PDF《在教学中引入历史,和专门研究历史是不同的。专门研究历...》

热学中热的运动说和热质论之争:光学中波动说和粒子 说之争;

近代物理中在对波函数的物理解释上爱因斯坦与哥本哈根学派之 争等.在现有的物理教材中往往缺乏这些两种物理学说论战史的介绍,常 会造成一种物理学中无矛盾的假象,使学生难于从理性思维的高度把握本 门学科的发展,也难于启发学生创造性的思维能力.本书力图弥补教材的 这种不足. 本书以物理学家的原始论文为依据,在介绍物理定律建立的过程中, 努力揭示物理学家的研究思路、创造性工作的特点以及所运用的研究方 法,使学生可以从中受到丰富的科学方法论的教益与启迪.例如在发现万 有引力定律的过程中,牛顿所采用的抽象简化、建立理想模型的方法就起 了非常重要的作用.我们知道宇宙系统是一个多元的复杂系统,每个星体 都是一个引力中心,都有一定的形状和大小,每个行星既不完全在椭圆上 运动,也不在同一轨道上旋转两次,正如牛顿所说: 同时考虑所有这些 运动之起因,是整个人类智力所不能胜任的. 牛顿采用简化模型的方法: 从圆运动到椭圆运动;

从质点到球体;

从单体问题到两体问题.每次将他 的理想模型与实际比较,再适当加以修正,最后使物理模型与物理世界基 本符合.现有的物理教材所强调的是逻辑推理方法,对于在实际的科学发 现中物理学家所使用的创造性思维方法,如物理类比、理想模型、理想实 验、科学想像、科学直觉、试探猜测等等,都很少介绍,这就不利于发展 学生的能力和培养开创性的人材. 全部物理学史告诉我们,新的物理概念和物理观念的确立是人类认识 史上的一个飞跃,只有冲破旧的传统观念的束缚才能得以问世.例如,普 朗克的能量子假设是在突破了 能量连续变化 的传统观念的基础上建立 的.同样,狭义相对论也是爱因斯坦在突破了传统的时空观念束缚的基础 上建立的.这个思想发展的历程并不是一帆风顺的,而是经过不少思想上 的曲折、困惑、疑虑、矛盾斗争,有时甚至动摇退却.在现有的物理教材 中一般只把这一认识的结果,又是经过后人多次消化了的材料介绍给学 生,使学生较难体会到科学工作者正确的科学观与世界观、科学素质与革 命气质对科学发展的重要作用.本书努力于揭示物理学家这一心理发展过 程,使读者从他们的成功与失败的经验教训中获得启示与鉴戒. 在编写本书的过程中得到了我校物理系教授张三慧、秦明华、徐亦庄、 张泽瑜和副教授王以炳的热情帮助和具体指导,他们分别审阅了部分论文 初稿,并提出了中肯的意见.国内物理史学界邹延肃、申先甲、杨福征等 先生审阅了本书的初稿并提出了宝贵的意见. 复旦大学物理系

85 年举办的 量子物理史讲习班以及他们提供的参考资料对本书的编写也有不少帮助, 作者在此一并表示衷心的感谢. 向义和 1992.7

一、万有引力定律的建立 万有引力定律的建立是牛顿 从运动现象研究自然力 的一个最辉煌 的范例.本文将依据牛顿在各个时期写的手稿与论著,探讨牛顿论证的特 色以及牛顿引力思想的发展过程,以期回答下述问题:牛顿是怎样从开普 勒的行星运动规律和他的 离心力 公式推导出引力的平方反比律的?是 如何解决椭圆轨道上运动物体的引力以及球体引力的问题?是怎样依据天 文观测结果对引力定律进行实验验证的?