1、神奇无处不在！面对神奇，人们总有一种想要了解自然奥秘的渴望，它促使我们去努力探索、坚持不懈,在自然中 在生活中,第一章 打开物理世界的大门,我从事科学研究的动机，来自一种想要了解自然奥秘的无法遏制的渴望，而不是别的什么目的。 爱因斯坦,第二节 探索之路,远古的先人们早就开始思索自然界的神奇现象了，而那些能直接刺激感官（如眼睛和耳朵）的神奇现象则最能引起他们的注意。从古人的文字和图画中便可看出他们的一些科学思索。,古文明中的科学思索,甲骨文是中国的一种古代文字，是汉字的早期形式，有时候也被认为是汉字的书体之一，也是现存中国王朝时期最古老的一种成熟文字。属于上古汉语，而非上古或者原始的其他语系的语
2、言。甲骨文，又称“契文”、“甲骨卜辞”、殷墟文字或“龟甲兽骨文”。甲骨文记录和反映了商朝的政治和经济情况，主要指中国商朝后期（前14前11世纪）王室用于占卜吉凶记事而在龟甲或兽骨上契刻的文字，内容一般是占卜所问之事或者是所得结果。,甲骨文与现代汉语部分对照,甲骨文“磬”,甲骨文“磬” (古代打击乐器) ，好象是一块很大的斜面石头（字右部）和一只拿着结实木槌的手（字左部） ，这只手正拿着木槌欲敲打石块。从甲骨文“磬”的结构可知,古人很早便知道声音与碰击有关。石头上分叉的笔画有时被解释成悬挂它的绳子形象，有时又被解释成某种形式的装饰品。磬和耳组成了 “聲” （声）字，这似乎表示耳朵听的是木槌敲打磬
3、发出的声音。,磬是古代石制的一种打击乐器,东巴文是一种兼备表意和表音成分的图画象形文字。其文字形态十分原始，甚至比甲骨文的形态还要原始，属于文字起源的早期形态，但亦能完整纪录典藏。东巴文是居于西藏东部及云南省北部的少数民族纳西族所使用的文字。东巴文源于纳西族的宗教典籍兼百科全书的东巴经。由于这种文字由东巴(智者)所掌握，故称东巴文。,纳西族东巴象形文字“晒干”,字的上部为发出光线的太阳，字的中部为被蒸发的水气，字的下部则为大地。该字的意思为日光照射大地，使地面的水蒸发，以便达到晒干的目的。东巴文”晒干”,已含有太阳光致使大地水气蒸发的科学思维成分。,夹：含杠杆的原理,纳西族东巴象形文字,劈：包
4、含着压强的物理知识,越：蕴涵了物体的运动的知识,煮：蕴涵了水从液态变化到气态的物理知识,古人的宇宙模型之一,古人通过对日月星辰以及周围事物的观察,设想着宇宙的模样。有古人认为地球是平的,日月星辰在大气中远行,其上方扣着穹顶。,除文字、图画外，从世界各地的文物古迹也能看出古人对宇宙万物的科学思索。,安徽凌家滩出土的雕刻玉版 英格兰的石头阵,距今约5000年的雕刻玉版，是中国古人天圆地方宇宙观的早期展现。,安徽凌家滩出土的雕刻玉版,玉版中央雕刻的圆形象天，外面的轮廓方形象地，侧面拱形象天穹，只是天盘与地盘尚未分离，这表现了比较原始的天圆地方的思想。在这种宇宙观的基础上，逐渐产生了“司南”（指南针）
5、。指南针是我国古代的四大发明之一。,英格兰石头阵,出现在世界不同地方的石头阵神秘莫测。有研究认为,其功能之一是帮助古人用于观察天象。,英国西南部的石头阵（又称巨石阵），被一些考古学者认为是人类现存最早的天文观察台之一。它大约建立于公元前3000年到公元前2500年左右。1960年，天文学家杰拉德霍金斯借助计算机发现：在夏至这天，从英格兰石头阵圆圈中心观察时，刚刚升起的太阳必 将从远离中心的一块“巨石脚跟” 上射出来。而在其他重要的节令 、日子，太阳、月亮升起和落下 的方向也同样与另外的巨石一一 对准成一条直线。它的外围坑洞 可以被用来预报月食。,灿烂的古代文明闪烁着古人朦胧的理性之光，也为人们
6、科学地认识世界奠定基础。在物理学发展的漫长历程中，不少前辈作出卓越贡献。,物理学的进步之阶,物理学的发展可分为三个阶段：第一阶段，自然科学先驱哥白尼冲击了托勒密体系，提出了 “日心说”。经典力学和实验物理学先驱伽利略用望远镜观察天空，其观察所得数据进一步支持了哥白尼的理论。,托勒密(约90年-168年)古希腊地理学家，天文学家，数学家。长期进行天文观测。他创立的“地心说” ,认为:地球是球形的，静止居于宇宙的中心，太阳、月球、行星和恒星都是围绕地球转动的。,哥白尼的“日心说”：太阳是不动的，而且在宇宙中心，地球和其他行星都围绕太阳旋转，只有月亮环绕地球运行。,哥白尼(1473-1543),伽利
7、略(1564-1642),经典力学和实验物理学的先驱。伽利略率先用望远镜观察天空，其观察所得数据进一步支持了哥白尼的 “日心说”。,1609年，意大利科学家伽利略用他新发明的望远镜，找到了支持哥白尼学说的确凿证据。他看见金星也像月亮一样，都有周期性的运动有时候呈半月型，有时是新月型，有时是满月。这说明金星确实绕着太阳运转。伽利略还发现，木星周围也有几个小卫星绕着它运转，这更加有力地反驳了一切行星都围绕地球运转的假设。,第二阶段，牛顿在前人的基础上构建了经典力学体系。,牛顿（1643-1727），通过观察和实验，发现一系列自然规律。例如运动三大定律，万有引力定律，并归纳出数学公式，由此构建了经典
8、力学体系。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。,惯性定律,加速度定律,作用力和反作用力定律,牛顿的运动三大定律,万有引力定律,牛顿（1643-1727）， 17世纪人类最伟大的科学家，是人类历史上屈指可数的几个科学巨匠之一，在物理学、数学、天文学方面的贡献都是划时代的。在数学界，他总结出了微积分；在物理界，他总结出了万有引力定律以及经典力学的三大定律；在光学方面，他最早发现了白光的组成，指出了色散的本质。牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著自然哲学的数学原理中。,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？,1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开
9、尔文勋爵作了展望新世纪的发言:“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。”,开尔文 (1824-1907),第一朵乌云迈克耳逊-莫雷实验与“以太”说破灭。从第一朵乌云降生了相对论（1905年）第二朵乌云黑体辐射与“紫外灾难”。从第二朵乌云降生了量子论（1900底）,第三阶段是现代物理学的产生和发展，在该阶段的主要突破则是爱因斯坦的相对论和玻尔等人的量子力学。,20世纪杰出的物理学家爱因斯坦认为：当物体的运动速度接近光速时，人们所熟悉的
10、空间和时间等概念都会发生变化。,爱因斯坦（1879-1955）,从低速到高速相对论：当物体运动的速度比光速小得多时，质量、时间和长度的变化很小，可以忽略，经典力学完全适用。但如果物体运动速度可以和光速相比较时，质量、时间和长度的变化就很大，经典力学就不再适用，相对论阐述了物体在以接近光速运动时所遵循的规律。,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定经典力学体系。经典力学体系反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对经典力学体系的继承和发展。经典力学体系是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。,相对论与经典力学体系的关系,普朗
11、克、玻尔等量子力学主要莫基人，发现微观世界的物理规律与宏观世界的物理规律有很大的差异。,普朗克(1858-1947) 玻尔（1885-1962）,从宏观到微观量子力学：物理学研究深入到微观世界，发现微观粒子不但具有粒子的性质，还能产生干涉、衍射现象。干涉和衍射是波所特有的性质。也就是说微观粒子具有波动性。这是牛顿经典力学无法解释的。正是在这种情形下，量子力学应运而生，量子力学能够很好地解释微观粒子的运动规律。,量子论确实深奥难懂，甚至连量子论奠基人之一的玻尔都说：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”,量子论的意义,量子力学标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。,物理学便是在哥白尼、伽利略、牛顿、爱因斯坦、玻尔等科学巨匠经过漫长、不断的艰辛努力，才有了今天的辉煌。希望大家努力学习，经过你们年轻一代的艰辛努力，物理学将会有更加辉煌的未来。,
