物理学与技术革命.ppt

物理学与技术革命 自我介绍 硕士、讲师，毕业于上海华东师范大学信息学院，任教以来承担过普通物理、电动力学、电磁场与电磁波、数字电路、电路分析、线性代数、计算机文化基础、自然辩证法、科技史等课程及实验的教学，长期从事物理电子与信息技术的教育教学工作和科学普及工作，同时还从事学院学生管理和教学管理工作，担任班主任和学院电子教研室主任的职务。 导言 导言 一、物理探源 学科定义 一、物理探源 二、物理学与第一次工业革命 二、物理学与第一次工业革命 1687年，牛顿《自然哲学的数学原理》发表，标志经典物理学的诞生 经典物理学一诞生便推动了第一次工业革命，带给人类第一次物质文明的飞跃。 《原理》建立了经典力学的理论体系，提出了运动三定律和万有引力定律，揭示了行星绕太阳运动的根本原因，完成了物理学发展史上的第一次大综合。 因此，达朗贝尔认为牛顿将数学、实验以及观察统一起来，创造了一门真正的新科学。 自然哲学的数学原理最早版本 著名物理学家爱因斯坦（Albert Einstein,1879－1955）在1927年3月纪念牛顿逝世200周年时写了一篇《牛顿力学及其对理论物理发展的影响》的文章。文章说牛顿是“在他以前和以后，都还没有人能像他那样决定着西方的思想、研究和实践的方向。他不仅作为某些关键性方法的发明者来说是杰出的，而且他在善于运用他那时的经验材料上也是独特的，同时他还对于数学和物理学的详细证明方法有惊人的创造才能。由于这些理由，他应当受到我们的最深挚的尊敬。可是，牛顿之所以成为这样的人物，还有比他的天才所许可的更为重要的东西，那就是因为命运使他处在人类理智的历史转折点上。”“牛顿的成就的重要性，并不限于为实际的力学科学创造了一个可用的和逻辑上令人满意的基础；而且直到19世纪末，它一直是理论物理学领域中每一个工作者的纲领。” 三、物理学与第二次产业革命 2、统一电磁理论的发展过程 安培对此作了深入研究，提出了电流间相互作用的安培定律，为电动力学的创立做了开创性的工作。 经10年的努力，法拉第终于在1831年发现了电磁感应现象，找到了磁生电的规律。为了解释电磁现象，法拉第还提出了力线，即“场”的概念。 从1861年起，麦克斯韦对法拉第的“力线”进行数学化，于1873年建立了经典电磁理论——麦克斯韦方程组。其中，麦克斯韦提出了“涡旋电场”和“位移电流”假说，预言了电磁波的存在，并从理论上证明了光是一种电磁波。 10年后，德国的赫兹用实验证明了电磁波的存在，还证明了电磁波具有反射、折射、干涉、衍射等现象，实现了物理学的大综合，即电、磁、光的综合。 法拉第Michael Farady1791-1867 麦克斯韦James Maxwell1831-1879 3、电磁学理论推动了社会的进步，使人类社会从机械化跃进为电气化。 发电机和电动机的发明，实现了机械能、热能、光能(后来还有原子能)和电能间的相互转化，形成了二次能源。 由于电能的转换和使用方便快捷，人类对能源的利用上了一个新的台阶。远距离输电技术的问世，使能源的使用地可远离它的产生地。 1879年，爱迪生发明了电灯，使夜晚变成白昼，延长了人们的生产生活时间。1895年，电影问世;1898年，发明了磁带录音和放音机。这些发明丰富了人们的精神生活。 同时，电能清洁卫生无污染，大大改善了人们的生活质量。在电磁理论的基础上各种电器、电机相继发明，有力地促进了技术的进步，从而极大地提高了劳动生产率。 4、电气时代的工业化进程 发电机和电动机的发明，实现了机械能、热能、光能(后来还有原子能)和电能间的相互转化，形成了二次能源。 由于电能的转换和使用方便快捷，人类对能源的利用上了一个新的台阶。远距离输电技术的问世，使能源的使用地可远离它的产生地。 1879年，爱迪生发明了电灯，使夜晚变成白昼，延长了人们的生产生活时间。1895年，电影问世;1898年，发明了磁带录音和放音机。这些发明丰富了人们的精神生活。 同时，电能清洁卫生无污染，大大改善了人们的生活质量。在电磁理论的基础上各种电器、电机相继发明，有力地促进了技术的进步，从而极大地提高了劳动生产率。 5、电气时代的物理学标签 此前物理学家自身的结构主要是：物理学家+数学家+哲学家； 电气化时代，出现了物理学家+工程师+企业家这类新型科学家； 其中最著名的有爱迪生、贝尔和西门子。 西门子Werner von Siemens 1826-1901 爱迪生Thomas Edison1847-1931 6、信息化时代的第一步—有线和无线通讯 1835年，美国出现了第一台实用电报机。 1849年，西门子敷设了第一条长距离大陆电报线。 1854年，W·汤姆生发明潜水电报，并提出了海底电缆信号传递衰减的理论，解决了敷设海底电缆的重大理