历史物品之间
以下是物理学发展的三个时期。
物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展的,它经历了一个漫长的发展过程。纵观物理学的发展历史,根据其不同阶段的特点,大致可以分为三个阶段:物理学的萌芽阶段、经典物理学和现代物理学。
(一)物理学的萌芽时期
在古代,由于生产水平较低,人们对自然的认识主要依靠不充分的观察和在此基础上的直觉和思辨,来把握自然现象的一般性质,所以自然科学的知识基本上属于现象的描述、经验的总结和思辨的推测。当时物理学的知识包含在统一的自然哲学中。
这一时期首先发展起来的是与生产实践密切相关的力学,如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《莫箐》中,对强大概念的描述(“力量、形状也令人激动”);光学方面,积累了光的直射、折射、反射、针孔成像、凹凸镜等知识。莫箐有八项关于光学知识的记录。古希腊欧几里德(公元前450-380年)的著作中也讨论了光的直线传播和反射规律,也研究了光的折射。电磁学中发现了摩擦起电、磁铁吸铁等现象,并在此基础上发明了指南针。在声学上,由于音乐的发展和乐器的创造,我们积累了很多关于音乐节奏和共鸣的知识。在物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气、阴阳五行、以太等假说。
这一时期,虽然观察和推测是人们认识自然的主要手段和方法,但也有一些类似于通过实验来研究物理现象的方法。比如沈括在孟茜碧潭的声共振实验,用天然磁铁进行人工磁化的实验,赵友琴在《格相新书》中的大型光学实验就是典型的例子。
总之,从古代一直到中世纪末期(欧洲通常称5至15世纪为中世纪),由于生产的发展,虽然积累了大量的物理知识,为实验科学的出现准备了一些条件,做了一些实验,但这些都不是系统的自然科学研究。在这个时期,物理学还处于初级阶段。
(2)经典物理学时期
十五世纪末,资本主义生产关系的出现促进了生产和技术的大发展;席卷西欧的文艺复兴解放了人们的思想,激发了人们的探索精神。现代自然科学就是在这种物质和思想的历史条件下诞生的。将系统观测实验与严密的数学推导相结合的研究方法引入物理学,引发了17世纪的“科学革命”,主要集中在天文学和力学领域。牛顿力学体系的建立标志着现代物理学的诞生。整个十八世纪,物理学处于一个逐步消化、积累、准备的阶段。新的科学思想、方法和理论得到传播、改进和扩展。牛顿力学完成了分析工作,建立了分析力学;光学、热力学、静电学也完成了基础工作,成为物理学的几个基础学科。人们用力学模型来理解各种物理现象,使得机械论自然观成为18世纪物理学的主导思想。19世纪,物理学取得了迅速而重要的发展,各种自然领域之间的联系和转化被普遍发现。新的数学方法被广泛引入物理学,相继建立了波动光学、热力学和分子运动理论、经典电磁场理论等完整的、解析的理论体系,完善了经典物理学。物理学的伟大成就所揭示的自然界的统一性,为辩证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。
(3)现代物理学时期
19世纪末物理学的一系列重大发现使经典物理学的理论体系遭遇了不可逾越的危机,从而引发了近代物理学的革命。由于生产技术的发展、精密和大型仪器的创造以及物理学思想的转变,这一时期的物理学理论呈现出飞速发展的态势。从低速到高速,从宏观到微观,研究对象深入浩瀚宇宙和物质结构内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识发生了很大变化。相对论量子力学的建立克服了经典物理学的危机,完成了从经典物理学到现代物理学的转变,使物理学的理论基础发生了质的飞跃,改变了人们的物理世界图景。1927之后,量子场论、核物理、粒子物理、天体物理、现代宇宙学等学科发展迅速。物理学对其他学科的推动,产生了一系列新的物理学部门和边缘学科,为现代科学技术提供了新的思路和方法。现代物理学的发展,引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识,以及对物理学理论本质的认识的巨大变化。现在越来越多的事实表明,物理学正在酝酿新的重大突破,以揭开微观和宏观的奥秘。现代物理学的理论成果被应用于实践,涌现出许多新的技术科学如原子能、半导体、计算机、激光、航空航天等。这些新兴技术正在大力推动新科技革命,促进生产的发展。随着生产和新技术的发展,反过来又有力地推动了物理学的发展。这是物理学发展和生产发展的辩证关系。
物理学理论的结构
物理学的发展史从低级到高级,现在L物理学理论的结构已经基本建立。
物理理论的结构由常数G,C,h控制。
第一关:牛顿力学(g,h,1/c=0)
第二阶段:牛顿引力理论(H,1/c=0,G不为0)。
爱因斯坦的狭义相对论不包括引力(h,g = 0,1/c不为0)。
量子力学(g,1/c=0,h不为0)
第三阶段:爱因斯坦广义相对论(h=0,g,1/c不为0)
相对论的量子力学(G=0,h,1/c不为0)
牛顿的量子引力(1/c=0,h,g不为0)
祗园
时间量
时间量子的虚函数
终极:相对论量子引力理论(1/c,H,G都不为0)
在这一段中编辑物理学科的性质
物理学是人们对无生命自然界中物质转化的认识的规律性总结。应该有运动和转化两种。一个是早期人感官视觉的延伸,一个是现代人发明创造观察测量的科学仪器的结果。物理学从不同的研究角度和观点可以分为微观和宏观两个部分。宏观是直接考虑整体效果而不分析粒子群的单个效果,最早阶段已经出现。随着科学技术的发展,微观物理学的理论也逐渐完善。
其次,物理是一种智能。
获得诺贝尔物理学奖的德国科学家As born说:“与其说是因为我发表的工作包含了一种自然现象的发现,不如说是因为它包含了一种关于自然现象的科学思维和方法基础。”物理学被公认为一门重要的科学,不仅因为它深刻地揭示了客观世界的规律,还因为它在发展壮大的过程中形成了一套独特而有效的思想和方法体系。正因为如此,物理学成为人类智慧的结晶,文明的瑰宝。
大量事实表明,物理学的思想和方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学乃至社会科学的发展都有重要贡献。据统计,自20世纪中叶以来,诺贝尔化学、生物和医学奖,甚至经济学奖的获得者中,有一半以上都有物理学背景。这意味着他们从物理学中汲取了智慧,并在非物理领域取得了成功。——另一方面,从未有过非物理学专业的科学家获得诺贝尔物理学奖的案例。这就是身体智能的力量。难怪有外国专家一针见血地指出,一个没有体育素养的民族是一个愚蠢的民族!
总之,物理学是规律性的总结,是经验科学的理论认识。
编辑本段中的力学概念。
力学
物理学的一个分支。它研究物体的机械运动和平衡规律及其应用。力学可分为静力学、运动学和动力学。静力学主要是讨论物体在外力作用下保持平衡状态的条件。运动学是研究物体之间没有相互作用的机械运动的描述方法,不涉及运动的原因。动力学是讨论质点系在压力下的受力和运动的关系。力学根据所研究对象的性质也可分为质点力学、刚体力学和连续介质力学。连续介质通常分为固体和流体。固体包括弹性体和塑性体,而流体包括液体和气体。
从16世纪到17世纪,力学开始发展成为一门独立的、系统的学科。伽利略通过对抛射体和落体的研究提出了惯性定律,并用它来解释地面上物体和天体的运动。17年底,牛顿提出了机械运动的三个基本定律,使经典力学形成了系统的理论。根据牛顿三定律和万有引力定律,成功地解释了落体定律和地球上行星的轨道。在接下来的两个世纪里,在众多科学家的研究和推动下,它终于成为一门理论完善的经典力学。1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论。对于高速运动的物体,必须用相对力学来代替经典力学,因为经典力学只是一个物体速度远小于光速的近似理论。20世纪20年代,量子力学发展起来。根据粒子和光子的二象性,解释了经典力学无法解释的微观现象,限制了经典力学在微观领域的应用范围。
经典力学
经典力学的基本定律是牛顿运动定律或其他与牛顿定律有关的力学原理及其等价物。是20世纪以前的力学,它有两个基本假设:一个是时间和空间是绝对的,长度和时间间隔的度量与观察者的运动无关,物质之间相互作用的传递是瞬间的;第二是所有可观测的物理量,原则上都可以无限精确地测量。20世纪以来,由于物理学的发展,经典力学的局限性暴露出来。作为第一个假设,它实际上只适用于与光速相比的低速运动。在高速运动的情况下,时间和长度不再被认为与观察者的运动无关。第二个假设只适用于宏观物体。在微观系统中,所有的物理量原则上不能同时精确确定。所以,经典力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的近似定律。
牛顿力学
它是以牛顿运动定律为基础,在17世纪后发展起来的。直接把牛顿运动定律作为研究质点系运动的出发点,这就是牛顿力学。它以粒子为对象,重点研究力的概念。在处理质点系问题时,需要分别考虑每个质点所受的力,进而推断整个质点系的运动。牛顿力学认为质量和能量独立存在,分别守恒,只适用于物体运动速度远小于光速的范围。牛顿力学多采用直观的几何方法,在解决简单的力学问题时比分析力学更方便简单。
分析力学
经典力学根据历史发展阶段和研究方法的不同分为牛顿力学和分析力学。1788拉格朗日发展了欧拉达朗贝尔的工作,发表了《分析力学》。分析力学问题时,以整个机械系统为对象,用广义坐标描述整个机械系统的构型,重点是能量的概念。当机械系统受到理想约束时,可以在不考虑约束力的情况下求解系统的运动问题。分析力学多采用抽象的分析方法,显示了其在解决复杂力学问题上的优越性。
理论力学
它是力学和数学的结合。理论力学是数学物理的组成部分,是各种应用力学的基础。它一般运用微积分、微分方程、向量分析等数学工具,对牛顿力学进行透彻的阐述,对分析力学进行系统的介绍。因为数学更深入的应用到力学领域,力学更理论化。
运动机能学
物体的运动用纯解析和几何的方法描述,物体运动的物理原因可以忽略。即从几何方面研究物体之间相对位置随时间的变化,不涉及运动的原因。
力学
本文讨论了作用在质点系上的力与在力的作用下发生的运动之间的关系。以牛顿定律为基础,根据不同的需要提出了动力学的各种基本原理,如达朗贝尔原理、拉格朗日方程、哈密顿原理、正则方程等。根据系统的当前状态、内部部件之间的相互作用以及系统与其周围环境之间的相互作用,可以预测将要发生的运动。
弹性力学
它是研究弹性体中因外力或温度变化而产生的应力、变形和位移的学科,所以也叫弹性理论。弹性通常讨论理想弹性体的线性。其基本假设是:物体是连续的、均匀的、各向同性的;物体是完全弹性的;施加载荷前,体内没有初应力;物体的变形很小。根据上述假设,对应力与变形关系的数学推导,常称为数学弹性。此外,还有应用弹性。如果物体的变形不是很小,可以用非线性弹性理论来研究。如果物体的内应力超过弹性极限,物体就会进入不完全弹性状态。这时候必须用塑性理论来研究。
连续介质力学
它研究质量分布连续的可变形物体的运动规律,主要讨论所有连续介质普遍遵循的力学规律。比如质量守恒,动量和角动量定理,能量守恒等。弹性力学和流体力学的综合讨论,有时被称为连续介质力学。
力的意义
物体之间的相互作用称为“力”。当一个物体受到其他物体的作用时,它可以得到加速度(速度或动量的变化)或变形,这就是所谓的“力”。它是物理学中一个重要的基本概念。在力学范围内,所谓变形是指物体形状和体积的变化。所谓运动状态的变化,是指物体速度的变化,包括速度或方向的变化,也就是加速度的产生。力是物体(或物质)之间的相互作用。当一个物体受到一个力的作用时,一定有另一个物体对它施加这种作用。前者是受力对象,后者是应用对象。只要有强烈的动作,就必然有受力对象和施力对象。一般来说,一个物体受到一个力,但没有指定施力对象,但施力对象必须存在。无论是直接接触的物体之间的力,还是间接接触的物体之间的力;无论是宏观物体之间的力,还是微观物体之间的力,都不能脱离物体而单独存在。力的作用和物质的运动一样,是通过时间和空间来实现的。而且物体运动状态或形状的变化,取决于力在时间和空间上的累积效应。根据力的定义,对于任何物体,力与其产生的加速度方向相同,大小与产生的加速度成正比。两个力作用在同一物体上产生的加速度是两个力分别作用在物体上产生的加速度的矢量和。
力是一个矢量,力的大小、方向和作用点是表达力的作用的重要特征,称为力的三要素。力的合成和分解服从平行四边形定律。国际单位制(SI)中规定,对于质量为一千克的物体,加速度为1 m/s 2的力为1牛顿,符号为n. (1千克力= 9.80665牛顿。1牛顿= 105达因)
力有很多种。根据力的作用,有压力、张力、支撑力、浮力、表面张力、斥力、重力、阻力、动力、向心力等等。按力的性质分,有重力、弹性、摩擦力、分子力、电磁力、核力等等。中学时一般分为场力(包括重力、电场力、磁场力等。)、弹力(压力、张力、拉力等。)和摩擦力(静摩擦、滑动摩擦等。).
力的三个要素
力的大小、方向和作用点统称为“力的三要素”。有向线段常用来表示力。线段的长度与力成正比,箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点。用上述方式表达力,称为“力的图式法”。在考虑力的问题时,必须考虑这三个要素。
物质的纽带
它是物理学的内容之一,是研究物质的气体、液体和固体状态的力学和热学性质的一门科学。生理学最初指的是对物质三种状态的力学和热学性质的研究。随着对物质性质的研究,逐渐从力学、热学扩展到电磁学、光学,物理性的范围太广了。现在已经不再是单独的一个科目,而是把它的内容分别收录在相关部门。
物理变化
是指物质的状态发生了变化,但一般来说,物质本身的成分没有发生变化。比如位置、体积、形状、温度、压力的变化,气体、液体、固体之间的相互转化。从气体到液体的转变叫液化,从液体到固体叫凝固,从固体到液体叫熔化,从液体到气体叫气化,从固体到气体叫升华,从气体到固体叫凝固。还有物质与电磁场的相互作用,光与物质的相互作用,微观粒子(电子、原子核、基本粒子等)之间的相互作用和转化。),这些都是物理变化。
材料
物质是构成宇宙中所有物体的物理对象和场。例如,空气和水、食物和棉布、煤和石油、钢和铜、铝、合成纤维和塑料都是物质。在世界上,我们周围所有的客观存在都是物质。人体本身是一种物质。除了这些物理对象,光、电磁场等。也是物质,以场的形式出现。
物质的种类和形态很多,物质的性质也多种多样。气态物质、液态物质或固态物质;单质、化合物或混合物;金属和非金属;矿物和合金;无机物和有机物;天然物质和合成物质;无生命物质和有生命物质,以及固体物质和场物质等。物质虽然种类繁多,但都有自己的特点,即客观存在,可以观察到,都具有质量和能量。
目标
由物质构成并占据一定空间的个体称为物体。它存在的客观现实是可以通过人的感觉器官感受到的。
紧张
柔性物体(如拉伸的绳子或绳索)对拉伸它的其他物体的力,或拉伸的柔性物体内部部件之间的力。比如一根绳子AB可以看成由A C和C B两段组成,其中C是绳子A B中的任意一个截面,AC段和CB段之间的相互作用力为拉力。绳子横截面上单位面积的拉力称为拉应力。
力的单位
在米千克秒制中,力的单位是牛顿。力的大小通常用重量单位来衡量。如果在弹簧秤上挂一个500克的重物的伸长长度与用手拉弹簧秤的伸长长度相同,那么手的拉力就与500克重物的重力相同。所以,和500克重量一样的力,用500克的力来表示。但实际上克和公斤都是质量单位,克和公斤等重量单位是力的一种重力单位,不能代表全部,计算时数值也不一样,所以是有力的绝对单位。根据牛顿力学的定义:力=质量×加速度。当一个质量为1 kg的质点在力的方向上产生1 m/s 2的加速度时,称力为1 kg m/s 2 = 1牛顿。因为粒子受地球引力影响,下落时的重力加速度为g = 9.8m/s 2,所以质量为1kg的粒子重量为w = mg = 1× 9.8kg m/s 2 = 9.8n..
牛顿
它是国际单位制中的力的单位。使质量为1 kg的物体获得1m·s-2加速度的力称为1牛顿。符号用n表示,(1牛顿= 105达因)。
重力
靠近引力场源头的引力场称为重力场,引力场对物体施加的力称为引力。引力场物质因其质量而相互吸引的力被称为万有引力,简称重力。物体周围有一个万有引力场,引力场中的物体会被吸引。产生引力场的物理物体称为引力场的场源,简称场源。关于引力有各种各样的解释,比如,它是宇宙中一个物体受到其他物体引力的总和;重力是地球对物体的吸引力;重力是地球引力施加在物体上的力;宇宙中每个粒子与其他粒子之间都有引力相互作用,引力与两个粒子质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。这种相互作用被称为“引力”。
上述方法虽然有一些区别,但都强调其本质是引力。因为引力场中的所有物体都受到引力的作用,引力的本质就是引力相互作用。对于一个靠近地面的物体,由于其他天体离它很远,地球上的其他物体对它的引力很小,所以物体的引力是指地球的引力,其方向指向地心。离地面越远,引力越小。同一物体在地球上不同地方的引力略有不同,从赤道向两极逐渐增大,因为地球是一个扁平的球体,它在赤道处的半径大于在两极处的半径。地球上的物体随着地球的自转做匀速圆周运动,物体做匀速圆周运动所需的向心力来自于地球对物体的引力。向心力和重力都是重力的组成部分。由于地球不同地方的地形地貌和地质构造不同,地球上不同地方的物体的重力会发生变化,物体的重力也会发生相应的变化。重力的这种变化可用于勘探(探测煤、铁、铜和石油等的储量)。).
重量
在地球表面附近,物体所受重力的大小称为“重量”。地球表面的一个物体,除了自身的重力之外,还会受到地球自转产生的惯性离心力。这两个力的合力叫做物体的重量。传统上,人们认为物体的重力是其自身的重量。重量有很多解释,比如重量就是重力;物体的重量是地球对物体的引力;重量是物体所受重力的大小;重量是物体静止时拉紧垂直悬绳或压在水平支撑上的力。
上面有些说法强调重量是引力,不是矢量,它们的本质是引力。有的强调引力不是矢量,重量是引力的大小,不是标量。还有一个基于测量规则的重量定义。这些不同的定义只是不同的解释,没有对错。
一个质量为1 kg的物体在纬度45°的海平面上的重量称为1 kg力。不同的物体重量不同,同一物体在地球上的位置不同,重量也不同。一个1公斤的物体,据说在赤道上的重量为0.973公斤力,在北极上的重量为1.26公斤力。同一物体在不同位置的质量是不变的,但是越靠近两极,越靠近地面,质量就会越大(这说明地球自转的离心力会使物体变轻)。
在这一段编辑物理学的研究方法。
对于物理理论和实验来说,物理量的定义,测量的假设选择,理论的数学展开,理论和实验的比较,都是符合实验规律的,也是物理理论的唯一目标。
人们可以通过这样的结合来解决问题,即预测指导科学实践。这不是伟大的唯物主义思想,实际上是物理学理论的目的和结构。
在这一段编辑物理学的思想和理论。
物理学和形而上学的关系
在不断反思形而上学产生的非经验主义的客观原理的基础上,物理学的理论可以用它自己的科学术语来判断。而不依赖于他们可能从属于哲学学派的想法。在所描述的物理属性中,选择简单的属性,其他属性则是聚类的想象和组合。通过适当的测量方法和数学技巧,可以进一步了解事物的本来面目。实验中选取的量之间有一定的对应关系。一个关系可以有很多实验对应,但是一个实验不可能对应很多关系。换句话说,一个规律可以在多个实验中体现,但多个实验不一定只体现一个规律。
对于物理学来说,理论预言是否与现实相符是判断真理的唯一标准。
物理学是一门历史悠久的自然学科。物理科学作为自然科学的一个重要分支,不仅在推动物质文明进步、深化人类对自然的认识方面发挥着重要作用,而且对人类思维的发展也有着不可或缺的影响。从亚里士多德时代的自然哲学到牛顿时代的经典力学,再到现代物理学中的相对论和量子力学,这些都是物理学家科学素质、科学精神和科学思维的有形体现。随着科技的发展和社会的进步,物理学已经渗透到人类生活的各个领域。