简述经典力学的发展过程,举例其中重要人物的贡献.结合牛顿自然哲学思想谈谈自己的体会.
简述经典力学的发展过程,举例其中重要人物的贡献.结合牛顿自然哲学思想谈谈自己的体会.
古希腊的哲学家,包括亚里士多德在内,可能是最早提出“万有之本,必涵其因”论点,以及 经典力学用抽象的哲理尝试敲解大自然奥秘的思想家.当然,对于现代读者而言,许多仍旧存留下来的思想是蛮有道理的,但并没有无懈可击的数学理论与对照实验来阐明跟证实.而这些方法乃现代科学,如经典力学,能形成的最基本因素.
开普勒是第一位要求用因果关系来诠释星体运动的科学家.他从第谷·布拉赫对火星的天文观测资料里发现了火星公转的轨道是椭圆形的.这与中世纪思维的切割大约发生在西元1600年.差不多于同时,伽利略用抽象的数学定律来解释质点运动.传说他曾经做过一个著名的实验:从比萨斜塔扔下两个不同质量的球来试验它们是否同时落地.虽然这传说很可能不实,但他确实做过斜面上滚球的数量实验;他的加速运动论显然是由这些结果推导出的,而且成为了经典力学上的基石.
牛顿在他的巨著《自然哲学的数学原理》里发表了三条牛顿运动定律;惯性定律,加速度定律,和作用与反作用定律.他示范了这些定律能支配着普通物体与天体的运动.特别值得一提的是,他研究出开普勒定律在理论方面的详解.牛顿先前已创发的微积分是研究经典力学所必备的数学工具.
牛顿和大多数那个年代的同仁,除了惠更斯著名的例外,都认为经典力学应可以诠释所有大自然显示的现象,包括用其分支,几何光学,来解释光波.甚至于当他发现了牛顿环(一个光波干涉现象),经典力学牛顿仍然使用自己的光微粒学说来解释.
十九世纪后期,尖端的理论与实验挖掘出许多扑朔迷离的难题.经典力学与热力学的连结导至出经典统计力学的吉布斯佯谬(熵混合不连续特性).在原子物理的领域,原子辐射呈现线状光谱,而不是连续光谱.众位大师尽心竭力研究这些难题,引导发展出现代的量子力学.同样的,因为经典电磁学和经典力学在座标变换时的互相矛盾,终就创发出惊世的相对论.
自二十世纪末后,不再能虎山独行的经典力学,已与经典电磁学被牢牢的嵌入相对论和量子力学里面,成为在非相对论性和非量子力学性的极限,研究质点的学问
经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理,它是20世纪以前的力学,有两个基本假定:其一是假定时间和空间是绝对的,长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关,物质间相互作用的传递是瞬时到达的;其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定.20世纪以来,由于物理学的发展,经典力学的局限性暴露出来.