物理学的理论是物理学定律和定理的集合-中国科学技术大学课件.ppt

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1、力学中国科学技术大学近代物理系杨维纮力学绪论第一章质点运动学第二章    质点动力学第三章动量第四章机械能守恒第五章角动量定理第六章刚体力学第七章振动和波第八章相对论中国科学技术大学杨维纮绪论一、物理学以前称为自然哲学二、物理学的研究对象三、物理学的任务和目的四、物理学的理论与实验五、科学与技术六、物理学的研究方法和科学态度七、力学的发展史八、物理学的学习要求绪论中国科学技术大学杨维纮一、物理学以前称为自然哲学古希腊人把所有对自然界的观察和思考，笼统地包含在一门学问里，那就是自然哲学，科学分化为天文学、力学、物理学、化学、生物学、地质学等，只是最近几百年的事。在牛

2、顿的时代里，科学和哲学还没有完全分家。牛顿划时代的著作名为“自然哲学的数学原理”，就是一个明证。物理学最直接地关心自然界最基本规律，所以牛顿把当时的物理学叫做自然哲学。绪论中国科学技术大学杨维纮二、物理学的研究对象物理学是探讨物质结构、运动基本规律和相互作用的科学绪论物理学是一门实验科学，物理学实验是物理学理论正确与否的仲裁者随着科学的发展，从物理学中不断地分化出诸如粒子物理、原子核物理、原子分子物理、凝聚态物理、激光物理、电子物理、等离子体物理等名目繁多的新分支，以及从物理学和其它学科的杂交中生长出来的。诸如天体物理、地球物理、化学物理、生物物理等众多交叉学科。

3、中国科学技术大学杨维纮三、物理学的任务和目的用一系列尽可能简明的概念和方程（定律），去统一概括物质的结构和运动的基本规律绪论物理学依赖于一种基本的信念：物理世界存在着完整的因果链条，即自然界是统一的，牛顿力学则是体现这种信念的第一个成功的范例。中国科学技术大学杨维纮统一的自然界从牛顿力学的创建到现在，已经有三百多年了，物理学已经大大发展了，远远超过了经典力学原有的水平。但是，就物理学的最基本的追求和物理学的总目标来说，却一直没有变化。经典力学时代的追求和目标，可以说时至今日仍然是整个物理学的追求和目标。这个最基本的追求和目标，就是自然界的统一。的确，丛整个物理学的

4、发展中，可以看到一条鲜明的主线，这就是执着地追求宇宙的统一，找寻支配宇宙万物的最基本最统一的规律。绪论中国科学技术大学杨维纮统一的自然界相信存在统一，努力寻求统一，如果仅仅作为一种自然观，早在古代已经有了。老子的《道德经》中写有：“道生一、一生二、二生三、三生万物。”这就是中国古代的一种统一观，它完全可以与爱因斯坦所提及的古希腊的哲学相媲美。不过，无论在古代中国或古希腊，统一观都只是一种哲学思辨。绪论中国科学技术大学杨维纮统一的自然界牛顿的力学和古代的哲学不同，它不是思辨地坚持统一观，而是发展了寻找统一的有效的物理方法。牛顿在他的最重要的力学著作《自然哲学的数学原

5、理》中阐明了他采用的方法。他在前言中写道：“我奉献这一作品，作为哲学的数学原理，因为哲学的全部责任似乎在于——从运动的现象去研究自然界中的力，然后从这些力去说明其它的现象。”这就是说，寻求统一的出发点不是思辨而应是运动现象。自然界中的运动现象是多种多样的，物理学的责任就在于寻找支配这些现象的统一的力。绪论中国科学技术大学杨维纮统一的自然界今天的物理学，仍然大体地沿袭着牛顿所开创的研究途径：寻找统一的力，或统一的相互作用。因此，几乎所有基本的物理理论都称做某种力学，如牛顿力学、电动力学、色动力学等等。每一种新的力学的确立，都标志着我们在追求统一的途程上达到了一个新的

6、水平。绪论中国科学技术大学杨维纮统一的自然界牛顿的力学和万有引力定律，是物理学上第一次大的统一。在牛顿之前，传统的观念认为支配天体运行和支配地面物体运动的规律是不相同的，有所谓天界和世俗两个世界之分。然而，牛顿发现，天上行星和月亮的运动，实际上和地面落体运动遵从相同的规律，它们都是由引力引起的。这样，牛顿就用他的力学打破了天界和世俗的界限，找到了两个世界的统一。牛顿称引力为万有引力，就是强调这种统一。绪论中国科学技术大学杨维纮统一的自然界第二次大的统一，是由十九世纪的麦克斯韦完成的。他建立了电磁理论，使电、磁及光学现象得到统一。这就是电动力学。很快发现，牛顿的力学

7、和麦克斯韦的电磁学这两大领域在时空观上是很不协调的。在前者中，各种匀速运动是平权的，但却假定有绝对空间或绝对速度存在。相反，在后者中，有一个地位特殊的速度，即光速，但却始终测不出这个特殊的速度是相对于哪一个绝对空间而言的。爱因斯坦抛弃了绝对空间观念，使电磁学、力学在新的时空观的基础上达到了协调和统一。绪论中国科学技术大学杨维纮统一的自然界爱因斯坦还曾企图把引力和电磁力二者统一起来，但他的努力没有成功。然而，他却找到了能与麦克斯韦电磁理论相协调的引力理论——广义相对论。绪论作为引力理论的广义相对论和作为电磁理论的麦克斯韦理论构成了我们今天称为经典物理学的理论基础。中

8、国科学技术