1、理學類物理學史第1頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四前 言 物理學是研究物質運動的最普遍形式的規律以及物質基本結構的科學。 物理學史是研究物理學產生和發展規律的科學。第2頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四一.物理學史的分期二.物理學的研究方法三.物理學基本觀念的變更四.學習物理學史的目的五.學習方法第3頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四一.物理學史的分期1.古代物理學時期-科學的萌芽期時間：從遠古到16世紀中葉。 特點：主要是對自然現象的觀察和記載。這一時期，自然科學與哲學融合在一起，對自然現象的解釋往往是哲理性的。 文化

2、中心：古希臘和古代中國是。2.經典物理學時期：時間：從16世紀中葉到19世紀末。15世紀末，資本主義開始萌芽，社會生產力得到發展，有力地推動了科學的進程。16世紀中葉，哥白尼提出“日心說”。17世紀晚期，牛頓建立了經典力學體系，標志著近代物理學的誕生。之后，經典熱力學、電磁學相繼建立。到19世紀末，形成了比較完整的經典物理學體系。第4頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四3.現代物理學時期：時間：從19世紀末到現在是現代物理學時期。19世紀末一系列實驗新事實的發現，使經典物理學理論出現了不可克服的危機，從而導致了物理學革命；標志：相對論、量子力學的相繼建立，標志著現代物理學

3、的誕生。 20世紀50年代以后，物理學已經發展成為一個相當龐大的學科群，包括高能物理（粒子物理）、原子核物理、等離子體物理、凝聚態物理、計算物理和理論物理等主體學科以及難以計數的分支學科。物理學與各學科之間相互交叉、相互滲透形成了眾多很有發展前途的交叉科學。物 理 學 史 的 分 期第5頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四二 物理學的研究方法1.古代：主要依靠不充分的直觀觀察、思辯性猜測、形式邏輯的演繹和簡單的推理，直覺地、籠統地去把握物理現象的一般特性。2.近代：觀察方法從自然觀察為主發展為以儀器觀察為主；強調系統的有目的的實驗；使物理學作為一門實驗科學的特點顯現出來；

4、科學實驗和數學方法的結合，使精確的、定量的物理學研究有了很快發展；分析、歸納和演繹等邏輯方法的發展，促進了經驗材料的整理和理論建構；到19世紀末統計方法的應用使由大量分子偶然事件組成的體系的宏觀規律得以研究。3.現代：大型、精密儀器的創制、分析技術的發展和計算機的發明應用，使物理實驗在精密、快速和自動化方面都達到新水平；物理理論的公理化、數學化特征日益突出，現代物理成為數學物理學；由于物理學研究領域越來越遠離人們的感性經驗，創造性思維在創建新理論中的作用更加突出；如科學想象、理想實驗、大膽猜測，以及類比、直覺和靈感等非邏輯性方法；追求簡單、對稱、和諧與數學美。第6頁，共21頁，2022年，5月

5、20日，16點44分，星期四三 物理學基本觀念的變更 當不斷增加的感性經驗知識尚可為原有的觀念所容納和理解時，科學的發展表現為漸進的積累；而當新的科學事實無法為原有的理論框架所包容時，就會發生科學革命，提出新的基本觀念。如：古代物理觀與經典物理觀： 地心說日心說；亞里士多德的運動觀與伽利落的運動觀；經典時空與相對時空： 牛頓的絕對時空觀：物質實在具有不變質量的粒子和粒子體系；力只引起運動狀態的變化；物體間只存在中心力作用；與媒質無關的即時作用；物質的運動狀態只由初始條件唯一確定的因果觀；平直空間等。 愛因斯坦的相對時空觀：奧思特電流磁效應非中心力；法拉第電磁感應力產生于空間狀態的變化；媒遞作用

6、；質量與能量有關E=mc2；時空具有非歐幾里德性質，引力只是“時空”彎曲的表現。經典理論與量子論： 經典物理學的連續性原理微觀現象不連續性的量子化概念； 波和粒子的矛盾波粒二相性概念； 精確測量原理測不準關系； 機械決定性原理采用有幾率意義的波函數作為運動狀態的描述第7頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四1.加深對概念和理論的理解，啟迪科學新思想的萌發和產生2.物理學史可以使我們認識到“科學是最高意義上的革命力量”。3.物理學史可以培養我們的科學思維，掌握科學研究的方法，加深對科學研究的認識，可以活躍思想，開闊眼界，使我們的知識立體化。4.思想觀念轉變的重要性5.物理學史

7、可以培養同學們的愛國主義精神6.可以培養辯證唯物主義思想，以造就同學們追求真理，獻身科學的崇高思想境界 總之，通過對物理學史的學習，可以進一步培養我們的人文素質，科學素質，創新素質，思想素質，四.學習物理學史的目的第8頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四1.加深對概念和理論的理解，啟迪科學新思想的萌發和產生 隨著人類社會的發展，物理學研究的內容和范圍也不斷擴大和深化。在古代，物理學只是自然哲學的一部分，16世紀以后才從哲學中分離出來。以后又逐步建立了力學、熱學、電磁學、光學、相對論、量子力學、粒子物理等分支學科。 物理學史正是要研究物理學各個基本概念、基本理論的醞釀、產生

8、和發展過程。通過物理學史的學習，一方面能加深對這些概念和理論的理解，另一方面可以從中受到啟迪，有助于科學新思想的萌芽和產生。第9頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四2.物理學史可以使我們認識到“科學是最高意義上的革命力量”。 物理學史是科學發展史，而科學是人類發展的核心部分。每次物理學上的重大突破，都會對人類社會發展產生重大影響，產生震撼人心的沖擊和重大技術革命。特別是近代以來，歷次物理學重大進展通過技術革命為中心轉化為直接生產力，從而推動了社會經濟的發展，并最終引發社會革命，推動人類社會從農業社會到工業社會，從蒸汽時代進入電力時代、電子和原子能時代以至現今的信息時代。

9、另一方面，科學技術的進步也帶來了一些當初料想不到的負面效應，如環境污染、生態失衡、自然資源過度消耗等。最典型的就是原子能的利用：原子能發電和原子彈 。 學 習 物 理 學 史 的 目 的第10頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四3.物理學史可以培養我們的科學思維，掌握科學研究的方法，加深對科學研究的認識，可以活躍思想，開闊眼界，使我們的知識立體化。拉普拉斯：“認識一位天才的研究方法，對于科學的進步，并不比發現本身更少用處，科學的研究方法經常是極富興趣的部分。”學 習 物 理 學 史 的 目 的 在物理學的長期發展中創立了許多很成功的、成熟的方法。 物理學研究中建立了許多理

10、想模型、思想過程、理想實驗，這些近似抽象方法促成了許多定律的發現。 另外還有觀察和實驗，分析和綜合，歸納和演繹，類比和聯想，猜測和試探，邏輯推理方法，佯謬和反證方法，數學和定量方法，科學移植方法，科學假設方法，概率統計方法等。第11頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四愛因斯坦：“科學結論幾乎總是以完成的形式出現在讀者面前。讀者體會不到探索和發現的喜悅，感覺不到思想形成的生動過程，也很難達到清楚地理解全部情況。”而物理學史將會把科學家在探索過程中的智慧之光帶給同學們，力圖做到“授之以漁”。學 習 物 理 學 史 的 目 的華羅庚：“對書本的某些原理、定律、公式，我們在學習的

11、時候，不僅應該記住它的結論，懂得它的道理，而且還應該設想一下，人家是怎樣想出來的，經過多少曲折，攻破多少難關，才得出這個結論。”第12頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四4.可以使我們認識到思想觀念轉變的重要性 物理學理論的歷史發展，最集中、最本質的表現在物理學基本觀念和相應的物理世界圖景上的演變上。這種演變又鮮明的反映在物理學思想的根本變革。近年來，物理學的基本觀念經歷了牛頓力學的“絕對時空+超距中心作用+機械決定論”，到經典電磁場理論的“非中心力+媒遞作用觀+場”，到相對論的“相對時空+質能關系+等效原理+時空彎曲”到量子力學的“量子態+不確定性+幾率決定性”的深刻變

12、革等。 物理學中復雜的數學公式和定義等，都不過是基本觀念的表達形式和演繹工具，基本觀念才是先導的、本質的東西。所以，每當學習一個新理論，必須改變自己的思想觀念和思維方法。 第13頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四 物理學的發展總是以物理觀念、物理思想的突破為先導和基底的。正是伽利落否定了亞里士多德的自然運動和強迫運動的思想，得出慣性定律，才把力學的研究引上正確的途徑。 馬赫對牛頓絕對時空觀的批判，深刻地影響了愛因斯坦，終于邁出了創立狹義相對論的步伐。5.物理學史可以培養同學們的愛國主義精神 正確認識中國古代文明，在當時的歷史時期和歷史條件下，中國和希臘成為東方和西方兩個

13、古代文明中心，我們要為我國的古代文明而驕傲。 由于我國長期的封建統治以及后來清王朝的閉關自守，使我國的科學技術及各方面逐漸落后于西方，所以我們又要看到我們現在的差距。只有努力，才能早日趕上和超過西方文明，建設我們強大的祖國。第14頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四6. 通過學習科學家的精神，培養同學們追求真理，獻身科學的崇高思想境界 對科學研究要有一個正確認識。 科學的道路是不平坦的,科學家成功之路是艱險的,要準備付出比常人更多的精力和代價,必須有熱愛科學、獻身科學的精神,要善于繼承又勇于創新,才有可能取得成功。 牛頓怎樣站在巨人的肩上、愛因斯坦十年的追光思考、居里一家

14、的艱難困苦、盧瑟福長期研究阿爾發射線以及量子理論早期發展所經歷的曲折和磨難。從伽利略、牛頓到法拉第、愛因斯坦,從外國科學家到中國科學家,他們的奮斗歷程,他們的創造過程.物理學發展史中每一次飛躍,經過了多少準備,又遇到那些矛盾。學 習 物 理 學 史 的 目 的第15頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四 開爾文晚年在回憶其科學生涯時說：“我過去五十年里所極力追求的的科學進展可以用失敗這個詞來描述當然在失敗中必然有些悲傷，但在科學的追求中，本身包含必要的努力，帶來很多愉快的斗爭，這就使科學家避免了苦悶，而且或許還會使他在日常生活工作中相當快樂。” 愛因斯坦：“人只有獻身于社會

15、，才能找出那實際上是短暫而有風險的生命的意義。”學 習 物 理 學 史 的 目 的第16頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四五.學習方法1.善于分析： 物理學經歷了一個漫長發展的歷史過程，我們在學習研究中，應該好好想一想，為什么一些科學家能夠有所發現，而另一些人卻與成功失之交臂？其社會背景是什么？ 我們應充分利用歷史寶庫提供給我們的資料，從中吸取營養。2.注意聯系 1)物理學與生產和科學實驗的聯系 2)物理學與數學的聯系 3)物理學與技術的關系 4）物理學與其他自然科學的關系 5）物理學與社會發展的關系第17頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四1)物

16、理學與生產和科學實驗的聯系 物理學是以實驗為本的科學，實驗是人類有目的地變革自然的過程中認識自然的一種手段，是人類發揮高度智慧的一種特殊的實踐活動。 物理理論是在生產實踐和科學實驗的基礎上發展起來的，實驗可以檢驗物理科學理論的正確與否，而實驗的開展也離不開物理理論和思想的指導。 通過物理學史的學習，可以充分認識實驗在物理學發展中的作用，端正對實驗的認識。第18頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四3)物理學與技術的關系 物理學的發展與技術密切相關，如果沒有真空技術、低溫技術和電子技術，就不會有現代物理學。同樣許多技術的革新和發展，需要物理學家的合作。既不要鄙視技術工作，也不

17、要低估物理學的作用。如：激光技術、晶體管技術、超導技術、同位素技術、紅外技術、生物工程技術等等。2)物理學與數學的聯系 數學是物理學家的思維工具，物理規律只有通過數學的形式才能完美地表達。沒有對數，就難于建立開普勒三定律；沒有微積分，牛頓得不出萬有引力定律；沒有統計學，無法發展分子運動論；沒有黎曼張量，愛因斯坦的廣義相對論就不能完善。總之，物理學的發展離不開數學，而數學的發展也和物理學密切相關。畢達哥拉斯曾說“萬物皆數”，而物理被譽為“萬物之理”，數理是人類智力訓練和科學發展的一個重要組成。學 習 物 理 學 史 的 方 法第19頁，共21頁，2022年，5月20日，16點44分，星期四4）物理學與其他自然科學的關系 物理學與天文學、化學、地質學、生物學等自然科學也有密切關系。牛頓力學的直接基礎是天文學中的開普勒三定律；原子論起源于化學；而