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简明物理学史

前 言

一、学习物理学史的目的

1.物理学史是科学发展史，而科学是人类发展的核心部分，“科学是最高意义上的革命力量”。

通过对物理学的知识、理论和方法的发生与发展规律的研究，可以帮助我们了解过去，认识现在，展望美好的未来。

2.物理学史可以培养我们的科学思维，使我们的知识立体化。

拉普拉斯：“认识一位天才的研究方法，对于科学的进步，并不比发现本身更少用处，科学的研究方法经常是极富兴趣的部分。”

华罗庚：“对书本的某些原理、定律、公式，我们在学习的时候，不仅应该记住它的结论，懂得它的道理，而且还应该设想一下，人家是怎样想出来的，经过多少曲折，攻破多少难关，才得出这个结论。”

爱因斯坦：“科学结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前。读者体会不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况。”

而物理学史将会把科学家在探索过程中的智慧之光带给同学，力图做到“授之以渔”。

3.物理学史是培养同学爱国主义，辩证唯物主义的重要课程，以造就同学追求真理，献身科学的崇高思想境界。

爱因斯坦：“人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而有风险的生命的意义。”

4.学习物理学史可以使我们思想活跃，眼界开阔。

1992年中国科协调查，我国公众具有较全面科学素养的人仅为0.3% ，是美国的1/23。

总之，通过对物理学史的学习，可以进一步培养我们的人文素质、科学素质、创新素质、思想素质 。

二、学习方法

1.善于分析

物理学经历了一个漫长发展的历史过程，我们在学习研究中，应该好好想一想，为什么一些科学家能够有所发现，而另一些人却与成功失之交臂？其社会背景是什么？ ?我们应充分利用历史宝库提供给我们的资料，从中吸取营养。

2.注意联系

1)物理学与生产和科学实验的联系

物理理论是在生产实践和科学实验的基础上发展的，实践是物理学知识的源泉，是检验物理科学理论的正确与否的标准，而实践的开展也离不开物理理论和思想的指导。

2)必须注意物理学与数学的联系

数学是物理学家的思维工具，物理规律只有通过数学的形式才能完美地表达。毕达哥拉斯曾说“万物皆数”，而物理被誉为“万物之理”，数理是人类智力训练和科学发展的一个重要组成。

3)物理学与社会发展、认识规律的联系

物理学的发展与人类社会的发展背景密切相关，也同样充满着新与旧，正确与错误甚至是水火不容的斗争。物理理论的逐步完善符合个别到一般，一般到个别，实验——认识——再实验——再认识的规律。 三、物理学史的分期

1.古代物理学时期：17世纪以前(即1600年以前)，是科学的萌芽时期。 2.经典物理学时期：17世纪到19世纪(即1900年以前)。 3.近代物理学时期：20世纪至今。

第一章 古代物理学

第一节 启明之光

一.中国古代的物理学萌芽

1.力学方面

我国古代力学知识源远流长，积累丰富。 早在2000多年以前的战国时期，在“墨经”中，记述了墨子(公元前478－前392)等哲学家对力学方面的一些精辟见解，如“力，刑之所以奋也。”，表达了力是使人和物的“奋”即由静到动的根本原因。

还对杠杆进行了研究，指出:“相衡，则本短标长。”说明了在称量重物时，要想与砝码平衡，就要调整重臂“本”和力臂“标”，这一记录比阿基米德早二百多年。 我国科学家的朴素的宇宙观，例东汉的张衡强调:“宇之表无极，宙之端无穷”。

明“武备志”记载:“水战，可离水三。四尺燃火，即飞出水面二。三里去远，如火龙出于江面，筒药将完，腹内火箭飞出，人船俱焚。”发展了二级火箭装置。

2.电磁学方面

在静电学方面，在西汉末年，(公元前20年)就有记载，在磁学方面更有骄人记录:

1)传:4000年前，黄帝与蚩尤打仗，但蚩尤作雾，黄帝则使用指南车来辨别方向，使蚩尤大败。

2)郦道元在“水经注”中，写到秦始皇为了防避刺客，用磁石建造阿房宫的北阙门，若刺客身怀刀刃将被磁门吸住。

3)指南针比法人古约特早几百年。

3.天文学

比较突出的是张衡(公元78年－139年)，生于河南南阳石桥镇，公元111年担任了东汉主持天象观测、编订历法的太史令，发明了浑天仪、候风地动仪。国际天文学组织用他的名字命名了一颗小行星和月球上的一座环行山。

元朝的郭守敬等也取得了很大成绩。

4.π的计算

“π”是物理、数学中经常遇到的一个常数，测算它的精确值对科学的发展很重要。

先秦取圆周率为“周三径一”魏晋时期的刘徽应用极限思想，采用割圆法，算出了当时世界上π=3.1416的数字。 ＊割圆法：

刘徽指出：圆内接正多边形的边长“割之又割，以至于不可割，”则其面积“将与圆周合体，而无所缺矣。”据说他将正多边形割至了3072条边。

南北朝的祖冲之(429－500年)是世界上第一个把π的值推算到3.1415926～3.1415927的人。

祖冲之利用方法:方和圆的相互转化。据说祖冲之做了更细致的工作，在圆内接12288，??个边的多边形，具体的研究方法写入“缀术”，但这本书在宋朝失传了。

国际上已把月球背面的一个山谷命名为“祖冲之”。

5.声学

1979年出土了战国时期制造的曾侯已编钟，说明了古代祖先对音节音律方面的极高造诣，北京天坛的回音壁等，巧妙地应用了声学原理，至今仍令人为之瞩目。

6.小结

中国是世界上科学发展最早的国家，这是我们民族的骄傲。 二、古希腊时期的物理进展

古希腊时期(公元前5世纪-公元30年)

在希腊哲学的多种多样的形式中，差不多可以找到以后各种世界观的胚胎、胚芽。 ——恩格斯 泰勒斯(公元前7世纪)的天文观、德漠克利特的原子说都发展成古代科学的瑰宝。古希腊与中国成为东西方两个交相辉映的中心。

1.埃拉多塞(公元前275-公元前195)用三尺长的竹竿测地球周长。

埃及的尼罗河旁有两个城市赛恩和亚历山大，由于已修路，联系比较便利。在塞恩有一口很深的井，夏至那天，阳光会照到井底，而同时阳光在亚历山大对竹竿将有一个投影，由此我们可测出θ角，根据几何关系可知，∠AOS=θ，OS=0A为地球半径，则：

折算出的地球周长与当今的计算值相差仅几百公里。

2.阿基米德(公元前287-公元前212年):出生在古希腊的叙拉古。 1)铜镜烧船:地中海，罗马要灭亡叙拉古。阿基米德让妇女用铜镜组成一面聚光镜烧战船上的帆，浸了油的绳与桅杆和帆都烧起来了。

1747年，法国科学家布韦为了验证这一情况，用360面镜子，拼成一个大凹镜，烧灼了70 米外的木堆。