物理開(kāi)始走進(jìn)我心PPT課件

.,1,物理開(kāi)始走進(jìn)我的心,物理三班王趙戎PB06203195,.,2,上大學(xué)之前就覺(jué)得數(shù)學(xué)太嚴(yán)謹(jǐn)、繁瑣，生物、化學(xué)又很不完善（甚至一個(gè)名詞兩個(gè)學(xué)派有不同的定義），學(xué)著不放心。所以選擇了物理，覺(jué)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(guò)這半學(xué)期力學(xué)的學(xué)習(xí)和思考，欣賞了這么多天才的物理學(xué)家和物理理論，也該對(duì)自己從中獲得的感受作個(gè)總結(jié)了。下面主要從三方面談：,一、我們的信念二、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)三、理論的建立,.,3,一、我們的信念,教材上說(shuō)得好：“物理學(xué)依賴于一種基本信念：物質(zhì)世界存在著完整的因果鏈條，即自然界是統(tǒng)一的。”這樣的信念維系著從古至今的物理研究。其實(shí)這種信念體現(xiàn)了人類(lèi)對(duì)簡(jiǎn)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(shí)間的平移不變性，空間的平移不變性，空間的各向同性，即時(shí)空的均勻性，以及相信對(duì)于自然界一定有簡(jiǎn)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(xué)家們推出一些可以作為公理的定律或假設(shè)，例如，牛頓三定律，守恒律，愛(ài)因斯坦的參考系平權(quán)的假設(shè)。,.,4,那么，這些信念源于何處呢？,首先是日常生活中這個(gè)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(jué)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(cuò)的，但所有的物理現(xiàn)象或事實(shí)必須由人去觀測(cè)，無(wú)論是最古老的，靠我們的感覺(jué)器官還是現(xiàn)代的先進(jìn)儀器都是有局限性的。人類(lèi)永遠(yuǎn)不能說(shuō)自己已經(jīng)可以真實(shí)地觀測(cè)到宇宙中的所有事實(shí)。,.,5,正如人擇原理中這一方面的觀點(diǎn)，物理學(xué)永遠(yuǎn)是人類(lèi)的物理學(xué),地球相對(duì)穩(wěn)定的地質(zhì)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(xué)。試想一個(gè)頻繁地震和火山爆發(fā)的外星球上的智慧生命將會(huì)創(chuàng)造出怎樣的物理學(xué)呢？,.,6,信念還源于人所處于的文化環(huán)境,事實(shí)上，物理和文化是共同發(fā)展變化，相互促進(jìn)的。牛頓的時(shí)代是資本主義興起的時(shí)代，整個(gè)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(yùn)動(dòng)的不同，和當(dāng)時(shí)的文化氣息是有很大聯(lián)系的（想想中國(guó)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(yùn)動(dòng)的命脈。此后現(xiàn)代科學(xué)的每一點(diǎn)進(jìn)步都使人們堅(jiān)信唯物主義，這便造成了哲學(xué)上，文化上的發(fā)展變化，這些文化上的變化就會(huì)使人們的信念產(chǎn)生相應(yīng)變化。我們要做的就是跟上時(shí)代的腳步，樹(shù)立起最先進(jìn)合理的信念。從某種意義上來(lái)說(shuō)，物理是一種宗教，信念相當(dāng)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ),由第一點(diǎn)，其實(shí)實(shí)驗(yàn)可以作為整個(gè)現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)和人們?nèi)找鎴?jiān)定的唯物主義信念是分不開(kāi)的。人們相信從紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象中一定可以發(fā)掘到其中的本質(zhì)規(guī)律。物理是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，一個(gè)物理量的定義，必須同時(shí)給出利用其他能夠量度的量來(lái)測(cè)量和計(jì)算它的一套規(guī)則。死摳物理量的定義，一直刨根究底地問(wèn)為什么是永遠(yuǎn)問(wèn)不完且沒(méi)意義的。一位南京大學(xué)的教授說(shuō)得好：“物理只告訴我們是什么，不告訴我們?yōu)槭裁础！睙o(wú)論是對(duì)某種事實(shí)的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，還是對(duì)某種理論的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)都是會(huì)遇到困難的。我們的物理其實(shí)就在不斷地克服這些困難中前進(jìn)的。,.,8,有的物理量不好測(cè)，我們將其轉(zhuǎn)化為其他好測(cè)的量來(lái)測(cè)，如密立根油滴實(shí)驗(yàn)，繞開(kāi)油滴質(zhì)量的測(cè)量；有的物理量太微小，我們用更精細(xì)的方法測(cè)量，如光干涉法；物理現(xiàn)象觀測(cè)不到，我們測(cè)伴隨其發(fā)生的現(xiàn)象，如黑洞不發(fā)光，似乎無(wú)法研究，可是物質(zhì)被吸入的過(guò)程中輻射的電磁波可以測(cè)。我們?cè)谛蕾p這么多天才的實(shí)驗(yàn)思想的同時(shí)，也要努力培養(yǎng)自己這方面的素質(zhì)。,.,9,三、理論的建立,實(shí)驗(yàn)只是提供了我們思考的對(duì)象，接下來(lái)要做的是總結(jié)其中的本質(zhì)規(guī)律，提供可以解釋實(shí)驗(yàn)的理論。這將會(huì)有許多理論可以解釋同一現(xiàn)象，但建立一個(gè)適用范圍廣，簡(jiǎn)明的理論是一個(gè)漫長(zhǎng)艱辛的過(guò)程。教材上提供了找角動(dòng)量的全過(guò)程，雖然歷史上不一定是這樣發(fā)現(xiàn)角動(dòng)量的，可這很好地體現(xiàn)了一個(gè)理論建立的方法：首先借助類(lèi)比、類(lèi)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(jìn)行數(shù)學(xué)處理和推廣。,.,10,我們偏愛(ài)于從小到大的研究順序，這是牛頓在他的理論中運(yùn)用的，也是他留給我們的寶貴思想財(cái)富。我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|的都是宏觀的事物，誰(shuí)能想到將物體微分成質(zhì)點(diǎn)，再積累起來(lái)，也正是這種思想使他創(chuàng)造了微積分這一強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具。這種思想使他引入力的概念來(lái)表征物體間的相互作用，雖然在現(xiàn)在觀點(diǎn)來(lái)看，力可能不是最本源的，但當(dāng)時(shí)只有引入力才能微觀地處理問(wèn)題。,所以，一個(gè)人的思想決定了他的理論是什么，是什么形式。,.,11,在第一點(diǎn)談到信念問(wèn)題，我們知道人們追求簡(jiǎn)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(xué)家樹(shù)立了這樣一種信念：物質(zhì)的各種相互作用在更高層次上應(yīng)該是統(tǒng)一的。,到了愛(ài)因斯坦，他相信出現(xiàn)相對(duì)于任意慣性系的光速c的電磁波波動(dòng)方程是正確的，因?yàn)辂溈怂鬼f的理論太完美了，甚至不忍去懷疑。他開(kāi)始思索絕對(duì)靜止的參考系是否有問(wèn)題，進(jìn)而建立了相對(duì)論。,.,12,晚年，他一直致力于“統(tǒng)一場(chǎng)論”的研究，但沒(méi)有成功。今天，“統(tǒng)一場(chǎng)論”仍然是物理學(xué)家們所苦苦追求的最高目標(biāo)。我們?cè)俅慰吹秸_的