物理学的历史是什么

物理学的历史是什么

物理学史(history of physics)是物理学在历史进程中的发生、发展过程。近代意义的物理学诞生于欧洲15—17世纪。人们一般将欧洲历史 作为物理学史的社会背景。

从远古到公元5世纪属古代史时期5—13世纪为中世纪时期14—16世纪为文艺复兴运动时期16—17世纪为科学革命时期,以N.哥白尼、伽利略、牛顿为代表的近代科学在此时期产生,从此之后,科学随各个世纪的更替而发展。

近半个世纪,人们按照物理学史特点,将其发展大致分期如下:①从远古到中世纪属古代时期。②从文艺复兴到19世纪,是经典物理学时期。牛顿力学在此时期发展到顶峰,其 时空观、物质观和因果关系影响了光、声、热、电磁的各学科,甚而影响到物理学以外的自然科学和社会科学。③随着20世纪的到来,量子论和相对论相继出现新的时空观、概率论和不确定度关系等在宇观和微观领域取代牛顿力学的相关概念,人们称此时期为近代物理学时期。

虽然物理学从古希腊时期开始萌芽,并且在亚里士多德手里经过了第一次发展,可是真正意义上物理学的建立,进行系统地研究,并且形成一个体系,还是要等到17、18世纪经典物理学的创立,在此之前都属于经验物理,也就是通过直觉观察与哲学的猜测性思辨。

从经典物理学到如今,近300年物理学经历了三次重大突破,每一次突破都给科学技术带来革命性的发展变化,给社会带来了社会的巨大变革。

①从远古到中世纪属古代时期。

②从文艺复兴到19世纪,是经典物理学时期。牛顿力学在此时期发展到顶峰,其 时空观、物质观和因果关系影响了光、声、热、电磁的各学科,甚而影响到物理学以外的自然科学和社会科学。

③随着20世纪的到来,量子论和相对论相继出现新的时空观、概率论和不确定度关系等在宇观和微观领域取代牛顿力学的相关概念,人们称此时期为近代物理学时期。古代和中世纪大约在公元前4000—前2000年间,在底格里斯河、幼发拉底河、尼罗河、印度河和黄河各流域,逐渐形成了古代文明的中心。公元前7世纪到前2世纪,古代科学在希腊和中国均获得较大的进展。鉴于中国的历史进程与欧洲有别,有关物理学在中国古代的情形见中国物理学史。物理学来源于古希腊理性唯物思想。早期的哲学家提出了许多范围广泛的问题,诸如宇宙秩序的来源、世界多样性和各类变种的起源、如何说明物质和形式、运动和变化之间的关系等。尤其是,以留基波、德谟克利特为代表,后又被伊壁鸠鲁和卢克莱修发展的原子论,以及以爱利亚的芝诺为代表的斯多阿学派主张自然界连续性的观点,对自然界的结构和运动、变化等作出各自的说明。原子论曾对从18世纪起的化学和物理学起着相当大的影响。古希腊和古罗马的物理学实际上最好的是静力学,其真正代表人物是阿基米德。他建立了杠杆定律、浮体定律,发明了后来以他名字命名的螺旋抽水机。更重要的是,他将欧几里得几何学和逻辑推理用于解决物理问题,这为经典物理学的兴起在方法上提供了一个榜样。至于亚里士多德的物理学,实质上大部分是由错误判断、逻辑集合而成的几个概念。他将宇宙分成天上的和地上的两种截然不同的领域,将运动分为“自然的”和“非自然的”两类,“非自然运动”需要恒常的外因等。今天看来,奇怪的是,占有整个中世纪的形而上学不是阿基米德的物理学,而是亚里士多德的物理学。这不仅与宗教的需要有关,大概亦与亚里士多德论证问题的巧妙方式有关。此外,泰利斯观察到琥珀吸引现象毕达哥拉斯可能知道某些音程的数字比例欧几里得探讨了凹面镜的反射现象托勒玫发现光线入射角和折射角成比例,他构建的洋葱式宇宙模式(托勒玫体系)对中世纪影响颇大。随着古希腊和古罗马文明的衰落,中世纪时期,慑于社会压力、政治迫害和早期教会神父的反理智偏见,剩下少数的科学家和哲学家流向东方。他们的大量科学经典传进阿拉伯国家,被译成阿拉伯文而被保存下来。但在物理学方面,唯有光学在阿拉伯得以发展。这个时期相当于中国的隋唐和宋初。阿尔·哈增发展了光反射和折射知识,对眼睛的构造作出了解剖研究,创立了至今仍被沿用的一些术语,如“角膜”、“玻璃液”等。12—13世纪,在欧洲建立了一些附属教堂的学校,以1100年创建的巴黎大学为标志,其后,博洛尼亚大学、牛津大学、剑桥大学相继建立。一些学者开始对希腊文化重新发生兴趣,亦开始从阿拉伯文翻译原本是希腊的科学著作。这些学校虽讲授阿拉伯文的亚里士多德著作,但亚里士多德讨论问题的逻辑方式却成为欧洲传统,无形中一代代地培养了学生逻辑思维的习惯。13—14世纪期间,一些学者在评注亚里士多德运动观中,提出并发展了“冲力说”。这些人虽然在希腊科学的总框架内工作,但中世纪后期的科学家在物理学一些问题上做得精细且有一定水平,并为16—17世纪的科学革命奠定了基础。经典物理学16—17世纪,一场伟大的科学革命在欧洲兴起。它是文艺复兴的产物。大批阿拉伯文的古希腊和罗马文献的翻译,激起了人文主义,激起新兴市民去探讨现实世界和自然界的热情。此时,东西方都积累了大量的由工艺传统而获得的科学知识加之,诸如纺织、钟表、眼镜和玻璃等生产技术的进步,为科学研究提供了新的实验手段 。这场革命首先起于天文学,继而是力学、光学。新科学观取代了统治科学近2,000年之久的古希腊观点,科学开始带着功利目标,脱离哲学和工艺而独立。定量的、机械的自然观取代定性的有机论自然观。依靠实验方法,寻求对于特定问题的明确答案,并以符合特定理论框架的措辞,甚至以数学式定量地将答案表述出来。科学研究的目的也是在于了解自然事物之“如何”,而不是去讨论它“为什么”。1543年,波兰天文学家N.哥白尼发表《天体运行论》,提出日心地动说(地球沿圆轨道绕日运动),从而和经院哲学的教条即被神化了的托勒密地心说发生冲突。继而,伽利略携望远镜观察天象,并进行一系列关于运动的实验。这不仅推翻了地心说和以亚里士多德为代表的经典哲学运动观,并以数学形式建立了诸如自由落体定律和惯性定律,创建加速度概念。其后,J.开普勒在哥白尼日心说基础上