在笛卡儿学派和莱布尼兹学派发生了一场旷日持久的争论完整版

1、另一方面，出现了关于力学问题若干问题上长时间的争另一方面，出现了关于力学问题若干问题上长时间的争论。下面就介绍一些基本的争论及问题本身的发展或解论。下面就介绍一些基本的争论及问题本身的发展或解决简要介绍如下：决简要介绍如下：1、关于地球形状的争论、关于地球形状的争论 其实是牛顿的引力理论和笛卡儿的以太旋涡其实是牛顿的引力理论和笛卡儿的以太旋涡运动理论的争论运动理论的争论 法国国王路易十五命巴黎科学院派出两支法国国王路易十五命巴黎科学院派出两支测量队，测量结果证明牛顿的结论是正确的。测量队，测量结果证明牛顿的结论是正确的。2、关于运动的两种度量的争论、关于运动的两种度量的争论 牛顿关于牛顿关于“

2、运动的量是运动的度量，可由速度运动的量是运动的度量，可由速度和物体的量共同求出和物体的量共同求出”的定义，在当时是没有争的定义，在当时是没有争议的。议的。17-18世纪，有关世纪，有关“运动的度量运动的度量”问题，问题，在笛卡儿学派和莱布尼兹学派发生了一场旷日持在笛卡儿学派和莱布尼兹学派发生了一场旷日持久的争论。久的争论。 即使在牛顿当时，即使在牛顿当时，“力力”、“运动运动”、“动动量量”和和“功功”、“能量能量”等等概念混淆不清，名等等概念混淆不清，名字也互相混用，特别是一个物体具有多少字也互相混用，特别是一个物体具有多少“力力”的传统的看法加剧了这种混乱，这就是两种运动的传统的看法加剧了

3、这种混乱，这就是两种运动度量争论的客观历史原因。度量争论的客观历史原因。 牛顿沿用了牛顿沿用了笛卡儿笛卡儿关于用关于用mv表示运动的概念并命表示运动的概念并命名为名为“动量动量”，把它和，把它和“力力”“”“质量质量”等并列作为等并列作为基本物理量。基本物理量。 当时惠更斯意识到完全弹性碰撞中，除了动量守当时惠更斯意识到完全弹性碰撞中，除了动量守恒外，还有一个物理量恒外，还有一个物理量mv2守恒，后来守恒，后来mv2被称作被称作“活力活力”。德国物理学家。德国物理学家莱布尼兹莱布尼兹（1646-1716）接）接受了受了“活力活力”的思想，他从落体运动的分析中发现的思想，他从落体运动的分析中发现

4、物体的质量和速度平方的乘积物体的质量和速度平方的乘积mv2才是运动的真正才是运动的真正量度。到后来，英国物理学家量度。到后来，英国物理学家托马斯托马斯.杨杨（1773-1829）第一次提出用）第一次提出用“动能动能”一词代替一词代替“活力活力”。到到1829年，法国物理学家年，法国物理学家科里奥利科里奥利（1792-1843）建）建议把议把mv2改为改为1/2mv2 ，这就是现在所讲的动能的完，这就是现在所讲的动能的完整表达式。整表达式。 关于运动量度问题，从牛顿时代开始，争论进行关于运动量度问题，从牛顿时代开始，争论进行长达半个世纪。长达半个世纪。 1743年，法国物理学家达朗贝尔（年，法国

5、物理学家达朗贝尔（1717-1783）在他的在他的动力学论动力学论的序言中，指出两种度量都的序言中，指出两种度量都是有效的，但是用在不同的地方。他认为，当物是有效的，但是用在不同的地方。他认为，当物体平衡时，体平衡时，“运动的力运动的力”用用mv来度量；当物体受来度量；当物体受障碍而停止时，只能用物体克服障碍的能力来表障碍而停止时，只能用物体克服障碍的能力来表示，这时要用示，这时要用mv2表示。表示。 恩格斯在恩格斯在1880或或1881年所写的年所写的运动的量度运动的量度-功功一文中，根据当时自然科学的最新成就，揭一文中，根据当时自然科学的最新成就，揭示了两种度量的区别，他指出，机械运动确实

6、有示了两种度量的区别，他指出，机械运动确实有两种量度：两种量度：mv是以机械运动来量度的机械运动本是以机械运动来量度的机械运动本身，而身，而1/2 mv2是以机械运动转化为一定量的其他是以机械运动转化为一定量的其他形式的运动的能力即以动能来量度的机械运动。形式的运动的能力即以动能来量度的机械运动。3.关于引力性质的争论关于引力性质的争论 由于牛顿在万有引力定律中引入了引力而未能解由于牛顿在万有引力定律中引入了引力而未能解释它的性质，因而有些科学家对此持否定态度。释它的性质，因而有些科学家对此持否定态度。 在牛顿时代和牛顿以后，一些物理学家曾作出了许多努在牛顿时代和牛顿以后，一些物理学家曾作出了

7、许多努力，试图弄清引力的来源。这一类尝试的基本出发点是假力，试图弄清引力的来源。这一类尝试的基本出发点是假设有以太的存在。以太被看作是人类不可能直接感受到的设有以太的存在。以太被看作是人类不可能直接感受到的某种很小的介质。某种很小的介质。 爱因斯坦解开了引力之谜。根据爱因斯坦理论，爱因斯坦解开了引力之谜。根据爱因斯坦理论，物质不仅可以以实体的形式存在，也可以以场的物质不仅可以以实体的形式存在，也可以以场的形式存在。引力可以用引力场和物体之间的相互形式存在。引力可以用引力场和物体之间的相互作用来解释。作用来解释。 现代科学认为，质量现代科学认为，质量-这是一个决定物体惯这是一个决定物体惯性性质和

8、引力性质的物理量。性性质和引力性质的物理量。它的含义为它的含义为：当有：当有力作用在物体上时，这个量决定了物体的加速度，力作用在物体上时，这个量决定了物体的加速度，这个量称为惯性质量；当物体受到另一个物体的这个量称为惯性质量；当物体受到另一个物体的吸引时，质量这个量又称为引力质量，它决定了吸引时，质量这个量又称为引力质量，它决定了该物体受另一个物体的吸引的力。该物体受另一个物体的吸引的力。5.关于绝对时空的争论关于绝对时空的争论 牛顿的绝对时空观，马赫的批评牛顿的绝对时空观，马赫的批评3.质量的概念进一步的发展质量的概念进一步的发展 牛顿把质量看成是物质的量，在牛顿后，许多牛顿把质量看成是物质

9、的量，在牛顿后，许多科学家这是这样理解的，并且他们中的大部分人科学家这是这样理解的，并且他们中的大部分人都把物质看成是构成自然界中所有物体的某种原都把物质看成是构成自然界中所有物体的某种原料。直到料。直到19世纪末，人们才认识到这种概念是不世纪末，人们才认识到这种概念是不正确的。正确的。 19世纪末发现了电子，并且已知电子的质量不世纪末发现了电子，并且已知电子的质量不是常数，与速度有关，但是电子运动仍然是是常数，与速度有关，但是电子运动仍然是 电电子这个客观实体并没有改变。这说明了，当物体子这个客观实体并没有改变。这说明了，当物体处于运动状态时他们的质量已不是一个常数，而处于运动状态时他们的质

10、量已不是一个常数，而与速度有关。而与速度有关。而物体运动时仍然是同一个物体，物体运动时仍然是同一个物体，即它所含的物质的量没有改变而质量变了。即它所含的物质的量没有改变而质量变了。第四章第四章 热学发展热学发展 第一节热现象早期研究第一节热现象早期研究 热是人类最早发现的一种自然力，是地球上一切生命的源泉。 -恩格斯 热学的发展史实际上就是热力学和统计物理热学的发展史实际上就是热力学和统计物理学的发展史，可以分为四个时期：学的发展史，可以分为四个时期：第一个时期，第一个时期，也就是热学的早期史，开始于也就是热学的早期史，开始于17世纪末直到二十世纪中叶，这个时期积累了大世纪末直到二十世纪中叶，

11、这个时期积累了大量的实验和观察事实。关于热的本性展开了研量的实验和观察事实。关于热的本性展开了研究和争论，为热力学理论的建立做了准备，在究和争论，为热力学理论的建立做了准备，在19世纪前半叶出现的热机理论和热功当量原理世纪前半叶出现的热机理论和热功当量原理已经包含了热力学的基本思想。已经包含了热力学的基本思想。第二个时期，第二个时期，从从19世纪中叶到世纪中叶到9世纪世纪70年代末。年代末。这个时期发展了唯象热力学和气体动理论。这这个时期发展了唯象热力学和气体动理论。这些理论的诞生些理论的诞生直接与热功当量原理有关。热功当量原理奠定了热直接与热功当量原理有关。热功当量原理奠定了热力学第一定律的

12、基础。它与卡诺理论结合则导致了力学第一定律的基础。它与卡诺理论结合则导致了热力学第二定律。热力学第二定律。第三时期第三时期内唯象热力学的概念和气体动理论的概念内唯象热力学的概念和气体动理论的概念结合的结果导致了统计物理学。代表人物：玻尔兹结合的结果导致了统计物理学。代表人物：玻尔兹曼曼第四时期第四时期，也就是从，也就是从20世纪世纪30年代起年代起-现在。这现在。这个时期出现的量子统计物理学和非平衡态理论现代个时期出现的量子统计物理学和非平衡态理论现代物理学的重要分支。物理学的重要分支。 1、温度计的发明和改进、温度计的发明和改进 人类很早就思考着这个问题：热是什么。古代人类很早就思考着这个问

13、题：热是什么。古代人们就曾思索这个问题，但为此而臆想出来的人们就曾思索这个问题，但为此而臆想出来的种种假设，并未涉及热现象的任何实质。种种假设，并未涉及热现象的任何实质。 16世纪末，伽利略对热现象感到兴趣。他决世纪末，伽利略对热现象感到兴趣。他决定制作一个能指示物体定制作一个能指示物体“热热”程度的仪器（当程度的仪器（当时还没有温度的概念）。时还没有温度的概念）。 1593年，伽利略利用年，伽利略利用空气热胀冷缩的性质，制成了温度计的雏形。空气热胀冷缩的性质，制成了温度计的雏形。一、热现象的早期研究一、热现象的早期研究 伽利略温度计是伽利略温度计是一个象麦杆那么粗一个象麦杆那么粗的长玻璃管，

14、起一的长玻璃管，起一端带有鸡蛋大小的端带有鸡蛋大小的玻璃泡。使用时把玻璃泡。使用时把玻璃管插入水中，玻璃管插入水中，通过把玻璃泡预先通过把玻璃泡预先受热，使水沿管子受热，使水沿管子升高一些，这就构升高一些，这就构成了伽利略温度计。成了伽利略温度计。 2、温标的建立、温标的建立 要使用温度计确定物体的热状态，必须对温要使用温度计确定物体的热状态，必须对温度计进行刻度，这样才能对不同的热状态进行度计进行刻度，这样才能对不同的热状态进行比较。比较。 在在18世纪，温标的种类很多，但留下来的世纪，温标的种类很多，但留下来的只有以下三种：只有以下三种： 荷兰人华伦海特（荷兰人华伦海特（1686-1736

15、）制作了第）制作了第一个比较准确的温度计。一个比较准确的温度计。1709年选用酒精作年选用酒精作为测温物质，为测温物质，1714年以后又改水银为测温物年以后又改水银为测温物质。质。 法国的化学家法国的化学家雷伊雷伊（1582-1630）将伽利略）将伽利略的温度计简单的倒过来了，将水注入玻璃泡，而的温度计简单的倒过来了，将水注入玻璃泡，而将空气留在管中。于是，水成了测温物质，由于将空气留在管中。于是，水成了测温物质，由于他不知道封闭管子的上部，因水的蒸发会出现误他不知道封闭管子的上部，因水的蒸发会出现误差。差。 1659年，法国天文学家年，法国天文学家布里奥布里奥制造了第一把水制造了第一把水银作

16、为测温物质的水银温度计。银作为测温物质的水银温度计。 当时，对温度计测量的是什么物理量是很含糊当时，对温度计测量的是什么物理量是很含糊的，通常认为被测量的是热量，即使在的，通常认为被测量的是热量，即使在18世纪世纪的著作中可以看到的著作中可以看到“失去了多少度热失去了多少度热”或说物体或说物体“具有多少度热具有多少度热”等含糊的概念。等含糊的概念。 他选用三个固定点：结冰的盐水混合物的温他选用三个固定点：结冰的盐水混合物的温度定为度定为0度，人体的血液的温度定为度，人体的血液的温度定为96度，并度，并把他们之间分隔为把他们之间分隔为96度，第三个固定点为冰水度，第三个固定点为冰水混合物的温度，

17、定为混合物的温度，定为32度。而在度。而在1724年以后，年以后，他又把水的沸点他又把水的沸点212度作为一个固定点，这就度作为一个固定点，这就是是华氏温标华氏温标。法国的列缪尔（法国的列缪尔（1683-1757）设计了另一种温）设计了另一种温度计，他用酒精作为测温物质。他的温度计在冰点度计，他用酒精作为测温物质。他的温度计在冰点和沸点之间分为和沸点之间分为80份。这就是列氏温标。份。这就是列氏温标。1742年瑞典的天文学家年瑞典的天文学家摄尔修斯摄尔修斯定义水的沸点定义水的沸点为零度，冰的熔点为为零度，冰的熔点为100度，八年后度，八年后施勒默尔施勒默尔将两将两个固定点倒过来，建立了个固定点

18、倒过来，建立了摄氏温标摄氏温标。到到19世纪，世纪，1854年，年，开尔文开尔文提出开氏温标提出开氏温标（绝对温标），得到世界公认。（绝对温标），得到世界公认。 3、量热学的发展量热学的发展 热学中的许多基本概念，诸如热量、热容量等都热学中的许多基本概念，诸如热量、热容量等都是在量热学的发展过程中产生的。是在量热学的发展过程中产生的。 俄国的物理学家李赫曼在这方面做了许多工作。俄国的物理学家李赫曼在这方面做了许多工作。还有英国的化学家布拉克也作出了贡献。他第一个还有英国的化学家布拉克也作出了贡献。他第一个把温度和热量概念区分开，从而实现热学上的一大把温度和热量概念区分开，从而实现热学上的一大进

19、步。继而布拉克的学生进步。继而布拉克的学生伊而文伊而文引入了热容量的概引入了热容量的概念。接着在热学的研究中逐步确定了物质的比热、念。接着在热学的研究中逐步确定了物质的比热、溶解热、汽化热等概念。溶解热、汽化热等概念。4、热本性说的争论、热本性说的争论 第一种第一种 认为认为热是一种物质热是一种物质，即，即热质说热质说。代表人。代表人物：伊壁鸠鲁、付里叶、卡诺。认为热量是渗透物：伊壁鸠鲁、付里叶、卡诺。认为热量是渗透到物体空隙中的一种无重量的流体，热质的多少到物体空隙中的一种无重量的流体，热质的多少决定热量的多少。决定热量的多少。 第二种第二种 认为认为热是物体粒子的内部运动热是物体粒子的内部

20、运动，这是不，这是不能直接被观察而却是存在的一种运动。能直接被观察而却是存在的一种运动。 代表人物：笛卡尔、胡克、代表人物：笛卡尔、胡克、罗蒙诺索罗蒙诺索夫，伦夫，伦福德。他们认为：福德。他们认为：“尽管看不到，也不能否定分尽管看不到，也不能否定分子运动是存在的。子运动是存在的。” 从从17世纪下到世纪下到18世纪上，这两种观点同时并世纪上，这两种观点同时并存，并都有所发展。存，并都有所发展。 其中丹尼尔其中丹尼尔.伯努利和罗蒙诺索夫等，通过摩擦伯努利和罗蒙诺索夫等，通过摩擦声生热等现象详细研究了关于热的运动理论。但声生热等现象详细研究了关于热的运动理论。但是，由于人们当时采用了把热现象和其他

21、现象割是，由于人们当时采用了把热现象和其他现象割裂开来的研究方法，加上热质说比热的运动说更裂开来的研究方法，加上热质说比热的运动说更为简明，更加易被人接受，而大多数物理学家不为简明，更加易被人接受，而大多数物理学家不愿接受看不见摸不着的运动说。因此，从愿接受看不见摸不着的运动说。因此，从18世世纪中期开始，热质说得到愈来愈广泛的传播，并纪中期开始，热质说得到愈来愈广泛的传播，并占据了统治地位。占据了统治地位。 当时以热质说为主导思想的热学分支，除量热学外，当时以热质说为主导思想的热学分支，除量热学外，还有研究传热现象的传热学。传热学在还有研究传热现象的传热学。传热学在18世纪初就建立世纪初就建

22、立了定量的规律，这就是牛顿在了定量的规律，这就是牛顿在1701年发现的冷却定律：年发现的冷却定律：热的损失正比于温度差。热的损失正比于温度差。 在在1804年毕奥（年毕奥（1774-1862）根据热量守恒的思想建立）根据热量守恒的思想建立了初步的热传导理论，接着傅立叶（了初步的热传导理论，接着傅立叶（1768-1830）在）在1807年向巴黎科学院交了他的关于热传导的论文。由于年向巴黎科学院交了他的关于热传导的论文。由于拉格朗日等人认为缺乏严密性，论文没有通过。直到拉格朗日等人认为缺乏严密性，论文没有通过。直到1822年写成年写成热的分析理论热的分析理论一书，这本书总结了他在一书，这本书总结了他在热学领域内多年的研究成果。热学领域内多年的研究成果。 在这本书里他热传导方