**章 物理学导论
本章的目的是对物理学作一个极简单的介绍,使读者在开始学习物理学时对它的全貌有一个大概的了解,从而引起读者学习物理学的兴趣,并在我们对各种具体的物理问题作逐一讨论时,能有较开阔的眼界。
1—1 物理学的形成与发展
物理学的前身是自然哲学,研究所有非生物的自然观象,在17世纪,牛顿所处的时代,科学与哲学还没有分开,牛顿把他的划时代巨著定名为《自然哲学的数学原理》就是明证,科学逐渐划分为物理学、化学、生物学、天文学、地质学等学科,不过是近二三百年的事情,l9世纪中期后,物理学的研究范围**于物质的化学性质不发生变化的过程;随着物理学对物质结构的探索,这种限制现在已被突破,现在认为:物理学是研究物质结构和相互作用以及物质的运动规律的学科,与其它学科相比,物理学更着重于对物质世界*普遍、*基本的规律的探求。
早期人们对客观世界的认识起源于感觉,力学运动是人们*常见的现象,*便于直接观察,所以力学是物理学中发展*早的分支,人们还根据感觉,把观察到的现象分类,如把与视觉有关的现象归为一类,对它们的研究称为光学;与听觉有关的被称为声学,与热现象有关的被称为热学,等等,电磁学与直观感觉的联系较少,所以发展较晚,到l9世纪才与热力学一起发展成为物理学的两个分支,到19世纪末逐步形成了三种较为成熟的重大理论:(1)经典力学;(2)热力学和经典统计物理学;(3)电磁学,此时经典物理学理论体系已基本建成,正当人们为物理学的大厦已近建成而欢呼之际,一系列与经典物理的预言极不相容的实验事实相继出现,在这些实验的基础上,于20世纪初,爱因斯坦(A.Einstein,1879—1955)几乎独立地创立了相对论;在普朗克(M.Planck,1858—1947)、爱因斯坦、玻尔(N.Bohr,1885—1962)、德布罗意(L.de Broglie,1892—1987)、海森伯(W.Heisenber9,1901—1976)、薛定谔E.Schr5dinger,1887—1961)、玻恩(M.Born,1882—1970)等多人的共同努力下,创立了量子力学。逐步形成了两种比较成熟的重大理论:(1)狭义相对论。(2)量子力学。它们奠定了近代物理的理论基础。
20世纪内,随着物理学的发展,又形成了原子核物理、粒子物理、等离子体物理、凝聚态物理、激光物理、介观物理、天体物理等新分支。物理学和其它学科交叉,形成了物理化学、地球物理、生物物理等交叉学科。
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