1、物理學(xué)的發(fā)展史及心得體會(huì)物理學(xué)的發(fā)展史歸根到底其實(shí)就是人類勞動(dòng)文明的一部發(fā)展史，勞動(dòng)創(chuàng)造了人本身，而勞動(dòng)是從創(chuàng)造工具開(kāi)始的人類從開(kāi)始制作第一把石刀的時(shí)候，就認(rèn)識(shí)到它銳利的刃部可以集中較大的壓力。工具的進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)，導(dǎo)致簡(jiǎn)單機(jī)械的出現(xiàn)，由于運(yùn)輸舉重物的需要，逐步出現(xiàn)了杠桿，滑輪、斜面等裝置。由于古代生產(chǎn)水平的低下，人們對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)除了直接的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累外，就是靠對(duì)自然界的觀察和在這些觀察經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的天才的直覺(jué)的思辨的猜測(cè)。在這個(gè)時(shí)期，靜力學(xué)包括簡(jiǎn)單機(jī)械、杠桿原理、浮力定律等首先有所發(fā)展。在光學(xué)方面積累了光的直進(jìn)、折射、反射、小孔成象、凹凸面鏡等方面的知識(shí)，古希臘的歐幾里德等的著作中

2、也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到光的直線傳播和反射定律，并且研究了光的折射現(xiàn)象。關(guān)于靜電和靜磁現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了摩擦起電磁石召鐵，先發(fā)明了司南, 以后又制成了指南針。聲學(xué)由于音樂(lè)的發(fā)展和樂(lè)器的制造，積累了不少樂(lè)律共鳴方面的知識(shí)等等。關(guān)于物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)和相互作用, 人們提出了諸如原子論、元?dú)庹摗㈥庩?yáng)五行說(shuō)、以太等天才的假說(shuō), 這對(duì)后來(lái)物理思想的發(fā)展, 產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。總之, 這個(gè)時(shí)期的物理學(xué)處于萌芽時(shí)期, 還沒(méi)有從自然哲學(xué)中分化出來(lái)。觀察思辮是這個(gè)時(shí)期研究的主要方法。與這種物理學(xué)狀況相適應(yīng),在自然科學(xué)家中占統(tǒng)治地位的自然觀,是原始的唯物論和樸素的辯證法。而物理學(xué)大體上可以分為兩個(gè)時(shí)期，一個(gè)是十九世紀(jì)前人類對(duì)聲光熱電力的

3、研究的經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期，另一個(gè)是十九世紀(jì)后直至現(xiàn)在的人類對(duì)光子量子類的研究的現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期。經(jīng)典物理學(xué)經(jīng)歷了一段漫長(zhǎng)的時(shí)期，由于生產(chǎn)的推動(dòng),物理學(xué)開(kāi)始以神奇的速度發(fā)展起來(lái)。剛剛在封建社會(huì)內(nèi)部誕生的資產(chǎn)階級(jí),為了促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展, 在文藝復(fù)興的旗幟下,向封建專制制度和宗教神權(quán)的統(tǒng)治發(fā)動(dòng)了一場(chǎng)歷史上空前規(guī)模的政治、經(jīng)濟(jì)革命和思想解放運(yùn)動(dòng)。自然科學(xué)就在這場(chǎng)偉大的進(jìn)步的變革中得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在中世紀(jì),物理學(xué)和其他科學(xué)一樣,是神學(xué)的侍女和奴嬸。哥白尼臨死前, 用他的天體運(yùn)行論向宗教神權(quán)打響了第一槍，物理學(xué)開(kāi)始以飛快的速度發(fā)展起來(lái)了。在經(jīng)典物理學(xué)這一時(shí)期,由于工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步,給自然科學(xué)提供了新的實(shí)驗(yàn)工具

4、和手段,同時(shí)也因?yàn)閿?shù)學(xué)的進(jìn)步,對(duì)數(shù)、解析幾何、微積分的相繼誕生,使當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家有可能采用科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和精確的數(shù)學(xué)計(jì)算作為認(rèn)識(shí)大自然的銳利武器。從此以后,物理學(xué)才完全從自然哲學(xué)中分化出來(lái),成為一門獨(dú)立的真正的科學(xué)。從十六世紀(jì)到十九世紀(jì)末,經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)一個(gè)個(gè)建立起來(lái),逐步形成了完整的經(jīng)典物理學(xué)理論體系。這是物理學(xué)發(fā)展的第二個(gè)階段。在經(jīng)典力學(xué)中，牛頓是經(jīng)典力學(xué)的集大成者。他總結(jié)了伽利略、開(kāi)普勒等人的工作,得到了萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。從這些基本定律出發(fā),運(yùn)用他自已發(fā)明的微積分這一新的數(shù)學(xué)工具,建立了經(jīng)典力學(xué)完整的體系,把天體力學(xué)和地面上物體的力學(xué)統(tǒng)一起來(lái),取消了

5、天上與人間絕對(duì)分明的界限,完成了物理學(xué)史上第一次大的綜合。牛頓繼承了英國(guó)唯物主義和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正始祖培根重視歸納法的傳統(tǒng),主張科學(xué)研究要通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象,然后運(yùn)用歸納法總結(jié)為定律,再用數(shù)學(xué)推演建立理論體系。他的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書就是這樣寫成的。這無(wú)疑是一種重要的科學(xué)研究方法,對(duì)后來(lái)科學(xué)的發(fā)展起了很大的促進(jìn)作用。但他輕視理論思維,反對(duì)假設(shè),否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用,結(jié)果卻由于無(wú)法解釋行星切向的運(yùn)動(dòng),提出了“神的第一次推動(dòng)”這一荒謬的假設(shè)。牛頓侮辱哲學(xué),卻作了最壞的哲學(xué)神學(xué)的奴隸,這是一個(gè)值得重視的歷史教訓(xùn)。熱力學(xué)和物理統(tǒng)計(jì)學(xué)的高速發(fā)展是因?yàn)樵谑耸兰o(jì)末,十九世紀(jì)初時(shí),由于產(chǎn)業(yè)革命的推動(dòng),蒸氣機(jī)的發(fā)

6、明和推廣使用,迫切要求提高熱機(jī)效率,這就促進(jìn)了對(duì)熱的本質(zhì)和熱與機(jī)械運(yùn)動(dòng)相互聯(lián)系及轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究。法國(guó)人卡諾在十九世紀(jì)二十年代運(yùn)用分析的方法,研究了熱機(jī)的內(nèi)部矛盾,提出了著名的卡諾循環(huán),找到了提高熱機(jī)效率的根本途徑。1851年前后,英國(guó)的湯姆生、德國(guó)的克勞修斯總結(jié)了卡諾等人的工作,分別提出了熱力學(xué)第二定律。熱力學(xué)第二定律指出,從一個(gè)熱源取出熱來(lái)完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他效果是不可能的。熱力學(xué)第一定律和第二定律的發(fā)現(xiàn),奠定了經(jīng)典熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)。特別是能量定律的建立,找到了自然界不同運(yùn)動(dòng)形式之間相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律,從而把自然界中各種運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一了起來(lái)。在熱的唯動(dòng)說(shuō)理論指導(dǎo)下,人們進(jìn)一步具體

7、研究宏觀熱現(xiàn)象和物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系,分子運(yùn)動(dòng)論得到了迅速的發(fā)展。英國(guó)麥克斯韋、奧地利波爾茲曼、美國(guó)吉布斯等人將數(shù)學(xué)中的統(tǒng)計(jì)和概率的方法引人分子物理學(xué),得到了分子運(yùn)動(dòng)速度分布和能量分布等一系列的規(guī)律,建立了經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理學(xué)。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)把熱運(yùn)動(dòng)的宏觀現(xiàn)象和微觀機(jī)制聯(lián)系起來(lái),從大量的偶然性中發(fā)現(xiàn)必然性,給熱力學(xué)的唯象理論提供了數(shù)學(xué)證明,在力學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上又揭示了新的統(tǒng)計(jì)性的規(guī)律,這是物理學(xué)的又一次重大突破。經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展也經(jīng)歷了一段高速發(fā)展的時(shí)期。十九世紀(jì)初,人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了電流的化學(xué)效應(yīng)、電流的熱效應(yīng),于是很自然地提出這樣的問(wèn)題:電流能否產(chǎn)生磁效應(yīng)呢? 丹麥哥本哈根大學(xué)的奧斯忒在1803年

8、就主張:“我們的物理學(xué)將不再是關(guān)于運(yùn)動(dòng)、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的任何其他現(xiàn)象的零散的匯總,而我們將把整個(gè)宇宙容納在一個(gè)體系中。”1812年,他又進(jìn)一步明確提出:“我們應(yīng)該檢驗(yàn)電是否以其最隱蔽的方式對(duì)磁體有所影響。”正是在這種正確思想指導(dǎo)下,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究,他終于在1820年通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。他的成果一公布,法國(guó)安培等人立即在這個(gè)方向繼續(xù)工作,很快就得到了電流磁效應(yīng)的定量規(guī)律一安培定律以及確定電流磁效應(yīng)方向的安培定則。為解釋物體的磁性,安培還提出了分子電流的假說(shuō)。在哲學(xué)上自然界是辯證發(fā)展的，電可以轉(zhuǎn)化為磁,那么磁是否也可以轉(zhuǎn)化為電呢? 安培、法拉第等人都在思考這個(gè)問(wèn)題。

9、1822年,法拉第在日記中就給自己提出了研究“轉(zhuǎn)磁為電”的任務(wù)。經(jīng)過(guò)近十年的不懈努力,到1831年他終于從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生感應(yīng)電流,得到了電磁感應(yīng)定律,初步揭示了電和磁之間的辯證關(guān)系,為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的制造發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。直至十九世紀(jì)六十年代，英國(guó)人麥克斯韋把從庫(kù)侖定律到法拉第定律系統(tǒng)地總結(jié)起來(lái),用一套偏微分方程加以概括,建立了電動(dòng)力學(xué)的基本運(yùn)動(dòng)方程麥克斯韋方程組。他還提出了位移電流的概念,認(rèn)為不僅傳導(dǎo)電流產(chǎn)生磁場(chǎng),空間電場(chǎng)的變化也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),反之,變化的磁場(chǎng)不僅在導(dǎo)體中感生電流,在空間中也會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。這樣就得到了變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的結(jié)論。電場(chǎng)磁場(chǎng)的相互轉(zhuǎn)化

10、就產(chǎn)生了電磁波。他還證明,光也是一種電磁波,從而把電、磁、光等過(guò)去認(rèn)為互不聯(lián)系的現(xiàn)象統(tǒng)一起來(lái),實(shí)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)第三次大的綜合。經(jīng)典物理學(xué)完成以后,不少物理學(xué)家認(rèn)為,物理學(xué)的大廈已經(jīng)落成,人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)到了盡頭,剩下的事情不多了。有的學(xué)者這樣告訴自己的學(xué)生:“別的項(xiàng)目比物理學(xué)有希望得多,將來(lái)的物理學(xué)只是余下的渣滓,次要的事情。”當(dāng)?shù)聡?guó)著名的物理學(xué)家普朗克年輕時(shí)向他的老師求教,是選擇音樂(lè)還是物理作為自己終身的職業(yè)時(shí),得到的答復(fù)是:“物理學(xué)基本上是一門已完成了的科學(xué),因此,對(duì)于物理學(xué)的研究實(shí)際上是不會(huì)有多大成果的。”正當(dāng)物理學(xué)家們躊躇滿志,在“物理學(xué)晴朗天空”下面陶醉于對(duì)自然界的勝利之中時(shí),

11、科學(xué)實(shí)驗(yàn)卻揭示了許多經(jīng)典物理學(xué)所無(wú)法解釋的關(guān)于自然界的奧秘,特別是關(guān)于微觀世界和高速領(lǐng)域許多新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),給形而上學(xué)的自然觀以致命打擊,導(dǎo)致了物理學(xué)的一場(chǎng)偉大而深刻的革命。伴隨著一系列的問(wèn)題，科學(xué)家們開(kāi)始著手實(shí)踐而非在理論上突破，實(shí)踐是科學(xué)理論的源泉, 也是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。十九世紀(jì)末期到二十世紀(jì)二十年代末,是一個(gè)以一系列新發(fā)現(xiàn)為前導(dǎo)的物理學(xué)大革命時(shí)期。這是一個(gè)英雄的時(shí)代,一個(gè)需要巨人而且產(chǎn)生了巨人的時(shí)代。在物理學(xué)的天空中,群星燦爛,愛(ài)因斯坦是其中最光彩奪目的一顆,在科學(xué)革命的舞臺(tái)上,英雄輩出。英國(guó)的劍橋、德國(guó)的哥丁根、丹麥的哥本哈根等大學(xué)中都匯集和培養(yǎng)了一大批年青的物理學(xué)闖將。他們?yōu)楝F(xiàn)代物

12、理學(xué)兩大基石一相對(duì)論和量子力學(xué)的建立,作出了卓越的貢獻(xiàn)。相對(duì)論的建立,是由經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志,它使人的認(rèn)識(shí)從低速運(yùn)動(dòng)進(jìn)人到接近光速的高速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域。而由經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的另一個(gè)重要標(biāo)志,是量子力學(xué)的建立。量子力學(xué)和相對(duì)論等的建立,是物理學(xué)革命的產(chǎn)物,標(biāo)志著物理學(xué)的發(fā)展進(jìn)人了新的階段,即現(xiàn)代物理學(xué)階段。現(xiàn)代物理學(xué)的理論成果已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,取得了輝煌的成功,正極大地推動(dòng)著新的科學(xué)技術(shù)革命。現(xiàn)代物理學(xué)的理論成果迅速應(yīng)用于實(shí)踐,不斷派生出新的技術(shù)學(xué)科,推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的高速度發(fā)展。像原子能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、激光等新技術(shù),已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)

13、的標(biāo)志。反過(guò)來(lái),這些新興技術(shù)的發(fā)展,又有力地促進(jìn)了現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展，使人類的發(fā)展和物理學(xué)的發(fā)展走向一個(gè)新的階段。從物理學(xué)的發(fā)展史我們可以看到，物理學(xué)的發(fā)展一直推動(dòng)著人類社會(huì)的前進(jìn)，也是人類社會(huì)的前進(jìn)一直推動(dòng)著物理學(xué)史的發(fā)展，就是這樣人類社會(huì)和物理史在歷史的長(zhǎng)河中不斷高速向前，形成了一種相輔相成的關(guān)系。今天我們一切的美好生活都得益于物理學(xué)的發(fā)展，沒(méi)有物理學(xué)，我們只會(huì)一直處于人猿時(shí)代，沒(méi)有物理學(xué)，我們對(duì)世界改造的能動(dòng)性必將大大降低。如果一個(gè)人不關(guān)心物理學(xué)的發(fā)展，必將被社會(huì)的潮流淘汰，同樣地，倘若一個(gè)國(guó)家不關(guān)心物理學(xué)的發(fā)展，終將受到強(qiáng)國(guó)的入侵和凌辱。歷史告訴我們，當(dāng)西方國(guó)家的列車在工業(yè)革命的天空下呼嘯長(zhǎng)空時(shí)，中國(guó)的男耕女織制度還在編織著五千年的悲涼，最后的結(jié)果就只是被列強(qiáng)入侵，寫下條條不平等條約。歷史的教訓(xùn)也告訴我們，物理學(xué)必會(huì)影響國(guó)家命運(yùn)。所以我們都無(wú)可否認(rèn)，世界是物理在推動(dòng)前進(jìn)的。沒(méi)有物理學(xué)的發(fā)展，我們就沒(méi)有現(xiàn)在一切的科技產(chǎn)品，從簡(jiǎn)單的機(jī)械到各種高新的科技，使我們步向新的科技時(shí)代。沒(méi)有物理學(xué)的發(fā)展，我們就沒(méi)法解釋自然中奇特的現(xiàn)象，曾經(jīng)人類只能用鬼神來(lái)解釋自然中無(wú)法理