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物理学发展简史

来源:山东师范大学化学化工与材料科学学院 作者:杨沛臻

一、前言

物理学的发展大致经历了三个时期:古代物理学时期、近代物理学时期(又称经典物理学时期)和现代物理学时期。本文将逐一进行简要介绍其主要成就及特点,使物理学的发展历程显得清晰而明了。

二、正文

1.古代物理学

古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪,是物理学的萌芽时期。

最初的物理学是融合在哲学之中的,人们所思考的,更多的是关于哲学方面的问题,而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征:在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎;在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测;在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识,其中静力学发展较为完善。

文艺复兴时期人文主义思想广泛传播,与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来,这一时期,力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。

2.近代物理学

物理学的开端源溯深远,但若说物理学真正意义上的征服世界还是在19世纪末。古老的牛顿力学城堡历经岁月磨砺风雨吹打依旧屹立不倒,反而更凸显他的伟大与坚固。从天上的行星到地上的石头,万物皆毕恭毕敬的遵循它的规律。光学方面波动论统一天下,神奇的麦式方程完美的诠释了这个理论并将其扩大到整个电磁领域。热学方面,热力学三大定律已基本建立,而在克劳修斯·范德瓦尔斯的努力下,分子动理论和统计热力学成功建立。当然,更令人惊奇的是这一切似乎都彼此包含。经典力学、经典电动力学、经典热力学形成物理世界三大支柱。它们紧紧结合在一块,构建起一座华丽而雄伟的殿堂。那是一段伟大而光荣的日子,是经典物理的黄金时代。

3.现代物理学

现代物理学时期,即从19世纪末至今,是现代物理学的诞生和取得革命性发展时期。

20世纪初,爱因斯坦大胆地抛弃了传统观念,创造性地提出了狄义相对论,永久性地解决了光速不变的难题,完成了人类历史上一次伟大的时空革命。十年之后,爱因斯坦提出等效原理和广义协变原理的假设,并在此基础上创立了广义相对论,揭示了万有引力的本质。

而普朗克引入了“能量子”的假设,标志着量子物理学的诞生,具有划时代的意义。随后玻尔在普朗克和爱因斯坦“量子化”概念和卢瑟福了“原子核核式结构”模型的影响下提出了氢原子的玻尔模型。德布罗意把光的“波粒二象性”推广到了所有物质粒子。薛定谔则用波动方程完美解释了物质与波的内在联系,量子力学逐渐趋于完善。

量子力学与相对论力学的产生成为现代物理学发展的主要标志,其研究对象由低速到高速,由宏观到微观,深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部,对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识,产生了重大的变革。随后的几十年即从1927年至今,是现代物理学的飞速发展阶段,这一期间产生了量子场论、原子核物理学、粒子物理学、半导体物理学、现代宇宙学、现代物理技术等分支学科,物理学日渐趋于成熟。

三、结语

研究历史是为了更好地开创未来,我们如今站在巨人的肩膀上,更要学习物理学家的恒心毅力,保持对科学的探究,对自然的敬畏,从而使物理更好地服务于人类。

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