物理開始走進我心PPT課件

.,1,物理開始走進我的心,物理三班王趙戎PB06203195,.,2,上大學之前就覺得數(shù)學太嚴謹、繁瑣，生物、化學又很不完善（甚至一個名詞兩個學派有不同的定義），學著不放心。所以選擇了物理，覺得它既有完善的邏輯理論體系，又有很多不確定，神秘的東西值得探索。通過這半學期力學的學習和思考，欣賞了這么多天才的物理學家和物理理論，也該對自己從中獲得的感受作個總結了。下面主要從三方面談：,一、我們的信念二、實驗現(xiàn)代科學的基礎三、理論的建立,.,3,一、我們的信念,教材上說得好：“物理學依賴于一種基本信念：物質世界存在著完整的因果鏈條，即自然界是統(tǒng)一的?！边@樣的信念維系著從古至今的物理研究。其實這種信念體現(xiàn)了人類對簡單和諧的美好向往。它也派生出其他一些信念，例如，我們相信時間的平移不變性，空間的平移不變性，空間的各向同性，即時空的均勻性，以及相信對于自然界一定有簡明，美的描述方法。這些信念是物理的基石，由它們我們天才的物理學家們推出一些可以作為公理的定律或假設，例如，牛頓三定律，守恒律，愛因斯坦的參考系平權的假設。,.,4,那么，這些信念源于何處呢？,首先是日常生活中這個世界給我們的直觀感受。亞里士多德可能由重的東西往下沖的厲害的這種感覺得出重的物體比輕的物體落得快。這顯然是被外界干擾所蒙蔽的直觀感受。這表明主觀感受很可能是錯的，但所有的物理現(xiàn)象或事實必須由人去觀測，無論是最古老的，靠我們的感覺器官還是現(xiàn)代的先進儀器都是有局限性的。人類永遠不能說自己已經(jīng)可以真實地觀測到宇宙中的所有事實。,.,5,正如人擇原理中這一方面的觀點，物理學永遠是人類的物理學,地球相對穩(wěn)定的地質環(huán)境和大氣環(huán)境讓我們有了穩(wěn)定和諧的信念，創(chuàng)造出現(xiàn)在充滿美的物理學。試想一個頻繁地震和火山爆發(fā)的外星球上的智慧生命將會創(chuàng)造出怎樣的物理學呢？,.,6,信念還源于人所處于的文化環(huán)境,事實上，物理和文化是共同發(fā)展變化，相互促進的。牛頓的時代是資本主義興起的時代，整個文化環(huán)境洋溢著自由平等的氣息，他之所以能大膽跨越地上，天上運動的不同，和當時的文化氣息是有很大聯(lián)系的（想想中國為什么出不了牛頓）。,而牛頓的成功使人們信心百倍，似乎掌握了物體運動的命脈。此后現(xiàn)代科學的每一點進步都使人們堅信唯物主義，這便造成了哲學上，文化上的發(fā)展變化，這些文化上的變化就會使人們的信念產(chǎn)生相應變化。我們要做的就是跟上時代的腳步，樹立起最先進合理的信念。從某種意義上來說，物理是一種宗教，信念相當于上帝，各種理論是教義，也是在不斷發(fā)展變化。又何嘗不是呢？,.,7,二、實驗現(xiàn)代科學的基礎,由第一點，其實實驗可以作為整個現(xiàn)代科學的基礎和人們?nèi)找鎴远ǖ奈ㄎ镏髁x信念是分不開的。人們相信從紛繁復雜的現(xiàn)象中一定可以發(fā)掘到其中的本質規(guī)律。物理是實驗科學，一個物理量的定義，必須同時給出利用其他能夠量度的量來測量和計算它的一套規(guī)則。死摳物理量的定義，一直刨根究底地問為什么是永遠問不完且沒意義的。一位南京大學的教授說得好：“物理只告訴我們是什么，不告訴我們?yōu)槭裁础！睙o論是對某種事實的觀測實驗，還是對某種理論的驗證實驗都是會遇到困難的。我們的物理其實就在不斷地克服這些困難中前進的。,.,8,有的物理量不好測，我們將其轉化為其他好測的量來測，如密立根油滴實驗，繞開油滴質量的測量；有的物理量太微小，我們用更精細的方法測量，如光干涉法；物理現(xiàn)象觀測不到，我們測伴隨其發(fā)生的現(xiàn)象，如黑洞不發(fā)光，似乎無法研究，可是物質被吸入的過程中輻射的電磁波可以測。我們在欣賞這么多天才的實驗思想的同時，也要努力培養(yǎng)自己這方面的素質。,.,9,三、理論的建立,實驗只是提供了我們思考的對象，接下來要做的是總結其中的本質規(guī)律，提供可以解釋實驗的理論。這將會有許多理論可以解釋同一現(xiàn)象，但建立一個適用范圍廣，簡明的理論是一個漫長艱辛的過程。教材上提供了找角動量的全過程，雖然歷史上不一定是這樣發(fā)現(xiàn)角動量的，可這很好地體現(xiàn)了一個理論建立的方法：首先借助類比、類推等邏輯推演獲得靈感，然后明確物理量和它們之間的聯(lián)系，再進行數(shù)學處理和推廣。,.,10,我們偏愛于從小到大的研究順序，這是牛頓在他的理論中運用的，也是他留給我們的寶貴思想財富。我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|的都是宏觀的事物，誰能想到將物體微分成質點，再積累起來，也正是這種思想使他創(chuàng)造了微積分這一強大的數(shù)學工具。這種思想使他引入力的概念來表征物體間的相互作用，雖然在現(xiàn)在觀點來看，力可能不是最本源的，但當時只有引入力才能微觀地處理問題。,所以，一個人的思想決定了他的理論是什么，是什么形式。,.,11,在第一點談到信念問題，我們知道人們追求簡明、統(tǒng)一、美的理論。麥克斯韋引入位移電流，將電磁的分立的方程統(tǒng)一成麥克斯韋方程組：它所揭示出的電磁相互作用的完美統(tǒng)一，為物理學家樹立了這樣一種信念：物質的各種相互作用在更高層次上應該是統(tǒng)一的。,到了愛因斯坦，他相信出現(xiàn)相對于任意慣性系的光速c的電磁波波動方程是正確的，因為麥克斯韋的理論太完美了，甚至不忍去懷疑。他開始思索絕對靜止的參考系是否有問題，進而建立了相對論。,.,12,晚年，他一直致力于“統(tǒng)一場論”的研究，但沒有成功。今天，“統(tǒng)一場論”仍然是物理學家們所苦苦追求的最高目標。我們再次看到正確的