一一- -近代物理学的奠基人近代物理学的奠基人和革命者和革命者7 7 通过物理课的学习，你所知通过物理课的学习，你所知道的物理学家及其成就有哪些？道的物理学家及其成就有哪些？伽利略伽利略牛顿牛顿爱因斯坦爱因斯坦普朗克普朗克牛顿牛顿自自由由落落体体定定律律 “ “巨人肩上的思索巨人肩上的思索” 牛顿曾谦逊地说：牛顿曾谦逊地说：“如果我如果我比别人看得远些，那是因为我站比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。在巨人们的肩上。” ” （一）经典力学体系的创立和发展（一）经典力学体系的创立和发展 “我好像是一个在海边玩耍的孩子，不我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。全未探明的真理之海。” 牛顿临终遗言牛顿临终遗言 （1 1）牛顿捡到了哪些）牛顿捡到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美丽的贝壳美丽的贝壳”？ （2 2）他是怎么捡到这些）他是怎么捡到这些“光滑的石光滑的石子子”和和“美丽的贝壳美丽的贝壳”的？的？ （3 3）他捡拾这些）他捡拾这些“石子石子”和和“贝壳贝壳”的过程给我们哪些启示？的过程给我们哪些启示？惯性定律惯性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反作用定律物理运动物理运动三大定律三大定律1.万有引力万有引力定律定律2.经经典典力力学学体体系系 牛顿力学体系及数学、牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著自然载在他的科学巨著自然哲学的数学原理中。哲学的数学原理中。 英国著名的哲学家休谟曾说：英国著名的哲学家休谟曾说：“我们被放在这有如戏院我们被放在这有如戏院的世界上，每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道，的世界上，每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道，我们既没有足够的智慧预见未来，也没有能力防止那些使我我们既没有足够的智慧预见未来，也没有能力防止那些使我们不断受伤害的不幸事件发生。我们被悬挂在永恒的疑惧之们不断受伤害的不幸事件发生。我们被悬挂在永恒的疑惧之中中” ” 大国崛起解说词大国崛起解说词 三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现，问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。人类才终于结束了这种状态。 大国崛起解说词大国崛起解说词经典力学体系的历史地位经典力学体系的历史地位（1 1）标志着近代科学的诞生；）标志着近代科学的诞生；（2 2）完成了人类对自然界认识上的）完成了人类对自然界认识上的 第一次理论大综合；第一次理论大综合；（3 3）体现了自然科学惊人的预见力和巨）体现了自然科学惊人的预见力和巨大的理论指导意义。大的理论指导意义。对地球认识的变化对地球认识的变化海王星和冥王星的发现海王星和冥王星的发现哈雷慧星轨道的推算哈雷慧星轨道的推算 长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了牛顿力学算出了16821682年出现的彗星的轨道，指出它的年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是回归周期是75767576年，由此预言它将在年，由此预言它将在17581758年再次出年再次出现。现。5353年以后的年以后的17581758年（当时哈雷已去世），这颗彗年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。律的科学性。 1919世纪末，面对经典物理学近乎世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：完美的发展，有的物理学家表示：“19“19世纪已经将物理大厦全部建成，世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。大厦。” 质疑与思考：经典力学体系真的是质疑与思考：经典力学体系真的是最完美的物理学理论吗？最完美的物理学理论吗？（二）量子理论的诞生（二）量子理论的诞生1 1、普朗克提出量子假说。、普朗克提出量子假说。2 2、爱因斯坦提出光的量子理论。、爱因斯坦提出光的量子理论。3 3、量子论的意义、量子论的意义 量子力学标志着人类对客观规律的认识，量子力学标志着人类对客观规律的认识，开始从开始从宏观世界宏观世界深入到深入到微观世界微观世界。今天，我们的现代文明，从电脑，电视，今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。领域不依赖于量子论。 （三）相对论的建立（三）相对论的建立 1 1、狭义相对论。、狭义相对论。 1905 1905年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学，创立了狭义相对论。，创立了狭义相对论。狭义相对论认为：时间和空间都与物质的运动有狭义相对论认为：时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。关，随着物质运动速度的变化而变化。狭义相对论的基础：狭义相对论的基础：相对性原理相对性原理 光速不变原理光速不变原理红色红色代表过去代表过去蓝色蓝色代表未来代表未来黄绿黄绿表连结过表连结过 去到未来去到未来20052005世界物理年世界物理年对物理学家而言，这个标对物理学家而言，这个标识象征的是光锥；对一般大众识象征的是光锥；对一般大众而言常被看成是沙漏，象征着而言常被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。的见解及洞察力。狭义相对论发表狭义相对论发表100100周年，周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。 例例1 1：爱因斯坦关于相对论的比喻。：爱因斯坦关于相对论的比喻。 为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？间你觉得哪一个更长？”男青年说：男青年说：“当然当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦爱因斯坦说：说：“这就是我的相对论内容。这就是我的相对论内容。” 这个故事形象地说明了时间和空这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。间的相对性。 “天上方一日，人间已一年天上方一日，人间已一年” 例例2 2：“情景假设情景假设”的方式：的方式：乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”的星际旅行的星际旅行 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”以光速作星际旅行，以光速作星际旅行，回到地球时，我们会发现什么变化？回到地球时，我们会发现什么变化？2 2、广义相对论、广义相对论 1916 1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论。年，爱因斯坦又建立了广义相对论。 广义相对论认为，物质存在的现实空间不是广义相对论认为，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，质量及其分布情况，空间弯曲空间弯曲的程度体现为引力的程度体现为引力场强度。空间、时间不是独立的实在，而是物质场强度。空间、时间不是独立的实在，而是物质存在的形式。存在的形式。 广义相对论第一次阐述了广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的四维时空和物质的分布相联系分布相联系的重要思想。的重要思想。爱因斯坦的爱因斯坦的“时空弯曲时空弯曲” 相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学牛顿力学反映的是反映的是宏宏观物体低速运动观物体低速运动的客观规律，而的客观规律，而狭义相对论狭义相对论反映反映的是的是物体高速运动物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。体低速运动状态），包括在相对论体系中。3 3、相对论与牛顿力学的关系：、相对论与牛顿力学的关系：4 4、相对论建立的意义、相对论建立的意义 爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，时空的变化和时空结构同物时间的可变性，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。质的运动和状态密不可分。 这种全新的这种全新的时空观、运动观和物质观时空观、运动观和物质观的的形成，是人类思想发展史中的一次根本性变形成，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。同量子理论一起，构成了现代物远的影响。同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。理学的基本理论框架。经经典典力力学学体体系系的的创创立和发展立和发展量量子子理理论论的的诞诞生生(从从普朗克到爱因斯坦普朗克到爱因斯坦) 相相对对论论的的建建立立（爱因斯坦）（爱因斯坦）现现代代物物理理学学理理论论的的发展发展本课知识结构本课知识结构近近代代物物理理学学的的奠奠基基人人和和革革命命者者伽利略对亚里士多德伽利略对亚里士多德力学观的否定力学观的否定 牛顿对前人科学理论牛顿对前人科学理论的发展的发展 结束结束