《物理学毕业论》word版

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1、摘要：综观整个现代物理学的发展史，自牛顿的独立于物质的绝对时空观以来，科学史曾经历了时空和物质运动相耦合的相对论时空观、量子力学的超弦高维时空观等几个阶段，这些可以说是公认的时空观革命。但这些时空观出发点是基于主客观分离的机械力学还原论逻辑，在时空背景上是定义质点、力、速度、加速度、动量、能量等参量(有可积的能量或哈密顿函数)，核心是牛顿力学方程和哈密顿方程。这决定了现代物理学的基调是大都具有决定性结构和时间可逆的机械力学特性，显然与现实世界不相符合，蕴涵着深刻的逻辑缺陷，只能是过渡阶段的时空观及物理学，目前正遭遇到重重困难：量子引

2、力的统一场问题、宇宙起源、奇点、黑洞、量子测量坍塌、混沌、湍流、时间佯谬(熵)、自组织和生命悖论(负熵)。现代物理学似乎已逼近一个非如此不可的逻辑结构，从某种程度上讲，理论如此发展是因为再无它路可走。结合近几十年来开始考虑的开放条件下的有机宇宙演化问题，我们可以合理地怀疑这些既成事实的理论的自然理性逻辑体系是不完备的、自洽的。关键词：平直时空观.绝对时空观.时空度.相对时空观正文：一、物理学的旧时空观创立物理学旧时空观的主要代表人物是古希腊的哲学家亚里士多德和古希腊天文学家、地理学家托勒密。　这一时空观在历史上从公元前三世纪至公元1

3、4世纪，延续了一千五百多年，直到欧洲文艺复兴时期以前。　　旧时空观以前的古代时空观是“天圆地方”的“盖天说”——一种宇宙有限论。但没有摆脱神学的影响，认为宇宙之外是上帝的栖身之地，宇宙是由上帝创造的。　　　　旧时空观的主要观点反映在“地球是宇宙中心”的“地心说”中，到托勒密时期，它已形成了较完整的宇宙结构学说。　　　　虽然，“地心说”认为物体的运动为神力所驱使，但对物质运动的具体解释，却力图从物质本身去寻找原因。这是具有朴素的唯物主义思想的，从而它有一定的科学价值和实用价值。例如，它认为物体具有寻找自然归宿的普遍特性。物体运动的原因

4、是“它们还没有达到各自的天然位置”。以月球为界，宇宙分为两部分：“月上”的物体其天然位置在天球上，因而它们均随天球作圆运动；“月下”的物体天然位置在地球中心，因此它们都作落体运动，物体愈重，下落愈快。物质中较密集的部分尽可能地接近宇宙中心，所以造成了球形的地球。从而也使古代时空观中的“上”“下”绝对观念失去了意义。这是造成宇宙中物质分布不均匀，形成中心对称宇宙的原因。尽管这种解释今日看来并非正确，但却是历史上第一次从物质本身去寻找物质运动原因的尝试。它能够在当时解释地球附近物体的落体运动。尤其对行星运动作了许多精确的说明。如很好地预

5、测行星方位等等。在航海、天文、历法及生产实践中起了很重要的作用。其成果被沿用一千多年。“地心说”在实践中的应用，说明这一理论本身基本上是唯物的，是在一定程度上反映了客观实际，是人类认识史上的一大飞跃，是物理时空观的重大发展。　　　　但是，应该明确指出，“地心说”被宗教神学利用，那是托勒密死后一千多年时的事。因此不能否定“地心说”原有的朴素的唯物主义的内容。笼统地将“地心说”本身说成是唯心主义的，是不符合客观实际的。　　以“地心说”为代表的旧时空观的主要观点是：　　1．承认时间、空间是客观存在的。“地心说”虽承认“神灵”的存在，但并没

6、有说神灵在支配时空，而是力图从物质本身去寻求运动的原因，没有让时空观念带上唯心主义的色彩。　　2．在空间概念中，正确的认识到“上”“下”观念是相对的。但是，它的宇宙空间却是有限的，是有中心的。　　3．承认时间的无限性。因为它至少承认了天体圆运动的永恒性。但没有说明宇宙有无起源，即时间有无起点的问题。（被宗教神学利用后，强加于“地心说”的时间起点是神创宇宙之时。这并非“地心说”原来的观点。）　　“地心说”中没有明确说明时间、空间二者的关系，以及时空与物质的关系；更没有说明时空与物质运动的关系。　　二、物理学的经典时空观　　创立物理学经

7、典时空观的主要代表人物是波兰天文学家哥白尼、意大利数学家和力学家伽利略以及英国物理学家、数学家和天文学家牛顿。而牛顿的绝对时空观是经典时空观的集中反映。　　这一时空观从公元14世纪一直延续到19世纪末、20世纪初（狭义相对论建立之前）。　　1．哥白尼的主要贡献。是将对宇宙的认识由“太阳中心说”代替了“地球中心说”。理论上的这一变更，从物理学中运动学的角度说，不过是对太阳系内行星运动描写时，参照系的一个变更（将参照系由地球移向了太阳），从而对太阳系内行星运动的描写极为简单。按哥白尼的描述，各行星均绕太阳沿不同的圆形轨道运动。摆脱了“地

8、心说”中“均轮”、“本轮”那一套复杂的描述。所以只从运动学角度，还看不出“日心说”比“地心说”本质上的优越性。　　　　“日心说”显示了以太阳为惯性系描述太阳系内行星运动的优越性，从而展现了宇宙的这一层次——太阳系结构的本来面目，也为牛