自然辨证法20世纪科技发展对自然观的影响

自然辩证法课程 第5章20世纪科技发展对自然观的影响 1 19 20世纪之交的物理学革命2 20世纪科学技术发展的概况3 现代科学的哲学意义 自然辩证法课程 20世纪主要科学技术成就 理论科学两大科学革命四大理论模型应用科学两大超级能量两大生活技术 自然辩证法课程 1 19 20世纪之交的物理学革命 19世纪末20世纪初 光学 电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整 经典物理学被誉为 一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂 三大发现 1 X 射线 1895 伦琴 2 放射性 1896 贝克勒尔 3 电子 1897 汤姆逊 自然辩证法课程 物理学新发现 1895年 伦琴 1845 1923 研究阴极射线时意外发现X射线 获得1901年诺贝尔物理学奖 是第一个获奖人 通过X射线促进了或激励了一连串发现 1896年 贝克勒耳 1852 1908 意外发现放射线 1897年 汤姆逊证实了电子的存在 居里夫妇发现放射线元素 钍 钋和镭 证实元素的嬗变 促使元素嬗变理论建立 卢瑟福 1902年 动摇了几千年原子和元素观念 认为原子不可分 是物质组成最小单元 认为元素不变 1896年李鸿章访问德国 自然辩证法课程 洛伦兹 在今天 人们提出了与昨天所说的截然相反的主张 这样一来 已经没有真理的标准了 也不知道科学是什么了 我真后悔我未能在这些矛盾出现前五年死去 生活于19世纪末20世纪初的荷兰物理学家洛伦兹 创立了经典电子论 确定了电子在电磁场中所受的力 洛伦兹力 预言了正常的塞曼效应 并在错误的以太学说的基础上提出了与相对论建立有关的高速运动的参考系与静止参考系之间时间 空间坐标的变换关系 洛伦兹变换 像威廉 汤姆生一样 他认为当时 科学的大厦已经建成 自然辩证法课程 物理学革命 当时物理学家中的泰斗 开尔文勋爵在新年贺词中把物理学的19世纪发展和20世纪的前景比喻为 物理学一片晴朗天空 只有两朵小小乌云 它们是黑体辐射问题和以太问题 当时没有得到解决 自然辩证法课程 自然辩证法课程 自然辩证法课程 物理学革命 以太漂移实验1905年 爱因斯坦 1879 1955 发表了三篇重要的论文 一篇关于光电效应 光的强度只与电子的多少有关而与电子的发射能量无关 一篇关于布朗运动 一篇关于狭义相对论 名 论动体的电动力学 以同时性的相对性为突破口 给出了新的时间空间理论1916年 爱因斯坦提出广义相对论 把惯性质量与引力质量的等同性做了一个自然的解释1921年 获诺贝尔物理奖 自然辩证法课程 1 爱因斯坦 1879 1955 相对论 相对性原理在所有惯性参照系中 物理学规律都是相同的 不存在一个优于其他惯性系的绝对惯性系 光速不变原理在所有惯性参照系中 真空中的光线都是以确定的速度c运动的 不管这光线是由静止的还是运动的物体发射出来的 1905年6月 论运动物体的电动力学 提出狭义相对论 自然辩证法课程 同时性 概念 对于一个观察者来说是同时发生的两个事件 对别的观察者来说 就不一定是同时的 因此 同时性只是相对的 爱因斯坦以相对性原理和光速不变原理作为公理前提 并利用同时性的相对性 导出了空间坐标和时间坐标在不同惯性参照系之间的变换关系式 在形式上与洛伦兹变换相同 从而最终把力学和电磁学在运动学水平上统一了起来 几个推论 1 光速是运动速度极限2 距离在运动方向上收缩3 运动时钟变慢 双生子 4 质量随速度增加而增大5 1907年 狭义相对论 自然辩证法课程 广义相对论 思想实验 爱因斯坦电梯1916年 广义相对论的基础 建立完整的广义相对论理论 把惯性质量与引力质量的等同性做了一个自然的解释1919年 广义相对论理论被验证 自然辩证法课程 自然辩证法课程 牛顿时空与相对论时空 a 牛顿时间与空间分离 彷佛是一根在两个方向都无限延伸的在铁轨上跑的火车头一样 b 相对论时间与空间相互结合 当空间弯曲时 时间也有了形态 即铁轨是弯曲的 时间就如铁轨上的火车头一样 自然辩证法课程 量子力学革命 1900年 普朗克提出能量子假说 1905年 爱因斯坦提出光量子假说和理论 20世纪初 卢瑟福提出原子的有核模型 太阳系模型 1912 13年 玻尔建立 经典 量子论原子模型 1923年 德布洛意提出物质波假说 1925年 海森堡提出矩阵力学 1926年 薛定谔提出波动力学 1927年证明两者等价 1927年 海森堡提出 测不准原理 玻尔提出 互补原理 2 量子论和量子力学建立 自然辩证法课程 量子力学的自然图景 在微观领域引入概率随机性 波粒二象性 定域性 波是弥散的 突现了量子现象的整体性以及伴随而来的主客体分界的模糊性 测不准原理 能量和时间 质量和动量 黑屋子里的球 连续轨迹的概念不连续的量子跃迁概念严格决定论的概念概率决定论的概念定域的概念整体论的概念 爱因斯坦与玻尔 哥本哈根学派 就量子力学是否完备所发生的长达30年的争论 自然辩证法课程 四大理论模型 宇宙学中的大爆炸模型数学模型观察证据 哈伯红移 爱丁顿 本底噪音 微波背景 粒子物理学中的夸克模型一尺之捶 日取其半 万世不绝相对论效应 质能转换夸克禁闭 你敲击的能量越大 它禁闭的能量也越大分子生物学中的DNA双螺旋模型基因时代 基因复制 基因修补 基因重组DNA双螺旋模型得益于理论物理学的发展地球科学中的板块模型纵向运动 横向运动魏格纳冯 诺依曼模型 自然辩证法课程 重要分支学科 自然辩证法课程 自然辩证法课程 自然辩证法课程 非线性科学革命 正在发生的 非线性科学混沌 分形 孤立子蝴蝶效应复杂网络 自然辩证法课程 系统科学 非线性科学 科学谱系 自然辩证法课程 复杂性理论研究的基本框架 自然辩证法课程 自然辩证法课程 自然辩证法课程 3 现代科学的哲学意义 1 现代科学的发展需要哲学 爱因斯坦 物理学的当前困难 迫使物理学家比其前辈更深入地掌握哲学问题 认识论要是不同科学接触 就会成为空架子 科学要是没有认识论 只要这真是可以想象的 就是原始的和混乱的 库恩 在公认的危机时期 科学家们必须转向哲学分析 作为解开他们的领域中的谜的工具 自然辩证法课程 自然辩证法课程 系统科学60 70年代 静态 阶段 耗散结构理论 协同学80 90年代 动态 阶段 混沌学 分形学 系统科学研究的 系统范式 从方法上反对立足于部分的分析还原方法系统科学揭示的世界图象 简单性的世界 复杂性的世界存在的世界 演化的世界确定性的世界 非确定性的世界 自然辩证法课程 创始人为一群科学家 最著名的包括 气象学家洛仑兹 E N Lorenz 数学家约克和李天岩 May KAM 柯尔莫哥洛夫 阿诺德 莫什尔 等 混沌学 J Gleick Chaos makinganewscience 混沌 Chaos 原意紊