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物理学发展的三个时期

科普小知识2022-08-18 17:41:26
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物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展的。它经历了一个漫长的发展过程。纵观物理学的发展历史,根据其不同阶段的特点,可以大致分为三个发展阶段:物理学的萌芽阶段、物理学的经典阶段和物理学的现代阶段。

物理学的萌芽时期

在古代,由于生产水平低,人们对自然的理解主要依赖于不充分的观察和基于此的直观的和思辨的推测来把握自然现象的一般性质。因此,自然科学知识基本上属于现象描述、经验总结和思辨。当时,物理学知识被纳入统一的自然哲学。

这一时期,力学与生产实践密切相关,如静力学中的简单力学、杠杆原理、浮力定律等。,首先得到了极大的发展。在《墨经》中,描述了一个强大的概念(“力,形状是令人兴奋的”)。在光学方面,我积累了关于直接级数、折射、反射、针孔成像、凹凸镜等方面的知识。莫箐有八项关于光学知识的记录。在古希腊,欧几里德(公元前450-380年)等著作也讨论了光的线性传播和反射的规律,并对光的折射现象做了一些研究。在电磁学中,人们发现了摩擦起电和磁铁吸附等现象,并在此基础上发明了指南针。声学,由于音乐的发展和乐器的创造,积累了大量关于音乐规律和共鸣的知识。在物质结构和相互作用方面,提出了原子论、元气论、阴阳五行论、以太论等假说。

在这一时期,虽然观察和推测是人们理解自然的主要手段和方法,但也有一些类似于用实验来研究物理现象的方法。如宋代沈括在孟茜碧潭进行的声共振实验,自然磁铁的人工磁化实验,以及心香蜀中赵有勤的大规模光学实验都是典型的例子。

简而言之,从古代到中世纪末期(欧洲通常称5至15世纪为中世纪),由于生产的发展,虽然积累了大量的物理知识,并为实验科学的生产准备了一些条件和实验,但这些都不是系统的自然科学研究。在这一时期,物理学仍处于初级阶段。

(2)经典物理时期

15世纪末,资本主义生产关系的出现促进了生产和技术的巨大发展。席卷西欧的文艺复兴解放了人们的思想,激发了他们的探索精神。现代自然科学就是在这种物质和思想的历史条件下诞生的。系统观测实验和严格的数学推导被引入物理学,导致了17世纪的“科学革命”,主要是在天文学和力学领域。牛顿力学系统的建立标志着现代物理学的诞生。整个18世纪,物理学处于一个逐步消化、积累和准备的阶段。新的科学思想、方法和理论得到了传播、完善和发展。牛顿力学完成了分析工作,建立了分析力学。光学、热学和静电学也完成了它们的基础工作,成为物理学的几个基本学科。人们使用机械模型来理解各种物理现象,使得机械论自然观成为18世纪物理学的主导思想。19世纪,物理学取得了迅速而重要的发展,各种自然场之间的联系和转换被广泛发现,新的数学方法被广泛引入物理学,波动光学、热力学和分子运动理论、经典电磁场理论等完整的分析理论体系相继建立,使经典物理学臻于完善。物理学的伟大成就深刻揭示了自然界的统一性,为辩证唯物主义自然观提供了重要的科学依据。

(3)现代物理学时期

19世纪末物理学的一系列重大发现给经典物理学本身的理论体系带来了不可克服的危机,从而引发了现代物理学的一场革命。由于生产技术的发展、精密和大型仪器的发明以及物理学思想的变化,这一时期的物理学理论呈现出快速发展的态势。研究对象从低速到高速,从宏观到微观,深入到宇宙和这个巨大的富含星云复合体的物质结构内部。对宏观世界结构、运动规律和微观物质运动规律的理解产生了重大变化。相对论量子力学的建立克服了经典物理学的危机,完成了经典物理学向现代物理学的转变,在物理学的理论基础上实现了质的飞跃,改变了人们对物理世界的看法。自1927年以来,量子场论、核物理、粒子物理、天体物理学和现代宇宙学发展迅速。物理学向其他学科的发展产生了一系列新的物理学部门和边缘学科,为现代科学技术提供了新的思路和方法。现代物理学的发展给人们对物质、运动、空间、时间、因果关系甚至生命现象的理解以及物理学理论的本质带来了巨大的变化。现在越来越多的事实表明,物理学正在酝酿新的突破,揭开微观和宏观深度的奥秘。现代物理学的理论成果已经应用于实践,许多新的技术科学如原子能、半导体、计算机、激光、航天等已经出现。这些新兴技术正在大力推动新的科技革命,促进生产发展。然而,随着生产和新技术的发展,物理学的发展得到了极大的推动。这是物理学的发展和生产的发展之间的辩证关系。