紫外災難難量子力學量子力學第44頁/共57頁第四十五頁，共57頁。學成就和原創性使學成就和原創性使得得(sh de)“愛因斯愛因斯坦坦”一詞成為一詞成為“天天才才”的同義詞。的同義詞?？茖W科學(kxu)革命革命的旗手的旗手第45頁/共57頁第四十六頁，共57頁。四歲時的愛因斯坦四歲時的愛因斯坦 第46頁/共57頁第四十七頁，共57頁。第47頁/共57頁第四十八頁，共57頁。第48頁/共57頁第四十九頁，共57頁。（1）1914年（年（35歲）歲）