论 绪论 中国科学技术大学杨维 一、物理学以前称为自然哲学 二、物理学的研究对象 三、物理学的任务和目的 四、物理学的理论与实验 五、科学与技术 六、物理学的研究方法和科学态度 七、力学的发展史 纮 八、物理学的学习要求
绪 论 一、物理学以前称为自然哲学 二、物理学的研究对象 三、物理学的任务和目的 四、物理学的理论与实验 五、科学与技术 六、物理学的研究方法和科学态度 七、力学的发展史 八、物理学的学习要求 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 、物理学以前称为自然哲学 国 科 学 古希腊人把所有对自然界的观察和思考, 技 笼统地包含在一门学问里,那就是自然哲学, 科学分化为天文学、力学、物理学、化学、 米圆生物学、地质学等,只是最近几百年的事。 大 学 在牛顿的时代里,科学和哲学还没有完全分 家。牛顿划时代的著作名为“自然哲学的数 杨 学原理”,就是一个明证。物理学最直接地 维 关心自然界最基木规律,所以牛顿把当时的 纮 物理学叫做自然哲学
一、物理学以前称为自然哲学 古希腊人把所有对自然界的观察和思考， 笼统地包含在一门学问里，那就是自然哲学， 科学分化为天文学、力学、物理学、化学、 生物学、地质学等，只是最近几百年的事。 在牛顿的时代里，科学和哲学还没有完全分 家。牛顿划时代的著作名为“自然哲学的数 学原理”，就是一个明证。物理学最直接地 关心自然界最基本规律，所以牛顿把当时的 物理学叫做自然哲学。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 、物理学的研究对象 国 科)·物理学是探讨物质结构、运动基本规律和相 学 互作用的科学 技·物理学是一门实验科学,物理学实验是物理 术 学理论正确与否的仲裁者 大·随着科学的发展,从物理学中不断地分化出 学 诸如粒子物理、原子核物理、原子分子物理 凝聚态物理、激光物理、电子物理、等离子 杨 体物理等名目繁多的新分支,以及从物理学 维 和其它学科的杂交中生长出来的。诸如天体 物理、地球物理、化学物理、生物物理等众 多交叉又学科
二、物理学的研究对象 物理学是探讨物质结构、运动基本规律和相 互作用的科学 物理学是一门实验科学，物理学实验是物理 学理论正确与否的仲裁者 随着科学的发展，从物理学中不断地分化出 诸如粒子物理、原子核物理、原子分子物理、 凝聚态物理、激光物理、电子物理、等离子 体物理等名目繁多的新分支，以及从物理学 和其它学科的杂交中生长出来的。诸如天体 物理、地球物理、化学物理、生物物理等众 多交叉学科。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 三、物理学的任务和目的 国 科 学 ◆用一系列尽可能简明的概念和方程(定 技 律),去统一概括物质的结构和运动的 个基本规律 术 学國·物理学依赖于一种基本的信念:物理世 界存在着完整的因果链条,即自然界是 杨统一的,牛顿力学则是体现这种信念的 维第一个成功的范例。 纮
三、物理学的任务和目的 用一系列尽可能简明的概念和方程（定 律），去统一概括物质的结构和运动的 基本规律 物理学依赖于一种基本的信念：物理世 界存在着完整的因果链条，即自然界是 统一的，牛顿力学则是体现这种信念的 第一个成功的范例。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 统一的自然界 中国科学技术大学杨维 从牛顿力学的创建到现在,已经有三百 多年了,物理学已经大大发展了,远远超过 了经典力学原有的水平。但是,就物理学的 最基本的追求和物理学的总目标来说,却一 2直没有变化。经典力学时代的追求和目标, 可以说时至今日仍然是整个物理学的追求和 目标。这个最基本的追求和目标,就是自然 界的统 的确,丛整个物理学的发展中, 可以看到一条鲜明的主线,这就是执着地追 求宇宙的统一,找寻支配宇宙万物的最基本 最统一的规律
统一的自然界 从牛顿力学的创建到现在，已经有三百 多年了，物理学已经大大发展了，远远超过 了经典力学原有的水平。但是，就物理学的 最基本的追求和物理学的总目标来说，却一 直没有变化。经典力学时代的追求和目标， 可以说时至今日仍然是整个物理学的追求和 目标。这个最基本的追求和目标，就是自然 界的统一。的确，丛整个物理学的发展中， 可以看到一条鲜明的主线，这就是执着地追 求宇宙的统一，找寻支配宇宙万物的最基本 最统一的规律。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 统一的自然界 国 科 学 相信存在统一,努力寻求统一,如 技果仅仅作为一种自然观,早在古代已经 术翻有了。老子的《道德经》中写有:“道 大 生 生 生 生万物 学这就是中国古代的一种统一观,它完全 可以与爱因斯坦所提及的古希腊的哲学 杨 维 相媲美。不过,无论在古代中国或古希 纮 腊,统一观都只是一种哲学思辨
统一的自然界 相信存在统一，努力寻求统一，如 果仅仅作为一种自然观，早在古代已经 有了。老子的《道德经》中写有：“道 生一、一生二、二生三、三生万物。” 这就是中国古代的一种统一观，它完全 可以与爱因斯坦所提及的古希腊的哲学 相媲美。不过，无论在古代中国或古希 腊，统一观都只是一种哲学思辨。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 统一的自然界 中国科学技术大学杨维 牛顿的力学和古代的哲学不同,它不是 思辨地坚持统一观,而是发展了寻找统一的 有效的物理方法。牛顿在他的最重要的力学 著作《自然哲学的数学原理》中闻明了他采 用的方法。他在前言中写道:“我奉献这一 作品,作为哲学的数学原理,因为哲学的全 部责任似乎在于从运动的现象去研究自 然界中的力,然后从这些力去说明其它的现 象。”这就是说,寻求统一的出发点不是思 辨而应是运动现象。自然界中的运动现象是 多种多样的,物理学的责任就在于寻找支配 这些现象的统一的力
统一的自然界 牛顿的力学和古代的哲学不同，它不是 思辨地坚持统一观，而是发展了寻找统一的 有效的物理方法。牛顿在他的最重要的力学 著作《自然哲学的数学原理》中阐明了他采 用的方法。他在前言中写道：“我奉献这一 作品，作为哲学的数学原理，因为哲学的全 部责任似乎在于——从运动的现象去研究自 然界中的力，然后从这些力去说明其它的现 象。”这就是说，寻求统一的出发点不是思 辨而应是运动现象。自然界中的运动现象是 多种多样的，物理学的责任就在于寻找支配 这些现象的统一的力。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 统一的自然界 国 科 学 今天的物理学,仍然大体地沿袭着 技牛顿所开创的研究途径:寻找统一的力, 术或统一的相互作用。因此,几乎所有基 大 本的物理理论都称做某种力学,如牛顿 学 力学、电动力学、色动力学等等。每一 种新的力学的确立,都标志着我们在追 杨 求统一的途程上达到了一个新的水平。 维 纮
统一的自然界 今天的物理学，仍然大体地沿袭着 牛顿所开创的研究途径：寻找统一的力， 或统一的相互作用。因此，几乎所有基 本的物理理论都称做某种力学，如牛顿 力学、电动力学、色动力学等等。每一 种新的力学的确立，都标志着我们在追 求统一的途程上达到了一个新的水平。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 统一的自然界 中国科学技术大学杨维 牛顿的力学和万有引力定律,是物理学 上第一次大的统。在牛顿之前,传统的观 念认为支配天体运行和支配地面物体运动的 2规律是不相同的,有所谓天界和世俗两个世 界之分。然而,牛顿发现,天上行星和月亮 的运动,实际上和地面落体运动遵从相同的 规律,它们都是由引力引起的。这样,牛顿 就用他的力学打破了天界和世俗的界限,找 到了两个世界的统一。牛顿称引力为万有引 力,就是强调这种统一
统一的自然界 牛顿的力学和万有引力定律，是物理学 上第一次大的统一。在牛顿之前，传统的观 念认为支配天体运行和支配地面物体运动的 规律是不相同的，有所谓天界和世俗两个世 界之分。然而，牛顿发现，天上行星和月亮 的运动，实际上和地面落体运动遵从相同的 规律，它们都是由引力引起的。这样，牛顿 就用他的力学打破了天界和世俗的界限，找 到了两个世界的统一。牛顿称引力为万有引 力，就是强调这种统一。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
论 统一的自然界 中国科学技术大学杨维 第二次大的统一,是由十九世纪的麦克 斯韦完成的。他建立了电磁理论,使电、磁 及光学现象得到统一。这就是电动力学。很 快发现,牛顿的力学和麦克斯韦的电磁学这 为两大领域在时空观上是很不协调的。在前者 中,各种匀速运动是平权的,但却假定有绝 对空间或绝对速度存在。相反,在后者中, 有一个地位特殊的速度,即光速,但却始终 测不出这个特殊的速度是相对于哪一个绝对 空间而言的。爱因斯坦抛弃了绝对空间观念, 使电磁学、力学在新的时空观的基础上达到 了协调和统一
统一的自然界 第二次大的统一，是由十九世纪的麦克 斯韦完成的。他建立了电磁理论，使电、磁 及光学现象得到统一。这就是电动力学。很 快发现，牛顿的力学和麦克斯韦的电磁学这 两大领域在时空观上是很不协调的。在前者 中，各种匀速运动是平权的，但却假定有绝 对空间或绝对速度存在。相反，在后者中， 有一个地位特殊的速度，即光速，但却始终 测不出这个特殊的速度是相对于哪一个绝对 空间而言的。爱因斯坦抛弃了绝对空间观念， 使电磁学、力学在新的时空观的基础上达到 了协调和统一。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮