聊聊 :物理学史

一,物理的早期历史

早期物理作为自然科学的一个重要分支,脱胎于希腊哲学,源自于古希腊人对自然界的一种观察和思考,即便在Newton时代,两者也不曾严格的分开。

只到近代几百年,自然科学才分化成更为具体的领域:物理学,化学,生物学,地质学……

这是一次漫长、伟大而意义深远的变革,它意味着:人类为了对世间的自然现象作出更为深刻、透彻的理解,已不再满足于定性的思辨。

开始走出哲学理念的泥潭,注重观察、测量与检验,基于逻辑与证据,理论与实验,以定量思维研究这个复杂的世界。

在历史进程中,以下人物的贡献尤为突出:

17世纪

基于Galileo 和Kepler的工作基础,Newdon建立了完整的经典力学理论,开创了现代意义上的物理学开端。

18~19世纪

基于大量实验基础,Cano, Joule, Kelvin, Clausius 建立了宏观的热力学理论

与此同时,Clausius, Maxwell, Boltzmann 又建立了理解 热现象的气体分子动理学。

而Cullen, Oster, Ampere, Faraday, Maxwell 则建立了电磁学理论。

基于经典力学,经典电磁学,经典热力学的建立,一栋“经典物理大厦”巍然耸立,足以解释日常生活中遇到的大多数问题。

此时,物理学家们以为抵达物理的终点,以

kelvin为代表,回顾历史以来的成就而认为 :“ 物理学不会再有突破性的进展 ,剩下的工作无非修修补补 ,更为精确测量一些常数值而已 ”

而基尔霍夫(1824-1887)也说过类似的话 :“ 物理学已经无所作为,往后无非在已知规律的小数点后面加上几个数字而已。”

普朗克的导师 P.约里(1809-1884)也曾劝说他不要学纯理论,因为物理学 “是一门高度发展的、几乎是臻善臻美的科学”

然而,这种天真的错觉很快被终结,不久就出现一些与经典物理预言不相容的实验事实,宛若 “两朵小乌云”(开尔文)笼罩着大厦,既构成挑战又构成了一个重大机遇。

第一朵小乌云,源自于光的波动理论 ( 迈克尔孙实验测量为0结果,与 “以太漂移”观点构成矛盾 )

第二朵小乌云源自于黑体辐射理论。( 热辐射物体的能量按发光波长分布的两个公式:维恩公式和瑞利一金斯公式。两个公式算出的结果不是在长波就是在短波与实验结果不符 )

两朵小乌云颠覆了旧理论体系的框架,导致了二十世纪物理学的两大理论体系:相对论和量子力学的诞生。

前者由 Einstein 单枪匹马一个人所建立。

后者由Planck, Einstein, Bohr, Deloy, Heisenberg, Schrodinger, Born 等高手共同创建。

到了20世纪的后现代,物理学已然分化为:粒子物理,原子核物理,原子分子物理,凝聚态物理,激光物理、电子物理、等离子物理… 等众多新分支。

且,与其他学科开始杂交,硬生生繁殖出:天体物理,地球物理,化学物理,生物物理…等交叉科学。

现代物理学已从一艘小帆船成长为一条航空母舰。

值的注意的是:一个世纪前,天空中只飘着两朵小乌云,经过物理学家一个多世纪的不懈努力,现如今,仰头望去,漫天皆是乌云……

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