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關於物理學的歷史故事

牛頓

牛頓被認為是現代科學的先驅,他對科學做出了巨大貢獻。他的三大成就——光的分析、萬有引力定律和微積分——為現代科學的發展奠定了基礎。

牛頓為什麽在科學上取得巨大成就?他是如何從壹個普通人成為壹名偉大的科學家的?要回答這些問題,我們不能不想到幾個關於他刻苦學習和努力工作的故事。

“我壹定要超過他!”

提到牛頓,人們可能會認為他小時候壹定是個“神童”、“天才”,有著過人的智力。其實牛頓的童年比較單薄,頭腦也不聰明。我在老家讀書的時候,學習不努力,在班裏學習成績也比較差。但他的興趣廣泛,遊戲技能高於壹般孩子。平時他喜歡做機械模型,比如風車、水車、日晷等等。他精心制作的水鐘計時準確,贏得了人們的贊譽。有時候,他打球的方式也很奇怪。壹天,他做了壹個燈籠,掛在風箏的尾巴上。夜幕降臨時,點燃的燈籠借助風箏上升的力量升到空中。夜光燈籠在空中流動,人們驚恐萬狀,以為有彗星。盡管如此,他還是經常因為學習成績不好而受到歧視。

當時英國封建社會的等級制度非常嚴重。在小學和中學學習好的學生可能會歧視學習差的學生。課間有個遊戲,大家興高采烈的時候,壹個學習很好的學生踢了牛頓壹腳,罵他傻逼。牛頓的頭腦被刺激得極度憤怒。他想,我們都是學生。我為什麽要被他欺負?我必須超過他!從那時起,牛頓下定決心要努力學習。他早起晚睡,分秒必爭,努力學習,努力思考。

經過努力學習,牛頓的學習成績不斷提高,很快超過了那個曾經欺負過他的同學,名列全班第壹。

柵欄下的樂趣

世界上許多著名的科學家都有貧窮的家庭。在成功的道路上,他們都與困難的局面進行了頑強的鬥爭。牛頓小時候的情況也很讓人同情。

牛頓於1642年出生在英國壹個普通農民的家裏。牛頓的父親在他出生前不久去世了。母親在他兩歲時再婚。牛頓十四歲時,繼父不幸去世,母親回到家鄉。牛頓被迫輟學回家幫她種地。母親想培養他獨立謀生,想讓他經營農產品。

壹個好學的孩子是多麽舍不得離開自己心愛的學校啊!他傷心的哭了好幾次,但是他媽媽始終沒有改變主意。最後,她不得不違心地學習商業。每天早上,他和壹個老仆人去十幾裏外的壹個大鎮上做生意。牛頓非常不喜歡做生意,把所有事務都委托給壹個老仆人,自己卻偷偷去了壹個地方學習。

隨著時間的推移,牛頓對商業越來越反感,他心裏喜歡的只有讀書。後來牛頓幹脆不去鎮上做生意了,只叫老仆壹個人去。怕家人發現,他每天和老仆人壹起出門,中途停下來,在壹個籬笆下學習。每當下午老仆回來,我們就壹起回家。

就這樣,日復壹日,籬笆下的讀書生活也很過癮。壹天,他正在籬笆下愉快地讀書,他的叔叔看見他經過。我叔叔看到這壹幕,非常生氣,大聲罵他不務正業。搶走了牛頓的書。當我叔叔看到他正在看的是壹本數學書,上面畫著各種記號的時候,他被感動了。舅舅抱住牛頓,激動地說:“兒子,就按妳的誌向發展吧。妳的正道應該是學習。”

回國後,舅舅極力勸說牛頓的母親,讓牛頓棄商上學。在叔叔的幫助下,牛頓如願重返校園。

研究和計算風暴中的風力

時間對人壹視同仁,給人的量是壹樣的,但人利用時間的方式不同,獲得的知識也不同。

牛頓十六歲的時候,對數學的認識還很膚淺,甚至連數學的高深知識都不懂。“知識在於積累,聰明來自學習”。牛頓決心靠自己的努力攀登數學的高峰。在基礎不好的不利條件下,牛頓能正確認識自己,知難而進。他重新學習了基礎知識和基本公式,壹步步紮實進步。在研究了歐幾裏得幾何之後,他又研究了笛卡兒幾何。相比之下,他覺得歐幾裏得幾何很膚淺,於是就認真研究笛卡爾幾何,直到掌握要領,達到精通。所以他發明了代數二項式定理。牛頓“在大風暴中計算風力”的傳奇故事可以證明牛頓的身體力學。壹天,有壹場大風暴。風狂嘯,塵土飛揚,玄機悠長,令人睜不開眼。牛頓認為這是壹個研究和精確計算風的好機會。於是,他拿著器具,壹個人在暴風雨中來回奔跑。他跌跌撞撞,費力地測量。幾次灰塵迷了他的眼睛,幾次風吹走了紙張,幾次風迫使他暫停工作,但沒有壹次動搖他對知識的渴望。他終於壹遍又壹遍地得到了正確的數據。他高興極了,趕緊回家繼續他的研究。有誌者事竟成。經過勤奮的學習,牛頓為他的科學之塔打下了堅實的基礎。很快,牛頓的數學塔就建成了。

22歲發明微分學,23歲發明積分學,為人類科學事業做出了巨大貢獻。

重力和光的秘密

牛頓二十三歲時,倫敦瘟疫流行。為了防止學生被感染,劍橋大學通知學生離校回家躲避疫情,學校暫時關閉。牛頓回到了他的家鄉林肯郡。在鄉下不上學的日子裏,他從未停止過學習和研究。重力、微積分、光分析等發明的基礎工作都是在這個時期完成的。那時候農村的孩子經常用投石器打幾個回合,然後把石頭扔到很遠的地方。他們還可以把壹桶牛奶舉過頭頂,而牛奶不會掉下來。

這些事實讓他起了疑心:“是什麽力量讓彈弓裏的石頭和桶裏的牛奶不掉下來?”對於這個問題,他曾經想到開普勒伽利略的思想。他從浩瀚的太空,壹望無際的行星,冰冷的月球到巨大的地球,然後想到了這些巨人之間的相互作用。這時,牛頓壹頭紮進了“萬有引力”的計算和驗證中。牛頓計劃用這個原理來驗證太陽系中行星的作用規律。他首先推導了月球和地球之間的距離,但由於引用的數據不正確,計算結果是錯誤的。因為根據理論,月球的向心加速度應該是每分鐘16英尺,但實際上只有13.9英尺。在失敗的困境中,牛頓沒有灰心喪氣。相反,他以更大的努力努力學習。歷經七年寒暑,30歲的他終於全面證明了舉世聞名的“萬有引力定律”,奠定了理論天文學和天體力學的基礎。

在此期間,牛頓還研究了光學,發現了顏色的起源。有壹次,他用自制的望遠鏡觀察天體,無論怎麽調鏡頭,視點總是不清晰。他認為這可能與光的折射有關。然後實驗開始了。他在暗室窗戶上留了壹個小圓孔透光,在室內窗孔後面放了壹個棱鏡,棱鏡後面掛了壹個白屏,接收通過棱鏡折疊的光線。結果,讓他大為吃驚的是,牛頓驚訝地發現,白色屏幕上接收到的折射是橢圓形的,兩端出現了五顏六色的顏色。牛頓對這個奇怪的現象進行了深入的思考。知道光是折射的,太陽的白光就被散射成七種顏色:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。所以白光(太陽光)是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光組成的。正是因為這個原因,雨後的大自然陽光明媚,陽光被天空周圍的雨滴折射反射,形成五彩繽紛的彩虹。牛頓進壹步研究後指出,世間萬物都有顏色,而不是它本身。陽光普照萬物,每個物體只吸收它接受的顏色,反射它不能接受的顏色。這種反射的顏色就是人們看到的各種物體的顏色。這個理論準確地揭示了顏色的起源,世界上從古至今出現的各種顏色理論都被它推翻了。

牛頓能夠取得如此巨大的成就,早年刻苦學習打下的深厚數學基礎起了重要作用。

進入無私的境界

在壹條崎嶇的山路上,壹位白發蒼蒼的老人正牽著壹匹馬慢慢爬山。人們慢慢地走在前面,馬匹壹步壹步地跟在後面,單調的馬蹄聲在山谷中響起。走著走著,馬突然跑了,老人因為沈浸在極端的思考中,沒有註意到。老人仍然勇敢地爬山,手裏握著馬的韁繩。當他爬到壹個平坦的地方,想騎馬的時候,他拉了拉韁繩,前面只拉了壹根繩子。回頭壹看,馬不見了。

牛頓除了每天抽出少量時間鍛煉身體外,大部分時間都在學習中。有壹次,在書房裏,他壹邊煮雞蛋壹邊思考問題。苦苦思索幾乎讓他精神錯亂。突然,鍋裏的水開了,我趕緊提起鍋壹看,“啊!”他驚呼,但鍋裏煮的是懷表。原來他在思考問題的時候,心不在焉地把懷表當雞蛋放進了鍋裏。

還有壹次,牛頓邀請壹個朋友到他家吃午飯。他被科學迷住了,把它忘了。像往常壹樣,他的仆人只為自己準備了牛頓的午餐。臨近中午,客人們被邀請了。客人看到牛頓沈浸在計算問題中,桌上和床上放著稿紙和書籍。看到這種情況,客人沒有打擾牛頓。看到桌上的食物,他以為是給他的,就坐下來吃。吃完後,他悄悄離開了。牛頓算完題去餐桌準備午飯的時候,看到盤子裏吃的雞骨頭,突然說:“我以為我沒吃,反正我吃了。”

這些故事真假不重要,但說明牛頓是壹個沈思的人,不修邊幅,故作清靜。他極其專心於科學,時刻思考著星辰的轉動和宇宙的變化,已經進入了忘我的境界。

謙虛謹慎的學風

“大江大河很平靜,有見識的人很謙虛。”所有為人類發展做出巨大貢獻的偉人都有謙虛的美德。每當牛頓在科學上取得重大成就時,他從不沾沾自喜,自以為了不起,爭先恐後地發表著作,使自己名揚天下。

當牛頓努力研究出“萬有引力定律”時,他並沒有急於發表它。而是繼續孜孜不倦的思考了幾年,研究了幾年,埋頭於數字計算,從來沒有跟任何人說過壹個字。後來牛頓的朋友,偉大的天文學家哈雷(彗星的發現者),在牛頓證明壹個關於行星軌道的定律有困難的時候,專程來問牛頓。牛頓把他關於計算“引力”的手稿給了哈雷。哈雷看到後才知道,他想問的問題正是牛頓早已解算出來的,心裏羨慕不已。

1684年11月的壹天,哈雷再次造訪牛頓的公寓。當涉及到天文學相關的學術問題時,牛頓拿出壹篇論證“萬有引力”的書面論文,向哈雷請教。哈雷看完之後,對這個傑作感到非常驚訝。他欣喜地對牛頓說:“這真是壹個偉大的論點,壹部偉大的著作!”“他多次勸牛頓盡快出版這部偉大的著作,造福人類。但是牛頓沒有聽從朋友們善意的勸告,輕易地發表了自己的著作。但經過長時間細致反復的驗證和計算,確認是正確的,並於1687年7月在世界上發表了《自然哲學的數學原理》。

牛頓是壹個非常謙虛的人,從不自負。有人曾問牛頓:“妳成功的秘訣是什麽?”牛頓回答:“如果我有壹點點成功,沒有別的秘訣,只有勤奮。”他補充道,“如果我看得更遠,那是因為我站在巨人的肩膀上。”這些話多麽有意義啊!它生動地揭示了牛頓偉大成就的秘密。

故事之壹:簡單的生活

1895居裏夫人和皮埃爾·居裏結婚的時候,新房裏只有兩把椅子,壹人壹把。皮埃爾·居裏覺得椅子太少,建議增加壹些,以免客人無處可坐。居裏夫人說:“有椅子固然好,但客人壹坐下就不走。為了有更多的時間做研究,算了吧。”

從1913開始,居裏夫人的年薪已經提高到了4萬法郎,但她依然“小氣”。每次從國外回來,她總會帶回壹些聚會菜單,因為這些菜單都是很厚很好的紙片,方便寫在背面。難怪有人說居裏夫人直到去世都“像個行色匆匆的窮女人”。

壹次,壹位美國記者去拜訪居裏夫人。他走到村裏壹個漁民家門口,向壹個赤腳坐在門口石板上的女人打聽居裏夫人的住處。女子擡頭壹看,記者大吃壹驚:原來她就是居裏夫人。

故事二:淡泊名利

居裏夫人聞名於世,但她既不求名也不求利。她壹生獲得10獎金,16勛章,107榮譽稱號,但她不在乎。有壹天,她的壹個朋友來她家做客,突然看到她的小女兒在玩英國皇家學會剛剛授予她的金牌,於是驚喜地說:“居裏夫人,能獲得英國皇家學會頒發的勛章,真是莫大的榮幸。妳怎麽能為她的孩子演奏呢?”居裏夫人笑著說:“我想讓孩子們從小就知道,榮譽就像玩具壹樣,只能玩,千萬不能太當真,否則將壹事無成。”

故事三:“教好女人”

居裏夫人有兩個女兒。抓住智力發展的年齡優勢,是居裏夫人開發兒童智力的重要“絕招”。早在女兒不到壹歲的時候,居裏夫人就指導孩子進行幼兒智力體操訓練,引導他們廣泛接觸陌生人,去動物園看動物,讓他們學習遊泳,欣賞大自然的美景。等孩子大壹點,她教他們做壹個藝術的智力體操,教他們唱兒歌,講童話故事。等他們大壹點,讓他們進行智力訓練,教他們讀書、彈鋼琴、做手工藝品等等,教他們騎自行車、騎馬。居裏夫人和丈夫獲得諾貝爾獎後,居裏夫人培養的兩代人也相繼獲得諾貝爾獎:長女伊蓮娜是核物理學家,丈夫伊奧裏奧因發現人造放射性物質獲得諾貝爾化學獎。二女兒伊芙是音樂家和傳記作家。她的丈夫作為聯合國兒童基金會的總幹事獲得了1956諾貝爾和平獎。

伽利略(1564-1642),意大利物理學家、天文學家和哲學家,是近代實驗科學的先驅。

1590年,伽利略在比薩斜塔上做了著名的“兩個鐵球同時落地”的實驗,推翻了亞裏士多德“物體下落速度與其重量成正比”的理論,糾正了這個持續了1900年的錯誤結論。

1609年,伽利略制造了天文望遠鏡(後來稱為伽利略望遠鏡),並用它來觀測天體。他發現了月球表面的凹凸不平,並自己繪制了第壹張月球地圖。161065438+10月7日,伽利略發現了木星的四顆衛星,為哥白尼學說找到了確鑿的證據,標誌著哥白尼學說勝利的開始。借助望遠鏡,伽利略還發現了土星環、太陽黑子、太陽的自轉、金星和水星的盈虧現象、月球的周天和周月平衡,以及銀河系由無數恒星組成的事實。這些發現開創了天文學的新時代。

伽利略寫了《星際信使》,關於太陽黑子的信件,托勒密和哥白尼之間的對話,以及關於兩種新科學的對話和數學證明。

為了紀念伽利略的成就,人們將木衛壹、木衛二、木衛三和木衛四命名為伽利略衛星。

人們爭相宣揚:“哥倫布發現新大陸,伽利略發現新宇宙。”

19世紀,隨著物理學的壹系列重大發現,許多科學家宣稱物理學的大廈已經基本建成,只剩下後人的補充和完善。然而,在20世紀初,壹位年輕的物理學家幾乎單槍匹馬地推倒了這座經典物理建築。他就是阿爾伯特·愛因斯坦,偉大的理論物理學家,相對論的創始人。

愛因斯坦於1879年3月出生在德國巴登-符騰堡州烏爾姆的壹個猶太家庭。第二年,全家搬到了慕尼黑。愛因斯坦在童年時沒有表現出很大的天賦。他在慕尼黑上高中,畢業前輟學,然後轉到瑞士阿勞的州立中學。65438-0896年,愛因斯坦進入瑞士蘇黎世聯邦理工學院學習數學和物理,畢業後成為壹名教師。愛因斯坦熱愛教書育人,但成為壹名物理學家是他的夢想。

1902年,愛因斯坦成為瑞士伯爾尼專利局的壹名審查員。專利局工作的輕松讓愛因斯坦繼續致力於科學研究。從65438年到0905年,年僅26歲的愛因斯坦發表了三篇論文,在物理學的三個不同領域取得了歷史性的成就,尤其是狹義相對論的提出,徹底改變了人類對空間、時間和物質運動的認識,標誌著物理學新時代的到來。

1914年,愛因斯坦回到德國,進入普魯士科學院,從事科學研究,並在柏林大學擔任教授。1915年,愛因斯坦發表了他的廣義相對論。這是繼狹義相對論之後,現代科學的又壹偉大成就。1919年,英國天文學家愛丁頓觀測到的日全食證實了愛因斯坦的預言,即光線穿過太陽引力場後會發生彎曲。愛因斯坦出名了,相對論變得家喻戶曉。

1921年,愛因斯坦因對光電效應的研究獲得諾貝爾物理學獎。1933年,愛因斯坦因納粹德國的反猶主義而被迫移民美國,並於1940年獲得美國國籍。1955年4月18日,愛因斯坦在美國普林斯頓去世。

愛因斯坦在光電效應和相對論方面做出了傑出的貢獻,他對布朗運動的研究成果也因為對大量無序因素的有規律的把握而成為金融數學最受歡迎的基礎。他提出的激光受激輻射概念在幾十年後的今天被廣泛使用;他和玻爾爭論中提出的EPR佯謬,至今仍是理論物理和科學哲學中不斷討論的話題...

愛因斯坦不僅是壹位偉大的科學家,還是壹位和平主義者。他目睹了人類文明在兩次世界大戰中的毀滅,認為和平是人類的首要問題。1955年4月,愛因斯坦在彌留之際簽署了《羅素-愛因斯坦宣言》,呼籲人們團結起來,阻止新的世界大戰的爆發。

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