新物理学的诞生
哥白尼革命直接导致对新物理学的寻求,正是在将天空动力学与地上物理学相结合,有别于亚里士多德物理学的新物理学在伽利略和牛顿手中诞生了。
(1) 近代物理学之父——伽利略
在近代科学的开创者行列里,伽利略最为突出。伽利略提出相对性原理: 按照哥白尼的日心说,地球绕轴自转并围绕太阳公转。持地心说观点的人反对这一说法,其理由是: 如认为地球在运动,为什么地面上感觉不到? 如认为地球是在运动的话,从塔顶丢下的石头就会落在塔的后面,而不是落在塔脚下。1632年伽利略在 《关于两大世界体系的对话》 中指出,在石块下落的这一小段时间内,可以设想,塔顶、塔脚也匀速地向前移动了同样距离,因为石块在投下的过程中,其水平分速度保持不变,与塔身以同一速度做水平运动,石块并不会落在塔后,因而反驳了地心说认为地球不动的理由。他又引证了从匀速行驶的一艘船的桅杆顶上落下一块石头的例子来类比。这块石头在下落时,具有一个与船速相等的不受垂直运动影响的水平运动,这个水平速度使石块自身的水平距离等于船走过的路程。因此石块与桅杆同时达到同一地点。对于参与了这一水平运动的船上的观察者来说,他看到石块是笔直下落的; 对于站在岸上的不参与船运动的人来说,落体在落下时似乎随船向前运动,它的轨道是一条抛物线。这就是运动的相对性。
(2) 吉尔伯特的磁学研究
吉尔伯特发现了磁倾角,当一个小磁针放在地球上除南北极之外的地方时,它有一个朝向地面的小小倾斜,这是因为地磁极吸引的结果。吉尔伯特对近代物理学的重大贡献还在于他提出了质量、力等新概念。他在 《论磁》 中,吉尔伯特说,一个均匀磁石的磁力强度与其质量成正比,这大概是历史上第一次独立于重量而提到质量。除了研究磁力外,他还注意到了自然界中其他类型的吸引力。吉尔伯特发现像琥珀一类物体经摩擦都有吸引力,他将这类吸引力归结为电力。
(3) 牛顿力学的建立
从伽利略时代以来一个世纪的物理学工作,在牛顿手里得到了综合。在数学上,他发明了微积分; 在天文学上,他发现了万有引力定律,开辟了天文学的新纪元; 在物理学中,他系统总结了三大运动定律,创造了完整的新物理学体系; 在光学中,他发现了太阳光的光谱,发明了反射式望远镜。牛顿三定律: 第一定律也称惯性定律: 每个物体若非有外力影响使其改变状态,则该物体仍保持其原来静止的或匀速直线运动的状态; 第二定律也称加速度定律: 牛顿对运动量作了定义,并把动量P用速度与质量的乘积来度量P=mv。揭示出物体的动量对时间的变化率与同该物体所受的力成正比,并和力的方向相同。这就是运动第二定律。它的一般表达方式为F = d (mv) /dt,或F = ma;第三定律也称作用和反作用定律: 一物体对另一物体的作用同时引起另一物体对此物体的大小相等、方向相反的作用,而且两个作用在一条直线上。万有引力定律的提出: 宇宙中的任何两个物体都互相以力吸引着,这种力的大小和两个物体的质量乘积成正比,而和它们之间距离的平方成反比。
新物理学的诞生
哥白尼革命直接导致对新物理学的寻求,正是在将天空动力学与地上物理学的结合,有别于亚里士多德物理学的新物理学在伽利略和牛顿手中诞生了。
(1) 近代物理学之父——伽利略
在近代科学的开创者行列里,伽利略最为突出。伽利略提出相对性原理:按照哥白尼的日心说,地球绕轴自转并围绕太阳公转。持地心说观点的人反对这一说法,其理由是:如认为地球在运动,为什么地面上感觉不到?如认为地球是在运动的话,从塔顶丢下的石头就会落在塔的后面,而不是落在塔脚下。1632年伽利略在 《关于两大世界体系的对话》中指出,在石块下落的这一小段时间内,可以设想,塔顶、塔脚也匀速地向前移动了同样距离,因为石块在投下的过程中,其水平分速度保持不变,与塔身以同一速度做水平运动,石块并不会落在塔后,因而反驳了地心说认为地球不动的理由。他又引证了从匀速行驶的一艘船的桅杆顶上落下一块石头的例子来类比。这块石头在下落时,具有一个与船速相等的不受垂直运动影响的水平运动,这个水平速度使石块自身的水平距离等于船走过的路程。因此石块与桅杆同时达到同一地点。对于参与了这一水平运动的船上的观察者来说,他看到石块是笔直下落的; 对于站在岸上的不参与船运动的人来说,落体在落下时似乎随船向前运动,它的轨道是一条抛物线。这就是运动的相对性。
2.吉尔伯特的磁学研究
吉尔伯特发现了磁倾角,当一个小磁针放在地球上除南北极之外的地方时,它有一个朝向地面的小小倾斜,这是因为地磁极吸引的结果。吉尔伯特对近代物理学的重大贡献还在于他提出了质量、力等新概念。他在 《论磁》中,吉尔伯特说,一个均匀磁石的磁力强度与其质量成正比,这大概是历史上第一次独立于重量而提到质量。除了研究磁力外,他还注意到了自然界中其他类型的吸引力。吉尔伯特发现像琥珀一类物体经摩擦都有吸引力,他将这类吸引力归结为电力。
3.牛顿力学的建立
从伽利略时代以来一个世纪的物理学工作,在牛顿手里得到了综合。在数学上,他发明了微积分;在天文学上,他发现了万有引力定律,开辟了天文学的新纪元; 在物理学中,他系统总结了三大运动定律,创造了完整的新物理学体系; 在光学中,他发现了太阳光的光谱,发明了反射式望远镜。牛顿三定律: 第一定律也称惯性定律: 每个物体若非有外力影响使其改变状态,则该物体仍保持其原来静止的或匀速直线运动的状态;第二定律也称加速度定律: 牛顿对运动量作了定义,并把动量P用速度与质量的乘积来度量P=mv。揭示出物体的动量对时间的变化率与同该物体所受的力成正比,并和力的方向相同。这就是运动第二定律。它的一般表达方式为F=d (mv)/dt,或F=ma; 第三定律也称作用和反作用定律:一物体对另一物体的作用同时引起另一物体对此物体的大小相等、方向相反的作用,而且两个作用在一条直线上。万有引力定律的提出: 宇宙中的任何两个物体都互相以力吸引着,这种力的大小和两个物体的质量乘积成正比,而和它们之间距离的平方成反比。