物理学的进化
最新书摘：
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豆友2533634022022-10-30在20世纪的物理学家看来，这种观点是单调而幼稚的。想到伟大的研究工作可能很快就会结束，一幅绝对可靠但却单调乏味的宇宙图景被一劳永逸地建立起来，他一定会感到恐惧。
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豆友2533634022022-10-30力学在其各个分支中所取得的伟大成就，在天文学发展中的惊人成功，以及力学观念在那些非力学的、明显不同的问题中的应用，所有这些都使我们相信，可以通过固定不变的对象之间简单的力来解释所有自然现象。在伽利略之后的两个世纪里，这样一种努力有意无意地表现在几乎所有科学创造中。大约在19世纪中叶，亥姆霍兹（Helmholtz）明确表达了这一点：因此我们发现，物理科学的问题在于把自然现象归结为强度只依赖于距离的不变的引力和斥力。要想完全理解自然，就得解决这个问题。 因此，按照亥姆霍兹的说法，科学发展的路线是已经决定了的，它严格遵循着这样一条固定的路径：一旦把自然现象完全归结为简单的力，并且证明自然现象只能这样来归结，科学的使命就完成了。
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豆友2533634022022-10-30让我们考虑最简单的例子：两个粒子，彼此之间有力作用着。最容易设想的力是引力和斥力。在这两种情况中，力矢量都在质点的连线上。为了满足简单性，我们只能设想粒子相互之间吸引或排斥，因为关于作用力方向的任何其他假设都会导致复杂得多的图像。关于力矢量的长度，我侧们也能作出同样简单的假设吗？即使想避免过于特殊的假设我们也仍然可以说：任何两个已知粒子之间的力就像万有引力一样，只与它们之间的距离有关。这看起来已经足够简单了。我们还可以把力设想得更为复杂，比如不仅与距离有关，而且与两个粒子的速度有关。倘若把物质和力当成基本概念，我们几乎无法设想还有什么假设能比力沿着粒子的连线作用并且只与距离有关更简单。但仅凭这种力能否描述所有物理现象呢？
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豆友2533634022022-10-302300年前，德谟克利特(Democritus)写道：甜是约定的，苦是约定的，热是约定的，冷是约定的，颜色也是约定的。但实际上只有原子和虚空。也就是说，我们通常以为感官的对象是实在的，但其实并非如此。只有原子和虚空才是实在的。
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豆友2533634022022-10-29既然惯性质量和引力质量的这种相等对于相对论的提出具有根本意义，这里我们就应对它作出更为细致的考察。
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豆友2533634022022-10-29我们问：如果用上述两种方法来测定两个质量之比，我们会得到同一结果吗？实验给出的回答很清楚：结果是一样的。我们不可能预先知道这个结论，因为它并非基于理性，而是基于观察。为了简洁，我们把用第一种方法测出的质量称为“惯性质量”，而把用第二种方法测出的质量称为“引力质量”。在我们的世界中，它们碰巧相等，但我们完全可以设想它们并不相等。这样就立即产生了另一个问题：这两种质量的相等是纯属偶然呢，还是有更深的意义？从经典物理学的观点来看，回答是：这两种质量的相等是偶然的，再无更深的意义以赋予它。现代物理学的回答却恰恰相反，这两种质量的相等具有根本性的意义，它是一个新的至关重要的线索，引导我们走向更深刻的理解。事实上，它是发展出所谓广义相对论的最重要的线素之一。如果一个侦探故事把奇特的事件解释成偶然的，那它似乎就不是一个好故事。让故事遵循理性模式，肯定会更让人满意。同样，只要能与观察到的事实相一致，那么能对引力质量和惯性质量的相等作出解释的理论要比把这种相等解释成偶然的理论更好。
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豆友2533634022022-10-29第一个实验与重力即地球引力毫无关系。被推之后，小车沿着绝对光滑的水平面运动。使小车停留在平面上的重力并不改变，对于测定质量完全不起作用。而称量则完全不同。如果地球不吸引物体，或者说如果不存在重力，那么永远也无法使用天平。测定质量的这两种方法的差异在于：第一种法与重力毫无关系，第二种则本质上依赖于重力的存在。
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豆友2533634022022-10-29假定力的作用可以随意重复，推的机制每次都以同样的方式起作用，并且给同一辆车施加同样的力，那么无论把这个实验一重复多少次，小车最后的速度总是一样的。但如果把实验变一下，车上原先是空的，现在给它装上东西，结果会怎样昵？装上东西的车的末速度会比空车小些。结论是：如果同样的力作用于原本静止的两个不同物体，所产生的速度将会不同。因此我们说，速度与物体的质量有关，质量越大，速度越小。因此，我们至少在理论上知道如何测定物体的质量，或者更确切地说，知道如何测定一个质量比另一个质量大多少倍我们把同样的力作用于两个静止的质量，若发现第个质量的速度比第二个质量的速度大3倍，我们就可以断言，第一个质量比第二个质量小3倍。当然，对于测定两个质量之比来说，这种方法并不很实用。不过，以惯性定律的运用为基础，我们完全可以设想已经以诸如此类的方法做到了这一点。我们实际上是如何测定质量的呢？当然，不是以刚才描述的那种方法。人人都知道正确的答案，我们把物体放在天平上称一下就测定出了它的质量。让我们更仔细地讨论一下测定质量的这两种方法。
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豆友2533634022022-10-29我们最初研究力学时会有一种印象，认为在这门科学分支中，一切都是简单、基本和一成不变的。但我们很难想到，一条重要的线索近三百年来未曾有人注意过。这条被忽视的线素与力学的一个基本概念有关，那就是质量。
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声音止痛剂2022-03-03这样便出现了科学史上最富戏剧性的局面之一。所有关于以太的假设都行不通!实验的判决总是否定的。回顾物理学的发展我们可以看到，以太自出生之日起便是物理实体家族中“令人难堪的孩子”。首先，我们构造不出简单的以太力学模型，只好作罢，这在很大程度上导致了力学观的崩溃。其次，我们不再指望通过以太海的存在来区分出一个坐标系，使我们既能识别相对运动又能识别绝对运动。除了带着波一起走，这将是以太显示和证明自己存在的唯一方式。我们想让以太变得实在的一切努力都失败了。它既显示不出其力学结构，又显示不出绝对运动。除了发明以太时赋予它的性质，即传播电磁波的能力，所有其他性质都没有留下来。我们试图发现以太的性质,却导致了困难和矛盾。有过这么多糟糕的经历，现在是彻底忘掉以太，再也不提它名字的时候了。我们说:空间具有传播波的物理属性，这样便省去了那个我们决定避开的词。
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pluto2022-02-11可是亥姆霍兹陈述得最清楚的这种所谓的机械观，在当时却起了很重要的作用。物质动力论的发展是最伟大的科学成就之一，而它就是直接受到机械观的影响的。
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pluto2022-02-11因此，在亥姆霍兹看来，科学发展的方向是早已被决定了的，并且应该严格地遵循这样一条呆板的途径： 一旦把一切自然现象都化成简单的力，而且证明自然现象只能这样来加以简化，那么科学的任务便算终结了。
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pluto2022-02-11为简便起见，我们把用第一种方法所决定的质量叫作惯性质量，而把用第二种方法所决定的质量叫作引力质量。在我们的世界中，它们恰巧相等，但是我们很容易想象它们并不是永远或到处相等的。这样就立刻产生了另一个题：这两种质量的相等是纯粹偶然的，还是有更深远的意义？根据经典物理学的观点，回答是这样的：这两种质量的相等是偶然的，再也没有更深远的意义可寻了。但是现代物理学的回答恰恰与之相反：这两种质量的相等是根本性的，并且它构成了新的、非常重要的线索，这个线索将我们引导到更深远的理解领域。事实上，这是由此产生所谓广义相对论的非常重要的线索之一。
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pluto2022-02-09伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重要意义。
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#2023-01-25牛：这并不像看起来那么简单。声波在空气中传播，海波在水中传播，每一种波都必须有一种物质性的介质才能在其中传播。但光能穿过真空，声音却不能。假设真空中的波其实等于根本没有假设波。惠：是的，这是一个困难，不过对我来说并非新的困难。我的老师非常认真地想过这个问题，认为唯一的出路就是假定存在着一种假想的实体——以太，这是一种充斥于整个宇宙的透明介质。可以说，整个宇宙都浸在以太之中。一旦我们有勇气引入这个概念，其他一切就变得清楚而有说服力了。
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#2023-01-19机械能和热能只不过是很多种能量形式中的两种。任何可以转化为机械能或热能的东西也是一种能量。太阳发出的辐射是能量，因为其中一部分变成了地球上的热。电流有能量，是因为它可以使导线发热，使发动机的轮子转动。煤包含着化学能，煤燃烧时，化学能以热的形式被释放出来。在每二个自然事件中，都有一种形式的能量以某种确定的转化率转化为另一种形式的能量。在一个不受外界影响的封闭系统中，能量是守恒的，因此表现得很像一种实体。在这样一个系统中，虽然任何种能量的总量可能在变化，但所有可能形式的能量的总和是恒定的倘若把整个宇宙看成一个封闭系统，我们就可以和19世纪的物理学家们一道自豪地宣布：宇宙的能量是不变的，它的任何一部分都既不能创生也不能毁灭。这样一来，我们就有了两个实体概念，即物质和能量。两者都遵从守恒定律：一个孤立系统的质量和总能量都不会改变。
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#2023-01-19物理概念是人类心灵的自由创造，而不是完全由外在世界所决定（无论看起来有多像）。我们试图理解实在，就像一个人想知道一块表的内部机制。他看到表面和正在走动的表针，甚至听到滴答声，但却打不开表壳。心灵手巧的他可以将机制画出来，以解释他观察到的所有事物，但他永远无法完全肯定，只有他的图才能解释观察到的东西。他永远也不能把这幅图与实际的机制加以比较，甚至无法想象这种比较的可能性或意义。但随着知识的增长，他肯定相信他对实在的描绘将会越来越简单，所能解释的感觉印象的范围也会越来越广。他也可以相信，知识有一个理想的极限，而人类的心灵正在接近这个极限。这个理想的极限或可称之为客观真理。
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pluto2022-02-10把概念加以推广是科学上常用的办法。推广的方法不一定只有一种，通常有很多种。但是不管是哪一种推广，都必须严格地满足一个要求：假如原来的条件完备时，被推广了的概念必须化成原来的概念。
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哭泣的牧羊人2013-10-10科学研究的结果，往往使离开科学领域很远的问题的哲学观点发生变化。科学所企图的目的是什么呢？一个描述自然的理论应该是怎样的呢？这些问题，虽然超越了物理学的界限，但却与物理学有很密切的关系，因为正是科学提供了产生这些问题的素材。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路。等到这种已经接受了的观点被推翻以后，又会有一种意想不到和完全新的发展，它又成为一个新的哲学观点的源泉。
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声音止痛剂2022-03-03在创建物理理论的过程中，基本观念起着最为关键的作用。物理书中充满了复杂的数学公式，但任何物理理论的开端都是思想和观念，而不是公式。