关于物理学的历史故事
牛顿被认为是现代科学的先驱,他对科学做出了巨大贡献。他的三大成就——光的分析、万有引力定律和微积分——为现代科学的发展奠定了基础。
牛顿为什么在科学上取得巨大成就?他是如何从一个普通人成为一名伟大的科学家的?要回答这些问题,我们不能不想到几个关于他刻苦学习和努力工作的故事。
“我一定要超过他!”
提到牛顿,人们可能会认为他小时候一定是个“神童”、“天才”,有着过人的智力。其实牛顿的童年比较单薄,头脑也不聪明。我在老家读书的时候,学习不努力,在班里学习成绩也比较差。但他的兴趣广泛,游戏技能高于一般孩子。平时他喜欢做机械模型,比如风车、水车、日晷等等。他精心制作的水钟计时准确,赢得了人们的赞誉。有时候,他打球的方式也很奇怪。一天,他做了一个灯笼挂在风筝的尾巴上。夜幕降临时,点燃的灯笼借助风筝上升的力量升到空中。夜光灯笼在空中流动,人们惊恐万状,以为有彗星。尽管如此,他还是经常因为学习成绩不好而受到歧视。
当时英国封建社会的等级制度非常严重。在小学和中学学习好的学生可能会歧视学习差的学生。课间有个游戏,大家兴高采烈的时候,一个学习很好的学生踢了牛顿一脚,骂他傻逼。牛顿的头脑被刺激得极度愤怒。他想,我们都是学生。我为什么要被他欺负?我必须超过他!从那时起,牛顿下定决心要努力学习。他早起晚睡,分秒必争,努力学习,努力思考。
经过努力学习,牛顿的学习成绩不断提高,很快超过了那个曾经欺负过他的同学,名列全班第一。
栅栏下的乐趣
世界上许多著名的科学家都有贫穷的家庭。在成功的道路上,他们都与困难的局面进行了顽强的斗争。牛顿小时候的情况也很让人同情。
牛顿于1642年出生在英国一个普通农民的家里。牛顿的父亲在他出生前不久去世了。母亲在他两岁时再婚。牛顿十四岁时,继父不幸去世,母亲回到家乡。牛顿被迫辍学回家帮她种地。母亲想培养他独立谋生,想让他经营农产品。
一个好学的孩子是多么舍不得离开自己心爱的学校啊!他伤心的哭了好几次,但是他妈妈始终没有改变主意。最后,她不得不违心地学习商业。每天早上,他和一个老仆人去十几里外的一个大镇上做生意。牛顿非常不喜欢做生意,把所有事务都委托给一个老仆人,自己却偷偷去了一个地方学习。
随着时间的推移,牛顿对商业越来越反感,他心里喜欢的只有读书。后来牛顿干脆不去镇上做生意了,只叫老仆一个人去。怕家人发现,他每天和老仆人一起出门,中途停下来,在一个篱笆下学习。每当下午老仆回来,我们就一起回家。
就这样,日复一日,篱笆下的读书生活也很过瘾。一天,他正在篱笆下愉快地读书,他的叔叔看见他经过。我叔叔看到这一幕,非常生气,大声骂他不务正业。抢走了牛顿的书。当我叔叔看到他正在看的是一本数学书,上面画着各种记号的时候,他被感动了。舅舅抱住牛顿,激动地说:“儿子,就按你的志向发展吧。你的正道应该是学习。”
回国后,舅舅极力劝说牛顿的母亲,让牛顿弃商上学。在叔叔的帮助下,牛顿如愿重返校园。
研究和计算风暴中的风力
时间对人一视同仁,给人的量是一样的,但人利用时间的方式不同,获得的知识也不同。
牛顿十六岁的时候,对数学的认识还很肤浅,甚至连数学的高深知识都不懂。“知识在于积累,聪明来自学习”。牛顿决心靠自己的努力攀登数学的高峰。在基础不好的不利条件下,牛顿能正确认识自己,知难而进。他重新学习了基础知识和基本公式,一步步扎实进步。在研究了欧几里得几何之后,他又研究了笛卡儿几何。相比之下,他觉得欧几里得几何很肤浅,于是就认真研究笛卡尔几何,直到掌握要领,达到精通。所以他发明了代数二项式定理。牛顿“在大风暴中计算风力”的传奇故事可以证明牛顿的身体力学。一天,有一场大风暴。风狂啸,尘土飞扬,玄机悠长,令人睁不开眼。牛顿认为这是一个研究和精确计算风的好机会。于是,他拿着器具,一个人在暴风雨中来回奔跑。他跌跌撞撞,费力地测量。几次灰尘迷了他的眼睛,几次风吹走了纸张,几次风迫使他暂停工作,但没有一次动摇他对知识的渴望。他终于一遍又一遍地得到了正确的数据。他高兴极了,赶紧回家继续他的研究。有志者事竟成。经过勤奋的学习,牛顿为他的科学之塔打下了坚实的基础。很快,牛顿的数学塔就建成了。
22岁发明微分学,23岁发明积分学,为人类科学事业做出了巨大贡献。
重力和光的秘密
牛顿二十三岁时,伦敦瘟疫流行。为了防止学生被感染,剑桥大学通知学生离校回家躲避疫情,学校暂时关闭。牛顿回到了他的家乡林肯郡。在乡下不上学的日子里,他从未停止过学习和研究。重力、微积分、光分析等发明的基础工作都是在这个时期完成的。那时候农村的孩子经常用投石器打几个回合,然后把石头扔到很远的地方。他们还可以把一桶牛奶举过头顶,而牛奶不会掉下来。
这些事实让他起了疑心:“是什么力量让弹弓里的石头和桶里的牛奶不掉下来?”对于这个问题,他曾经想到开普勒伽利略的思想。他从浩瀚的太空,一望无际的行星,冰冷的月球到巨大的地球,然后想到了这些巨人之间的相互作用。这时,牛顿一头扎进了“万有引力”的计算和验证中。牛顿计划用这个原理来验证太阳系中行星的作用规律。他首先推导了月球和地球之间的距离,但由于引用的数据不正确,计算结果是错误的。因为根据理论,月球的向心加速度应该是每分钟16英尺,但实际上只有13.9英尺。在失败的困境中,牛顿没有灰心丧气。相反,他以更大的努力努力学习。历经七年寒暑,30岁的他终于全面证明了举世闻名的“万有引力定律”,奠定了理论天文学和天体力学的基础。
在此期间,牛顿还研究了光学,发现了颜色的起源。有一次,他用自制的望远镜观察天体,无论怎么调镜头,视点总是不清晰。他认为这可能与光的折射有关。然后实验开始了。他在暗室窗户上留了一个小圆孔透光,在室内窗孔后面放了一个棱镜,棱镜后面挂了一个白屏,接收通过棱镜折叠的光线。结果让他大为吃惊的是,牛顿惊讶地发现,在白色屏幕上接收到的折射是椭圆形的,两端出现了五彩缤纷的颜色。牛顿对这个奇怪的现象进行了深入的思考。知道光是折射的,太阳的白光就被散射成七种颜色:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。所以白光(太阳光)是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光组成的。正是因为这个原因,雨后的大自然阳光明媚,阳光被天空周围的雨滴折射反射,形成五彩缤纷的彩虹。牛顿进一步研究后指出,世间万物都有颜色,而不是它本身。阳光普照万物,每个物体只吸收它接受的颜色,反射它不能接受的颜色。这种反射的颜色就是人们看到的各种物体的颜色。这个理论准确地揭示了颜色的起源,世界上从古至今出现的各种颜色理论都被它推翻了。
牛顿能够取得如此巨大的成就,早年刻苦学习打下的深厚数学基础起了重要作用。
进入无私的境界
在一条崎岖的山路上,一位白发苍苍的老人正牵着一匹马慢慢爬山。人们慢慢地走在前面,马匹一步一步地跟在后面,单调的马蹄声在山谷中响起。走着走着,马突然跑了,老人因为沉浸在极端的思考中,没有注意到。老人仍然勇敢地爬山,手里握着马的缰绳。当他爬到一个平坦的地方,想骑马的时候,他拉了拉缰绳,前面只拉了一根绳子。回头一看,马不见了。
牛顿除了每天抽出少量时间锻炼身体外,大部分时间都在学习中。有一次,在书房里,他一边煮鸡蛋一边思考问题。苦苦思索几乎让他精神错乱。突然,锅里的水开了,我赶紧提起锅一看,“啊!”他惊呼,但锅里煮的是怀表。原来他在思考问题的时候,心不在焉地把怀表当鸡蛋放进了锅里。
还有一次,牛顿邀请一个朋友到他家吃午饭。他被科学迷住了,把它忘了。像往常一样,他的仆人只为自己准备了牛顿的午餐。临近中午,客人们被邀请了。客人看到牛顿沉浸在计算问题中,桌上和床上放着稿纸和书籍。看到这种情况,客人没有打扰牛顿。看到桌上的食物,他以为是给他的,就坐下来吃。吃完后,他悄悄离开了。牛顿算完题去餐桌准备午饭的时候,看到盘子里吃的鸡骨头,突然说:“我以为我没吃,反正我吃了。”
这些故事真假不重要,但说明牛顿是一个沉思的人,不修边幅,故作清静。他极其专心于科学,时刻思考着星辰的转动和宇宙的变化,已经进入了忘我的境界。
谦虚谨慎的学风
“大江大河很平静,有见识的人很谦虚。”所有为人类发展做出巨大贡献的伟人都有谦虚的美德。每当牛顿在科学上取得重大成就时,他从不沾沾自喜,自以为了不起,争先恐后地发表著作,使自己名扬天下。
当牛顿努力研究出“万有引力定律”时,他并没有急于发表它。而是继续孜孜不倦的思考了几年,研究了几年,埋头于数字计算,从来没有跟任何人说过一个字。后来牛顿的朋友,伟大的天文学家哈雷(彗星的发现者),在牛顿证明一个关于行星轨道的定律有困难的时候,专程来问牛顿。牛顿把他关于计算“引力”的手稿给了哈雷。哈雷看到后才知道,他想问的问题正是牛顿早已解算出来的,心里羡慕不已。
1684年11月的一天,哈雷再次造访牛顿的公寓。当涉及到天文学相关的学术问题时,牛顿拿出一篇论证“万有引力”的书面论文,向哈雷请教。哈雷看完之后,对这个杰作感到非常惊讶。他欣喜地对牛顿说:“这真是一个伟大的论点,一部伟大的著作!”“他多次劝牛顿尽快出版这部伟大的著作,造福人类。但是牛顿没有听从朋友们善意的劝告,轻易地发表了自己的著作。但经过长时间细致反复的验证和计算,确认是正确的,并于1687年7月在世界上发表了《自然哲学的数学原理》。
牛顿是一个非常谦虚的人,从不自负。有人曾问牛顿:“你成功的秘诀是什么?”牛顿回答:“如果我有一点点成功,没有别的秘诀,只有勤奋。”他补充道,“如果我看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。”这些话多么有意义啊!它生动地揭示了牛顿伟大成就的秘密。
故事之一:简单的生活
1895居里夫人和皮埃尔·居里结婚的时候,新房里只有两把椅子,一人一把。皮埃尔·居里觉得椅子太少,建议增加一些,以免客人无处可坐。居里夫人说:“有椅子固然好,但客人一坐下就不走。为了有更多的时间做研究,算了吧。”
从1913开始,居里夫人的年薪已经提高到了4万法郎,但她依然“小气”。每次从国外回来,她总会带回一些聚会菜单,因为这些菜单都是很厚很好的纸片,写在背面很方便。难怪有人说居里夫人直到去世都“像个行色匆匆的穷女人”。
一次,一位美国记者去拜访居里夫人。他走到村里一个渔民家门口,向一个赤脚坐在门口石板上的女人打听居里夫人的住处。女子抬头一看,记者大吃一惊:原来她就是居里夫人。
故事二:淡泊名利
居里夫人闻名于世,但她既不求名也不求利。她一生获得10奖金,16勋章,107荣誉称号,但她不在乎。有一天,她的一个朋友来她家做客,突然看到她的小女儿在玩英国皇家学会刚刚授予她的金牌,于是惊喜地说:“居里夫人,能获得英国皇家学会颁发的勋章,真是莫大的荣幸。你怎么能为她的孩子演奏呢?”居里夫人笑着说:“我想让孩子们从小就知道,荣誉就像玩具一样,只能玩,千万不能太当真,否则将一事无成。”
故事三:“教好女人”
居里夫人有两个女儿。抓住智力发展的年龄优势,是居里夫人开发儿童智力的重要“绝招”。早在女儿不到一岁的时候,居里夫人就指导孩子进行幼儿智力体操训练,引导他们广泛接触陌生人,去动物园看动物,让他们学习游泳,欣赏大自然的美景。等孩子大一点,她教他们做一个艺术的智力体操,教他们唱儿歌,讲童话故事。等他们大一点,让他们进行智力训练,教他们读书、弹钢琴、做手工艺品等等,教他们骑自行车、骑马。居里夫人和丈夫获得诺贝尔奖后,居里夫人培养的两代人也相继获得诺贝尔奖:长女伊莱娜是核物理学家,丈夫伊奥里奥因发现人造放射性物质获得诺贝尔化学奖。二女儿伊芙是音乐家和传记作家。她的丈夫作为联合国儿童基金会的总干事获得了1956诺贝尔和平奖。
伽利略(1564-1642),意大利物理学家、天文学家和哲学家,是近代实验科学的先驱。
1590年,伽利略在比萨斜塔上做了著名的“两个铁球同时落地”的实验,推翻了亚里士多德“物体下落速度与其重量成正比”的理论,纠正了这个持续了1900年的错误结论。
1609年,伽利略制造了天文望远镜(后来称为伽利略望远镜),并用它来观测天体。他发现了月球表面的凹凸不平,并自己绘制了第一张月球地图。161065438+10月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,为哥白尼学说找到了确凿的证据,标志着哥白尼学说胜利的开始。借助望远镜,伽利略还发现了土星环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周天和周月平衡,以及银河系由无数恒星组成的事实。这些发现开创了天文学的新时代。
伽利略写了《星际信使》,关于太阳黑子的信件,托勒密和哥白尼之间的对话,以及关于两种新科学的对话和数学证明。
为了纪念伽利略的成就,人们将木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。
人们争相宣扬:“哥伦布发现新大陆,伽利略发现新宇宙。”
19世纪,随着物理学的一系列重大发现,许多科学家宣称物理学的大厦已经基本建成,只剩下后人的补充和完善。然而,在20世纪初,一位年轻的物理学家几乎单枪匹马地推倒了这座经典物理建筑。他就是阿尔伯特·爱因斯坦,伟大的理论物理学家,相对论的创始人。
爱因斯坦于1879年3月出生在德国巴登-符腾堡州乌尔姆的一个犹太家庭。第二年,全家搬到了慕尼黑。爱因斯坦在童年时没有表现出很大的天赋。他在慕尼黑上高中,毕业前辍学,然后转到瑞士阿劳的州立中学。65438-0896年,爱因斯坦进入瑞士苏黎世联邦理工学院学习数学和物理,毕业后成为一名教师。爱因斯坦热爱教书育人,但成为一名物理学家是他的梦想。
1902年,爱因斯坦成为瑞士伯尔尼专利局的一名审查员。专利局工作的轻松让爱因斯坦继续致力于科学研究。从65438年到0905年,年仅26岁的爱因斯坦发表了三篇论文,在物理学的三个不同领域取得了历史性的成就,尤其是狭义相对论的提出,彻底改变了人类对空间、时间和物质运动的认识,标志着物理学新时代的到来。
1914年,爱因斯坦回到德国,进入普鲁士科学院,从事科学研究,并在柏林大学担任教授。1915年,爱因斯坦发表了他的广义相对论。这是继狭义相对论之后,现代科学的又一伟大成就。1919年,英国天文学家爱丁顿观测到的日全食证实了爱因斯坦的预言,即光线穿过太阳引力场后会发生弯曲。爱因斯坦出名了,相对论变得家喻户晓。
1921年,爱因斯坦因对光电效应的研究获得诺贝尔物理学奖。1933年,爱因斯坦因纳粹德国的反犹主义而被迫移民美国,并于1940年获得美国国籍。1955年4月18日,爱因斯坦在美国普林斯顿去世。
爱因斯坦在光电效应和相对论方面做出了杰出的贡献,他对布朗运动的研究成果也因为对大量无序因素的有规律的把握而成为金融数学最受欢迎的基础。他提出的激光受激辐射概念在几十年后的今天被广泛使用;他和玻尔争论中提出的EPR佯谬,至今仍是理论物理和科学哲学中不断讨论的话题...
爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家,还是一位和平主义者。他目睹了人类文明在两次世界大战中的毁灭,认为和平是人类的首要问题。1955年4月,爱因斯坦在弥留之际签署了《罗素-爱因斯坦宣言》,呼吁人们团结起来,阻止新的世界大战的爆发。