12 清华大学出版社物理学史 发展史 简介

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本文引用于百度百科“物理学史”词条，讲述了清华大学出版社于2005年8月出版的《物理学史》一书的内容。该书由郭奕玲和沈慧君编著，旨在介绍物理学的发展历程，着重阐述物理学基本概念、基本定律以及各主要分支的形成过程，特别是现代物理学的发展。物理学研究物质及其行为和运动，是自然科学的最早形成之一。它起源于对天文学、光学和力学的研究，这些研究通过几何学方法整合形成了物理学。这些方法在古巴比伦和古希腊时期发展，由数学家阿基米德和天文学家托勒密等人物推动。后传入阿拉伯世界，并被阿拉伯科学家如海什木等人发展为更具有物理性和实验性的传统。这些学说最终传入西欧，首先由罗吉尔·培根等人研究。然而，当时的西方哲学家普遍认为这些学说本质上是技术性的，一般没有察觉到它们描述内容所反映的自然界重要哲学意义。在古代中国和印度，类似的研究方法也在科学史上发展。古代的物理学集中于解释自然界现象，基于亚里士多德学说，认为物体运动是因为运动是物体的基本自然属性之一。天体运动轨迹被认为是正圆的，因为完美的圆轨道运动被认为是神圣的。冲力理论作为惯性与动量概念的原始形式，同样源自这些哲学传统。而力学是最原始的物理学分支之一，静力学源于人类文明初期生产劳动中使用的简单机械。古希腊人通过经验了解了一些与静力学相关的基本概念和原理。直到16世纪，随着资本主义工业进步，西方世界的自然科学研究开始创造物质条件，尤其是地理大发现时代航海业的兴起，人类对天体运动的观测成为研究力学运动的绝佳领域。开普勒在1609年和1619年分别发现行星运动的三大定律，总结了老师的观测数据。伽利略·伽利莱是这场转变中的领军人物，他的工作对自然科学产生了深远影响，尤其是在力学实验和数学语言描述物体运动方面。他发现物体落体速度与重量无关，并总结了自由落体距离与时间平方成正比的关系。伽利略的贡献被认为是惯性定律的前身。笛卡尔进一步明确指出物体的运动状态只有在外因作用下才会改变，而所有的运动本质都是直线的。伽利略对天文学的贡献包括改良望远镜，发现木星的卫星、太阳黑子以及金星的相位变化。他的工作对后世自然科学家产生了重大影响，包括托里拆利、梅森、帕斯卡、惠更斯、胡克、波义耳等。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书标志着经典力学体系的建立，他用一组基础数学原理描述了宇宙间所有物体的运动。牛顿放弃了物体运动轨迹的自然本性观点，而是通过已知的运动状态、物体质量和外加作用力，使用相应原理进行数学推导计算。他的工作包括伽利略的动力学研究、开普勒的天文学研究以及法国天文学家布里阿德的贡献。牛顿的原理包括三大运动定律和万有引力定律，对“天上的”和“地上的”力学统一，建立了基于实验研究的自然哲学传统。牛顿的绝对时空观认为时间与空间是绝对的、不变的。他提出绝对运动和绝对静止的概念，并通过著名的水桶实验证明了绝对运动的存在性。这一理论体系在19世纪末受到奥地利物理学家恩斯特·马赫的批评。牛顿的理论在后续的两百年间备受质疑。新课标高考中，高中物理学史部分将会出现，一般以小题形式出现。该部分涵盖了力学、电磁学、热学、波动学、光学、相对论等内容，例如伽利略、牛顿、开普勒、法拉第、麦克斯韦、普朗克、爱因斯坦等人的贡献。物理学史的汇总内容包括经典力学、电磁学、量子力学、相对论等重要理论和实验发现，以及物理学家在各个领域的突破。此外，物理学史还涉及光学、波动学、相对论等领域的关键发展，例如托马斯·杨的光干涉实验、麦克斯韦的电磁场理论、赫兹证实电磁波的存在、康普顿效应、玻尔的原子结构假说、德布罗意的波粒二象性等。物理学史是理解物理学演进的重要途径，它不仅展现了物理学家们的智慧和贡献，也揭示了物理学与哲学、技术之间的相互作用。