物理学和人类文明ppt课件

1、 空间尺度空间尺度 距离距离（米）（米） 1027 哈勃半径哈勃半径（150 亿光年）亿光年） 1021 银河系银河系（10 万光年）万光年） 1012 太阳系太阳系（1 光小时）光小时） 109 太阳太阳 1 人人 10-3 DNA 长度长度 10-6 细胞细胞 10-10 原子原子 10-15 原子核原子核 10 10- -1717 e, z0, w, , 时间（秒）时间（秒） 1018 宇宙年龄宇宙年龄 1017 地球年龄地球年龄 1014 古人类古人类 1012 人类文明人类文明 1011 1010 人寿命人寿命 109 108 地球公转（年）地球公转（年） 107 100 摆钟周期摆

2、钟周期 10-2 电视扫描周期电视扫描周期 10-3 10-25 Z0粒子寿命粒子寿命 时间尺度时间尺度 第一章 经典物理学 1. 天地运动 浩瀚、沉寂的宇宙浩瀚、沉寂的宇宙仙女星座仙女星座距地球距地球2,300,000光年光年是肉眼可见的最远天体是肉眼可见的最远天体!宇宙中类似星座超越几十亿个宇宙中类似星座超越几十亿个!银河星系银河星系直径约直径约100,000光年光年内有约内有约4000亿颗恒星亿颗恒星!太阳系的演化过程太阳系直径太阳系直径: 约约 11 光小时光小时;地球公转轨道直径地球公转轨道直径: 约约 1000 光秒光秒!惠更斯号惠更斯号: : 土卫六外表土卫六外表火星外表火星外表

3、半径 R 6400 公里的蓝色地球 无疑是浩瀚的宇宙中最美丽的 一颗星球 ! 从月球外表看地球荒凉的月球外表荒凉的月球外表嫦娥一号嫦娥一号传回首幅月面图像传回首幅月面图像(2019年年11月月26日日)低速宏观天体运动低速宏观天体运动： 牛顿三定律牛顿三定律 万有引力定律万有引力定律 引力引力 F 0 距离距离 r 2rmMGF 行星能量行星能量 E = 动能动能 + 势能势能椭圆椭圆: E 0太阳一直位于焦点太阳一直位于焦点 绝对时空观绝对时空观： 时空相互独立时空相互独立; 空间处处均匀、静止；空间处处均匀、静止； 时间流逝绝对恒速！时间流逝绝对恒速！ 决定论因果律决定论因果律： 因果一一

4、对应因果一一对应; 因果关系不可倒置因果关系不可倒置！ 动量守恒动量守恒 空间平移不变性空间平移不变性 t a S S x1 x2 x 能能量量守守恒恒 时时间间平平移移不不变变性性 x t T T t1 t2 t 经典力学经典力学: : 克服了人类长期以来有关克服了人类长期以来有关 “天”和“地”的愚昧观念！“天”和“地”的愚昧观念！ 适用范围适用范围： 低速低速 ( V10-6米 ) 弱引力场弱引力场 抓主要矛盾抓主要矛盾, , 略次要矛盾略次要矛盾 ！例例: 地球绕太阳地球绕太阳 公转的轨道公转的轨道32122fffdtrdm牛顿方程牛顿方程:122fdtrdm假设假设 f1 f2 +

5、f3+ 成立！成立！ml例例: 单摆单摆理想近似理想近似: 1. 细绳细绳, 无质量无质量, 不可伸长不可伸长 2. 摆锤质点摆锤质点, 质量不变质量不变 3. 小角度小角度 4. 无空气阻力无空气阻力 5. 无无其它其它外力外力(引力之外引力之外) 6. 系统处于惯性系系统处于惯性系 ml222132122dtdffffdtrdmlg2单摆方程单摆方程:简化简化例例: 抓主要矛盾抓主要矛盾 ?小小: 次要次要 ?大大: 主要主要 ?万有引力定律：万有引力定律：推理过程推理过程: : 因为今天有一只野兔撞在这个树桩上因为今天有一只野兔撞在这个树桩上, , 所以明天还会有一只野兔撞在这个树桩上所

6、以明天还会有一只野兔撞在这个树桩上, , 所以后天还会有一只野兔撞在这个树桩上所以后天还会有一只野兔撞在这个树桩上, , . . . . . . . . . . . . n = 1“守株待兔守株待兔” 大前提：自然规律应该是简约的大前提：自然规律应该是简约的. 行星运动是自然规律行星运动是自然规律, 所以应该是以最简约的方式运动所以应该是以最简约的方式运动. (日心说日心说),(),(42222222tcmcttrr克莱因克莱因-戈登戈登(Klein-Gordon)方程方程),(),(2tmccittirrr狄拉克狄拉克(Dirac)方程方程问题：无法证明大前提的正确性，问题：无法证明大前提的

7、正确性， 可导致先验论。可导致先验论。 人之初，性本善。人之初，性本善。二十年后又是一条好汉！二十年后又是一条好汉！好有好报，恶有恶报好有好报，恶有恶报!自然规律应该是美的。自然规律应该是美的。物理规律在任何参照系中具有同样的方式。物理规律在任何参照系中具有同样的方式。 。 。 。 。 - 无法证明无法证明 世世界界是是物物质质的的, , 物物质质始始终终是是运运动动 着着的的, , 物物质质的的运运动动是是有有规规律律的的, , 这这种种 规规律律是是可可以以被被人人所所认认识识的的. . 且可被恣意次准确定量、客观地反复且可被恣意次准确定量、客观地反复 ! !但不是无限可反复！但不是无限可

8、反复！伽伽利利略略科科学学方方法法论论 + 形形而而上上学学 形形而而上上学学 伽伽利利略略科科学学方方法法论论 + + 归归纳纳推推理理 守守株株待待兔兔 野野兔兔的的颜颜色色、形形貌貌、体体积积、质质量量、奔奔跑跑速速度度、 加加速速度度、运运动动轨轨迹迹、每每天天出出现现的的时时间间 . . . NoImage张铁林: 我爷爷的爷爷说好! (乌江三榨)三鹿奶粉代言人三鹿奶粉代言人严谨性的相对性严谨性的相对性: : 理工学科理工学科: : 精确、定量、客观可重复精确、定量、客观可重复 人文社科人文社科: : 逻辑性和因果关系逻辑性和因果关系 但但“创新创新”必须以必须以“严谨严谨”为前提为前提, , 任何学科也能不例外任何学科也能不例外! ! 严严谨谨性性的