求教物理学史
物理学是向物质世界的深度和广度进军，探索物质世界及其运动规律的基础科学。它就像一座知识的宝塔，有着坚实的基础。力学、热学、电学、光学乃至相对论、量子力学、核物理和粒子物理、凝聚态物理和天体物理，形成了一座宏伟的大厦。它也像一棵大树，根深叶茂。它从根部长出树干，从树干长出浓密的枝条，结出无数果实。它也像一条滚滚的河流，汹涌澎湃，一浪接一浪。但是，通过这些隐喻，仍然不足以说明物理学是一门如何发展的科学。只有了解物理学发展的历史，才能更深刻地理解物理学的宏大。通过物理学史的学习，我们不仅可以增长知识，加深对物理学的理解，更重要的是可以从中学习，开阔视野，从前人的经验中得到启发。这本书的1版是基于我们讲物理学史的时候写的讲义。该课程原名《物理学史专题讲座》，是清华大学本科生的一门选修课。之所以称之为专题讲座，是因为理工科大学没有那么多时间，不需要循序渐进地进行系统的讲座。那既无聊又费时。我们还没有谈到一些话题。如果学生有兴趣，可以自己找书看。我们认为，与其直截了当地罗列一大堆史实，不如抓住一些典型事例，逐一分析，深入讲述。什么是案例研究？我们的意思是充分揭示一个事件、一个发现或一个科学家的成就，并解释其前因后果，不仅是什么，而且是为什么。例如，你可以问:为什么会这样？为什么会有新的突破？为什么会造就伟大的人？分析其成功的要素，总结其经验教训，提炼精神财富供大家分享。于是我们选择了十几个题目，每讲一个题目，就分析一个或者几个例子，所以我们称之为专题讲座。听了几次课，感觉选修课不要太专业，学生不要花太多精力看原始文献。但要保留专题讲座的精髓，即保留从案例分析中获得的各种有益启示，这些启示不是灌输给学生的，而是通过真实的历史和物理历史。
实用的素材，生动的场景，引导学生进入历史的氛围，让他们亲身体验，得到应有的启迪。于是这门选修课改名为《物理学史的启示》。这门课已经开了十几年了。1993年，经过多次试验和修改，讲义终于正式出版，命名为《物理学史》。我们的工作得到了校内外许多师生的鼓励和关心，包括老一辈物理学家的指导和鼓励。最让我们感到荣幸的是，我国著名物理学家钱三强教授多次给我们具体指导，并亲自作序。见:、沈、。纪念钱三强先生。近代物理知识，1994(1):41 ~ 44。多年来，《物理学史》一书被许多高校选为物理学史教材，也成为广大物理教师的参考书。这本书存在许多缺陷和错误，我们深感有必要对其进行修改和完善。这次修改主要针对以下几个方面:(1)加强对20世纪物理学各个分支的讨论，包括相对论、量子论、粒子物理、现代光学、凝聚态物理和天体物理。(2)充分利用图片和资料。(3)必要的补充和修改。许多同事为我们提供了多年来物理学史的资料，特别是超古代龙美尔巴·菲利普斯，他惊悉97岁的超古代龙美尔巴·菲利普斯于2004年6月165438+10月18日逝世。教授。她和美国物理学会在很多方面帮助了我们。艾伦·富兰克林教授也是我们工作的积极支持者。我们向他们表示真诚的感谢。我们也要感谢图片和资料的版权所有者。由于图片是多年来从各种来源收集来的，很难一一注明出处。
编辑目录的这一部分
第一版的序言
序
第1章力学的发展
1.1历史概述1.1.2天文学上的新进展揭开了科学革命的序幕3 1.3惯性定律的建立10 1.4伽利略对落体的研究13 65438+万有引力定律的发现50000.505666666理论“1
第二章热的发展
2.1历史概述40 2.2热现象的早期研究40 2.3热力学第一定律的建立47 2.4卡诺与热机效率的研究59 2.5绝对温标的建立62 2.6热力学第二定律的建立64 2.7热力学第三定律的建立与低温物理学的发展68 2.8气体动力学理论的发展72.9统计物理学的建立61。
第3章电磁学的发展
3.1历史概述90 3.2磁学和电学的早期研究90 3.3库仑定律的发现94 3.4动物电学的研究和伏打电抗器的发明102 3.5电流的磁效应105 3.6安培奠定了电动力学的基础110 3.7欧姆定律的发现65438 . 46566646
第四章经典光学的发展
4.1历史概述132 4.2反射定律和折射定律的建立133 4.3牛顿对光的色散的研究136 4.4光的粒子理论和波动理论140 4.5光速的测量146 4.6光谱的研究150第五章实验发现与近代。
5.1历史概述
5.219/20世纪之交的三大实验发现158 5.3“以太漂移”的探索170 5.4热辐射的研究180 5.5经典物理的“危机”186。
第6章相对论的建立和发展
6.1历史背景188 6.2爱因斯坦建立狭义相对论的过程191 6.3狭义相对论理论体系的建立198 6.4狭义相对论的遭遇和实验检验203 6.5广义相对论的建立205 6.6广义相对论的实验检验212
第七章早期量子理论和量子力学的准备
7.1历史概述221 7.2普朗克的能量子假说221 7.3光电效应的研究224 7.4固体比热的历史演变229 7.5原子模型232 7.6α散射和卢瑟福成核原子模型237.7玻尔的稳态跃迁原子模型及相应原理240 7.8索末菲和埃伦费斯特的贡献244 7.9。爱因斯坦和波粒二象性250 7.10X射线性质的争论252 7.11康普顿效应26536
第8章量子力学的建立和发展
8.1的历史概述258.2电子自旋概念和不相容原理的提出259 8.3德布罗意假设261 8.4物质波理论的实验验证262 8.5矩阵力学基础267 8.6波动力学基础268.7波函数的物理解释270 8.8测不准原理和互补原理的提出271 8.9量子力学完备性的争论2765.7
第九章核物理和粒子物理的发展
9.1历史概述282 9.2放射性的研究282 9.3人工核反应的初步实现287 9.4探测仪器的改进289 9.5宇宙射线和正电子的发现292 9.6中子的发现294 9.7人工放射性的发现298 9.8重核裂变的发现298 9.9链式反应303 9.10核模型理论发明29546 μ子312 9.14奇异粒子的研究36548+03 9.65438+5438+04 9.16强子结构与夸克理论316 9.17量子色动力学的建立318 9.18弱流统一理论的命题319.66
第10章凝聚态物理简史
10.1历史概述324 10.2固体物理学的早期研究325 10.3固体物理学的理论基础327 10.4固体物理学的实验基础330 10.5晶体管的发明330 10.6半导体物理学和实验技术的蓬勃发展。465438.6656666606
第165438章现代光学的兴起
11.1激光科学的孕育与准备360 11.2微波激射器的发明365 11.3激光的想象与实现367 11.4激光技术的发展3745436 438+01.6激光光谱学380 65
第12章天体物理学的发展
12.1天体物理学的兴起395 12.2皮克林谱系之谜396 12.3恒星演化理论的建立399 12.4类星体的发现+0 12.5宇宙背景辐射的发现302 12.6脉冲星20086星际有机分子的发现408
第13章诺贝尔物理学奖
13.1诺贝尔物理学奖的设立416 13.2诺贝尔物理学奖分布统计418 13.3时间划分420 13.4分类汇总422
第14章
实验和实验室在物理学发展中的地位和作用14.1实验在物理学发展中的作用452 14.2实验室在物理学发展中的地位455第65438章+05单位、单位制简史和基本常数470 15.1基本单位的历史沿革470 15.2单位制的演变
在这一段编辑经典物理-力学的发展史。
物理学是研究物质及其行为和运动的科学。它是最早的自然科学之一，如果算上天文学，它可能是最古老的自然科学。最早的物理学著作是古希腊科学家亚里士多德的《物理学》。形成物理学的元素主要来源于对天文学、光学和力学的研究，这些研究通过几何方法整合在一起形成物理学。这些方法形成于古巴和古希腊，当时的代表人物如数学家阿基米德和天文学家托勒密；随后，这些理论被传入阿拉伯世界，并被当时的哈希姆等阿拉伯科学家发展为更具物理性和实验性的传统理论。最后，这些理论被传入西欧，最早研究这些内容的代表学者是罗杰·培根。然而，在当时的西方世界，哲学家们普遍认为这些理论在本质上是技术性的，因此他们普遍没有意识到他们所描述的东西反映了自然界中重要的哲学意义。在古代中国和印度的科学史上，类似的研究数学的方法也在发展。在这个时代，包含所谓“自然哲学”(也就是物理学)的哲学，关注的是试图在亚里士多德的理论前提下，为自然界中的现象发展出解释手段(而不仅仅是描述性的)的问题。根据亚里士多德和后来的苏格拉底的哲学，物体运动是因为运动是物体的基本自然属性之一。天体的运行轨迹恰好是圆的，因为完美的圆轨道运动被认为是神圣天球中物体运动的固有属性。冲量理论作为惯性和动量概念的原始祖先，也来源于这些哲学传统，并在中世纪由当时的哲学家菲洛普洛斯、伊本·西纳、布里丹等人发展而来。古代中国和印度的体育传统也是高度哲学化的。
力学的历史背景
力学是物理学最原始的分支之一，最原始的力学是静力学。静力学起源于人类文明早期生产劳动中使用的简单机械，如杠杆、滑轮、斜面等。古希腊人从大量的经验中学到了一些与静力学相关的基本概念和原理，如杠杆原理、阿基米德原理等。然而，直到16世纪，资本主义的工业进步才真正开始为西方世界的自然科学研究创造物质条件。特别是在地理大发现时代，航海业兴起，人类在研究观测天文学方面花费了前所未有的努力，其中丹麦天文学家第谷·布拉赫和德国天文学家、数学家约翰尼斯·开普勒是代表人物。对宇宙天体的观测也成为人类进一步研究机械运动的绝佳领域。1609和1619年，开普勒先后发现了开普勒行星运动的三大定律，并总结了他的老师第谷一生的观测数据。
伽利略的动力学
在17世纪的欧洲，自然哲学家逐渐对中世纪经院哲学发起了攻击。他们认为，从力学和天文学研究中抽象出来的数学模型将适合于描述整个宇宙的运动。意大利物理学家、数学家和天文学家伽利略·伽利雷，被誉为“现代自然科学之父”(或按当时地理称为托斯卡纳大公)，是这场变革的领军人物。伽利略生活在文艺复兴之后不久的时代，在此之前，达芬奇的物理实验、尼古拉斯·哥白尼的日心说以及弗朗西斯·培根强调实验经验的科学方法论都是促使伽利略深入研究自然科学的重要因素，而哥白尼的日心说直接推动了伽利略尝试用数学描述宇宙中天体的运动。伽利略意识到这个数学描述的哲学价值。他注意到哥白尼对太阳、地球、月球和其他行星运动的研究工作，认为这些当时激进的分析很可能会被用来证明经院哲学家对自然的描述与实际情况不符。伽利略进行了一系列力学实验，阐述了他对运动的看法，包括用斜面实验和自由落体实验反驳亚里士多德关于落体速度与重量成正比的观点，总结出自由落体距离与时间平方的关系，以及著名的斜面理想实验来思考运动。他在1632年出版的《托勒密与哥白尼的对话》一书中提到:“只要斜面继续，球就会继续无限运动并加速，因为这就是运动重量的本质。”这个思想被认为是惯性定律的前身。但真正的惯性概念是笛卡尔在1644年完成的。他明确指出，“除非一个物体受到外界因素的影响，否则它将永远保持静止或运动状态”，“一切运动本质上都是线性的”。伽利略对天文学最著名的贡献是在1609年改进了折射望远镜，通过它他发现了木星的四颗卫星、太阳黑子和类似月亮的金星相位。伽利略对自然科学的杰出贡献，体现在他对机械实验的兴趣，以及他用数学语言描述物体运动的方法，为后世建立了以实验研究为基础的自然哲学传统。这一传统，连同培根的实验归纳法，深刻影响了后世的一批自然科学家，包括伊万杰斯塔·托里切利、马林·梅森内和布莱斯·帕斯卡、克里斯蒂安·惠更斯、罗伯特·胡克和罗伯特·波义耳。
牛顿三定律和万有引力定律？
艾萨克·牛顿1687、英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家艾萨克·牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书，这标志着经典力学体系的正式建立。牛顿在人类历史上第一次用一套普适的基本数学原理——牛顿运动三定律和万有引力定律——来描述宇宙中所有物体的运动。牛顿放弃了物体运动轨迹是自然的想法(比如开普勒认为行星运动轨迹本质上是椭圆的)。相反，他指出，任何现在可以观测到的运动，以及任何未来将要发生的运动，都可以利用它们已知的运动状态、物体质量和外力进行数学推导和计算。伽利略和笛卡尔对动力学的研究(“地上”力学)，开普勒和法国天文学家布莱恩对天文学的研究(“地上”力学)，都影响了牛顿对自然科学的研究。(布莱恩曾指出，太阳对行星的作用力应该与距离的平方成反比，尽管他本人并不认为这种作用力真的存在)。1673年，惠更斯独立提出了圆周运动的离心力公式(牛顿在1665年通过数学手段得到了类似的公式)，使科学家们能够从当时的开普勒第三定律中大致推导出平方反比定律。罗伯特·胡克、埃德蒙·哈雷等人由此考虑了平方反比力场中物体运动轨道的形状。1684年，哈雷向牛顿提出了这个问题，牛顿随后在一篇长达9页的论文中作出了回答(后来俗称《论运动》)。牛顿在文中讨论了中心平方反比力场中物体的运动，推导出开普勒的行星运动三定律。后来，牛顿发表了他的第二篇论文《论物体的运动》，在论文中他阐述了惯性定律，详细论述了引力与质量成正比、与距离的平方成反比的性质，以及引力在整个宇宙中的普遍性。这些理论最终被总结在牛顿1687年出版的《原理》一书中，牛顿在书中以公理化的形式列出了三个运动定律和推导出的六个推论(推论1和2描述了力的合成和分解以及运动叠加的原理；推论3和4描述了动量守恒定律；推论5和6描述了伽利略的相对论原理)。于是，牛顿统一了“天上的”和“地上的”力学，建立了以运动三定律为基础的力学体系。牛顿的原理(不包括他的数学方法)引起了欧洲大陆哲学家的争议，他们认为牛顿的理论缺乏对物体运动和引力的形而上学解释，因此是不可接受的。大约从1700年开始，大陆哲学和英国传统哲学的矛盾开始升级，裂痕开始加大，这主要根源于牛顿和莱布尼茨的追随者之间关于谁最先发展了微积分的口水战。起初，莱布尼茨的理论在欧洲大陆占了上风(在当时的欧洲，除了英国，其他地方主要使用莱布尼茨的微积分符号)，而牛顿本人也为缺乏一种对引力的哲学解释而苦恼，但他在笔记中坚持认为，引力的真实性不需要添加任何东西就可以推断出来。18世纪以后，中国大陆的自然哲学家逐渐接受了牛顿的观点，开始放弃本体论的形而上学解释，转而用数学来描述运动。
牛顿的绝对时空观？
牛顿的理论体系是建立在他的绝对时间和绝对空间的假设之上的。牛顿对时间和空间有如下的理解:“绝对的、真实的、数学的时间本身正在消逝，并且由于它的性质，它正在均匀地消逝，而不考虑任何外在的东西。”
“绝对空间，就其本质而言，与外界的任何事物都无关，总是一成不变，一动不动。”
——牛顿《自然哲学的数学原理》
牛顿从绝对时空的假设出发，进一步定义了“绝对运动”和“绝对静止”的概念。为了证明绝对运动的存在，牛顿还在1689年构思了一个理想实验，即著名的水桶实验。在水桶实验中，装满水的水桶起初是保持静止的。当它开始旋转时，桶内的水起初保持静止，但随后会随着桶一起旋转，所以可以看到水逐渐离开其中心，沿着桶壁上升，形成凹形，直到最后与桶的转速重合，水面相对静止。牛顿认为水面的上升表明了水离开旋转轴的趋势，这种趋势不依赖于水相对于周围物体的任何运动。牛顿的绝对时空观，作为他理论体系的基本假设，在接下来的两百年里受到质疑。尤其是19世纪末，奥地利物理学家恩斯特·马赫在《机械史评论》中尖锐地批评了牛顿的绝对时空观。
编辑这一段《物理学史》，作者卡乔利。
中文翻译的版权信息
Kayori写了物理学史。
[1]书名:物理学史作者:(美)f·卡约里译者:戴念祖、范代年译学校出版社:广西师范大学出版社2002年版1版:2002年10版。5438年6月+2002年2月第二次印刷:1~10 000，1001 ~ 15000格式:787mm * 1 092mm 1/0。
作者简介
F.卡约利，美国著名数学家和科学史家，1859年生于瑞士，1875年返美，1930年卒于美国。他是美国数学学会、科学发展协会、科学历史学会和国际科学历史学会的成员。著有《美国数学教学与历史》、《数学史》、《南北美洲早期数学教学》、《数学符号史》等著作。
译者简介
戴念祖出生于1942。现任中国科学院科学史研究所研究员。著有《中国力学史》、《中国声学史》，发表论文近百篇，多次获得中国科学院自然科学奖。
内容简介
《物理学史》是物理学界和科学界长期以来所熟悉、重视和推崇的物理学通史。描述了从古巴比伦时期到1925年物理学发展的重要史实。作者对史实的绘制和重大历史事件的描述态度极其客观严谨，许多描述甚至成为哲学史和思想史的研究资料。此外，《物理学史》还描述了已出版的科学史著作中不再提及的实验室发展和历史事件，或尚未引起人们注意的发展事实，这在科学史著作中是不多见的，也是很有价值的。译者还在《物理学史》中加入了中国物理学发展简史，从而极大地丰富了该书的内容。《物理学史》在文末附有参考文献和索引，便于读者深入研究和查找事实。《物理学史》第一版出版于1899年，第六版出版于1962年，期间多次印刷修改。相比之下，中国学者写的各种版本的“物理学史”都是教条式的。
本书的目录
再版序言第一版序言巴比伦人和埃及人希腊人(在力学、光学、电学和磁学、气象学、声学、原子论和希腊物理学的研究中的“失败”)罗马人和阿拉伯人欧洲中世纪(火药和航海罗盘、流体静力学、光学)文艺复兴(哥白尼体系、力学、光学、电学和磁学、气象学、科学研究的归纳法). 00000100005气象学、声学)18世纪(力学、光学、电学和磁学、气象学、声学)10005