近代物理學(xué)的奠基者和革命者

1、專題七專題七近代以來科學(xué)技術(shù)近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌的輝煌科學(xué)科學(xué)指運(yùn)用范疇、定理、定律等思維指運(yùn)用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律形式反映現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的的知識(shí)體系知識(shí)體系。技術(shù)技術(shù)泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技工藝操作方法與技能能。知識(shí)結(jié)構(gòu)：物理學(xué)的重大進(jìn)展生物學(xué)的發(fā)展三次工業(yè)革命近代科學(xué)的發(fā)展近代科學(xué)的發(fā)展近代技術(shù)的發(fā)展及科技的結(jié)合牛頓牛頓普朗克普朗克愛因斯坦愛因斯坦一、近代物理學(xué)的一、近代物理學(xué)的奠基人和革命者奠基人和革命者 材料材料1 1： “ “假如我有一點(diǎn)微小成

2、就的話，沒有假如我有一點(diǎn)微小成就的話，沒有其它秘訣，其它秘訣，唯有勤奮而已。唯有勤奮而已?！?牛頓牛頓 一次，在書房中，他一邊思考著問題，一邊一次，在書房中，他一邊思考著問題，一邊在煮雞蛋。苦苦地思索，簡(jiǎn)直使他癡呆。突然，在煮雞蛋。苦苦地思索，簡(jiǎn)直使他癡呆。突然，鍋里的水沸騰了，趕忙掀鍋一看，鍋里的水沸騰了，趕忙掀鍋一看，”??！??！“他驚他驚叫起來，鍋里煮的卻是一塊懷表。原來他考慮問叫起來，鍋里煮的卻是一塊懷表。原來他考慮問題時(shí)竟心不在焉地隨手題時(shí)竟心不在焉地隨手把懷表當(dāng)做雞蛋放在鍋里把懷表當(dāng)做雞蛋放在鍋里了了。還有一次，牛頓邀請(qǐng)一位朋友到他家吃午飯。還有一次，牛頓邀請(qǐng)一位朋友到他家吃午飯。他

3、研究科學(xué)入了迷，把這件事忘掉了。他的傭人他研究科學(xué)入了迷，把這件事忘掉了。他的傭人照例只準(zhǔn)備了牛頓個(gè)人吃的午飯。臨近中午，客照例只準(zhǔn)備了牛頓個(gè)人吃的午飯。臨近中午，客人應(yīng)邀而來。客人看見牛頓正在埋頭計(jì)算問題，人應(yīng)邀而來?？腿丝匆娕ｎD正在埋頭計(jì)算問題，桌上、床上擺著稿紙、書籍?？吹竭@種情形，客桌上、床上擺著稿紙、書籍?？吹竭@種情形，客人沒有打攪牛頓，見桌上擺著飯菜，以為是給他人沒有打攪牛頓，見桌上擺著飯菜，以為是給他準(zhǔn)備的，便坐下吃了起來。吃完后就悄悄地走了。準(zhǔn)備的，便坐下吃了起來。吃完后就悄悄地走了。當(dāng)牛頓把題計(jì)算完了，走到餐桌旁準(zhǔn)備吃午飯時(shí)，當(dāng)牛頓把題計(jì)算完了，走到餐桌旁準(zhǔn)備吃午飯時(shí)，看見盤

4、子里吃過的雞骨頭，恍然大悟地說：看見盤子里吃過的雞骨頭，恍然大悟地說：“我我以為我沒有吃飯呢，我還是吃了以為我沒有吃飯呢，我還是吃了。 ” ”材料材料2 2： 我之所以能比別人看得遠(yuǎn)些，是因?yàn)槲艺驹谖抑阅鼙葎e人看得遠(yuǎn)些，是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟?。巨人們的肩上?牛頓牛頓 伽利略與望遠(yuǎn)鏡伽利略與望遠(yuǎn)鏡 17 17世紀(jì)初，伽利略發(fā)明了世紀(jì)初，伽利略發(fā)明了第一架天文望遠(yuǎn)鏡，在第一架天文望遠(yuǎn)鏡，在發(fā)現(xiàn)木星的四顆大衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)木星的四顆大衛(wèi)星之后，看到了猶如一把之后，看到了猶如一把彎鐮的金星。伽利略在彎鐮的金星。伽利略在星際使者星際使者一書中向一書中向人們報(bào)告了自己的發(fā)現(xiàn)。人們報(bào)告了自己的發(fā)現(xiàn)。這一重大

5、發(fā)現(xiàn)有力地駁這一重大發(fā)現(xiàn)有力地駁斥了地心說，斥了地心說，為哥白尼為哥白尼的日心體系提供了一個(gè)的日心體系提供了一個(gè)強(qiáng)有力的證據(jù)強(qiáng)有力的證據(jù)。 1590 1590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔在斜塔的頂層做自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)的頂層做自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓兩個(gè)重量相差驗(yàn)，讓兩個(gè)重量相差1010倍倍的鐵球，同時(shí)從塔頂落下，的鐵球，同時(shí)從塔頂落下，結(jié)果兩球同時(shí)著地，因而，結(jié)果兩球同時(shí)著地，因而，雄辯地一舉雄辯地一舉推翻推翻了束縛人了束縛人們近們近20002000年的希臘學(xué)者年的希臘學(xué)者亞亞里士多德里士多德關(guān)于重量不同的關(guān)于重量不同的物體，其下落的速度也不物體，其下落的速度也不相同的相同的“物體下落速度與物體下落速

6、度與重量成正比重量成正比”的的理論理論。伽伽俐略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理的新俐略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理的新時(shí)代，為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立時(shí)代，為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定基礎(chǔ)。奠定基礎(chǔ)。途徑：實(shí)驗(yàn)、計(jì)算。途徑：實(shí)驗(yàn)、計(jì)算。啟示：實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)啟示：實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)?！竞献魈骄俊俊竞献魈骄俊?：你認(rèn)為伽利略：你認(rèn)為伽利略能夠確定自由落體定律的關(guān)鍵途能夠確定自由落體定律的關(guān)鍵途徑是什么？你有何啟示？徑是什么？你有何啟示？ 16161616年，伽利略被傳喚到羅馬的宗教裁判所，并年，伽利略被傳喚到羅馬的宗教裁判所，并責(zé)令伽利略保持沉默。伽利略發(fā)表責(zé)令伽利略保持沉默。伽利略發(fā)表兩種世界觀的兩種世界觀的對(duì)話對(duì)話一書，被

7、教會(huì)認(rèn)為違反了禁令被召到羅馬囚一書，被教會(huì)認(rèn)為違反了禁令被召到羅馬囚禁受到缺席審判，遭到苦刑和恐嚇，并被迫當(dāng)眾跪禁受到缺席審判，遭到苦刑和恐嚇，并被迫當(dāng)眾跪著懺悔，最后被判處終身監(jiān)禁，他的書也被列為禁著懺悔，最后被判處終身監(jiān)禁，他的書也被列為禁書。書。 16421642年，伽利略在貧病交加中逝世。在他離開年，伽利略在貧病交加中逝世。在他離開人世的前夕，他還重復(fù)著這樣一句話：人世的前夕，他還重復(fù)著這樣一句話：“追求科學(xué)追求科學(xué)需要特殊的勇氣。需要特殊的勇氣。” 19831983年，羅馬教廷正式承認(rèn)，年，羅馬教廷正式承認(rèn)，350350年前宗教裁判年前宗教裁判所對(duì)伽利略的審判是錯(cuò)誤的。但教會(huì)對(duì)科學(xué)的

8、干涉所對(duì)伽利略的審判是錯(cuò)誤的。但教會(huì)對(duì)科學(xué)的干涉和對(duì)伽利略的迫害所造成的嚴(yán)重后果是無法挽回的。和對(duì)伽利略的迫害所造成的嚴(yán)重后果是無法挽回的。伽利略之后，意大利在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，沒有再產(chǎn)伽利略之后，意大利在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，沒有再產(chǎn)生重要的科學(xué)家。生重要的科學(xué)家。 3 3、結(jié)合所學(xué)知識(shí)，簡(jiǎn)述牛頓所處的、結(jié)合所學(xué)知識(shí)，簡(jiǎn)述牛頓所處的社會(huì)環(huán)境社會(huì)環(huán)境牛頓撿到了哪些牛頓撿到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美麗的美麗的貝殼貝殼”？ “我好像是一個(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)我好像是一個(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)為拾到比通常更為拾到比通常更光滑的石子光滑的石子或或更美麗的貝更美麗的貝殼殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前

9、的是完全而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海。未探明的真理之海?！?牛頓臨終遺言牛頓臨終遺言 ( (萬有引力定律；運(yùn)動(dòng)三大定律：慣性定律、加萬有引力定律；運(yùn)動(dòng)三大定律：慣性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。速度定律、作用力和反作用力定律。) ) 慣性定律慣性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反作用定律物理運(yùn)動(dòng)物理運(yùn)動(dòng)三大定律三大定律萬有引力定律萬有引力定律經(jīng)典力學(xué)體系經(jīng)典力學(xué)體系經(jīng)典力學(xué)體系內(nèi)容及形成標(biāo)志經(jīng)典力學(xué)體系內(nèi)容及形成標(biāo)志 標(biāo)志：標(biāo)志：1687年牛頓出年牛頓出版版自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理理。 證明了證明了理性理性的正確性，從而促進(jìn)了的正確性，從

10、而促進(jìn)了啟蒙運(yùn)動(dòng)啟蒙運(yùn)動(dòng)的的進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)一步發(fā)展海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)哈雷慧星軌道的推算哈雷慧星軌道的推算 長(zhǎng)期以來，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本長(zhǎng)期以來，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了不能用科學(xué)來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了16821682年出現(xiàn)年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75767576年，由此預(yù)言它將在年，由此預(yù)言它將在17581758年再次出現(xiàn)。年再次出現(xiàn)。5353年以后的年以后的17581758年（當(dāng)時(shí)哈雷已去世），這顆彗年（當(dāng)時(shí)哈雷已去世

11、），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了萬有引力定律的科學(xué)性。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了萬有引力定律的科學(xué)性。17271727年，他病逝，被安葬于威年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽(yù)。的榮譽(yù)。 （1 1）德國(guó)）德國(guó)愛因斯坦：解釋光電效應(yīng)，得出愛因斯坦：解釋光電效應(yīng)，得出光具有光具有波粒二象性波粒二象性；（2 2）法國(guó)德布羅意：提出）法國(guó)德布羅意：提出物質(zhì)波理論物質(zhì)波理論； （3 3）奧德物理學(xué)家：建立）奧德物理學(xué)家：建立量子力學(xué)。量子力學(xué)。此情形并未能持久，此情形并未能持久，魔鬼喝道：魔鬼喝道：“嗬！讓愛因斯坦問世！嗬！讓愛因斯坦問

12、世！”世界又變得難以捉摸。世界又變得難以捉摸。 英國(guó)現(xiàn)代派詩(shī)英國(guó)現(xiàn)代派詩(shī)J.CJ.CSquireSquire（18791955）大自然和自然定律都在黑暗中躲藏，大自然和自然定律都在黑暗中躲藏，上帝說，讓牛頓問世！上帝說，讓牛頓問世！于是一切都有了光明。于是一切都有了光明。 英國(guó)詩(shī)人英國(guó)詩(shī)人 蒲伯蒲伯(1688-1744) 相對(duì)論的建立相對(duì)論的建立-愛因斯坦愛因斯坦狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論相對(duì)論相對(duì)論打破經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀，打破經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀，反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律。規(guī)律。進(jìn)一步深化對(duì)時(shí)間空間和引力進(jìn)一步深化對(duì)時(shí)間空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)現(xiàn)象

13、的認(rèn)識(shí)19051905年年論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，隨著物質(zhì)運(yùn)時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。動(dòng)速度的變化而變化。物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的，而是彎曲的，物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空空間彎曲間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度。的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度。 廣義相對(duì)論第一次闡述了廣義相對(duì)論第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系分布相聯(lián)系的重要思想。的重要思想。愛因斯坦的愛因斯坦的“時(shí)空彎曲時(shí)空彎曲”概念概念狹義相對(duì)論發(fā)表狹義相對(duì)論發(fā)表100100周年，也許全世界只有幾十個(gè)周年，也許全世界只有幾十個(gè)人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對(duì)論人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對(duì)論對(duì)人類生活的巨大改變。對(duì)人類生活的巨大改變。 量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。術(shù)等奠