物理學的經典與現代論文

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導語:經典物理的產生一般認爲從文藝復興時期開始,前期經過許多科學家,特別是伽利略、笛卡爾、惠更斯等先賢的努力,建立起力學的實驗基礎。那麼物理學的經典與現代論文怎麼寫呢?

物理學的經典與現代論文

牛頓總結前人的成果,確立了經典力學的基本理論體系,麥克斯韋、玻爾茲曼等確立了經典統計力學和電磁場理論。經典物理經過幾百年的不斷髮展和完善,形成了自然科學中唯一有完整的理論、思想、數學推理和研究方法體系的學科。牛頓力學和麥克斯韋電動力學號稱經典物理的兩大支柱,牛頓和麥克斯韋在物理學界的位置,可以相比於中醫學的先聖張仲景。

現代物理從20世紀初始興起,由愛因斯坦、玻爾爲代表的衆多科學家的傑出工作,創立了相對論和量子力學,開創了物理學的新局面。以相對論和量子力學標誌的、研究微觀、高速物理現象的新的理論和方法體系,統稱現代物理學。現代物理學在原子、分子、固體、原子核、天體力學和宇宙學、等離子體、激光技術、基本粒子、半導體、超導的研究中得到了廣泛的應用。

有人稱相對論和量子力學的創立是“物理學上的一次革命”。更多的局外人則認爲現代物理是一種全新的理論,完全推翻和取代了經典物理學,經典物理已經完成了自己的'歷史使命,現代社會已經不再需要她。這其實是一種誤解。如果我們從歷史和現實的的角度重新審視事實,就會發現,經典物理沒有被拋棄,她不僅是現代物理產生的溫牀、理論與方法的啓示、研究的工具,更是現代社會的頂樑柱,仍在現今衆多高科技領域中發揮着不可替代的作用。下面,我從以下三個方面討論現代物理與經典物理的關係,從而說明重視經典是物理髮展的需要,是現代科學、社會發展的需要。

1 現代是經典恰當的擴展

愛因斯坦在創立狹義相對論時,提出了兩個基本假定:相對性原理和光速不變原理[1]。首先我們注意到,愛因斯坦的相對性原理與伽利略相對性原理驚人地相似,比較一下就可以看到:

伽利略相對性原理(由伽利略等人經過反覆多次的實驗檢驗而提出):一個相對於慣性參照系做勻速直線運動的系統,其內部所發生的一切力學過程,都不受系統運動的影響,或一切慣性系統都是等價的。

愛因斯坦假定,不僅力學過程,所有的物理過程都不受系統運動的影響,即:

物理學的基本規律在相互作勻速運動的一切參照系中都是相同的;或:一切慣性系統都是等價的。 從中我們不僅看出,愛因斯坦對伽利略的相對原理有着非常深刻的、超出常人的理解,已經達到了熟能生巧的地步,自然會有如此隨手拈來、爲我所用的“上工”境界;也看出創造經典的先賢們的超前意識和睿智之魅力所在。

再看光速不變原理,只要對經典電磁理論稍有了解的人都會發現,麥克斯韋的電磁理論完全可以給出明確的關於光速不變的預言。這是因爲,只要從著名的麥克斯韋方程組出發,利用簡單的數學推演,可以毫不困難地導出電磁場波動方程,不僅預言了電磁波的存在,還給出了電磁波在真空中的傳播速度。用c表示電磁波在真空中的速度,c的大小是:

c=■≈3.0×10■米秒

其中μ■爲真空磁導率,ε■爲真空介電常數,由於μ■和ε■數值的大小固定,與參照系的選擇無關,換句話說,與系統的運動狀態無關,這正是光速(光屬於電磁波)不變原理。

愛因斯坦在創立狹義相對論時,對當時著名的、能夠證明光速不變的邁克耳孫光干涉實驗並不知曉,他能參考的資料只有經典電動力學,麥克斯韋方程組和電磁場波動方程表達的深刻內涵纔是他提出光速不變假設的根據。

2 現代是對經典的包容而非否定

無論是相對論和量子力學,都無法否定經典物理,也沒有否定經典的企圖。相反,所有的新理論都試圖找到和經典的聯繫,如果找不到應有的聯繫,這樣的新理論有可能破產。所以,相對論和量子力學實際都包含了經典。這與所有的後世中醫大家,在發表自己的新見解時,都要證明自己的觀點與《內經》、《傷寒論》有內在聯繫如出一轍。