第 26 课现代科学革命

第第 2626 课课现代科学革命现代科学革命

■经典物理学的危机

■ 爱因斯坦与相对论

■量子理论中的微观世界

第 26 课　现代科学革命导入

《科学的历程》书影《现代科学技术基础知识》书影

第 26 课　现代科学革命

《现代科学技术基础》书影

导入


　　 19 世纪，以牛顿力学为代表的经典物理学已经日趋完善，达到了高峰。但是一些新的研究发现对它提出了挑战，导致了经典物理学的危机。正是在这种情况下，相对论和量子理论出现，它们掀起了物理学革命，构成了现代物理学的两大支柱，并对其他学科产生了历史性的影响。人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度。

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经典物理学的危机


牛顿


牛顿分解白光光谱的实验


牛顿《自然哲学的数学原理》书影

　　牛顿在这部书中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。


19世纪末，物理学遇到了被称为“晴空上飘浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题，其中之一是被认为是光、电等的传播载体的以太的不存在，这使得经典物理学赖以建立的绝对时空观受到了严峻的挑战。


爱因斯坦与相对论


思考中的晚年爱因斯坦青年时期的爱因斯坦


拉小提琴的爱因斯坦（ 1941 年）《相对论的意义》书影


1930 年爱因斯坦和爱丁顿在一起 1913 年 10 月 14 日爱因斯坦给黑尔的信件


爱因斯坦在美国讲学


( 西班牙 ) 达利的《永恒的记忆》


“Ladies and gentlemen, our age is proud of the progress it has made in man's intellectual development. The search and striving for truth and knowledge is one of the highest of man's qualities - though often, the pride is most loudly voiced by those who strive the least. And certainly we should take care not to make the intellect our god; it has, of course, powerful muscles, but no personality. It cannot lead, it can only serve; and it is not fastidious in its choice of a leader. This characteristic is reflected in the qualities of its priests, the intellectuals. The intellect has a sharp eye for methods and tools, but is blind to ends and values. So it is no wonder that this fatal blindness is handed on from old to young and today involves a whole generation.” —— 爱因斯坦 1943 年 11 月 4 日题为“ The Goal of Human Existence ” 的演讲录音


爱因斯坦临终之前的办公室


　　谁企图在真理和认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——爱因斯坦


量子理论中的微观世界


普朗克


普朗克在读书


普朗克和爱因斯坦


Avinash Khare 《分数统计与量子理论》


加热到不同温度的物体发出不同颜色的光


秦山核电站


诺贝尔和诺贝尔奖

诺贝尔 1901 年第一届诺贝尔奖颁奖现场

知识链接

第 26 课　现代科学革命阅读与思考

卓别林爱因斯坦


爱因斯坦、卓别林曾经下榻的浦江饭店

相对论极其抽象，难以理解，并与人们的常识相矛盾。因此，人们很难相信它是正确的而予以接受。但相对论最终还是取得了成功，成为现代物理学的支柱之一。从这件事情当中，你得到了什么启发？

第 26 课　现代科学革命解析与探究

　　 20 世纪初，爱因斯坦从相对论的思想出发，提出了著名的质量能量公式，揭示出人类可以将物质的部分质量直接转换为巨大的、并能被人类直接利用的能量。这为核开发提供了理论依据。　　德国科学家十分重视这一理论的军事价值，在相关研究中处于世界领先地位。第二次世界大战爆发之后，爱因斯坦向美国总统罗斯福建议，应该抢在纳粹之前研制出原子弹。罗斯福接见了这位科学家后决定：要赶在德国人之前造出原子弹。　　美国政府从事原子弹的制造是完全秘密的，爱因斯坦本人也不知道。但当他知道德国没有制成原子弹，而美国已成功后，感到沉重和不安。他说，如果他知道德国不会制造原子弹，他就不会为“打开这个潘多拉魔匣做任何事情”。爱因斯坦得知美国向广岛和长崎投下原子弹，平民伤亡惨重时，感到非常痛心。他说，致信罗斯福提议研制核武器，是自己一生中最大的错误和遗憾。他甚至懊悔当初从事科研，“早知如此，我宁可当个修表匠”。

爱因斯坦的做法究竟是对还是错？从这件事情中，我们能得到什么启发？我们应该怎样对待科学的发展？

第 26 课　现代科学革命自我测评

现代物理学的主要贡献和历史影响是什么？

现代物理学的主要贡献就是相对论和量子论的先后提出。

历史影响：现在，相对论已经融入了科学的各个领域，现代的许多自然科学的学科，如天文学、光学、量子力学都是在相对论的基础上发展的。相对论与现代科学的联系是如此紧密，以至于任何人想打倒它，都需要做彻底推翻现今科学的所有物理定律，否定所有科学领域的尖端技术成果的准备。量子理论的建立是人类认识史上的又一次飞跃，它使人们的认识深入到了微观世界的领域。量子理论在解决原子领域的一系列重大问题中取得了很大成功。 50 多年来 , 物理学在相对论和量子力学这两大基石上迅速建立起了现代物理学的大厦。从此 , 原子和分子物理学、核物理学，凝聚态物理学、低温物理学等边缘学科纷纷建立，形成了许多新的独立的体系。

第 26 课　现代科学革命活动建议

　　分别邀请物理老师和政治老师，从物理学的哲学的角度介绍相对论和量子理论提出的意义。


结　束

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第 26 课 现 代 科 学 革 命

第 26 课现代科学革命