近代物理學(xué)的奠基者第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀(jì)初）經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到量子論、相對論（19世紀(jì)末～20世紀(jì)初）伽利略（意）牛頓（英）普朗克（德）愛因斯坦（德）近代物理學(xué)的發(fā)展過程第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日■巨人肩上的思索■1、背景在中世紀(jì)的歐洲，亞里士多德的學(xué)說長期被教會奉為教條。近代科學(xué)誕生后，亞里士多德的力學(xué)不斷受到質(zhì)疑。第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日

伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)之父”。他第一個把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空進(jìn)行觀測，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼學(xué)說推到最終勝利的階段。2、伽利略的貢獻(xiàn)第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日（1）勻速運動、勻加速運動（2）自由落體定律（3）用自己制造的望遠(yuǎn)鏡證明了哥白尼的“日心說”

1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“自由落體”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日3、牛頓的貢獻(xiàn)第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日1666年秋天的一個傍晚，牛頓坐在花園的蘋果樹下，正在考慮一個運動的問題。忽然一只熟透的蘋果掉了下來，正好落在牛頓的前面。這只蘋果引起了牛頓的注意。他想，蘋果為什么不向天上飛，也不向前后左右落，而偏偏垂直地落到地面上呢？肯定是地球在吸引它。既然地球能吸引離地面這么高的蘋果樹上的蘋果，那它也肯定在吸引著月亮。經(jīng)過研究、演算和論證，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律?！浴犊茖W(xué)簡史》第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日（1）牛頓的運動三大定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學(xué)的重要支柱。（2）牛頓的萬有引力定律（3）科學(xué)巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》總結(jié)了他的力學(xué)體系及數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的研究成果。慣性定律加速度定律作用力和反作用力定律牛頓的運動三大定律萬有引力定律經(jīng)典力學(xué)體系第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日

我之所以能比別人看得遠(yuǎn)些，是因為我站在巨人們的肩上。

——牛頓第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、重大意義（1）牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。（2）萬有引力定律不僅適用于太陽系而且適用于用于一切天體運動和宇宙中的所有物體。使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達(dá)到相當(dāng)完備的程度，并且在科學(xué)實驗中得到廣泛的應(yīng)用和驗證，根據(jù)萬有引力定律，人們準(zhǔn)確地算出了地球的平均密度和扁平度，正確地解釋了潮汐的成因。還在理論上首先預(yù)測了海王星的存在。（立。第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日3）從此，科學(xué)擺脫了神學(xué)的束縛向前發(fā)展，成為近代科學(xué)形成的標(biāo)志。19世紀(jì)近代科學(xué)進(jìn)入全面繁榮時期，各門自然科學(xué)的理論體系紛紛建立。第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日■驅(qū)走烏云的太陽■質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的物理學(xué)理論嗎？19世紀(jì)末，面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：“19世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈?！?/p>

經(jīng)典物理學(xué)是以日常生活中常見的低速運動的物體為研究對象的，一旦進(jìn)入光速運動時，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確。第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日

19世紀(jì)末，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學(xué)家們曾認(rèn)為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機”。過去的物理學(xué)都以牛頓的理論為基礎(chǔ)，認(rèn)為時間和空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。似乎宇宙間存在著一個永遠(yuǎn)走動著的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)都是相同的，世界上的一切運動在時間上都以它為度量標(biāo)準(zhǔn)。第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、背景（1）19世紀(jì)的物理學(xué)領(lǐng)域，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)，形成了完整的理論體系；（2）19世紀(jì)末，物理學(xué)界的重大研究課題士黑體輻射，量子理論就是在此過程中發(fā)現(xiàn)的。2、誕生（1）奧地利斯蒂芬：1879年發(fā)現(xiàn)黑體輻射的總能量與其溫度之間的定量關(guān)系；（2）德國普朗克：1900年在《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》中提出量子概念。標(biāo)志著量子理論的誕生。第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日普朗克，生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎。第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日3、發(fā)展（1）德國愛因斯坦：1905年解釋光電效應(yīng)，得出了光具有波粒二象性的結(jié)論；（2）法國德布羅意：1923年提出物質(zhì)波理論；（3）奧、德物理學(xué)家：建立量子力學(xué)。4、意義（1）量子力學(xué)成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導(dǎo)人們向物質(zhì)運動的各個層面進(jìn)行深入探討；（2）理論從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念都發(fā)生重大變革。第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日1999年12月，在20世紀(jì)最后一期的《時代》周刊中，評出了一位“世紀(jì)人物”。該刊稱贊他為“天才、政治難民、人道主義者、原子彈和宇宙迷的開啟者”，“以其偉大的思想和無與倫比的形象獨占鰲頭”。第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日■愛因斯坦的“時空”■狹義相對論發(fā)表100周年，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。

第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、狹義相對論2、廣義相對論創(chuàng)立內(nèi)容意義1905年《論動體的電動力學(xué)》1916年（1）時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān)；（2）時間和空間隨著物質(zhì)運動的速度的變化而變化（1）物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間是彎曲的（2）空間結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量和分布情況（3）空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強度（4）空間時間不是獨立的存在，它們是物質(zhì)的存在形式。打破絕對時間和絕對空間，但不是對牛頓力學(xué)的全盤否定，而是繼承和發(fā)展第一次闡述了思維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日這個故事形象地說明了時間和空間的相對性愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻：

為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對一名男青年說：“我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時間覺得長久?！睈垡蛩固拐f：“這就是我的相對論內(nèi)容?！钡诙豁摚捕捻?，2022年，8月28日愛因斯坦的“時空彎曲”概念第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日3、意義（1）相對論的建立是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，深刻揭示了空間和時間的本質(zhì)屬性。（2）這種全新的時空觀，運動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。量