運動的起源是什么?牛頓力學為物理學做出巨大貢獻!

[日期:2019-04-15] 作者:物理組 次瀏覽 [字體: ]

       一直到中世紀,亞里士多德關于“運動”起源的看法都占據著主導地位。

      但有趣的事情發(fā)生了??茖W家們(當時他們稱自己為自然哲學家)開始用邏輯和數學的語言來表達關于非生命體運動的理論。大家可以爭論究竟誰對這次極具效益的人類思想轉變做出了貢獻,但可以明確的是,中世紀阿拉伯和波斯的學者們,比如阿爾哈曾(Alhazen,965—1040)和阿維森納(Avicenna,980—1037),一定扮演過重要的角色,而之后興起的歐洲學術機構,比如巴黎大學和牛津大學,延續(xù)并發(fā)展了這一潮流。

      不過,這種描述世界的方法第一次結出豐碩的果實應該是在意大利的帕多瓦大學。伽利略在那里用數學公式推導出了簡單的運動定律。在伽利略逝世的1642年,牛頓誕生于英格蘭的林肯郡。牛頓繼續(xù)伽利略的工作,對非生命體在力的作用下運動發(fā)生改變的現象提出了極其成功的數學表達。今天,我們將他提出的這套理論稱為“牛頓力學”。

      牛頓的力在一開始還是一個神秘的概念,但幾個世紀過去之后,人們越來越認識到力與“能量”的概念密不可分。移動物體,被描述為向碰到的靜物轉移能量,使其移動。但是,力同樣可以在物體間遠程傳遞:比如把牛頓的蘋果拉向地面的地球引力,或是讓指南針的指針旋轉的地磁力。

      由伽利略和牛頓發(fā)端的偉大科學進步在18世紀得到了長足的發(fā)展,到19世紀末期,經典物理學的理論框架已經基本建成。在那個時候,科學家們已經知道,熱和光等其他形式的能量也可以與物質的組成(原子和分子)進行互動,讓物質變熱、發(fā)光或改變顏色。物體是由微小的粒子構成的,而這些粒子的運動受到重力和電磁力的控制。在19世紀晚期,蘇格蘭物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)證明,電力和磁力其實是同一種力(電磁力)的兩個方面。

      這樣一來,物質世界,或者至少是物質世界中的非生命體,就被分成了兩個截然不同的部分:由粒子組成的可見的物質和以難以理解的方式在物質之間作用的不可見的力。

      當時認為,不可見的力以能量波的形式在空間中傳播或是利用“力場”(force field)發(fā)生作用。

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