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1、n自由落体定律自由落体定律n惯性定律惯性定律n相对性原理相对性原理n上帝说：让牛顿去吧上帝说：让牛顿去吧n经典物理学的经典物理学的圣经圣经n牛顿与苹果落地的故事牛顿与苹果落地的故事n万有引力定律万有引力定律n伏尔泰与思想启蒙伏尔泰与思想启蒙n这片空间会荒废吗？这片空间会荒废吗？n走下神坛的牛顿走下神坛的牛顿王宁，ImQMD n自由落体定律自由落体定律王宁，ImQMD 亚里士多德：重物比轻物下落快，质量大一倍的亚里士多德：重物比轻物下落快，质量大一倍的小球下落的末速度也快一倍。小球下落的末速度也快一倍。怀疑者：重物和轻物捆在一起，依据上面观点应怀疑者：重物和轻物捆在一起，依据上面观点应当下落更快
2、；由于两物体相互影响，下落速度应当下落更快；由于两物体相互影响，下落速度应当介于两者之间。当介于两者之间。王宁，ImQMD n伽利略的反对者曾在比萨斜塔做过落体试验，两个物体没有同时落地n伽利略的直观猜想：真空中的自由落体应当最简洁。接受极限的观点来推想。铅球、铁球、木球，分别放水银、水、空气中下落：假如完全解除空气阻力，全部物体将下落同样快。n下滚加速度与小球质量和成分无关思想试验王宁，ImQMD n惯性定律惯性定律1、惯性：“一贯的德性”2、“这才是流氓”伽利略的另一个重大贡献：不受外力作用的物体将保持惯性运动状态不变德谟克利特很早就有这样的猜想，牛顿牛顿：“所有那些古人都知道第一定律（惯
3、所有那些古人都知道第一定律（惯性定律），他们归之于原子在虚空中做直线性定律），他们归之于原子在虚空中做直线运动，因为没有阻力，运动极快而永恒。运动，因为没有阻力，运动极快而永恒。”伽利略 认为匀速圆周运动属于惯性运动想说明行星绕日运动是惯性运动,广义相对论:弯曲时空中的自由运动王宁，ImQMD n相对性原理相对性原理地恒动而人不知，譬如闭舟而行不知舟之运也王宁，ImQMD 但是，应当强调，第一个正确描述相对论原理的是伽利略但是，应当强调，第一个正确描述相对论原理的是伽利略“我想起了我在船舱里常常不知道船原委是动还是静止不动。有时我猜想船是朝某个方向行驶，其实它朝另一个方向走。”“相对性原理”的
4、意思是说，全部的惯性系都是同等的。不能用任何试验来区分一个系统是静止的还是在做匀速直线运动。落体定律、惯性定律、相对性原理：落体定律、惯性定律、相对性原理：伽利略进行科学探讨的特点：伽利略进行科学探讨的特点：1）重视思想试验，抓住事物本质；）重视思想试验，抓住事物本质；2）把自己熟悉的领域和试验探讨透彻；）把自己熟悉的领域和试验探讨透彻；王宁，ImQMD 英国资产阶级革命英国资产阶级革命1640年年 清军入关：清军入关：1644年年牛顿诞生牛顿诞生1643年年 1月月 4日日 旧历：旧历：1642年年12月月25日日遗腹子、体弱多病、成果不好、缺乏自信遗腹子、体弱多病、成果不好、缺乏自信牛顿舅
5、舅劝牛顿母亲让其上学牛顿舅舅劝牛顿母亲让其上学18岁以减费生进入剑桥高校三一学院（上帝、耶稣、圣灵）；岁以减费生进入剑桥高校三一学院（上帝、耶稣、圣灵）；23岁取得学士学位，当年爆发大规模瘟疫，避居乡下，岁取得学士学位，当年爆发大规模瘟疫，避居乡下，“丰收年丰收年”：力学三定律，万有引力定律，微积分和色调理论；：力学三定律，万有引力定律，微积分和色调理论；27岁教授岁教授;30岁英国皇家学会会员。岁英国皇家学会会员。n上帝说：让牛顿去吧上帝说：让牛顿去吧英国著名诗人亚历山大波普写道：自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，上帝说：“让牛顿去吧。”于是一切成了光明。王宁，ImQMD n经典物理学的经典
6、物理学的圣经圣经1642年，伽利略逝世，牛顿诞生。牛顿总结了整个时代的探讨成果，把经典物理学的框架建立起来。牛顿说：“假如我看得比别人更远，那是因为我站在巨人的肩上”牛顿认为：转动是确定的，只有相对于确牛顿认为：转动是确定的，只有相对于确定空间的转动才是真转动，才会产生惯性定空间的转动才是真转动，才会产生惯性离心力。离心力。定义质量为物质的量，认为质量与定义质量为物质的量，认为质量与“惯量惯量”成正比，这些提法意义特别深远成正比，这些提法意义特别深远自然哲学之数学原理自然哲学之数学原理在现代物理学中质量的概念有两种：惯性质量和引力质量。惯性质量表示的是物体惯性大小的度量，而引力质量表示的是物质
7、引力相互作用的实力的度量。这两个质量是严格相等的，是同一个物理量的不同方面。王宁，ImQMD n牛顿与苹果落地的故事牛顿与苹果落地的故事一些科学史专家认为：苹果落地的故事很可能是牛顿亲属（或牛顿本人）编出来的，提早他发觉万有引力定律的时间，用来爱护他对该定律的发觉权名言“假如我看得比别人更远，那是因为我站在巨人的肩上”，是与胡克争万有引力发觉权提出的王宁，ImQMD 法国著名文学家，思想启蒙家伏尔泰当时流亡英国，正好碰上牛顿逝世，目睹了数万伦敦市民为牛顿送葬的壮丽场面。威斯敏斯特教堂不仅是威斯敏斯特教堂不仅是20多位英国国王的墓地，也是一些著名政治家、科学家、军多位英国国王的墓地，也是一些著名
8、政治家、科学家、军事家、文学家的墓地，其中有丘吉尔、牛顿、达尔文、狄更斯、布朗宁等人之墓。事家、文学家的墓地，其中有丘吉尔、牛顿、达尔文、狄更斯、布朗宁等人之墓。王宁，ImQMD n万有引力定律万有引力定律牛顿生活的时代，科学家都知晓开普勒的行星运动三定律。哈雷、胡克、牛顿等明白，从开普勒第三定律（轨道半长轴立方与周期平方成正比）可以推出：行星受到的太阳引力应当与距离的平方成反比。就是不清晰这种力是否能形成椭圆轨道？一次探讨中，胡克自称能证明这一点，但不愿公布。哈雷去找牛顿，牛顿说已经证明出来，当场未找到证明稿。答应再算，不久收到牛顿寄来的论文稿。王宁，ImQMD 哈雷哈雷1656年诞生在伦敦
9、；年诞生在伦敦；1673年进入牛津高校学习数学。年进入牛津高校学习数学。1676年，哈雷毅然放弃了学位证书，只身搭乘东印度公司的航年，哈雷毅然放弃了学位证书，只身搭乘东印度公司的航船，在海上颠簸了三个月，到达南大西洋的圣赫勒纳岛，建立船，在海上颠簸了三个月，到达南大西洋的圣赫勒纳岛，建立起人类第一个南天观测站，测编了世界上第一份精度很高的南起人类第一个南天观测站，测编了世界上第一份精度很高的南天星表，被人们誉为天星表，被人们誉为“南天第谷南天第谷”。哈雷推动牛顿写出了经典。哈雷推动牛顿写出了经典力学的奠基之作自然哲学的数学原理，并慷慨解囊支付这力学的奠基之作自然哲学的数学原理，并慷慨解囊支付这
10、部巨著的出版费用。部巨著的出版费用。王宁，ImQMD 他基于牛顿的万有引力定律他基于牛顿的万有引力定律 以及力学三定律，从以及力学三定律，从1337年到年到1698年的彗星记录中选择了年的彗星记录中选择了24颗彗星，用一年时间计算了颗彗星，用一年时间计算了它们的轨道。发觉它们的轨道。发觉1531年、年、1607年和年和1682年出现的这三年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，颗彗星轨道看起来如出一辙，同一颗星？同一颗星？发觉发觉1456年、年、1378年、年、1301年、年、1245年，始终到年，始终到1066年，年，历史上都有大彗星的记录历史上都有大彗星的记录 大胆地预言，1682年出现的那
11、颗彗星，将于1758年底或1759年初再次回来。再次回来要等到再次回来要等到2062年左右年左右王宁，ImQMD 76年后，当哈雷彗星再次照射地球的时候，年后，当哈雷彗星再次照射地球的时候，万有引力定律得到了举世公认万有引力定律得到了举世公认中国人对哈雷彗星的记载，最早可上溯到殷商时代。公元前1057年：“武王伐纣 时有彗星，柄在东方，可以扫西人也”：公元前613年：春秋左传的“秋七月，有星孛入于北斗。”从公元前240年（战国秦始皇七年）起，哈雷彗星每次回来，中国均有记录。五十年头法国人巴耳代在完成探讨1428颗彗星的彗星轨道总集之后断定说：“彗星记载最好的（除极少数例外），当推中国的记载。”
12、1955年苏联什克洛夫斯基赞扬：“在中国近2000年的史志记载中，毫无遗漏地记载哈雷彗星的出现”。由于中国彗星史料丰富、连续和较精确牢靠，所以在近现代的天体探究中发挥了重要作用，表现出巨大的现代科学价值。彗星是由冰晶、尘埃与冰冻的气体组成，慧尾长度可达几亿公里彗星是由冰晶、尘埃与冰冻的气体组成，慧尾长度可达几亿公里王宁，ImQMD 1846年，年，亚当斯、亚当斯、勒维叶勒维叶英国格林尼英国格林尼治天文台治天文台柏林天文台柏林天文台海王星海王星海王星的发觉海王星的发觉王宁，ImQMD 王宁，ImQMD 起初被认为是太阳系中的一颗大行星，但是在起初被认为是太阳系中的一颗大行星，但是在2006年年8
13、月月24日于布拉格实行的第日于布拉格实行的第26届国际天文联会中将冥王星划届国际天文联会中将冥王星划为矮行星（为矮行星（dwarf planet）。但到了）。但到了2010年，为了纪念年，为了纪念发觉它的过程，美国伊利诺斯州的科学家又把它重新归为发觉它的过程，美国伊利诺斯州的科学家又把它重新归为九大行星之一。九大行星之一。具有争议的冥王星具有争议的冥王星冥王星是在冥王星是在1930年由于一个幸运的巧合而被发觉的。一个后来被发觉错误的计算年由于一个幸运的巧合而被发觉的。一个后来被发觉错误的计算“断言断言”：基于天王星与海王星的运行探讨，在海王星后还有一颗行星：基于天王星与海王星的运行探讨，在海王
14、星后还有一颗行星(比地球还比地球还大大)依据国际天文学联合会的定义，一个天体要被称为行星，依据国际天文学联合会的定义，一个天体要被称为行星，须要满足三个条件：围绕太阳公转、质量大到自身引力须要满足三个条件：围绕太阳公转、质量大到自身引力足以使它变成球体，并且能够清除其公转轨道四周的其足以使它变成球体，并且能够清除其公转轨道四周的其他物体。同时满足上述三个条件的只有水星、金星、地他物体。同时满足上述三个条件的只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。冥王星直径球、火星、木星、土星、天王星和海王星。冥王星直径只有只有2300千米，比月球还要小。千米，比月球还要小。冥王星和它的卫星冥王
15、星和它的卫星 王宁，ImQMD 卡文迪许麦克斯韦瑞利汤姆逊卢瑟福布拉格剑桥高校 卡文迪许试验室王宁，ImQMD n伏尔泰与思想启蒙伏尔泰与思想启蒙法国著名文学家和思想启蒙家生于1694年，诞生时体质极差，护士预言最多活一天，但他活了84年。不过大部分时间是在床上度过的个子矮小、其貌不扬、生活轻浮、语言尖刻、才华横溢，充溢叛逆精神 我不同意你的观点，但我誓死捍卫你说话的权利。我不同意你的观点，但我誓死捍卫你说话的权利。人类最珍贵的财产人类最珍贵的财产自由。自由。书读得多而不思索，你会觉得自己知道的很多。书读得多而不思索，你会觉得自己知道的很多。书读得多而思索，书读得多而思索，你会觉得自己不懂的很
16、多。你会觉得自己不懂的很多。图书馆是人类学问与谬误的宝库图书馆是人类学问与谬误的宝库。坚毅的信念坚毅的信念,能使平凡的人做出惊人的事业。能使平凡的人做出惊人的事业。一个家庭没有书籍一个家庭没有书籍,犹如这个房间没有窗户。犹如这个房间没有窗户。天分就是持续不断的忍耐。天分就是持续不断的忍耐。王宁，ImQMD 神父并不像你们想的那么聪慧，我们无知才以为他们有学问。应当信任自己，只信任自己的眼睛，让眼睛成为我们的上帝和圣经。“更明智的做法不是卖马，而是把政府中的蠢驴裁剪一半。”“我没有显赫的门第，但我的门第将因我而显赫。”爵士雇流氓暴打伏尔泰：“别打他的脑袋，那里面还有有用的东西。”并通过警察局把他
17、驱除到英国。使他有幸目睹牛顿葬礼，有机会探望牛顿的亲属，把苹果落地的故事弄得人人皆知，流传至今。三年后回法国，在英国写的一些抨击法国政府的文章被一个书店老板在未经同意下以英国书简的名字出版，使得伏尔泰大难临头王宁，ImQMD 伏尔泰这次逃跑中，“拐跑”了28岁的夏特莱夫人，在远离巴黎的西雷庄园过起了浪漫、充溢创建性的同居生活夏特莱夫人精通数学物理；把牛顿的自然哲学之数学原理从拉丁文翻译成夏特莱夫人精通数学物理；把牛顿的自然哲学之数学原理从拉丁文翻译成法文，还加了很有学术水平的注释，特别了不得。法文，还加了很有学术水平的注释，特别了不得。伏尔泰对数学物理一窍不通，但对历史、地理、社会、文学却有渊
18、博的学问。伏尔泰对数学物理一窍不通，但对历史、地理、社会、文学却有渊博的学问。对牛顿哲学与物理思想的传播起过重大作用。对牛顿哲学与物理思想的传播起过重大作用。伏尔泰高度评价他的情人，伏尔泰高度评价他的情人，“一个宏大的人，她惟一的错误就是不幸生为女人一个宏大的人，她惟一的错误就是不幸生为女人”。王宁，ImQMD 法国国王路易十六被革命风暴送进监狱后，他在牢房中阅读了伏尔泰和卢梭的著作，感叹道：“就是这两个人搞垮了法国！”伏尔泰的作品和言论伏尔泰的作品和言论对法国人民的思想启对法国人民的思想启蒙发挥了巨大作用蒙发挥了巨大作用王宁，ImQMD n这片空间会荒废吗？这片空间会荒废吗？1766年中学老
19、师提丢斯发觉，太阳系个行星到太阳的平均距离R满足一个阅历公式。R=0.3x2(n-2)+0.4n=5处有空位，造物主会荒废这片空间吗？一种巧合？9年后发觉天王星刚好在n=8处王宁，ImQMD 小行星是一颗在火星和木星之间的行星裂开而成的？但带内的全部小行星的全部质量比月球的质量还要小。是太阳系形成过程中没有形成行星的残留物质？王宁，ImQMD 这种规律背后的物理还没有弄清晰这种规律背后的物理还没有弄清晰王宁，ImQMD n走下神坛的牛顿走下神坛的牛顿青年时代的牛顿，虚心谨慎、胆小怕事。中年以后，变得沽名钓誉而且有时不择手段。晚年大部分时间是在争吵中度过：与天文学家弗莱姆斯梯德冲突，迫使其发表最
20、新观测数据，指使哈雷剽窃；与胡克激烈争吵色调理论；争夺万有引力发觉权；与惠更斯学派争吵光原委是粒子还是波；与莱布尼兹争微积分的发觉 书呆子型，一辈子没结婚，个人生活由他妹妹和外甥女照看。从不做任何消遣和消遣，不骑马外出换空气，不闲逛，不玩球，常工作到半夜，往往遗忘吃饭王宁，ImQMD 莱布尼兹请英国皇家学会进行裁决，结果作为学会主席的牛顿，莱布尼兹请英国皇家学会进行裁决，结果作为学会主席的牛顿，指定了一个完全由自己挚友组成的指定了一个完全由自己挚友组成的“公正的公正的”委员会来裁决，而委员会来裁决，而且牛顿自己起草了裁决报告，正式指责莱布尼兹剽窃。且牛顿自己起草了裁决报告，正式指责莱布尼兹剽窃
21、。莱布尼兹死后，牛顿为伤透了其心此沾沾自喜。莱布尼兹死后，牛顿为伤透了其心此沾沾自喜。（微积分是两人各自独立完成的）（微积分是两人各自独立完成的）与胡克争万有引力发觉权：与胡克争万有引力发觉权：“我之所以能做出重大发觉，是因为我之所以能做出重大发觉，是因为我站在巨人的肩上我站在巨人的肩上”，双重含义：，双重含义：1）与前人有关；）与前人有关；2）与胡克无）与胡克无关关与牛顿的成就相比，他的缺点犹如太阳的黑子，牛顿对物理学的与牛顿的成就相比，他的缺点犹如太阳的黑子，牛顿对物理学的贡献是无与伦比的。贡献是无与伦比的。王宁，ImQMD “我不过像一个在海边玩耍的小孩，时而发觉一块光滑的石子，我不过像一个在海边玩耍的小孩，时而发觉一块光滑的石子，时而发觉一个美丽的贝壳，但真理的广袤海洋，却还在我面前时而发觉一个美丽的贝壳，但真理的广袤海洋，却还在我面前有待发觉。有待发觉。”麦穗空瘪的时候，它总是长得很挺，傲岸地昂着头；麦穗饱满而麦穗空瘪的时候，它总是长得很挺，傲岸地昂着头；麦穗饱满而成熟的时候，它总是表现得和顺的样子，低垂着脑袋。成熟的时候，它总是表现得和顺的样子，低垂着脑袋。蒙田蒙田 王宁，ImQMD