第11課 物理學(xué)的重大進(jìn)展
2、牛頓力學(xué)體系的產(chǎn)生
1標(biāo)志：1687年牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出物體運(yùn)動(dòng)三大定律（慣性定律、比例定律、作用與反作用定律）和萬(wàn)有引力定律。
2特點(diǎn)：以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式。經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過(guò)程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論。另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化，這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。
3意義：
a具有科學(xué)性和預(yù)見(jiàn)性。牛頓力學(xué)體系對(duì)解釋和預(yù)見(jiàn)物理現(xiàn)象具有決定性意義，根據(jù)牛頓力學(xué)體系，人們發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星。
b把地球上物體的力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一到一個(gè)基本的力學(xué)體系之中，正確地反映了宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)的一次大綜合，是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然界的一次大飛躍。
c局限性：建立在日常生活中常見(jiàn)的低速運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)之上，認(rèn)為存在絕對(duì)靜止和絕對(duì)時(shí)間，然而，隨著科學(xué)的飛速發(fā)展，物理學(xué)出現(xiàn)一系列新現(xiàn)象，無(wú)法用經(jīng)典力學(xué)來(lái)解釋高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，這使其陷入危機(jī)，面臨著挑戰(zhàn)。
d標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。
二、相對(duì)論的創(chuàng)立
1、歷史背景：19世紀(jì)末出現(xiàn)了“物理學(xué)危機(jī)”
19世紀(jì)末，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個(gè)重大事件，這就是x射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動(dòng)搖。物理學(xué)家們?cè)J(rèn)為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上出現(xiàn)了動(dòng)搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機(jī)”。經(jīng)典物理學(xué)所研究的是人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒(méi)有直接經(jīng)驗(yàn)的微觀現(xiàn)象，這表明人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)深入了一個(gè)層次。物理學(xué)的“危機(jī)”沒(méi)有嚇倒大多數(shù)物理學(xué)家，他們繼續(xù)向前探索，于是產(chǎn)生了以量子論和相對(duì)論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，物理學(xué)從此開(kāi)辟了新的天地。
2、相對(duì)論的主要內(nèi)容：狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論
20世紀(jì)初，德國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)多年的研究提出了相對(duì)論，相對(duì)論包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。
狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)的變化而變化，即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。
廣義相對(duì)論認(rèn)為，空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。
※相論與我們的生活
狹義相對(duì)論最著名的推論是質(zhì)能公式，它可以用來(lái)計(jì)算核反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量，并導(dǎo)致了原子彈的誕生。而廣義相對(duì)論所預(yù)言的黑洞，也相繼被天文觀測(cè)所證實(shí)。
愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，在我們的日常生活中是很難理解的，因?yàn)槲覀內(nèi)粘＝佑|的都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速的運(yùn)動(dòng)，根本無(wú)法察覺(jué)到愛(ài)因斯坦相對(duì)論所描述的相對(duì)論效應(yīng)：長(zhǎng)度變短、時(shí)鐘變慢。但如果接近光速的運(yùn)動(dòng)能變成現(xiàn)實(shí)的話，會(huì)出現(xiàn)這樣的景象：一個(gè)人坐上接近光速的火箭高去作星際航行。一年后他回來(lái)了，發(fā)現(xiàn)兒子已經(jīng)是白發(fā)蒼蒼的老人，而自己還是那樣年輕。中國(guó)古代傳說(shuō)中的“天上方一日，人間已一年”就可用相對(duì)論得到解釋。
3、意義
1物理學(xué)思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性，即：揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，樹(shù)立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一。