運(yùn)動(dòng)的起源是什么?牛頓力學(xué)為物理學(xué)做出巨大貢獻(xiàn)!
[日期:2019-04-15] | 作者:物理組 次瀏覽 | [字體:大 中 小] |
一直到中世紀(jì),亞里士多德關(guān)于“運(yùn)動(dòng)”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(dāng)時(shí)他們稱自己為自然哲學(xué)家)開(kāi)始用邏輯和數(shù)學(xué)的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)關(guān)于非生命體運(yùn)動(dòng)的理論。大家可以爭(zhēng)論究竟誰(shuí)對(duì)這次極具效益的人類思想轉(zhuǎn)變做出了貢獻(xiàn),但可以明確的是,中世紀(jì)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(guò)重要的角色,而之后興起的歐洲學(xué)術(shù)機(jī)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(guò),這種描述世界的方法第一次結(jié)出豐碩的果實(shí)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(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)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(duì)非生命體在力的作用下運(yùn)動(dòng)發(fā)生改變的現(xiàn)象提出了極其成功的數(shù)學(xué)表達(dá)。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(kāi)始還是一個(gè)神秘的概念,但幾個(gè)世紀(jì)過(guò)去之后,人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到力與“能量”的概念密不可分。移動(dòng)物體,被描述為向碰到的靜物轉(zhuǎn)移能量,使其移動(dòng)。但是,力同樣可以在物體間遠(yuǎn)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(jìn)步在18世紀(jì)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,到19世紀(jì)末期,經(jīng)典物理學(xué)的理論框架已經(jīng)基本建成。在那個(gè)時(shí)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(jìn)行互動(dòng),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(yùn)動(dòng)受到重力和電磁力的控制。在19世紀(jì)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(shí)是同一種力(電磁力)的兩個(gè)方面。
這樣一來(lái),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(gè)截然不同的部分:由粒子組成的可見(jiàn)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(jiàn)的力。
當(dāng)時(shí)認(rèn)為,不可見(jiàn)的力以能量波的形式在空間中傳播或是利用“力場(chǎng)”(force field)發(fā)生作用。
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