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大佬教程收集整理的这篇文章主要介绍了物理学的进化大佬教程大佬觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

机械论的崛起

物理概念实际上是人类头脑的产物,像一个人努力尝试理解密封的手表,可以自创工作原理,但永远没有办法对比真正的工作原理,不断逼近真相的极限。

一个伟大的侦探故事、第一个线索

力不是维持运动的原因,而是改变运动的原因。

矢量、运动之谜

力是改变物体运动状态的,力有大小也有方向,是个矢量。矢量解释了曲线运动:与运动方向非平行的力。

留下一个线索

惯性质量:同样的力作用在不同质量的小球上,在光滑平面上运动距离不同。测得引力质量:用天平测得。二者相等是巧合(经典物理),还是有本质的内涵(现代物理)。

下落物体速度与质量无关。但是从同样的力在不同惯性质量物体的作用效果可得出,惯性质量决定改变运动状态的难易度,那么如果地球的作用力相同,惯性质量大的物体必然下落更慢,伽利略实验证明相等。所以地球在不同惯性质量物体上的引力必然不同。

下落物体的加速度正比于引力质量,而反比于惯性质量。所有物体下落加速度相同,故两种质量必然相等。

热是一种物质吗?

温度计的使用,基于一个假设:物体的温度在接触足够长的时间后,会变得一致。热是另外的东西,加热不同体积的水所消耗燃料或时间不同。比热:同样加热的两种物体,温度升高速度不同。

热有质量吗?没有,不同温度的物体在天平上平衡。这种无重量“物质”即卡路里。 热是物质吗,无重量的物质?摩擦为什么生热?物质没有改变,却生出了热量,升高了温度。热质说(认为热是一种物质)认为摩擦没有改变热量总量,只是改变了木头的比热,导致温度升高。拉姆福德观察到钻下来的金属屑温度极高,热量来自哪里,将同样质量的热金属屑和同样质量的金属放到等量冷水里,没发现所含热量不同。对于不同温度物质比热的测量证实了比热不随温度变化。热质说失效。

通过摩擦形成的热源看上去是无穷无尽的,任何孤立的物体组合毫无限制的持续供给任何东西,都不可能是实体性的物质。如果能想象出想热这种东西,我认为只可能是运动。——拉姆福德

过山车

理想无摩擦的过山车,速度与高度密切相关,势能与动能势能与动能总和不变,相互转化化,使高度和速度可以互推。

虑摩擦,热量、势能、动能总和不变。热质否掉滞后,物理认为热是一种能量。

热能与机械能的转化率

焦耳:实验测出,重力转化机械能和热能的比例。摩擦生热的量与消耗重力成正比。 物理学认识到存在质量能量两种物质的概念。物质有重量,能量无重量。能量形式多样,可以相互转化,封闭系统能量守恒、质量守恒。

哲学背景

机械论:亥姆霍兹——自然就是对力的过程。

物质的动力学理论

热不是与机械能有别的特殊能量形式,实施分子运动的动能。 相同的温度、体积、压强决定了粒子的平均动能即温度。无论何种气体,分子数量相等。 液化:分子平均动能下降,液体中的布朗运动。

第二章 机械论的没落

两种电流体

想象两种点流体,正和负,解释验电器现象。在孤立系统中,各自的数量可增大减小,但总数恒定。此外,相同的电流体相斥,不同的相吸。没有绝对的绝缘体和导体。 电流体像热一样,无重量。 库伦力类似于引力的作用方式。 电势类似于温度,电荷类似于热量。带同样电荷的不同大小金属,小的那个电势高,电荷逃逸的趋势更强(电势),因为电荷排列的更紧密。 类似温度,两个具有不同电势的导体接触,电势会变得相同;电容量(类似比热容)不同的物体,等量电荷产生不同的变化;温度计测量,与导体接触的验电器也能指示自身与导体的电势。 不同:热量传递有时间,电势差会在瞬间消失,电荷流向另一个导体。 以上表明,机械论可解释电学基本事实,磁也一样。

磁流体

磁铁中间磁力小,但如果打断,同样位置变成短点,又有磁力了。 普通的铁中,存在很多磁偶极,只是排列混乱,无磁力,而在磁铁中是有规律的排列。磁铁靠近铁,吸引了铁中的磁偶极,拿开磁铁又恢复原状。 如果磁铁足够大,可以排除另一极的影响,那么磁极作用力与引力和库仑力规律相同。地球也是巨大的磁偶极。 机械论可以解释磁和电,但不得不发明正负两种点流体及磁偶极,不是那么满意。

第一个严重困难

电学的发展始于电流的发现,偶然性发挥了很大作用,加尔瓦尼的偶然发现使伏特发明了伏特电池——锌和铜之间的电势差。可以不断产生电流并在导线上产生热量。孤立系统产生热量是由化学能-电能-热能这个链产生的。 奥斯特实验:电流产生的力可以作用与磁极,且垂直于电流方向——与机械论不同,其他力都是沿着一条相互吸引或排斥的物体的线作用的。 机械论——一切都可以被力解释,而力与距离相关(库伦、引力、磁力),与速度无关。 用一个电荷来做实验,可以发现力不在电荷与磁铁的连线上,且力的强度取决于电荷运动速度。 表达方向和大小的定律极其复杂,机械论面临严重困难而动摇。 某种理论出现困难,对旧理论可进行推广,暂时摆脱困境,直到无法修补。

光速

伽利略提出测定光速,方法:遥远距离的两个人,A发出光信号,B看到光信号后发出光信号,A可以测得从发射信号到收到信号之间的时间间隔。提出了正确的问题,只是数学和实验技术不够未能解决。 伽利略没想到,用镜子也可以代替B,一个人即可实验。菲佐实现了地基测量光速,罗默用天文观测测量光速。

作为物质的光

光沿直线传播,除非折射。类似电荷、磁偶极,创造了光微粒,可以解释反射,玻璃或水中的粒子影响了光微粒,似乎可以解释折射。

颜色之谜

牛顿发现各种颜色都存在于白色光之中,可解释为各种颜色微粒被棱镜分开,因为玻璃对不同颜色微粒有不同的作用力,对紫色最强,对红色最弱,因此折射路径不同。

还可已通过棱镜,逆向操作,将光谱合并为白色光。分离的单色光无法再被棱镜分解。

推论:如果太阳只发射某种颜色的光,则各种色彩会消失,要么单色,要么黑色。只有炽热金属钠照明的房间内,所有东西都是黄色或黑色。微粒理论似乎可以解释,只是引入太多不同的物质;而另一套理论也可以解释。

什么是波?

波:风吹麦浪、石头入水,波是物质的一种运动状态,不是物质本身。 双层球体(脉动球),内层球体有节奏膨胀收缩,挤压相邻介质粒子,增加了粒子密度,收缩时密度减少。这种密度会在整个介质中传递,介质粒子本身微小振动,而整个运动呈现出波的形式。 不是物质的东西的运动,即能量通过物质传递。 波的特性:1.波的传播速度与介质有关。2.波长,波峰之间的距离。 波是一种力学理论。可以简化为粒子的运动,粒子是物质的组成成分。成功的解释声学现象。 粒子运动和波本身运动是不同的,在脉动球的粒子中,发生在一条直线上。介质的粒子沿着短线段震荡,密度随这运动周期性的增大减小。波传播的方向与粒子在其上的振荡线是重合的,这种波叫纵波。

横波呢?一个球在胶状物中绕轴小角度反复旋转,胶状物沿着球运动,而波沿着球的径向传播,介质运动方向与之垂直。

物理学的进化

水的波动是横波,漂浮物上下浮动,波沿着水平面传播。声波是纵波。 在均匀介质中的脉动或球振动产生的波是球面波,如果距离波源足够远,可视为平面波。

光的波动理论

惠更斯:光是波,是能量的转移,不是物质。微粒说vs波动说解释光现象:

  • 光速?粒子在虚空中的运行速度vs波的速度
  • 波需要介质,而光可在真空传播。波理论需要引入以太,微粒说需要引入各种颜色的光微粒。
  • 光沿着直线传播,而波可以绕过物体,波动说如何解释影子?河中短波被大船阻断,在背后形成影子;光形成影子极可能是因为波长比普通的障碍物要小,因而无法绕过,如果障碍物足够小,光可以弯曲绕过——可通过实验检验。
  • 折射:波动说:两个人举着棍子同速度走动,棍子平行位移,如果一瞬间两个人的速度差变化后又恢复同速,棍子将转换角度。光斜射入玻璃与此类似,不同波长的光在以太中速度相同,在玻璃中速度不同,一边已经开始以光在玻璃中速度传播,另一边还未进入玻璃的以在空气中速度传播,导致了转向。微粒说:不同颜色微粒在真空中速度相同,在玻璃中速度不同。
  • 颜色:波动说:波长对应不同颜色,白色光是不同波长光的混合;微粒说:白色光是不同颜色微粒的混合。 实验的判决:光是否会弯曲,障碍物足够小,是否不会留下影子。托马斯-扬,菲涅尔实验证明了。 单色光会在小孔后留下光斑,当小孔缩小到足够小,明显阴影分界消失,出现明暗相间的环。如果是两个极靠近的小孔,将出现明暗相间条纹,两边逐渐融入黑暗。

光是纵波还是横波?

波动理论解释了光现象,但还需要解决以太的力学性质。光是横波吗?像声一样,因为介质密度变化而形成,粒子振动与传播方向相同?或是以太如同胶状物,以太粒子的运动方向与传播方向垂直? 如果是纵波,设计机械的以太性质很容易解决。 用两片电气石晶体,对着光源,然后旋转,光会变暗直至消失,转一圈后光又出现了。如果光是纵波,旋转不会影响旋转轴处的光线。所以需认为光是横波。而介质以太就必须具有果冻一样的性质。

以太和机械论

用机械论解释以太的假设都失败了,假设有粒子构成,粒子之间相互作用,方向同连线,大小与距离相关,必须做出牵强的假设。

光能穿过以太,星球与以太相对运动没有阻碍,说明以太粒子和物质粒子不会相互作用。 光穿过以太和水,速度发生变化,必须假定以太和物质有相互作用,除此之外在任何机械现象中都没有。非常矛盾。

第三章 场,相对论

如何表示场

法拉第、麦克斯韦、赫兹的成果引领出不同与机械论的新哲学观点。

力的场表示法

引力除了用距离和质量表示外,还可以用引力场表达:如,指向太阳的引力线。 引力线永远垂直于球表面,接近球的地方密度大,密度的变化与距离的平方成正比,如距离增加到2倍,密度下降到1/4。 力通过这些线时的速度是无穷大,根据牛顿,两个物体之间的力与距离和质量相关,无关时间,力不费时间即在两个物体间传递。 机械论:一切力必须作用在粒子的连线上,只与距离有关。 电流产生的磁力,垂直于导线与磁极的连线,且与电流速度有关。而围绕电流的力线是圆,力的方向是圆的切线,因此垂直于与磁极的连线(圆的半径)。任何电流产生磁场,对附近磁极产生作用,这个原理可以用于检测电流。 螺旋管导线产生的磁场与磁铁的磁场类似,从一端到另一端。 暂时假定,场能表达场源的一切作用影响。实验证明,螺旋管通电与磁铁产生作用一样。 推论:场的性质本身具有关键意义,场源不同无关紧要。 静止的电荷周围有经典场,类似与引力场,可解释库仑力。 静电场不会影响静磁场。电荷运动即电流,即电场变化,+电荷运动而产生的的电场变化永远有磁场伴随,奥斯特实验证实。电场变化越快(电荷大,速度快),伴随的磁场就越强。电流体语言被转化为场语言。

场理论的两大支柱场的真实性

场和以太

力学框架

以太和运动

时间,距离,相对论相对论和力学

时间﹣空间连续统广义相对论

电梯内外

几何和实验

广义相对论及其证实场和物质

第四章

量子

连续性,不连续性

物质和电的基本量子

光量子

光谱

物质波

概率波

物理学与真实本章小结

大佬总结

以上是大佬教程为你收集整理的物理学的进化全部内容,希望文章能够帮你解决物理学的进化所遇到的程序开发问题。

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