个人介绍
人文的物理学 金晓峰
物理何关人文?物理何关我们?本课程从这两个问题出发,以伽利略、牛顿、爱因斯坦等伟大科学家为轴心,着重介绍了物理学发展史上一系列原创性观点的来龙去脉,帮助学生理解科学的人文性,引导学生在突飞猛进的社会发展中形成自己的判断能力。本课程开设以来深受好评,是复旦大学最受学生欢迎的通识课之一。
教师团队

金晓峰 教授

单位:复旦大学

群星闪耀

面对缤纷多彩的世界,人类一直力图找寻其中隐藏的真理。在探索的历程中,我们发现我们知道的越多,我们的无知也就越大。然而每当我们迷茫不前时,人类中那些卓越的天才将化成一颗璀璨的明星,为我们照亮前方的路,引领我们向真理迈进。

科学起源

泰勒斯(624-546 BC)

古希腊第一个自然科学家和哲学家,他拒绝利用玄异或超自然因素来解释自然现象,试图借助经验观察和理性思维来解释世界。他提出万物源于水的学说,是第一个提出“世界的本原是什么”的哲学家,开启了哲学史上的“本体论”研究,被誉为“科学和哲学之祖”。


亚里士多德(384-322 BC)

古希腊科学和哲学的集大成者,师从大哲学家柏拉图,但他抛弃了柏拉图的唯心主义观点(现象世界是理念世界的投影),认为知识起源于感觉,概念依附实体而存在。他开创了逻辑学、物理学、伦理学、政治学、生物学等学科的独立研究,他的学术思想对西方科学文化产生了不可估量的影响。



阿基米德(287-212 BC)

古希腊哲学家、数学家、物理学家,他发现了浮力定理和杠杆原理,他是静力学和流体静力学的奠基人,被誉为“力学之父”。在他的《方法论》中就已经蕴含了微积分的思想,贯穿全篇的则是如何将数学模型进行物理上的应用。他无比自信的说道:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。


科学革命

哥白尼(1473-1543)

波兰天文学家、数学家,他提出日心说,否定了教会的权威,改变了人类对自然和自身的看法。在他的《天体运行论》中说过,前人有权虚构圆轮来解释星空的现象,他也有权尝试一种比圆轮更妥当的方法,来解释天体的运行。他的名言“现象引导天文学家”引领后来者脱离教会的束缚,向着真理勇敢的前行。



开普勒(1571-1630)

德国天文学家、物理学家、数学家,他发现了行星运动的三大定律,因此被誉为“天空立法者”。他的开普勒三大定律在科学思想上表现了无比勇敢的创造精神,在无人敢怀疑的天体遵循着完美的均匀圆周运动这一观点上,他依仗着他的数据毅然否定了它。




伽利略(1564-1642)

意大利数学家、物理学家、天文学家,近代实验科学奠基人。他首先在科学实验的基础上融汇贯通了数学、物理学和天文学三门知识,改变了人类对物质运动和宇宙的认识。他以系统的实验和观察推翻了纯属思辨传统的自然观,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,被誉为“近代力学之父”、“现代科学之父”。

经典物理学

牛顿(1643-1727)

英国物理学家、数学家,英国皇家学会会长,他将天上和地下的运动规律统一了起来,被誉为有史以来最伟大的物理学家。在力学上,他提出了万有引力、牛顿运动定律。在光学上,他提出了微粒说。在数学上,他创建了微积分。他是完整的物理因果关系创始人,而因果关系正是经典物理学的基石。爱因斯坦评价他说:“只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他”



法拉第(1791-1867)

英国物理学家、化学家,电磁学奠基人。他提出了电磁感应学说和磁场力线的假说,发现了法拉第电磁感应定律和电解定律。他天才般得把磁力线和电力线的重要概念引入了物理学,通过强调不是磁铁本身而是它们之间的“场”,为当代物理学进展开拓了道路。




卡诺(1796-1832)

法国工程师、数学家,热力学创始人之一。他是第一个把热和动力联系起来的人,是热力学的真正的理论基础建立者。他创造性地用“理想实验”的思维方法,提出了最简单,但有重要理论意义的热机循环——卡诺循环,并假定该循环在准静态条件下是可逆的,创造了一部理想的热机(卡诺热机)。




焦耳(1818-1832)

英国物理学家,热力学创始人之一。他在研究热的本质时,发现了热和功之间的转换关系,由此得到了能量守恒定律,最终发展出热力学第一定律。他和开尔文合作发展了温度的绝对尺度。他发现了发现了导体电阻、通过导体电流及其产生热能之间的关系,即焦耳定律。为了测得热功当量,他在四十年里进行了四百多次实验。



克劳修斯(1822-1888)

德国物理学家、数学家,热力学创始人之一。他重新陈述了卡诺定律,明确了热力学第二定律的基本概念,将热理论推至一个更真实更健全的基础。他给出了热力学第二定律的数学表达形式,因而引进了“熵”的态参量,他证明了在孤立的系统中,熵的总和永远不会减少,即熵增加原理。他将此原理推广到整个宇宙,提出了“热寂说”。



麦克斯韦(1831-1879)

英国物理学家、数学家,经典电动力学创始人统计物理学奠基人之一。他建立的麦克斯韦方程组将电磁光统一起来,是继牛顿以后,物理学的第二次大统一。他的经典电动力学预言了电磁波的存在,提出了光的电磁说,无疑他是电磁学理论的集大成者。在热力学上,他推导出的麦克斯韦分布式,是应用最广泛的科学公式之一,在许多物理分支中有着重要的作用。



玻尔兹曼(1844-1906)

奥地利哲学家、物理学家,热力学和统计物理学奠基人之一。他发展了麦克斯韦的分子运动类学说,把物理体系的熵和概率联系起来 ,阐明了热力学第二定律的统计性质,并引出能量均分理论(麦克斯韦-波尔兹曼定律)。他指出一切自发过程,总是从概率小的状态向概率大的状态变化,从有序向无序变化。他用“熵”量度一个系统中分子的无序程度,给出熵S与无序度Ω之间的关系为S=k lnΩ

现代物理学

普朗克(1858-1947)

德国物理学家,量子论奠基人之一。在他研究黑体辐射问题时,发现普朗克辐射定律,并在论证过程中提出能量子概念和普朗克常数,成为此后微观物理学中最基本的概念和极为重要的普适常量。他的量子假说标志着物理学从“经典幼虫”变成“现代蝴蝶”




爱因斯坦(1879-1955)

犹太裔物理学家,被誉为继牛顿以来最伟大的物理学家,开创了现代科学技术新纪元,被誉为“世纪伟人”。他成功解释了光电效应,他创立了狭义相对论和广义相对论。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都产生了巨大的影响,他严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。



玻尔(1885-1962)

丹麦物理学家,量子论奠基人之一哥本哈根学派的创始人。他通过引入量子化条件,提出了玻尔模型来解释氢原子光谱。他提出互补原理哥本哈根诠释来解释量子力学,对二十世纪物理学的发展有深远的影响。他与爱因斯坦的那场关于量子物理的争论必将载入是思想的史册。




薛定谔(1887-1961)

奥地利物理学家,量子力学创始人之一。他在德布罗意物质波理论的基础上,建立了波动力学。由他所建立的薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律,它在量子力学中的地位大致相似于牛顿运动定律在经典力学中的地位。




德布罗意(1892-1987)

法国物理学家,物质波理论的创立者。他从爱因斯坦关于光的波粒二象性的观念出发,大胆的将这一观念扩展到运动粒子上,提出了物质波的概念。他独创性的想法也启发了薛定谔建立他的波动力学方程,为量子力学的发展奠定了基础。





海森堡(1901-1976)

德国物理学家,量子力学创始人之一。受到爱因斯坦相对论思想的启发,他建立了矩阵力学,成为了科学史上最重要的成就之一。他提出的不确定性原理蕴含着深刻的哲学问题,用海森堡自己的话说:“在因果律的陈述中,即‘若确切地知道现在,就能预见未来’,所错误的并不是结论,而是前提。我们不能知道现在的所有细节,是一种原则性的事情。



狄拉克(1902-1984)

英国物理学家,量子力学创始人之一。他将相对论引进了量子力学,建立了著名的狄拉克方程,并且从理论上预言了正电子的存在。杨振宁说:“量子物理学中,对称概念的存在,我曾把狄拉克这一大胆的、独创性的预言比之为负数的首次引入,负数的引入扩大改善了我们对于整数的理解,它为整个数学奠定了基础,狄拉克的预言扩大了我们对于场论的理解,奠定了量子电动场论的基础。


参考资料


参考书籍










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