運動的起源是什么?牛頓力學(xué)為物理學(xué)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(guān)于“運動”起源的看法都占據(jù)著主導(dǎo)地位。

      但有趣的事情發(fā)生了??茖W(xué)家們(當時他們稱自己為自然哲學(xué)家)開始用邏輯和數(shù)學(xué)的語言來表達關(guān)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(zhuǎn)變做出了貢獻,但可以明確的是,中世紀阿拉伯和波斯的學(xué)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(xué)術(shù)機構(gòu),比如巴黎大學(xué)和牛津大學(xué),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(jié)出豐碩的果實應(yīng)該是在意大利的帕多瓦大學(xué)。伽利略在那里用數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)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(xiàn)象提出了極其成功的數(shù)學(xué)表達。今天,我們將他提出的這套理論稱為“牛頓力學(xué)”。

      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(zhuǎn)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(zhuǎn)的地磁力。

      由伽利略和牛頓發(fā)端的偉大科學(xué)進步在18世紀得到了長足的發(fā)展,到19世紀末期,經(jīng)典物理學(xué)的理論框架已經(jīng)基本建成。在那個時候,科學(xué)家們已經(jīng)知道,熱和光等其他形式的能量也可以與物質(zhì)的組成(原子和分子)進行互動,讓物質(zhì)變熱、發(fā)光或改變顏色。物體是由微小的粒子構(gòu)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(xué)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(zhì)世界,或者至少是物質(zhì)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(zhì)和以難以理解的方式在物質(zhì)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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