物理开始走进我的心.ppt

物理开始走进我的心,物理三班 王赵戎 PB06203195,上大学之前就觉得数学太严谨、繁琐，生物、化学又很不完善（甚至一个名词两个学派有不同的定义），学着不放心。所以选择了物理，觉得它既有完善的逻辑理论体系，又有很多不确定，神秘的东西值得探索。通过这半学期力学的学习和思考，欣赏了这么多天才的物理学家和物理理论，也该对自己从中获得的感受作个总结了。下面主要从三方面谈：,一、我们的信念 二、实验现代科学的基础 三、理论的建立,一、我们的信念,教材上说得好：“物理学依赖于一种基本信念：物质世界存在着完整的因果链条，即自然界是统一的。”这样的信念维系着从古至今的物理研究。其实这种信念体现了人类对简单和谐的美好向往。它也派生出其他一些信念，例如，我们相信时间的平移不变性，空间的平移不变性，空间的各向同性，即时空的均匀性，以及相信对于自然界一定有简明，美的描述方法。这些信念是物理的基石，由它们我们天才的物理学家们推出一些可以作为公理的定律或假设，例如，牛顿三定律，守恒律，爱因斯坦的参考系平权的假设。,那么，这些信念源于何处呢？,首先是日常生活中这个世界给我们的直观感受。 亚里士多德可能由重的东西往下冲的厉害的这种感觉得出重的物体比轻的物体落得快。这显然是被外界干扰所蒙蔽的直观感受。 这表明主观感受很可能是错的，但所有的物理现象或事实必须由人去观测，无论是最古老的，靠我们的感觉器官还是现代的先进仪器都是有局限性的。人类永远不能说自己已经可以真实地观测到宇宙中的所有事实。,正如人择原理中这一方面的观点，物理学永远是人类的物理学,地球相对稳定的地质环境和大气环境让我们有了稳定和谐的信念，创造出现在充满美的物理学。试想一个频繁地震和火山爆发的外星球上的智慧生命将会创造出怎样的物理学呢？,信念还源于人所处于的文化环境,事实上，物理和文化是共同发展变化，相互促进的。牛顿的时代是资本主义兴起的时代，整个文化环境洋溢着自由平等的气息，他之所以能大胆跨越地上，天上运动的不同，和当时的文化气息是有很大联系的（想想中国为什么出不了牛顿）。,而牛顿的成功使人们信心百倍，似乎掌握了物体运动的命脉。此后现代科学的每一点进步都使人们坚信唯物主义，这便造成了哲学上，文化上的发展变化，这些文化上的变化就会使人们的信念产生相应变化。我们要做的就是跟上时代的脚步，树立起最先进合理的信念。从某种意义上来说，物理是一种宗教，信念相当于上帝，各种理论是教义，也是在不断发展变化。又何尝不是呢？,二、实验现代科学的基础,由第一点，其实实验可以作为整个现代科学的基础和人们日益坚定的唯物主义信念是分不开的。人们相信从纷繁复杂的现象中一定可以发掘到其中的本质规律。物理是实验科学，一个物理量的定义，必须同时给出利用其他能够量度的量来测量和计算它的一套规则。死抠物理量的定义，一直刨根究底地问为什么是永远问不完且没意义的。一位南京大学的教授说得好：“物理只告诉我们是什么，不告诉我们为什么。” 无论是对某种事实的观测实验，还是对某种理论的验证实验都是会遇到困难的。我们的物理其实就在不断地克服这些困难中前进的。,有的物理量不好测，我们将其转化为其他好测的量来测，如密立根油滴实验，绕开油滴质量的测量； 有的物理量太微小，我们用更精细的方法测量，如光干涉法； 物理现象观测不到，我们测伴随其发生的现象，如黑洞不发光，似乎无法研究，可是物质被吸入的过程中辐射的电磁波可以测。 我们在欣赏这么多天才的实验思想的同时，也要努力培养自己这方面的素质。,三、理论的建立,实验只是提供了我们思考的对象，接下来要做的是总结其中的本质规律，提供可以解释实验的理论。这将会有许多理论可以解释同一现象，但建立一个适用范围广，简明的理论是一个漫长艰辛的过程。 教材上提供了找角动量的全过程，虽然历史上不一定是这样发现角动量的，可这很好地体现了一个理论建立的方法： 首先借助类比、类推等逻辑推演获得灵感， 然后明确物理量和它们之间的联系， 再进行数学处理和推广。,我们偏爱于从小到大的研究顺序，这是牛顿在他的理论中运用的，也是他留给我们的宝贵思想财富。我们日常生活中接触的都是宏观的事物，谁能想到将物体微分成质点，再积累起来，也正是这种思想使他创造了微积分这一强大的数学工具。这种思想使他引入力的概念来表征物体间的相互作用，虽然在现在观点来看，力可能不是最本源的，但当时只有引入力才能微观地处理问题。,所以，一个人的思想决定了他的理论是什么，是什么形式。,在第一点谈到信念问题，我们知道人们追求简明、统一、美的理论。麦克斯韦引入位移电流，将电磁的分立的方程统一成麦克斯韦方程组： 它所揭示出的电磁相互作用的完美统一，为物理学家树立了这样一种信念：物质的各种相互作用在更高层次上应该是统一的。,到了爱因斯坦，他相信出现相对于任意惯性系的光速c的电磁波波动方程是正确的，因为麦克斯韦的理论太完美了，甚至不忍去怀疑。他开始思索绝对静止的参考系是否有问题，进而建立了相对论。,晚年，他一直致力于“统一场论”的研究，但没有成功。今天，“统一场论”仍然是物理学家们所苦苦追求的最高目标。我们再次看到正确