物理学史HistoryofPhysicsP课件.ppt

1、物理学史（History of Physics）亚里士多德（Aristoteles，前384-前322 的著作“physis”，是“physics”一词的最早起源。中文“物理”一词追溯到杜甫的曲江二酒 一片花飞减却春,风飘万点正愁人.且看欲尽花经眼,莫厌伤多酒入唇.江上小堂巢翡翠,苑边高冢卧麒麟.细推物理须行乐,何用浮名绊此身.物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史，研究物理学发生和发展的基本规律，研究物理学概念和思想发展和变革的过程，研究物理学怎样成为一门独立学科，怎样不断开拓新领域，怎样产生新的飞跃，它的各个分支怎样互相渗透，怎样综合又怎样分化。而物理学自然科学和工程技术的基础学科

2、，它向物质世界的深度和广度进军，探索物质世界及其运动的规律。物理学史与物理学为什么要学物理学史1、通过物理学史的学习，不但能增长见识，加深对物理学的理解，更重要的是可以从中得到教益，开阔眼界，从前人的经验中得到启示。2、物理学的发展史是无数科学家不断创新的历史。通过学习能够博古通今，了解物理学的发展。3、更深刻的理解物理理论与实验的关系。4、学一点科学史有助于科学素质和人文素质的提高。n物理学史大体上分三个时期：（1）17世纪以前（科学发展的萌芽时期）-古代物理学（2）17-19世纪（经典物理学的发展和完善期间）-经典物理学（3）20世纪初到现在（现代物理学的革命时期）-现代物理学物理学发展的

3、阶段 物理学的起源大约在距今6000到4000年以前，当时人类的文明中心已在东方的几条大河流域逐步形成。除黄河、长江流域的中国外，还有中亚美索不达尼亚平原的巴比仑、尼罗河流域的埃及和印度河流域的印度。中国、埃及、巴比仑和印度称为古代四大文明古国。第一章第一章 中国古代物理学的成就中国古代物理学的成就 我国古代力学知识源远流长，积累丰富。n 早在2000多年以前的战国时期，在墨经中，记述了墨翟(公元前478前392)等哲学家对力学方面的一些精辟见解。n（1）给力作了定义：“力，刑之所以奋也。”，表达了力是使人和物的“奋”即由静到动的根本原因。n（2）对杠杆原理进行了总结，指出:“相衡，则本短标长

4、。”说明了在称量重物时，要想与砝码平衡，就要调整重臂“本”和权臂“标”，这一记录比阿基米德早二百多年。1.力学力学图示：重权本标（3）还初步讨论了浮体的平衡问题，如“形之大，其沉浅也，说在具（衡）。”（意思是说：大的物体吃水线浅的原因是在于平衡）（4）还对空间和时间作了正确的定义，它认为空间包括各方向的一切地点（“宇，弥异所也”）；时间是不同时候的通称（“久，弥异时也”），而物体的运动必定要经过一定的空间和时间。墨家在物理学领域中能取得如此大的成就就其原因是多方面的（1）墨家成员大多数来自于社会低层，和劳动人民有着密切的联系。（2）墨翟本人就经常参加劳动，在工艺劳动中认真整理和总结生产技术经验

5、，并在此基础上进行初步概括。（3）墨家十分重视对自然现象的研究，并喜欢“摹万物之然”以对人民的生产有帮助。（4）墨翟的行动准则就是要利于民。墨家这种研究科学的正确目的和态度也促进了物理学的发展。考工记是春秋末年齐国人的著作，是中国最早的一部手工艺专著，部分地反映了当时中国所达到的科学技术和工艺水平，作者不详，战国时期已经流传。考工记介绍了木制马车的总体设计，详细记叙了木车的几种主要部件。早在春秋时期，中国就使用抛石机了。后来，唐朝孙思邈发明了火药，并逐渐用于军事。在北宋年间，出现了突火枪，这是一种竹子做的管状火器，内安“子巢”，战时点燃火药，用火烧敌人。能够起到震撼敌人的作用。目前世界上发现的

6、最早的青铜炮，是我国宁夏武威出土的西夏时期的火炮，该炮口径为100毫米，使用铁弹丸，这一发现，使铁弹丸使用的历史提前了近一个世纪。明“武备志”记载:“水战，可离水三、四尺燃火，即飞出水面二、三里去远，如火龙出于江面，筒药将完，腹内火箭飞出，人船俱焚。”发展了二级火箭装置。古代青铜铸火炮 古代抛石机 13世纪初，我国的造炮技术经阿拉伯传到欧洲，并在欧洲得到了长足的发展。鲁迅先生曾说过：中国发明了火药不是用于军事，而是用于造爆竹，而洋人却用中国人发明的火药造炮侵略中国（大意）。这是鲁迅先生的误解，其实，中国人是火炮的祖宗.传:4000年前，黄帝与蚩尤打仗，但蚩尤作雾，黄帝则使用指南车来辨别方向，使

7、蚩尤大败。（我国最早的车辆，相传是4000多年前黄帝与蚩尤大战时使用的“指南车”。那时，黄帝军队在山中遇到大雾，迷失了方向，他借助军师风伯设计的指南车走出大雾，打败蚩尤。据史料记载，我国科学家和能工巧匠一直试图再现“黄帝指南车”，东汉科学家张衡、三国时魏人马钧、南北朝数学家祖冲之先后获得成功。由于年代久远，没有实物流传，并缺乏相关文字资料，“黄帝指南车”的原理、结构、使用方法一直是个难解之谜。中国历史博物馆现存的“黄帝指南车”模型，是新中国第一任考古研究所所长王振铎先生根据史书记载，倾20多年心血，按三国魏人马钧的“黄帝指南车”，于1971年复原成功的。）指南车是世界上最早的控制机械之一，是我

8、国古代工程指南车是世界上最早的控制机械之一，是我国古代工程技术上杰出成就。技术上杰出成就。2.电磁学在静电学方面，在西汉末年，(公元前20年)就有记载，在磁学方面更有骄人记录:（1）我国是最早把指南针用于航海。（2）郦道元在“水经注”中，写到秦始皇为了防避刺客，用磁石建造阿房宫的北阙门，若刺客身怀刀刃将被磁门吸住。（3）梦溪笔谈中，记载了“一家遭雷电，宝刀银器等熔流于地，而草木无一毁者”。这正是我国古代关于导体和绝缘体概念的萌芽。（4）汉代，发现了琥珀和玳瑁的静电吸引现象。3.天文学比较突出的是张衡(公元78年139年)，生于河南南阳石桥镇，公元111年担任了东汉主持天象观测、编订历法的太史令

9、，发明了水运浑天仪、候风地动仪。国际天文学组织用他的名字命名了一颗小行星和月球上的一座环行山。张衡强调:“宇之表无极，宙之端无穷”。1956年重修张衡墓时，郭沫若题词“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见”。浑天仪为铜制，它主要体现我国古代天文学、时间测量、机械轮系、水力推动系统和冶金技术方面的成就。4、热学 古代的热学知识，大部分是经验积累和热学技术的应用。原始社会初期，人们已发明钻木取火，用来御寒取暖，热熟食物。在古代，对温度的概念只有火候（或火色）的经验指标。周代，我国劳动人民已经使用“阳燧”（凹面镜）聚焦阳光取火。这是人们最早使用太阳能的方法之一。汉代 王充（约公元27-97年）的论

10、衡 该书是王充60岁时写成，论述了力、光、热、声、雷、电等物理现象。可惜当时的封建统治者采用“摆黜百家独尊儒学”的政策。论衡被认为是异端邪说，许多宝贵的思想被埋没了1000多年，而王充这样的英才，却处于“仕途隔绝”“贫无供养”的凄惨境地。论衡中的热学知识比较丰富，（1）用气来对热现象进行解释，指出了热传导与距离的关系，并对热辐射及大气现象提出的精辟的看法（2）对自然界中雨露霜雪的成因及其与温度的关系进行了研究，得出了较为科学的解释。沈括我国古代科学家，他研究的学问包括天文、历法、水利、物理、化学、数学、地质、地理、生物、气象、医学以及考古、音乐艺术等十分广阔的领域，是我国乃至世界上少有的通才。

11、（1）发现地磁偏角，西方要到公元年哥伦布第一次航行美洲的时候才发现，比沈括的发现晚了四百年。（2）用纸人演示共振试验调弦。欧洲到17世纪才出现。（3）沈括把他的研究成果写成浑仪议、浮漏议和景表议等三篇论文，是我国天文学史上的重要文献。宋代的沈括（1031-1095）梦溪笔谈5 光学（1）墨经在光学史上的地位很重要，他是世界上最早的比较完整的几何光学著作。里面有8条文字记录了光学问题，主要在光的直线进行实验、光的反射特性、平面镜反射、凹面镜反射、凸面镜反射等。（2）在汉代惟南子一书讨论了阳燧的焦点问题，明确了焦距和焦点。在汉代，对虹、色散现象的记叙和实验是我国古代光学的又一成就。5.声学1979

12、年出土了战国时期制造的曾侯已编钟，说明了古代祖先对音节音律方面的极高造诣，北京天坛的回音壁等，巧妙地应用了声学原理，至今仍令人为之瞩目。中国是世界上科学发展最早的国家，这是我们民族的骄傲。第二章第二章 古代西方物理学的成就古代西方物理学的成就n一、古希腊时期(公元前5世纪-公元30年)在希腊哲学的多种多样的形式中，差不多可以找到以后各种世界观的胚胎、胚芽。恩格斯 泰勒斯(公元前7世纪)的天文观、德漠克利特(公元前4世纪)的原子说都发展成古代科学的瑰宝。古希腊与中国成为东西方两个交相辉映的中心。泰勒斯(公元前625年公元前547年)是古希腊第一个自然科学 家和哲学家,希腊最早的哲学学派爱奥尼亚学

13、派的创始人。爱奥尼亚包括小亚细亚(今属土耳其)西岸中部和爱琴海中部诸岛,公元前1200年到1000年间，希腊部落爱奥尼亚人迁移到此，因此而得名。泰勒斯生于米利都，他的家庭属于奴隶主贵族阶级，所以他从小就受到了良好的教育。泰勒斯是古希腊的著名哲学家，天文学家，数学家和科学家。他招收学生，建立了学园，创立了米利都学派。他不仅是当时自发唯物主义的代表，同时也是较早的科学启蒙者。他生活的那个时代，整个社会还处于愚昧落后的状态，人们对许多自然现象是理解不了的。但是，泰勒斯却总想着探讨自然中的真理。因为他懂得天文和数学，又是人类历史上比较早的科学家，所以，人们称他为“科学之祖”。观测日食 测量金字塔的高度

14、 德谟克利特（约460370BC.）他是色雷斯阿布德拉城人，一生著述宏富，但所传不多。他的哲学的基本内核是原子论。他认为宇宙的本原是原子和虚空。原子是物质，内部无空隙，不再可分，构成世界上的一切事物。原子和原子之间只有量的多少，无质的差异。二、二、亚里士多德的物理学亚里士多德的物理学n（一）、其物理学的特点（一）、其物理学的特点n1.物理现象虽被发现和记录下来，但未形成系统的理论。n2.受神学的支配很强。n3.天才的臆测建立在笼统的直觉观察之中。（二）、亚里士多德的物理学（二）、亚里士多德的物理学1、亚里士多德(公元前384-公元前322）:马其顿国王私人医生的儿子，18岁进入柏拉图学院，他爱

15、独立思考,老师传授的知识,他都要寻根究底地仔细研究,他不盲从.以致在许多问题上他与柏拉图的观点不同.他说过这样的话:教师是可尊敬的,但真理更可贵。约在公元前342 年，他成为亚力山大大帝的私人教师。一生著作颇丰，在科学领域里起着奠基性的作用。某些大科学家“比起亚里士多德不过是小学生。”达尔文2、主要物理学观点提出物理学名称的第一人，强调科学分类若物体不受力，运动即停止物体越重，下落速度应该越大地球是宇宙的中心，太阳、行星和月亮应该围绕它转那么，到底对亚里士多德如何评价？我们应该全面地历史的来看他，亚里士多德是西方古代知识的集大成者，在他死后的数百年间，在西方世界没有一个人象他那样对知识有着那么

16、系统的考察和把握。在哲学、逻辑学、科学分类学、生物学等方面的贡献特别多。他的著作多数成为古希腊的百科全书。对后来的西方哲学和科学的发展有很大的影响。亚里士多德像 托勒密地心说图亚氏观点从归纳日常生活出发，加上哲学思辩，后来发展为经院哲学，成为自然科学的障碍。经院哲学:科学的根本目的在于适应神学，人的知识不必来自实践，而是存在于教义之中。3.被利用亚氏的某些观点符合封建与宗教统治者的利益，统治集团将其抬到吓人的高度，企图让科学成为宗教和封建统治的装饰。僧侣主义扼杀了亚里士多德学说中活的东西，而使僵死的东西永世长存。列宁 三、阿基米德的物理学 阿基米德(公元前287-公元前212年)：阿基米德是古

17、希腊伟大的数学家、力学家。约公元前287年出生于西西里岛的叙古拉，公元前212年卒于同地。他是力学这门学科的真正创始人，在研究方法上，他克服了亚里士多德的单纯依赖直觉和思辩的缺点，把观察、实验和数学方法很好的结合起来了，作出了许多创造和发明。阿基米德早年在当时的文化中心亚历山大跟随欧几里得的学生学习，关于他的生平没有详细的记载，但关于他的许多故事却广为流传。1)铜镜烧船：地中海，罗马要灭亡叙拉古。阿基米德让妇女用铜镜组成一面聚光镜烧战船上的帆，浸了油的绳与桅杆和帆都烧起来了。1747年，法国科学家布韦为了验证这一情况，用360面镜子，拼成一个大凹镜，烧灼了70 米外的木堆。2)杠杆定律：“给我

18、一个支点，我可以撬动地球”。静力学奠定了基础 3)数学上，得出了球体、圆柱体体积和表面积的计算公式。4）发现了流体静力学的基本原理阿基米德原理，并用来鉴别皇冠的真假。二二 古印度、巴比仑和阿拉伯的贡献古印度、巴比仑和阿拉伯的贡献n古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面的贡献也很惊人。据载，古印度发现了十进制记数法，经阿拉伯传到欧洲，逐步演变为当今的“阿拉伯记数”。在祖冲之之后1000年，阿拉伯数学家求得圆周率，准确到小数之后17位。n总之，在古代，我们的祖先创造了瑰丽的文明，许多物理现象和规律被发现和记载下来，成为今后物理学发展的基础。总结语（1）肯定古代物理学的发展是持续的。（2）纵观历史，中国古代物理学有明显停滞不前甚至倒退的倾向，偶尔的、些许的进步无法改变这整体格局。无论是对力的本质的认识、对运动的认识、对共鸣现象的认识、对热的本质的认识等等，很难看到秦汉以后的持续的明显的深化，更不要说产生科学进步所必需的革命性的科学概念。同样，西方有古希腊的繁盛也有中世纪漫长的沉寂以及文艺复兴后的一尘崛起。（3）从物理学的研究方法上，可以看到已经从直觉和思辩向观察、实验等科学的方法过渡。（4）从古代物理学家的身上我们要看到那种执著、为真理而献身的精神。（5）古代物理学中活跃的物理思想是人类的宝贵财富，是物理学发展的基础。