十一 15

2023-11

A History of Physics Florian Cajori 物理学简史 地震出版社 董康康译
(最近的几本物理学史的书要对比一下,这本算是详实一类。也预定了卡约里的《数学简史》,最好也能和之前读的基本数学史比较一下。)
“我认为将老一辈物理学者思想生活和经验中必不可少的物理学发展轮廓,向青年一代的物理学生阐释清楚是很有必要的。”1928年11月
“当前,在对年轻人进行科学教育方面存在缺陷,即现今的科学教育缺乏历史感,同时在对科学大厦得以屹立不倒的根基的一些重大研究方面,关注程度不够。”1898年11月

巴比伦人和埃及人
早期的苏美尔人(两河流域(幼发拉底河和底格里斯河中下游)早期的定居民族,现今伊拉克东南部)和巴比伦人在时间和角度方面,为后人贡献了十分重要的测量单位。
巴比伦人最开始将7天定为1周,将白昼和黑夜各定为12小时,普遍使用60进制...
[?]发现了岁差的黄道二分点的缓慢运动(指地球自转轴长期进动,引起春分点沿黄道西移,致使回归年短于恒星年的现象。)(一直没有遇到地理特别擅长的学生以好好学习一下)

希腊人
与作出的大量关于自然界的理论推断相比,希腊人所进行的与之相关的实验少得可怜。他们很少甚至没有尝试通过实验证据来验证他们提出的猜想。亚里士多德曾证明过世界是完美的。
亚里士多德曾指出,组成世界的物质是固体,因为它是三维的,所以三就是最完美的数字,也是所有数字中的第一个。因为我们一般不会把一当做一个数字来看;在说二的时候,我们一般会说双。这样来看,在所有的数字中,三就是打头的。此外,三这个数字有开始、中间和结尾。
中世纪和文艺复兴时期,亚里士多德的权威可谓如日中天。
在力学研究方面,亚里士多德是远远比不上阿基米德的,阿基米德是力学这门科学真正的创始人,重心理论、杠杆理论的提出都要归功于他。(Archimedes:触碰它,你就可以撬动地球)[?]

2023-11

从阿基米德那个时代开始,一些极具智慧的人在液体压力方面也曾推导出一些错误的结论。我们更加佩服阿基米德在进行研究时所展现出来的概念的清晰性和近乎完美的逻辑严谨性。(A跨越时代的人)
(A proof that the area of the parabolic segment in the upper figure is equal to 4/3 that of the inscribed triangle in the lower figure from Quadrature of the Parabola)(阿基米德三角形也很有趣,圆锥曲线上弦与弦两点切线构成的三角形,中线过中心...)
希腊人发明了比重计,时间很可能是公元4世纪,没有决定性的证据能证明比重计是阿基米德发明的。最初在医学领域中用于测定饮用水的水质,在那个时代,硬水通常被认为是不健康的。
139年曾经在亚历山大城大放异彩的天文学家托勒密测定了光的入射角和折射角,并将其绘制成了表格。他发现在角度小的情况下,入射角和折射角度成比例式近似正确的。(1621年荷兰,Snell's law)
公元前300年的欧几里得曾著《反射光学》,探讨了光的反射,在该书中,人们发现了最早关于球面镜焦点的论述。
毕达哥拉斯、德谟克利特等人人为,视觉是由所见物体散发出的微粒投射到瞳孔中产生非。另一方面,恩培多克勒(公元前400年)、柏拉图和欧几里得则持有一种十分奇怪的眼睛光束理论,人的眼睛本人会发射出某种光束,当这些光束遇到其他物体所散发出来的光束时,就产生了视觉。

作为古希腊“七位智者”之一(古希腊七贤,现代人了解较多的只有立法者梭伦和哲学家泰勒斯两人),米利都的泰勒斯曾发现摩擦起电和天然磁体吸引铁等现象,琥珀和金子一样,曾被称为“电子”。magnet一词可以追溯到马格尼西亚州。
古希腊人当时并不知道磁铁有磁极,也不知道在电荷或磁极之间还存在着排斥现象。
“跟当时的大多数希腊哲学家一样,他并没有通过耐心和准确的观察来取代当时的教条主义和权威的说教。亚里士多德曾经在露水的形成方面做出了很好的观察,即露水只会在晴朗安静的夜晚形成。”
据说毕达哥拉斯是第一个建立全音阶中八个完整度的人。
[?]芝诺佯谬
古希腊哲学家伊壁鸠鲁也接受了原子理论,不过他传授的观点反而使人们背离了科学。原子理论在科学进程中并未发挥太大的作用,这一直持续到道尔顿发现了化学上的倍比定律。
古希腊物理学研究失败的原因
虽说在物理研究方面,古希腊人取得的成就超过了其他古代民族,但是他们在这一知识领域内所取得的成果跟他们在其他领域取得的相比则要少得多。弗朗西斯·培根说,这个过程是从感性、具体的一下子飞跃到最一般的命题,而后将其看做进行某些论证所需的确定不变的极点,再从这些点出发通过中间项推导出其他部分...
通常人们想当然地认为,古希腊智慧的辉煌时期到亚里士多德去世就画上了句号。
有古代哥白尼之称的阿利斯塔克...
埃拉托色尼 (Eratosthenes,约前275—前194年)测算过地球的大小,其精准度一直到1617年才被荷兰的斯涅耳的测量结果超过。(又是荷兰,又是斯涅耳snell)
亚历山大城的赫仑发明了许多测绘工具,托勒密的折射实验以及他在大气折射方面的研究...希腊人早已开始发展实验科学了。

罗马人
罗马人的天赋都被用于战争、政治、管理和法律方面,科学方面的作家收集希腊前辈的研究成果就已经心满意足了。
卢克莱修著有哲学长诗《物性论》:第一位谈到磁铁排斥作用和用铁屑做实验的古代作家;认为热是一种物质;原子是极小且不可分割,它们虽然不尽相同,但是永远处于运动状态;现代数学家在这里发现了无穷量的概念;固体的原子是彼此钩在一起,所以能够粘合在一起,约翰·伯努利也曾是使用这假设,此外19世纪的化学家用了这样的假定,以解释化学作用和原子价;牛顿发现卢克莱修的长诗清晰谈到了伽利略的自由落体定理;他认为世界上各种现象遵循的事某种必然性(物理定律);他曾清晰谈到物质和能量守恒;生物学家发现,这篇神奇的长诗谈到了孟德尔的遗传定律...D.W.汤普森曾经说过,任何一代科学家都可以基于自身的知识来研读这一长诗,并从中多的一些超前的想法。
克莱奥迈吉斯,同阿基米德和欧几里得一样,他注意到放在容器底部边缘的指环会被遮挡起来无法看到,但是当容器中盛满水的时候就可以看到了。(二十年前,我徒弟小粱也说过,我还构造了一个模型[?])

阿拉伯人
阿拉伯民族的发展史在整个思想史中显得格外非凡。离散而居的野蛮部落,在经历了宗教狂热这个大熔炉的洗礼之后,突然融合成了一个极为强大的民族。大约在8世纪,他们十分迅速地获得了古印度和希腊人的科学和哲学智慧成果,那些古典书籍从希腊语翻译成阿拉伯语,化学、天文学、数学、地理等都变成了受人们青睐的学科。阿拉伯人在科学方面做出一些独创性的贡献,他们更多的是在学习知识,而非创造学问。
阿尔·哈桑从古希腊人那学到了入射角和反射角相等,他还增加了两个角都处于同一个平面的定律。(初中学的反射定律,这个空间思维很必要)他也是第一位详细描述人类眼睛的物理学家。
阿拉伯人还提出了“比重”的概念。(用溢水杯溢出水的质量和物体在空气中的质量比较,就得到了物体的比重。)

中世纪的欧洲(公元5-15世纪)
中世纪一向以思想上的停滞和奴性,观念上非模糊不清和神秘主义而闻名。科学界的著作家基本上都变成了注释家。
没有明确证据表明,11世纪之前出现了陆地罗盘。一位中国作家认为在1086-1099年,最初使用的并不是中国人,而是在中国广州和苏门答腊岛之间航行的外国船员(可能是穆斯林?)
波义耳在发表跟亚里士多德观点相冲突的流体力学实验结果时,不得不在“流体静力学佯谬”的名义下发表自己的观点。
1278年阿尔·哈森关于抛物柱面镜的论文翻译成了拉丁文,僧人维特洛写出了另外一本光学著作,提出星星闪烁时因为空气运动...
中世纪从阿拉伯著作中汲取智慧的作家,包括大名鼎鼎的培根,中世纪最具智慧的人之一。他在牛津的监牢中发出了对实验科学的呼吁,并说服了他的老朋友克雷芒教皇四世。但是培根的思想超越了其所处的时代,在当时并没有产生什么太大的影响。他在巴黎遭到了第二次监禁,且长达10年。他所处的那个时代在政治和思想上的专制,使得这位伟大人物的天资无处发挥。

文艺复兴
16世纪是知识活动兴旺发展的时期。
古希腊天文学家不仅认为地球是圆的,而且他们中的部分天文学家(比如阿利斯塔克,古代哥白尼)对于太阳系的见解与现代科学家的观点相似。
哥白尼直到1542年才同意将手稿印刷出版,在书印刷出版之前他就去世了。(1450年,古腾堡从富商借高利贷开办印刷厂)
我们不能说哥白尼在反对托勒密体系方面做出的结论是终局性的,想要完全推翻这个古老的额体系,还需要另外一个极具天赋的人物,他就是开普勒。
就算从现代观点出发,我们也不能轻易认定日心说是“正确无误的”,而地心说是“完全错误的”。这两种观点都是正确的...在描述整个太阳系的运动时,日心说会更加“方便”。
作为第谷·布拉赫的助手,开普勒在观测和实验方面没有什么天赋,但是他是一位伟大的思想家,同时也精通数学。
他研究了火星,发现任何圆周的结合都无法与真实的火星运行轨迹相符,而他知道第谷的观测数据绝对是不会犯这样的错误。在经历了4年艰辛计算后,在尝试了9种设想出的轨道并通过根据观测得出的运行轨迹进行对比,1618年发现了真相---椭圆轨道!(开普勒第一定律和第二定律发表于1609年,第三定律发表于1618年。)
只有在科学和神学进行了艰苦卓绝的斗争之后,这个新的体系才被人们普遍接受。
比利时(荷兰)斯蒂文(平行四边形定则)静力学之父(1586年曾做实验证明两个重量不同的球同时落下同时到地,时间比伽里略还早。)(只是伽利略的学生维维安尼在其著作中描述过,但他只了解伽利略的晚年生活。)(这本书的作者认为维维安尼关于比萨斜塔自由落体实验的记录是正确的。)

动力学这门学科的创立要归功于比萨的伽利略。他制造出望远镜、显微镜和空气温度计。他通过自己制作的望远镜进行了许多重要的天文观测,这些成就给他带来了无比的光荣和声誉。
伽利略是最早指出《圣经》不应该成为科学教科书的人之一。
伽利略取得的伟大成就在于,他强调了通过实验来排除所有可能怀疑的重要性。他对于实验的强调在物理学界引发了一场革命。
伽利略是第一个提出抛物路径是抛物线的人。(圆锥曲线在数学上的认识要早,圓錐曲線在約西元前200年時就已被命名與研究,其發現者為古希臘的數學家阿波羅尼奧斯,當時阿波羅尼阿斯已對它們的性質做過系統性的研究。)在这之前,人们都认为炮弹在发射出去后,先是做直线运动,随后突然就垂直落到地面。
伽利略认识到了离心力,并且给出了动量的正确定义。而质量则是之后惠更斯和牛顿提出的概念了。
伽利略已经领会了运动的第一定律和第二定律,但是他并没有对这些定律进行概括总结,以使得其可以将这些定律应用于不受地球重力影响的物体上,而这便是牛顿所做的贡献。
开普勒曾用过“惯性”一词,并用其描述处于静止状态的物体。
我们必须强调,伽利略并没有提出运动的第三定律。
伽利略发现了振荡的等时性,当时他还在学习医学,将这种振荡应用到测量大的脉搏上,还提议将其应用到天文观测中。在《对话》一书中,他指出振荡的时间跟钟摆的材料和质量无关,而是取决于摆绳长度的平方根。他在时间测量这门艺术上的最后贡献,是在他失明之后做出的。
克里斯蒂安·惠更斯15年之后独立发明了一个摆钟,并迅速得到人们的普遍认可。因此,这个伟大的发明应该归功于两者。
“伽利略建立动力学最初的一些原理并向学生展示的方式,才是力学教学的正确方式,实验力学和理论力学二者应该并重。因此教授学生最好的方式应该是为学生同时设置实验和理论课程。”
拉格朗日认为伽利略在天文学上的发现只需要一个望远镜和足够耐心的品行就够了,而在动力学领域,则需要无与伦比的天赋才能够从自然现象中总结出规律。

惠更斯在自己的《屈光论》一书中断言,“一个人如果仅依靠自己的思考和对几何原理的应用,并在没有意外事件发生的情况下,发明出望远镜,那他一定具备超人般的天赋。”马赫补充道,这个发明者“必须能够识别出新的特征,将其深深地刻在自己的脑海中,将其跟自己的其他思想结合起来。简而言之,他必须具备从经验中成长的能力。”(望远镜发明的意义自不必说,但其难度竟然得到两位大牛的如此评价还是出乎意料。)

最早借助望远镜进行科学发现的人是伽利略。
一些人拒绝相信他们的眼睛,他们断言用望远镜来观看地球上的物体时是清楚无疑的,但是用来观测天体就显得十分虚假,全都是幻觉罢了。(如果用魔术的视角看,如此感受并不奇怪。)
伽利略被称为“现代物理学的创始人”,吉尔伯特被称为“关于磁学的哲学之父”。
吉尔伯特在书的序言中写到,“为什么我要将这种高尚的、前所未有的且不被认可的哲学公之于众,并且让那些宣誓听从别人意见,那些没有任何思想的腐朽人物,那些看似学富五车实际冠冕堂皇的小丑...他们只会将这本书撕成碎片,然后毫不留情地予以谩骂。
威廉·吉尔伯特关于地磁的实验具有划时代意义。关于地球是一个巨大的磁铁这种“新颖甚至今天依旧前所未闻的想法”是他提出来的。
人类一向如此,总是认为本地的东西都是微不足道的,那些海外或者遥远地方的东西对他们来说才是宝贵物体,是他们所渴望的。
意大利人认为是达·芬奇发明了最早的湿度计。17世纪早期,野生的燕麦经常被用作检测湿度的工具 。
(早上上班开车剐蹭,回办公室批完卷,周练送去印刷,送车回家附近的修理店,原本想也是下雪休息吧,但单位里学习还是效率高,何况作业还没有安排。中午食堂吃完饭,一直坐在办公室里整理笔记,很有收获,也是年轻时读书少,需要补充的东西和更新的知识太多。)
(特别把这本书带回家,吃过饭看看新闻继续整理读书笔记)
培根在自己的著作中强调了观察和实验的必要性。他本人具有无与伦比的文学天赋...
《新工具论》这本书包含了科学的各个领域---过去的、现在的和未来的,2000年来的各种错误,昔日的一切鼓舞人心的征兆和对未来时代所有光辉的希望。培根激励了那些改变世界的有识之士。
事实上,培根并不是科学家,也没怎么进行过实验研究,也并不具备从细节中追寻伟大真相的科学天赋,即必须直接通过观察和实验来研究自然。他似乎不认同哥白尼体系,并且看不起他那个时代最伟大的两位实验学家即伽利略和吉尔伯特的研究。“吉尔伯特试图在磁的基础之上提出一个一般性体系,并且致力于用不足以打造一艘小船船桨的材料来建造一艘大船。”
“如果使用培根所倡导的方法,得出的结果永远都是零。”德国化学家李比希
如此伟大的称赞和诘责必然意味着培根的方法有着巨大的价值,同时又有着不可忽视的缺点。
在物理学中培根倡导的方法并没有得到普遍应用,但是在动植物学中,在达尔文之前,人们普遍地使用培根的方法。
之后的廷德尔和近些年来的卢瑟福才旗帜鲜明地指出了科学想象在科学研究中发挥的重要作用。

17世纪
在意大利,伽利略的遭遇打消了人们在科学方面的热情,而在英格兰,宗教冲突并未完全吸引人们的注意,在吉尔伯特之后的时代,依旧出现了许多非凡的科学成就。(《无穷小》一书中关于这段历史描述很详细[?])
笛卡尔在几何学和哲学方面取得的成就,要远远超过他在物理学方面的。
笛卡尔说,“伽利略的书中没有任何值得我称羡的内容,甚至也没有什么值得我承认的内容。”笛卡尔认为他能够十分轻松地解释伽利略的所研究内容,但事实上,笛卡尔不了解真正的加速度概念,而且还犯了伽利略没有犯过的错误。
笛卡尔认为功效跟速度成正比,而莱布尼兹则认为功效随速度的平方变化而变化。这样的争辩持续了半个多世纪,直到最后达朗贝尔在《论动力学》一书的序言中做出论述。尽管在此之前惠更斯十分清楚地解释过这个问题。
如果我们以两倍速度上抛一个物体,那么其上升的时间也会变为原来的两倍,而以两倍的速度上抛一个物体,其上升的距离则会变成之前的四倍。
笛卡尔认为功是一个衍生出来的概念,而莱布尼兹则认为力是衍生出来的。笛卡尔所提出的概念,之后被牛顿和现代初级物理学教科书的作者沿用,力、质量和动量等构成一些最初的概念;而之后被惠更斯和彭色列学派沿用的莱布尼兹的概念,即功、质量和活力(能量)成了最初的概念。如果现代思想家所持有的观点,即动能具备客观实在性而力则不具备是正确的,那么莱布尼兹的观点看上去会显得更加具有哲学上的指导意义。
在地球上同一点,重量和质量成正比,这并不是一个不证自明的事实,牛顿做了一系列钟摆实验的时候证明了这一点。
1671年里歇尔从巴黎到法属圭亚那进行天文观测,发现钟摆慢了两分钟,于是他将钟摆缩短了。惠更斯立即找到了原因,卡宴地区地球的离心力更大。
惠更斯在《论钟表的振荡》一书中第一次提出了摆的数学理论。
笛卡尔提出所有空间中都存在着一种流体,或者说是以太。(解释天体保持其运动轨迹的原因)这样的流体形成了许多大小、速度和密度不同的漩涡...在法国,直到18世纪,牛顿的理论才彻底让人们放弃了对笛卡尔漩涡学说的信仰。
牛顿出生在伽利略去世的那一年。
1666年,牛顿说:“我开始设想把重力延伸到月亮的轨道上...然后开始将地球对月亮的重力和将月亮维持在其运行轨道之上需要的力做了比较。”
开普勒定律的准确性在当时遭受了怀疑,想证明这个猜想是正确的,需要一个如牛顿一般天资横溢的人。(不世出的天才,不知道是否脸上却带着一丝孩子气。)
牛顿推迟20年发表万有引力的原因
“我们从牛顿的话中了解到,他在通过数学方法测算出结果之前,并没有想到会有这样美妙的结果。在证明了这个伟大的理论之后,整个宇宙所有的力学原理全都摆在牛顿面前,一览无余了。”
牛顿在计算中应用了离心率定律?,对克里斯蒂安·惠更斯表示了感谢。
《原理》一书1687年出版,是在哈雷的指导和出资支持下完成的。

在写给本特利(牧师理查德·本特利悖论[?])的一封信中,牛顿写道:“重力应该是天生存在且与生俱来跟物质相互依存的概念,所以一个物体才能在不存在任何介质的真空状态下,对另外一个处于超远距离的物体产生作用力,它们产生的作用力可以通过真空传递到彼此。这种观点在我看来十分荒谬,我不认为任何具备哲学思维的人会误信这样的观点。”(《时间简史》里提到本特利悖论[?])

帕斯卡广为人知的不仅是因为他是一位年少成名的数学家和《与乡下人的信》的作者,而且还是一位物理学家。
亚里士多德认为真空是不存在的,到了笛卡尔那个年代,他持有一样的观点。
伽利略的赞助人让托里拆利以学院数学教授的身份成了伽利略的继承人。维维安尼17岁就成了伽利略的学生,后来在托里拆利的指导下继续学习。托里拆利从未发表过他的研究成果,他当时完全沉浸在摆线的数学研究中。是维维安尼在1643年在佛洛伦萨进行了所谓的托里拆利实验。
格里克出生在马德堡的一个名门望族。“在自然科学领域,雄辩、优雅的言辞和辩论技巧是一无是处的。”格里克发明了空气泵...16匹马...格里克第一次听说托里拆利在11年前所做的实验。(1643-1654)
波义尔提及,自己小时候认识一些跟自己年龄相仿的孩子,他们有口吃的毛病,而他因为长时间模仿最终也得了口吃。1654年波义尔在牛津定居下来,在那里修建了一座实验室,罗伯特·胡克(他本人被誉为英国的“双眼和双手”)成了他的化学助手。
如果不是一个自称物理学家的人的荒谬批判,罗伯特·波义耳可能永远不会发现最终以他名字来命名的定律。
马略特比波义尔更加清晰地认识到了这一定律的重要性。
实验物理在法国的复兴要归功于马略特,波义尔在伦敦皇家学会的组织中发挥了十分重要的作用。
伽利略是第一个尝试测量光速的人。他提到木星后边的卫星经常消失,这也许可以用来测定经度。1642年路易十四召集意大利天文学家卡西尼等人前往巴黎,参与一项研究木星系统的长期计划。大约30年后,一位年轻的丹麦人罗默在别人的劝说下来到巴黎定居...声名鹊起的罗默成为法国皇太子的家庭教师。
笛卡尔研读过克里斯蒂安·惠更斯最早写的一些数学理论,并且预测他未来一定会成为伟人。惠更斯、牛顿、莱布尼兹都终身未婚。
牛顿之所以拒绝波动说,主要是因为其无法很满意地解释为什么光是以直线传播的。牛顿一直支持光的微粒说,而他的权威性使得在100多年的时间中,惠更斯的观点被人们忽视了。
在牛顿之前,由棱镜产生的折射被假定为实际上产生了着色,而不是把已经存在的色分离开来。
牛顿1668年制成了自己的第一个反射望远镜。
牛顿对胡克(也支持波动说)和惠更斯等人的批评十分敏感,1675年写信给莱布尼兹,“我发表的光学理论引发的讨论使我十分烦恼,我为什么要放弃对我来说如此幸福的平静,而去这么草率地追逐一个影子呢?”
牛顿没有想到物理学家脑海中的偏见竟然使得真正的光理论的发现推迟了整整一个世纪。
如果光是振动的波,那么跟声波一样,其会“弯进阴影部分”。
牛顿解释了彩虹现象,在他之前多米尼大主教在1611年出版的一本书中已经正确提供了一个大概的解释,此外笛卡尔和惠更斯也曾解释过这一现象。
牛顿应该是做了很多太阳光谱的实验,但是没有发现夫琅和费谱线...牛顿依靠的是其一位助手“更加敏锐”的眼光,但是这位助手很可能对意料之外的现象不敏感。
直到18世纪才确定下来将冰融化时的温度和谁沸腾是的温度作为固定点,虽然在此之前的1665年惠更斯就提过这样的建议了。
1681年有一艘前往波士顿的船只遭遇了电击。人们通过观察星星发现罗盘的方向改变了,“北的方向转到了南方”。
马德堡的格里克(书中翻译为居里克)通过把手放在一个转动的硫磺球上产生了点,摩擦电机的前身。他发现了电感现象,并且做出了很多其他有趣的观察,但是他在电学方面的猜想,他的宇宙磁力就像吉尔伯特的宇宙磁理论一样不幸。
(地磁偏角是指地球上任一处的磁北方向和正北方向之间的夹角。在地球上不同的地方,地磁偏角一般也不相同。)
18世纪
17世纪的前80年,物理学取得了非比寻常的发展。伽利略、格里克、波义耳和牛顿,让实验在物理学中占据绝对权威的时代熠熠生辉,但到了18世纪,则出现了相反的情况。这个时代出现伟大实验物理学家极少。
18世纪由于伯努利、欧拉、达朗贝尔、拉格朗日和拉普拉斯等人所做的重要研究,数学和数学天文学的内容得到了丰富,但是物理学领域却没有出现能力十分出众的人物。(当下正在经历新的18世纪?)
18世纪是唯物主义至上的时代。
阿特伍德是剑桥三一学院的研究员和老师,他在实验哲学方面的公开课十分有名。
17世纪,牛顿从当时已知的事实出发,如何在赞成和反对之间做平衡,最终犹豫地选择了支持光的微粒说,而在欧洲大陆,同时代的另一位伟人惠更斯则选择支持光的波动说。

兰勒说,“这两位伟人,每位都凭借着自己手中的灯光在黑暗中摸索着前进,灯光之外的地方就完全凭运气所得。而命运使灯光照得更远的牛顿刚好看到了错误方向的入口,他得出的结论我们都知道,不仅在光学方面是错误的,而且对整个热学理论产生了极为不利的影响,因为如果光被视为物质,那么从属于光的辐射就肯定也是物质。但牛顿产生的影响如此长远,以至于100多年之后与赫歇尔同时代的科学家们也从他的实验中得出了这个奇怪的结论,似乎这个不适当的微粒说的影响要比我们平常想的更加深远。”

18世纪倡导光的波动说的杰出科学家只有欧拉和富兰克林。
阿蒙顿在1702年改进了伽利略的空气温度计,他年轻的时候就失聪了,但是他并没有将其视为痛苦,因为这可以让他更好地投入到科学研究中,较少地收到外部世界的干扰...他第一次得到了绝对零度的概念。
华伦海特发现其他液体的沸点也都是固定的,之后注意到水的沸点根据大气压的变化而变化...第三个刻度是96,健康人的口中或腋。碰巧将32定为水的冰点。
有一位物理学家热情高呼,“毫无疑问,自然界创造水银就是为了用来制造温度计的。”
摄尔修斯(摄尔西乌斯)把沸点记为0,把冰点记为100,八年后他的一位同事讲这个刻度进行了颠倒。
18世纪真正投入使用的不同温标大大增加了,1740年有记载13种不同温标...
1705年,出现了第一个可以实际利用蒸汽的发明,在赫仑发明蒸汽轮机之后的长达1000多年的时间中,蒸汽应用方面没有取得丝毫进展。苏格兰人瓦特事一位数学仪器制造者,对其做出重大改进...
17世纪主要的科学家或多或少都认为热是分子运动的结果,但是这个正确的观念在18世纪却被抛弃了。科学的发展道路并不总是笔直行前进的,不像军队一样一直朝着某一方向行进。米勒说,“我认为用遵守命令进行的军队跟科学的发展来作比较,其中错误的地方要比正确的地方多...这有点像猎犬,或许它们最后能够成功地捕获猎物,但是捕获的过程中总会出现问题。”
在法国大革命期间被斩首的伟大化学家拉瓦锡,可以被看做是布莱克的学生。(拉瓦锡根据实验结果提出了新的燃烧理论:他认为燃烧决不是物质燃素的外逸,而是物质跟氧气的剧烈作用,放出光和热。 他又对空气的成份作了正确的分析...)
18世纪没有哪个物理学分支的发展比电学更加成功。
1730年格雷(租房求学)证明了人体是导体,并且是第一个使用人体导电的人。
1746年,荷兰的莱顿...威滕伯格的博塞教授表现出了更为英雄的气概,他希望自己可以死在这样的电击中,因为他的死可以给法国科学院的备忘录中增加一篇论文。
莱顿瓶的发现(发明?)被视为科学上的重大进步。
迪费发现存在着两种电荷,他将其分别称为玻璃电和树脂电。
富兰克林年轻时候只是一个印刷工的学徒,但是后来成了一个具备非凡才能得人,不仅在政治和外交领域,在物理学领域也是如此。40岁时碰巧在波士顿看见苏格兰人做的一些电学实验,之前他从没见过这样的实验。回到费城...其他人也曾观察到尖端物体的这种放电效应,但是富兰克林是第一个全面意识到其重要性并将其投入使用的人。今天我们使用的正负电的概念都来自弗兰克林。
1748年,富兰克林卖掉了自己的印刷店、报纸和年鉴,他想退出商界,全身心投入到电学实验中...他第一次提出要用电学原则来解释闪电的想法。“在电学方面的作品中,整个欧洲还没有其他著作能比这些信件(1750年写给柯林森)的接受人群更广,受到更多的赞誉。这些信件几乎被翻译成了欧洲的所有语言...最近这些信件还被翻译成了拉丁语。”
这个火花肯定带给了他极大的兴奋感,之后他看到更多的火花,莱顿瓶充满了电,也产生了电击,他由此证明了闪电式一种电现象。
里奇曼在1753年做雷电实验时被雷击致死,“没有哪位电学家像他一样以这样一种光荣的方式死去。”
“我们也有责任使用上帝赋予我们的手段,去保护我们不受雷电的伤害,与我们防御风、雪和雨是一样的道理。”
18世纪下半叶,人们终于在精确测量静电方面迈出了重要几步,绕不开两位伟人,亨利·卡文迪许和库伦
“在他的一生中,他所说过的话可能比有史以来任何活到80岁的人说的话都少,甚至包含修道院的僧人们。”
1879年,麦克斯韦出版了《尊敬的亨利·卡文迪许的电学研究》
“现在科学界通过库伦和法国哲学家手稿研究出来的电学领域的所有发现,卡文迪许在那个时代已经预料到了。”
不同物质电容率的发现早于法拉第...电势概念的提出也是卡文迪许,不过他提出的是名字是“电化程度”。他证明了静电存在于导体的表面,电力与距离的平方成反比,1781年,他完成了一项研究,就是之后的欧姆定律。
参军的库伦的报告的结果是不支持修建运河,这得罪了一些大人物...之后政府发现了自己的错误,给库伦提供了一比补偿金,但是他只接受了一只秒表。托马斯·杨说,“据说库伦的道德品质就和他的数学研究一样一丝不苟。”
库伦研究了头发和导线的扭转弹性,1777年发明了扭称,证明了牛顿的平方反比定律在电荷相互吸引和排斥中也是适用的。
据说伽伐尼的妻子身体欠佳,医生说要她吃一些青蛙腿...同时手术刀的刀尖碰到了暴露在外的青蛙腿的神经,随后产生了电火花...她把这一现象告诉了丈夫...
约瑟夫·索弗尔17岁步行来到巴黎谋求出路,1686年成了皇家学院的数学教授。他患有口吃(波义耳也口吃),而且听力很差,不得不依靠音乐家的帮助才能够分得清音调。(德国的数学教育家维尔斯特拉是需要学生帮助教学...)(阿蒙顿在1702年改进了伽利略的空气温度计,他年轻的时候就失聪了,但是他并没有将其视为痛苦,因为这可以让他更好地投入到科学研究中,较少地收到外部世界的干扰...他第一次得到了绝对零度的概念。)(失聪的人更容易专注吧)

19世纪
在物理学假说方面,19世纪推翻了过去一个世纪中占据主导作用的理论学说,在很大程度上是在17世纪的旧理论基础之上向前迈出了新的步伐。
光的微粒说给光的波动说让步;被称为“热”的物质被抛弃到了一旁,热是因为分子运动的理论得以确立了;电的单流说和双流说倡导者所假定存在的不可测量的物质被抛弃了,人们转而支持以太中存在脉动和拉力是电和磁现象原因的理论;现在只有历史学家才会对那些额能够穿过玻璃而不受阻力的磁流感兴趣了。“燃素”这种化学物质不复存在了。

在英国,当人们放弃了对牛顿信条的迷信之后,进入了高产的新阶段,人们认识到一个人无论多么伟大,都不可能在所有问题上的观点完全正确。

哲学家黑格尔和席林模棱两可且未经证实的观点对德国的科学发展产生了有害的影响。
马格努斯力跟数学谈不上关系,但他伟大的学生克劳修斯、亥姆霍兹等都没有继承他这种片面且无正当理由的物理学研究中数学使用的方式...高斯和韦伯在哥廷根促进了这一分支的发展。物理实验家和物理数学家走向联合的第一次运动是1844年在柏林的物理学会中产生,这个学会的前身是马格努斯力的物理学“谈论会”。
19世纪之初,法国有着一批具备无与伦比才华的科学家,我们只需要提及拉格朗日、拉普拉斯、斯涅耳、阿拉戈、傅里叶就足够了。直到19世纪中叶,才有几个国家在科学成就的数量方面可以与法国相媲美。
麦克斯韦1873年在英国皇家学会演讲时首次使用分子这个词,但其表述的是原子概念。
麦克斯韦指出如果不将惯性视为物体本身,而仅将其视为物质运动的一种模式,那么想解释惯性就会存在着巨大的困难。
对原子理论进行批判的声音出现的时间,恰恰是第一批可以明确证明原子理论可行性的实验证据出现的时间。
托马斯·杨是索美赛特夏米尔弗顿人,2岁就能十分流畅地阅读,4岁已经读了两遍《圣经》,6岁能背诵《被遗弃的村庄》...他以极快的速度阅读着各种农书籍,包括宗教、文学和科学数目;另外说来奇怪,在他成长的过程中,他的体能和智力并没有受到损害。他16岁开始不再食用糖,按照他的说法,是要反对奴隶贩卖。1800在伦敦行医,接受皇家学院提供的自然哲学教授一职,1802年被任命为皇家学会的外务大臣。(似乎是最早慧的科学家呢)
托马斯·杨包含干涉理论的论文成了自牛顿时代以来物理光学方面最为重要的出版物。
廷德尔说,“在20年的时间中,这个天才被当时掌控了公众舆论的另一位作家极尽辛辣的讽刺压制住了,他没能得到同胞的欣赏,还被人们认为是一个不切实际额的人...直到法国人菲涅尔和阿拉戈的出现,他的名誉才开始慢慢得以恢复。”
菲涅尔从小在学习方面进步十分缓慢,8岁才勉强能够读书。菲涅尔发现了干涉原理,他丝毫不知道托马斯·杨在13年前就已经发现了该原则。许多物理学家都不愿意承认这个现象是因为干涉产生的。
与托马斯·杨不同,菲涅尔广泛采用了惠更斯的次级波理论。
1816年菲涅耳给托马斯·杨写信(他们之间没有因为优先权而发生争执),“如果说有什么东西能够为没有获得优先权带来慰藉的话,那就是我得以结识了你这样的学者,你为物理学带来了如此多的伟大的发现,并同时也极大地增强了我对自己所持有的理论的信心。”
根据微粒说,光速在密度较高的介质中更大,而波动说则认为在密度较高的介质中速度更小。
傅科1850年向科学院报告他的实验,发现了光在水中的速度要比空气中慢,从那一刻起牛顿的微粒说被宣告了死亡。
苏格兰人梅尔维尔1752年第一次对发光气体的光谱进行了观察,1753年去世,年仅27岁。
第一个关于太阳光谱中黑线的伟大研究是约瑟夫·夫琅和费,他也是第一个通过光栅观察光谱的人。他提出的新现象在其之后40年的时间内都没有得到充分的解释。
光谱分析在天体研究上的应用都是基尔霍夫一人完成的,他对夫琅和费线的解释是具有划时代意义的。历史上没有什么发现能像

其一样如此激发了人们的想象力,因为它使得我们能够了解那个对于我们而言似乎永远隔着一层面纱的世界。
一直有人在研究夫琅和费线是否真的揭示了太阳中存在金元素这个问题。基尔霍夫的资助人说,如果不能把金子从太阳上取回来,那么我为什么要关心太阳上的金子呢?不久之后基尔霍夫因为这个发现从英国获得了一枚勋章,其是用金子制成的。他把这枚勋章递给了他的资助人,说,“看,我还是从太阳上拿到了一些金子。”

开尔文声称这一发现应该归功于斯托克斯,但他本人大方地承认放弃优先权,“我从来没有试图将基尔霍夫伟大发现中的任何部分占为己有,我时不时在想我的朋友对我的事业有点儿太过热心肠了。”
奥地利的多普勒1842年,发光物体的颜色,更发声物体的音调一样,肯定会因为物体朝向观察者运动或背离观察者运动的不同而变化。
(以前的学生来看我,我在忙着答疑,孩子感慨为什么是这样,悄悄留下几个小食品...)
赫歇尔第一次指出太阳光谱并非局限于可见光部分,1800年他发现了红光之外的太阳光,他发现太阳光谱中的热分布并不是平均的。“在自然哲学中,有时候怀疑一些人们习以为常的事情是十分有意义的,特别是产生这样的想法时发现解决这样的怀疑的手段触手可及。”赫歇尔认为太阳的热是由光线引起,而光线则遵循反射和折射定律。
托马斯·杨在1807年的讲演中说,“这一发现理应被视为自牛顿时代以来最伟大的科学发现之一。”
梅隆尼,“只要一放假,就会在天黑之前的乡下到处走走。我睡得很早,天还没亮我就起床了,然后一个人偷偷溜出家门,气喘吁吁地跑到一个小山顶上。我以前经常坐在那里,凝视着东方。”“最让我心驰神往的莫过于将生命现象和闪耀的恒星紧密联系在一起的纽带,星星的光芒伴随着神秘的热量。”
(读一本书,结识了几个人,旁观了一段历史。)
光波产生压力,来解释彗星接近太阳时,其尾部会弯离太阳。列别捷夫
兰利,性格内敛,比较孤独,也没有什么家人。他从孩童般的兴趣出发,致力于研究我们这个星球所有生命赖以生存的太阳。
为了解释光的偏振,菲涅尔和托马斯·杨不得不假定光波具有跟其传播方向相对的横向振动,这意味着必须要假定以太是一种具备弹性的固体。如果以太像空气一样的弹性流体的话,只会存在纵向的振动。
瑞利爵士(瑞利散射)写信给迈克逊,请他继续实验,1887年迈克逊回信,“...我已经多次尝试唤起我身边科学家朋友对这一实验的兴趣,但是都没有成功。我选择不公开这一修正的原因在于我所做的这项工作并没有受到关注,我本身感觉十分沮丧,并且认为不值得再进行尝试了。您的来信再一次点燃了我的热忱,我也决定立即重新开始这一工作。”
1896年有呼吁“我们需要第二个牛顿为我们带来可以解释电学、磁学和光辐射所有先想到额理论,其可能就是引力定律。”开尔文1900年说过“两朵乌云”给“认定光和热是运动形式的美丽而清晰的动力学理论”蒙上了阴影,其中一个阴影就是未能得到解释的阿尔伯特·A·迈克逊-莫雷实验。

第一位力图推翻热质说的著名物理学家是本杰明·汤普森(拉姆福德伯爵),他出生在一个并不富裕的新英格兰家庭,他家距本杰明·富兰克林的家乡不到两英里,这两位物理学家从来没有见过面,但是他们二人在物理学研究方面都取得了十分了不起的成果。“智力生活要优先于情感生活。”
英国皇家研究院是由一个美国人建立的,而华盛顿的史密森学会是由一位英国人建立的。汤普森娶了拉瓦锡的遗孀,不久之后便离婚了...
“我实在是很难描述所有旁观者表现出来的震惊和诧异...这带给我孩童般的快乐。”“我相信,我活得足够久,直到最后心满意足地跟热质说和燃素说一同进入坟墓。”
气体液化方面第一个重大研究成果是法拉第完成的。
曾经人们认为露水是从星星上坠落下来的,或者至少也是在高空中形成的。
库里厄等人已经证明了雾和云的形成过程中,灰尘的存在是至关重要的。
卡诺“动能是自然界中的不变量,应该说其既不能被创造也不能被消灭。”
1852年威廉·汤普森发现了能量耗散定律,之后不久克劳修斯也发现了这一定律。

“那么通过摇晃就能让水变热。”迈尔一言不发地离开了,几周之后,他跑到约利那里大声喊道,“没错,就是这样,就是这样!”(泊淞亮斑一样)
焦耳出生在曼彻斯特附近,在那里经营着一家大酒厂,有一些朋友看到这位年轻的酿酒师身上具有成为物理学家的潜质,越是建议他申请自然哲学教授的候选人,但是因为他身体存在轻微缺陷,使得其中一人持了反对意见。他之后依旧作着自己的酿酒工作,但是在他的一生中,一直坚持科学研究...焦耳从威廉·汤普森那里第一次听说了卡诺理论。
亥姆赫兹(出生在波茨坦,在柏林学习了医学)开始研究物理学时,已经是19世纪最伟大的生理学家之一,而现在他是19世纪最伟大的物理学家之一了。他之后发现,不具备数学知识进行物理研究是不可能的,所以又开始研究数学,他现在还是19世纪中成就最高的数学家之一了。
正如焦耳得到了汤普森的支持,亥姆霍兹得到了他的同学和数学家雅可比的支持。
关于迈尔和亥姆霍兹使用的“力”一词,我们应当将其理解为能。关于“力”和“能”这个术语存在着极大的混淆,曾被视为同义词,甚至现在(1898年)还有一些心理学作家将其混作一谈。能指的是物质系统做功的量,这一概念是托马斯·杨引入的。他将其指定为mv^2,开尔文在1849年使用的是\frac{1}{2}mv^2,能量守恒这一表述出自兰金。
汉弗莱·戴维爵士作为一个穷孩子,因为喜欢化学实验闻名。他于1801年成了伦敦皇家研究院的化学讲师,他的讲座收到了最求时尚的听众的追捧。“我去上戴维的课,是为了增加我比喻的词汇量。”人们说如果戴维没有成为那个时代杰出的化学家的话,那么他肯定会成为那个时代杰出的诗人。(戴维是英国皇家学会会长,要论起发现新元素来谁也比不上他,钾钠钙镁锶钡镁都是他发现的,他一个人就包揽了整个碱金属)
1835年前,许多科学家即是化学家,也是物理学家;1885年左右,在经历了半个世纪的分裂之后,物理和化学这两个学科再次出现了交融的趋势。

汉斯·克里斯蒂安·奥斯特1819年
“...在他讲课结束之后,他在课上进行其他实验时,使用了一个强伽伐尼电池,‘电池还处于活跃状态,我们把导线放到了跟磁针平行的位置。’他十分震惊也疑惑地返现磁针出现了剧烈的振荡(几乎跟地磁子午线成直角),‘让我们调转电流的方向’,磁针向相反的方向转动了。‘他是意外做出这一发现’的说法是有道理的。他之前跟其他人一样,从来没有想过这样的力会是横向的,就像拉格朗日曾在类似场合评论牛顿的话一样,‘这样的意外只会发生在命中注定的人身上。’”

安德烈·玛丽·安培(被麦克斯韦誉为“电学中的牛顿”)(安培为了学习欧拉与伯努利的著作,还是坚持完成了拉丁文的学习。)出生于里昂,年轻的时候就表现出来非凡的数学才能,大革命期间,他的父亲被斩首了,受到巨大打击的安培曾经花费很长时间,一言不发地盯着天空,或者机械地将沙子堆成堆。一年之后才从这种精神麻木中走出来。他研究了卢梭关于植物的著作之后,对于科学的热爱重新背点燃了。
“安培,享誉盛名,却又为盛名所累的伟大的安培!除了在自己的科学研究方面,他再次变得犹豫、害怕、不安、苦恼,他相信别人更胜过自己。”
奥斯特仅仅是发现了电流对磁体的作用,而安培发现了一个电流对另一个电流的作用(物理学的Gay现象)...
在安培看来,地磁的产生也是因为地球周边存在电流。1823年,安培发表了一篇论文,专门对这一现象做出了数学解释,麦克斯韦称这个研究“形式上极尽完美,准确程度上无懈可击。”
欧姆是一位具有创新精神的研究者,尽管当时他跟那个时代的伟大物理学家都没有过接触。30岁时,成为科隆一所中学的数学和物理老师,他在那里教了9年书,教学很成功。他那时的一位学生狄利克雷后来成了十分著名的数学家。
电动势、电流强度和电阻这些精确概念的引入和定义都要归功于欧姆。
《电路的数学研究》被评价“对于这个世界充满敬意的人不能尝试着去读这本书,因为其中充斥着不可救药的欺骗,他想做的唯一事情就是损害自然界的尊严。”(哈哈哈,不被批判过的理论是不能写入教科书的)
这本书出版之后,他不仅没能得到晋升,还招致了学校某位领导的恶意,结果欧姆辞去了在科隆的职务...伦敦皇家学会1841年授予欧姆勋章。1849年,62岁时,年少的抱负终于实现了,被任命为慕尼黑大学的非常任教授,并在1852年成为正式教授,再之后两年欧姆就去世了。
惠通斯发明了电阻器被西门子发明的电阻箱替代...
19世纪电和磁领域最伟大的实验家迈克尔·法拉第出生在伦敦,是一个铁匠的儿子。
19岁由他哥哥付钱,晚上去听关于自然哲学的课程。1812年,他十分幸运地听了著名化学家布鲁斯特·戴维爵士(不同于之前提到的汉弗莱·戴维?很怀疑这部分是大卫·布儒斯特爵士,可他是否和法拉第有交集呢?)在皇家学会在皇家研究院的四次讲座。“商业在我眼中是不道德且自私的,我想投身到科学领域...”写信给戴维爵士,表达了敬意,于此同时把听讲座的笔记一并发给他。布鲁斯特·戴维(苏格兰人, 著名的物理学家。布鲁斯特发表过400多部书和文章...)和妻子开始前往国外进行巡回演讲,法拉第作为记录员随性。1824年当选为皇家学会会员,布鲁斯特·戴维出于嫉妒反对法拉第当选。但是,法拉第每次谈论起布鲁斯特·戴维时,都是带着极大的敬意和钦佩,他总是说这位天才人物,在他的科学生涯早期为他提供了很多帮助,1825年法拉第成为皇家研究院院长。
(汉弗里·戴维,是发现化学元素最多的人,包含钠、钾、钙、锶、钡与镁六种,被誉为“无机化学之父”。1813年,任命法拉第为他的助手,使这个贫穷的订书工逐渐成为著名的科学家。晚年的戴维曾说过:“我虽然在科学上有很多发现,但是我这辈子最大的发现,就是发现了法拉第。”)
1831年10月1日法拉第发现了感应电流。“当电路连接或者断开时,会出现突然的振荡,但是这样的幅度十分小,很不容易察觉到。”
法拉第曾有一段时间放下了电磁的研究,转而研究电解和伏打电池,发现电解定律,1834年引入阴极和阳极两个术语。
阿拉戈1824年就观察到通过旋转铜盘可以让附近的磁体产生运动。
一个教会高层人士认为如果这个东西落在纵火犯的手中,可能会造成十分危险的后果,所以他对这一发现表示了谴责。“我们的生活总是向前的,但理解永远永远都是滞后的。”“磁-电的发现是有史以来最伟大的实验成果,这就是法拉第成就的勃朗峰。他一直在勇攀高峰,但是再也没有比这一发现更高的山峰了。”(麦克斯韦从勃朗峰攀登上了珠穆朗玛峰,而爱因斯坦则到了太空。)
约瑟夫·亨利出生在纽约的奥尔巴尼,15岁在一家钟表店当学徒,不过当时他的梦想是成为一名著名的演员和剧作家。在美国,约瑟夫·亨利是自富兰克林之后第一位从事原创性电学实验的人。
约瑟夫·亨利是在1830年8月,或者说是在法拉第第一次进行磁-电实验之前一年完成。1832年7月发表在《美国科学杂志》,法拉第1831年就发表了自己的文章。毫无疑问亨利的发现早于法拉第,但其发表时间要晚于法拉第。因此,优先权理应属于法拉第。
1837年约瑟夫·亨利前往英国,并结识了英国的一些伟大物理学家。亨利喜欢详述他在法拉第的学会中度过的时光。法拉第和惠特斯通也表达了对这位美国物理学家的极大尊重。...法拉第得知之后开心得像个孩子,跳起来大声喊道,“这个美国人的实验好啊!”
(纠正了我的一些错误积累,也增强了一些弱的理解。)
我们可以将约瑟夫·亨利1830年的高数量磁铁和线圈状的中枢和法拉第在1831年使用的软铁环看做最早的变压器。法拉第和约瑟夫·亨利出于对科学的热爱而进行的研究,成为现代最广泛的一个商业领域发展的基础。除此之外,其极大地促进了文明的进步,也为人们的生活带来了极大的舒适。
1831年法拉第看到铁屑显示出来的线时,第一次提出了“力线”这个说法,但是这个概念在他之前就已经有人提出来了。他似乎能够通过自己的心灵之眼,清楚地看到根根力线从物体中发射出来。
法拉第通过猜想认为光和电和磁之间存在着一些直接联系。1845年法拉第通过实验证明了其强烈的信念是正确的。“我终于成功地使用一条磁曲线或力线发了光,并成功地磁化了一条光线。”
惠特斯通请法拉第关注贝克勒尔的物质磁性研究,法拉第回复道:“我十分震惊,他竟然如此接近这一伟大原则和事实的发现,但是究竟又跟它们全部失之交臂,重又陷入到陈腐不堪的老旧观念中。”
麦克斯韦充分利用了自己的天赋,以数学语言表达了法拉第的观点,并对它们加以完善,终于形成了光的电磁理论。
麦克斯韦很小的时候就具备了智力发展的优渥条件,15岁发表了一篇关于圆锥曲线的论文。“我现在清楚记得的只有一件事情,那就是麦克斯韦和泰特在这方面的知识比学院的老师还要渊博。”进入爱丁堡大学,老师准许他随意使用进行独创性实验的教学仪器。1850年麦克斯韦进入剑桥大学人,并成为数学荣誉考试第二名。
1873年《论电和磁》...后来著名的赫兹以实验的方式证明了詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的伟大预言。
赫兹出生在汉堡,20岁在亥姆霍兹手下学习。1889年在波恩接替了克劳修斯的职务,32岁担任了一般人可能要在很多年之后才能担任的高级职务。
势的概念在理论物理中的应用可谓是十分广泛,提出这一概念的事数学家拉格朗日和拉普拉斯,他们是最初将这一概念应用到了引力问题中。第一位将势函数应用到其他问题领域的是乔治·格林。
德国的卡尔·弗里德里希·高斯和威廉·韦伯一同设计了观测磁倾角、磁偏角和磁强度的仪器。高斯的理论并不想解释地磁及其变化原因,只是简单地想用数学方法表示出地球表面的磁分布。他经常沉浸在太阳和地球的此关系的思考中,但是并没有得出决定性的结论。
1832年高斯提出了一套绝对单位制。
1881年,巴黎举办了一次国际电学家大会,坚持使用了威廉·韦伯的决定单位,只不过用厘米、秒和克取代了毫米、秒和毫克作为基本单位。此次大会还用每秒1厘米的109倍作为欧姆。
1892年定义的欧姆单位之后成了国际欧姆,同时对其他单位也进行了定义,如焦耳成为功的单位,瓦特成为功率单位,亨利成了自感应的单位。
(埃德蒙·贝克勒尔为科学家安托万·塞萨尔·贝克勒尔之子,为发现天然放射性的亨利·贝克勒尔(玛丽·居里的导师)之父。)
雅可比在1850年发现了发电机的作用只不过是将电动机作用逆转过来而已。
贝尔出生在苏格兰的爱丁堡
Chladni Plate
托马斯·杨做出了一个在光学和声学中同等重要且影响深远的发展,即波的干涉原理,在1800年发表的一篇论文中解释了这一原理,之后在自然哲学课程中再次解释了这一原理。威廉·韦伯和他的兄弟海因里希·韦伯认真地研究了这一课题,1825年发表了他们的著作《波动理论》
1855年李萨茹图

20世纪
20世纪的前25年可以说是打基础的时期。
放射现象已经在医疗和手术中得到了愈发广泛的应用,其在部分程度上使中世纪的炼金梦成为现实。
1893年玛丽·居里以第一名的成绩取得了物理科学学位。
就像阿拉丁神灯一样,镭无穷无尽地释放着射线和热,无疑是在挑战能量守恒定律。
“如果说能量守恒定律---从一些十分简单的案例中抽象化出来的概括性定律---也会屈服于这一挑战的话,那么我们必然会得出结论,即世界上没有任何事情是永恒不变的。即使是这一神圣的科学定律也要去屈从于这一主宰世间万物亘古不变的循环---出生,衰老和死亡。”
欧内斯特·卢瑟福发现了在强力磁场的影响之下,Alpha射线会出现轻微的偏转现象。
(数特的有学生高一这点东西学了5遍了才考了五十来分,而试卷对重点中学学生来说,已经不能再简单了)
1922年卢瑟福和查德威克成功分裂了一种非放射性物质的原子核...现代炼金术的时代事实已经到来,科学家们对其他原子进行了尝试。
马克斯·普朗克1858年出生在基尔,曾在慕尼黑学习过几年,还在柏林待过一年,期间听了亥姆霍兹、基尔霍夫和维尔斯特拉的课程。在慕尼黑当了几年的私人教师,1889年接替基尔霍夫的职位,1896年发表了一些关于辐射的内容,但是直到1900年才提出了量子力学。(普朗克的老师各个厉害啊)
H.A.洛伦兹评论道:“我们必须记得,只有那些辛勤工作并且深入思考的人才具备获得这种灵感的好运气。”
瑞利和普朗克公式,向读者展示物理学曾经遇到了一堵无法逾越的石墙,同时指出物理学在先前迈进的过程中出现了一个伟大转折点
普朗克公式引起了物理学界的关注,不是因为其论证逻辑具有极强的说服力(他的论证十分复杂,而且不是决定性的),而是因为其完美地符合观察结果。现在量子理论和传统物理学定律之间依旧存在着难以跨越的鸿沟。
广义相对论为我们提供了一个引力理论,并且事实上将引力简化成了空间和时间特性,用时空连续体的曲率取代了力的引力场。由物质所决定的非欧几里得时空连续体的几何特性决定了引力现象。
“近些年多来理论物理学方面取得的进展有一个显著特征,即新的概念和原理并不意味着要放弃此前的物理学理论。早期的理论只会成为新出现理论中的特殊情况。因此牛顿的理论就是狭义相对论的一种特殊情况,而狭义相对论又是广义相对论的一种特殊情况。在我看来,黑格尔的原理最好的体现了物理学发展的这一方面,即较低阶段的真理包含在其发展之后的高级阶段中。”
用爱因斯坦的话说就是,“没有人敢断言,牛顿的伟大创造会在真正意义上被这一理论或其他理论所取代。他清晰且包罗万象的理念永远不会过时,而是成为我们现代物理学理念所赖以生存的基石。”
兰利定律
JJ汤姆生1856年生于曼彻斯特附近(焦耳也是出生在这,就像美国的富兰克林和汤姆森的老家也紧邻)
古希腊人所使用的ATOM,a表示不可,temno表示分割
欧内斯特·卢瑟福871年出生在新西兰,1894年进入剑桥大学三一学院,之后在卡文迪许实验室进行研究,1907年到1919年担任曼彻斯特大学的教授。
1901年考夫曼宣布了一个极为重要的实验结果,即电子质量接近光速时,其质量会急速增加。这一实验证明了质量实际上是一种变量。
开尔文提出漩涡原子,汤木生发展了这个模型,卢瑟福提出微型的行星系,alpha粒子靠近金原子中心,那么运动轨迹会变成双曲线...
光的微粒说和波动说,“就像鲨鱼和老虎一样,每一个都在自己的领域内占据主导地位,但是在对方的领域却寸步难行。”波动力学有望成为一个两栖动物,在陆地和水中同样具有力量。
物理学理论是工具而不是教条。
“是上帝创造了这些符号吗?”

那时的人们认为,纯粹的思考是科学发现的唯一条件。直到吉尔伯特用天然磁石制造出一个球体,并证明了地球的磁性类似于他所用的小球的磁性,实验方法才在物理哲学家中站稳了脚跟。伽利略两个铁球同时落到地上发出的重响,“敲响了旧哲学体系的丧钟,也预示着新哲学体系的诞生”

(开完会回来的侯哥说不该去,一点营养都没有。)
17世纪时,物理学界的思想领袖们放弃了中世纪不重视观察事实而诉诸理性的思维惯性,选择相信那些残酷的事实在物理学研究中占据主导地位,实验物理学因此向前迈出了第一步,取得了重大进展。在17世纪,我们看到“人们向中世纪的顽固理性发起了反抗。”17世纪学界的主要领袖有伽利略、开普勒、惠更斯和牛顿。(比18世纪的牛?)
直到18世纪末,拉瓦锡开始重视天平的使用时,才指出“燃素”是有问题的,因为跟天平显示的数据背道而驰。
19世纪的物理学家如同抵达尼亚加拉大瀑布的探险者,审视着面前壮丽的自然景观,享受着精神思辨上的满足。20世纪的物理学家如同抵达黄石公园的探险者,看到在这个地方不仅有飞流直下的瀑布,还有向上喷涌而出的水柱,而且并非稳定喷出,而是断断续续的。他们极力想调和这些冲突的事实,同时又感到十分困惑。
实验室在德语中的意思是化学实验室。
绝大多数炼金术师都是偷偷地在远非奢华可言的僻静场合进行实验。在威廉·吉尔伯特和伽利略等人的影响下,物理学开始成为一门实验科学
早期的私人屋里实验室。罗伯特·波义耳在牛津研究气体弹性,“无法在一个房间内方便地摆放”,所以“不得不在楼梯上使用”。(他在那个时候算得上贵族了吧?第一代科克伯爵理察·波以耳的第七子)(羅伯特·波以耳,又譯波意耳,愛爾蘭自然哲學家,鍊金術師,在化學和物理學研究上都有傑出貢獻。)
牛顿也是在自己剑桥的住所中,完成了关于白色光散射成各色光的经典实验。富兰克林在风筝实验之后,在费城的家中竖起一根绝缘铁杆...
实验研究在化学中的流行要比物理学早。
“自然科学是更需要财富资助的科学。”
伟大的教育运动一般而言都是从顶层开始的,将实验室作为教学方式首先是从大学开始的,然后才推广到了更为基础的中学。开尔文生成第一个为了学生教育而建的化学实验室是在格拉斯哥大学,时间在1831年之前。
“...因为语言上的天赋,法语在处理一些极难的科学题目时具备逻辑上清晰性,这是其他一些语言所不具备的。”
阿拉戈说,“在18世纪末和19世纪初,如果没有一整套打磨干净、上好涂漆、摆放在玻璃箱中的昂贵仪器,那么你都算不上一个真正的物理学家。”
1892年的报告中说,“现在几乎在法国所有的公立中等学校都有物理陈列馆,但是让学生可以上手进行物理、化学和自然历史实验的仪器却很欠缺。”(二百多年后这里的情况呢,动手和陈列的都满是灰尘...)
1870年一位英国作家说:“在现代科学的传播与发展方面,可能英国皇家研究院所做的工作要比大学的更多,因为我们这个世纪最伟大的三个哲学家托马斯·杨、汉佛莱·戴维和法拉第都在其中进行教学和研究工作。”
戴维-法拉第研究实验室于1896年建立,由瑞利爵士等负责管理。“世界上唯一一个完全致力于纯粹科学研究的公共实验室”,“其向所有学校的师生开放,也向在科学问题持有各种观点的人开放”。
1875年18个国家参与组建了国际度量衡委员会。
编后记
(把此些微不足道之事极尽自吹自擂之能,并以应试为诱饵把它传承下去。如果说这是原始人的淳朴,可这发生在高速信息的时代。这个民族比牛的反刍要有甚得多,消化不良的排泄之物中也总能找到继续消化的东西。)
(办公室要退休的L老师小时候是贴过大字报的。)
(现在这种教育方式,智力上不提高还钝化,体质和心性更是荒废,如此下去又会如何反复呢?是时候再提教育革命了。)

复习笔记20231120
上完三节课,晚上值班之前,重读了笔记,修订了一些录入错误。最近正好讲万有引力,应用一些读到的细节,学生未必感兴趣,但教师的工作也像是研究太阳上的金子...

On this day..

2 Responses to “*A History of Physics”

  1. qiusir Says:

    笔记温习1:
    米利都的泰勒斯曾发现摩擦起电和天然磁体吸引铁等现象...
    人们想当然地认为,古希腊智慧的辉煌时期到亚里士多德去世就画上了句号。
    埃拉托色尼 (Eratosthenes,约前275—前194年)测算过地球的大小,其精准度一直到1617年才被荷兰的斯涅耳的测量结果超过。
    阿拉伯人在科学方面做出一些独创性的贡献,他们更多的是在学习知识,而非创造学问。
    阿尔·哈桑从古希腊人那学到了入射角和反射角相等,他还增加了两个角都处于同一个平面的定律。
    培根的思想超越了其所处的时代,在当时并没有产生什么太大的影响。
    古希腊天文学家不仅认为地球是圆的,而且他们中的部分天文学家(比如阿利斯塔克,古代哥白尼)对于太阳系的见解与现代科学家的观点相似。
    只有在科学和神学进行了艰苦卓绝的斗争之后,这个新的体系才被人们普遍接受。
    比利时(荷兰)斯蒂文(平行四边形定则)静力学之父(1586年曾做实验证明两个重量不同的球同时落下同时到地,时间比伽里略还早。)(平行四边形定则)
    伽利略是最早指出《圣经》不应该成为科学教科书的人之一。
    拉格朗日认为伽利略在天文学上的发现只需要一个望远镜和足够耐心的品行就够了,而在动力学领域,则需要无与伦比的天赋才能够从自然现象中总结出规律。

  2. qiusir Says:

    笔记温习2:
    笛卡尔认为他能够十分轻松地解释伽利略的所研究内容,但事实上,笛卡尔不了解真正的加速度概念,而且还犯了伽利略没有犯过的错误。
    (关于惯性质量和引力质量,比较通俗的例子,水平面上运行的车加速,车里的物体相对车后移是惯性质量的体现;如果车在匀速爬坡,车里的物体会向下移动,这是引力质量的体现。)
    牛顿推迟20年发表万有引力
    托里拆利从未发表过他的研究成果,他当时完全沉浸在摆线的数学研究中。是维维安尼在1643年在佛洛伦萨进行了所谓的托里拆利实验。
    波义尔小时候认识一些跟自己年龄相仿的孩子,他们有口吃的毛病,而他因为长时间模仿最终也得了口吃。罗伯特·胡克(他本人被誉为英国的“双眼和双手”)成了他的化学助手。
    牛顿的权威性使得在100多年的时间中,惠更斯的波动说观点被人们忽视了。

    17世纪的前80年,物理学取得了非比寻常的发展。伽利略、格里克、波义耳和牛顿,让实验在物理学中占据绝对权威的时代熠熠生辉,但到了18世纪,则出现了相反的情况。这个时代出现伟大实验物理学家极少。18世纪由于伯努利、欧拉、达朗贝尔、拉格朗日和拉普拉斯等人所做的重要研究,数学和数学天文学的内容得到了丰富,但是物理学领域却没有出现能力十分出众的人物。

    阿蒙顿在1702年改进了伽利略的空气温度计,他年轻的时候就失聪了,但是他并没有将其视为痛苦,因为这可以让他更好地投入到科学研究中,较少地收到外部世界的干扰...他第一次得到了绝对零度的概念。

    基尔霍夫的资助人说,如果不能把金子从太阳上取回来,那么我为什么要关心太阳上的金子呢?不久之后基尔霍夫因为这个发现从英国获得了一枚勋章,其是用金子制成的。

    第一位力图推翻热质说的著名物理学家是本杰明·汤普森(拉姆福德伯爵),他出生在一个并不富裕的新英格兰家庭,他家距本杰明·富兰克林的家乡不到两英里,这两位物理学家从来没有见过面...

    亥姆赫兹(出生在波茨坦,在柏林学习了医学)开始研究物理学时,已经是19世纪最伟大的生理学家之一,而现在他是19世纪最伟大的物理学家之一了。他之后发现,不具备数学知识进行物理研究是不可能的,所以又开始研究数学,他现在还是19世纪中成就最高的数学家之一了。

    汉斯·克里斯蒂安·奥斯特1819年...‘他是意外做出这一发现’的说法是有道理的。他之前跟其他人一样,从来没有想过这样的力会是横向的...
    欧姆是一位具有创新精神的研究者,尽管当时他跟那个时代的伟大物理学家都没有过接触。30岁时,成为科隆一所中学的数学和物理老师,他在那里教了9年书,教学很成功。他那时的一位学生狄利克雷后来成了十分著名的数学家。
    我虽然在科学上有很多发现,但是我这辈子最大的发现,就是发现了法拉第。
    在美国,约瑟夫·亨利是自富兰克林之后第一位从事原创性电学实验的人。毫无疑问亨利的发现早于法拉第,但其发表时间要晚于法拉第。因此,优先权理应属于法拉第。
    1831年法拉第看到铁屑显示出来的线时,第一次提出了“力线”这个说法,但是这个概念在他之前就已经有人提出来了。
    赫兹出生在汉堡,20岁在亥姆霍兹手下学习。1889年在波恩接替了克劳修斯的职务,32岁担任了一般人可能要在很多年之后才能担任的高级职务。
    势的概念在理论物理中的应用可谓是十分广泛,提出这一概念的事数学家拉格朗日和拉普拉斯,他们是最初将这一概念应用到了引力问题中。
    欧内斯特·卢瑟福发现了在强力磁场的影响之下,Alpha射线会出现轻微的偏转现象

    马克斯·普朗克1858年出生在基尔,曾在慕尼黑学习过几年,还在柏林待过一年,期间听了亥姆霍兹、基尔霍夫和维尔斯特拉的课程。(没人的老师们总体上比普朗克的牛)

    伽利略两个铁球(斯蒂文)同时落到地上发出的重响,“敲响了旧哲学体系的丧钟,也预示着新哲学体系的诞生”。