物理学概论笔记

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1、文科物理学翠柏怀瑜第一章　物理学是自然科学的基础§1.1物理学是探讨物质结构和运动基本规律的前沿学科物理学是在人类探索自然的奥秘中形成的学科。物理学研究宇宙间物质存在的基本形式、物质的性质、物质的运动规律、物质之间如何相互作用、相互转化以及各种物质形态内部结构的基本规律。物理学是自然科学的基础，是探讨物质结构和运动基本规律的前沿学科。物理学上的每一次在探索未知的物质结构和运动基本规律的重大突破都带来物理学新领域、新方向的发展，以至新的分支学科、交叉学科和新技术学科的产生。物理学的发展是许多新兴学科、交叉学科和新技术

2、学科产生、成长和发展的基础和前导。§1.2物理学的发展和启示物理学的历史可以上溯到古希腊的自然哲学。事实上，在英文中的物理学“Physics”源于希腊文中的“Фνσικα”。意思是“自然”，从这可以看出，物理学在早期是广泛研究自然界的一切事物并对它们的演化、发展以及伴随它们发生的种种现象进行讨论。20世纪近代物理学的发展显示：人类在探索自然奥秘的过程中，一个重要的方面是探索物质微观结构和物质运动的基本规律；另一个重要的基本问题是探索物质大范围结构和运动的基本规律；再一个重要的基本问题方面是探索宏观物质结构复杂系统运

3、动的基本规律。这三个方面物理学的探索研究构成了近代物理的发展。物理学研究的最大对象是整个宇宙，宇宙学实际上是物理学的一个分支。在微观领域，物理学的重要分支是粒子物理学。粒子物理学的主要实验手段是加速器，但加速器能量的提高受到财力、物力和社会等因素的限制。粒子物理学家也希望从宇宙早期演化的观测中获得一些信息和证据来检验极高能量下的粒子理论。这样，物理学中研究最大对象和最小对象的两个分支——宇宙学和粒子物理学，竟然奇妙地衔接起来，成为密不可分的姐妹学科，就像一条大蛇咬住了自己的尾巴。§1.3物理学的分支学科20世纪初－

4、30年代：原子和分子物理学30年代后：原子核物理学50年代：粒子物理学50年代后：半导体物理学§1.4自然科学和现代高、新技术的基础物理学是自然科学的基础。体现在：1．其他自然科学，如化学、天文学、生物学等，都包含着物理过程和物理现象；2．这些科学都把物理学创造的科学语言和基本概念作为自身语言、概念的最基本构件；3．任何自然科学的理论都不能和物理学的定律相抵触。物理学与信息科学技术所谓信息，就是对客观事物的状态、特征及其变化的反映，也可以理解为一切有意义的信号，信息能够减少不确定性。现代信息科学建立的标志是1948

5、年数学家山农发表的著名的《通讯的数学理论》。山农信息理论的基本思路是通过消除不确定性的大小来度量信息量的大小。处于理论核心地位的信息量公式正是在统计物理学中玻耳兹曼熵的启发下建立的，是对玻耳兹曼熵的推广，也成为息熵。32文科物理学翠柏怀瑜物理学与社会科学1999年3月在美国亚特兰大召开的第23届国际物理与应用物理联合会（IUPAP）通过的决议五的标题就是“物理学对社会的重要性”：“物理学——研究物质、能量和它们的相互作用的学科——是一项国际事业，它对人类未来的进步起着关键作用。对物理教育的支持和研究，在所有国家多是

6、重要的”物理学与生命科学物理学对生物学的影响可以追溯到17－18世纪用显微镜观察生物和对解剖青蛙时产生生物电现象的研究。20世纪50年代以来，随着物理学向生物学的渗透，一门新兴的交叉学科生物物理学诞生了第二章两种文化的历史演变____人文文化与科学文化§2.1源远流长的中华文明一、五千年光辉历史的回眸——夏商周断代工程地球上有史可考的古代文明发源地大体分布在两个区域，一是地中海附近的希腊、埃及和两河流域，一是在东方的中国和印度。夏商周断代工程向全世界展示了历史悠久而熠熠生辉的中华文明，也是在中国科学家集体大协作下奏

7、出的科学精神、科学态度和科学方法的一曲凯歌。二、中国四大发明对世界文明做出伟大贡献造纸：蔡伦总结了当时尚处于雏形的造纸技术，用树皮、麻头、破布、旧渔网等原料造纸。印刷：唐代时传到日本，公元12世纪传到埃及，14世纪传入欧洲，为欧洲科学的兴起及文艺复兴运动提供了重要的物质条件。火药：顾名思义就是“着火的药”，它的起源与炼丹术有着密切的关系，是古代炼丹士在炼丹时无意中配制出来的，也有人推测，起源于一起炼丹中的意外事故。宋朝时已有火药配制的方法的记载，不久流入欧洲。诺贝尔是造炸药起家的，据说，他参考了中国古代火药的配方。

8、指南针：战国时期出现司南、勺形磁石，后发展为指南针、罗盘，并于12世纪末传入欧洲。罗盘是航海的重要工具。永乐三年（1405年）郑和七次下西洋，1492年哥伦布发现美洲大陆。§2.2探讨中国科学在历史上逐渐落后的原因——“李约瑟难题”制度问题：科举制度，闭关锁国从文化视角看：我过传统文化讲究“实用”，缺乏科学探索，建立理论思维的动力。从科学方法看：满足表面现象