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1、对极端条件下物理问题的思考闫 迎 利(安阳师范学院物理系 河南安阳 455002) 随着科学技术的进步,人们对客观世界的研究现象、实验不可能符合的表述,即:一个物体在一个已由对其自然状态下的分析研究,变成在极端条件水平平面上运动,没有遇到任何阻碍,即:研究对象下的实验研究。物理现象的极端问题包含两个方面所受阻力v0。这句表述既是伽利略斜面实验得出的意思:一是人类认识客观世界的物质条件的顶点,正确结论的根本所在。也就是说,伽利略的理想实即特定时期实验手段的顶点表现,也就是说人们认验是他得出正确结论的先决条件,只有在理想实验识客观世
2、界越深入需要的实验条件越高、手段越先中才能有研究对象所受阻力v0。进,而实验手段是受到当时科技条件限制的;二是人关于加速度,伽利略从自由落体的研究入手,批类认识客观世界的理论顶点,即某一时期对某一物判了亚里士多德重物下落的快,轻物下落的慢的错理现象的认识顶点,也就是说已有的物理规律是有误观点。在没有真空泵的16世纪,伽利略的根据他使用条件和适用范围的,我们学习的理论是相对真的逻辑推理和理想实验(假定空气阻力v0)。引进理。极端是某一历史阶段的极端,因此我们应把研了新的物理概念———加速度,即只受重力作用而从究物理现象的极端问题看作
3、一个过程而不应该看作静止状态开始降落的物体的运动具有相同的加速成为一个任何时候都不能达到的理想化的顶点。度———重力加速度。从而建立了自由落体运动规律。在物理学中,许多物理规律是科学家在观察、实伽利略从斜面实验、理想实验中得出了两个重验等科学研究方法的基础上,经过他们的理性思维要的物理概念:惯性和加速度。他的观察与实验,物得出的结论,是物理现象在某一历史阶段的结论。理思想与数学工具结合起来的方法也是他对物理学由于物理规律是物理现象在某一历史阶段的极端状的重大贡献。即伽利略的功绩,就是把科学的思维况下的结论,所以我们很有必要对物理现
4、象的极端和实验研究正确地结合在一起,从而为力学的发展问题进行深入的讨论和研究,以便能得出普遍性的开辟了一条正确的道路。规律。下面就物理现象中的几个极端事例来说明研结论:对于直线运动:阻力v0———惯性———匀究物理极端问题的重要性及其方法。速直线运动———惯性定律;而对于自由落体运动:阻一、研究对象所受阻力v0———惯性定律的建立力v0———加速度———自由落体运动规律———匀加第一个问题:惯性问题。水平面上的物体在不速直线运动。受外力的作用的情况下将保持静止或匀速直线运二、研究对象所处温度v0———BSC超导动。提出了物理学中非
5、常重要的概念:惯性。理论的建立第二个问题:自由落体运动问题。什么是自由1908年荷兰莱顿大学的物理学家K·奥涅斯落体运动呢?自由落体运动是物体只受重力作用而(KamerlimghOnnes)成功地将氦气液化,获得4.2K从静止状态开始降落的运动。的低温,再经过减压,温度可低达1K。实现了这样关于惯性,在伽利略以前,人们所信奉的是亚里极端的低温后,1911年奥涅斯和他的学生测量汞的士多德(Aristotle,公元前389～322)的力决定物体的电阻率,发现汞在4.15K处电阻突然降到议表无法运动速度,作用于物体的力越大(小),则物体
6、的运动检测的程度,他们发现,一旦汞处于4.15K以上,汞速度越大(小),没有力的作用,物体将静止不动。从的电阻又得到恢复。他们经过两年的精心实验验表面上看,这个观点似乎可以解释一些日常现象。而伽利略首先批判了亚里士多德的力学观点,分析证,确认汞在低于4.15K以后,电阻突然消失,是进了斜面实验来说明惯性。他得出的结论是:当一个入一种完全新的状态,这种状态称为“超导态”。具物体在一个水平平面上运动,没有遇到任何阻碍时,有超导电性的物质称作超导体,超导体的电阻突然它的运动就将是匀速的,并将无限地继续下去。在消失时的温度称为临界温度,通
7、常以Tc来表示。当伽利略得出结论的表述中,我们看到了一个与日常金属处于Tc以上温度时,超导体和正常金属一样,16卷5期(总95期)·69·具有一定的电阻,超导体处于正常态,当金属处于论效应。Tc以下温度时,电阻消失,处于超导态。物质由超四、当研究对象的线度v宇观尺度导态转变到正常态,或由正常态转变到超导态是一———广义相对论的建立种可逆的相变,这种转变是在一定的温度间隔内实狭义相对论建立以后,爱因斯坦并没有止步。现的。他认为狭义相对论还有许多问题没有解决。例如:超导理论是巴丁(J.Bardeen)、库柏(L.N.Coop2为什么一
8、切物体在引力场中下落都具有同样的加速er)、施里弗(J.R.Schrieffer)三人在1956～1957年提度?刚刚经受住考验的狭义相对论,为什么一用到出的。这一超导理论称为“BCS理论”。该理论认引力场中就遇到了矛盾?爱因斯坦在1907年认识为
