现代宇宙学教学第4章经典力学的建立和发展.pptVIP

sunlight@zju.edu.cn * * 3.哲学思想指导下提出〝万有引力〞思想 在《原理》一书第三卷的“哲学中的推理法则”中法则 3 中正式提出了万有引力思想“我们必须普遍承认，无论何种物体都只赋有一个原则，即他们能够相互吸引。” 可见牛顿是站在哲学高度看问题，法则3的核心思想是统一性原理(自然界的统一性)。 卡文迪许就利用实验测得的重力加速度计算出了地球质量， 成为第一个称得地球质量的人。他的实验的成功，使牛顿 万有引力定律成了更完美的理论。卡文迪许的扭秤实验也被 《物理学世界》评为历史上“最完美”的十大物理实验之一。 2、卡文迪许扭秤实验 3、 理论预言的实践检验 ——哈雷彗星和海王星的发现 哈雷彗星 四 牛顿在科学研究方法上的贡献 牛顿的研究方法： 归纳-演绎法 归纳法： 从实验出发，由特殊到一般 演绎法： 以理论为主，由一般到特殊 《自然哲学的数学原理》 牛顿在这里不仅讲了研究的目的， 还讲了科学研究方法。即从特殊（现象）到一般（规律），再从一般回到特殊。前者是英国哲学家培根强调的“归纳法”，它以实验为基础；后者是被数学家兼哲学家的笛卡儿所强调的“演绎法”，它要用数学工具。 在牛顿前，两种方法被认为是互相排斥的。牛顿在科学方法上的重大贡献就是他把两种方法结合起来了。 从牛顿万有引力公式的建立到被世界公认的过程，就可以看到牛顿是将两种方法结合起来，说明这两种方法是相辅相成的。这也牛顿哲学思想的体现。 恩格斯 不管自然科学家采取什么样的态度，他们还是得受哲学的支配。 玻恩 “真正的科学是富于哲学理性的，尤其是物理学，它不仅是走向技术的第一步，而且还是通向人类思想的最深层的途径。” 人们在探索物质的运动的基本规律方面有三次重大突波： 第一次是对物质的宏观而低速运动方面的突波，它集中表现 为牛的力学以及热力学等定律的建立，它带来的是蒸汽机和 稍后内燃机的发明，人类也就由青铜时代、铁器时代，进入 蒸汽机时代。 五 牛顿的自然哲学思想 《哲学中的推理法则》： 简单性原理 除那些真实而已足够说明其现象者外，不必再去寻求自然界事物的其他原因。 因果性原理 对于自然界中同一类结果，必须尽可能归之于同一种原因。 统一性原理 物体的属性，凡是既不能增强也不能减弱者，又为我们实验所能及的范围的一切物体所具有者，就应视为所有物理的普遍属性。 真理性原理： 在实验哲学中，我们必须把那些从各种现象中运用一般归纳而导出的命题看作是完全正确的或很接近于真实的，虽然可以想象出任何相反的假说，但是在没有出现其他现象足以使之更为正确或者出现例外之前，仍然应当给予如此的对待。 牛顿的自然哲学思想以及归纳法和演绎法相结合，模型和数学相结合的科学研究方法，不仅使他成功地建立了经典力学体系，实现了物理学史上第一次大综合，而且推动了近代科学的大发展。 六 站在巨人肩膀上的牛顿 牛顿对自己的巨大成就有着清醒的认识，他谦虚谨慎，有自知之明。他在物理学家胡克的信中写道：“如果说我比其他人看得远一点的话，那是因为我站在巨人的肩上。”这里不言而语指的是哥白尼、伽利略，开普勒和笛卡儿等人。 牛顿善于继承前人的成果，奋发好学，勤于思考。有人问牛顿是怎样发现万有引力定律的，他的回答是：“靠不停的思考”，思考时常常废寝忘食。例如；他想去餐厅吃饭，却转错了弯，走到大街上，甚至于忘了为什么要出来，于是又返回了居室。他对真理的追求是永无休止的，尽管他为现代科学革命已作出了丰功伟绩，请读他的临终遗言：“我不知世人将如何看待我，但是在我看来，我不过像一个在海滨玩耍的孩子，为时为发现一块比平常光滑的石子或美丽的贝壳而感到高兴；但那浩瀚的海洋，却还在我的面前未曾发现呢。” 七 牛顿力学的局限性 牛顿《原理》一书，从一些基本概念和几个运动定律出发，使人们对自然的了解有了前所未有的扩展和统一。牛顿的自然哲学思想被人们所接受，它的影响甚至于超过了牛顿的物理学和天文学。在当时，一些科学家甚至开始将牛顿的物理学作为终极的绝对真理接受下来，但科学不是绝对的，即便一个科学原理经过反复证实，但仍然有待新的实验的检验，有待人们去不断认识它，应用它。 当物体运动速率很高时（接近光速），当所描写的体系很小时（微观体系），当所描述的物质系统很大时，或引力很强时，牛顿的万有引力、运动定律和牛顿的时空观就不完全正确了，将由新的理论来代替。 现代自然哲学不同于古希腊的哲学 哲学的推广必须以科学成果为基础，可是哲学一经建立并广泛地被人们接受以后，它们又常常促使科学思想的进一步发展， 指示科学如何从许多可能的道路中选择一条