《近代物理學(xué)發(fā)展史》讀書報(bào)告

《近代物理學(xué)發(fā)展史》讀書報(bào)告
09349020001 王安立 八年制臨床醫(yī)學(xué)（二軍大）
17世紀(jì)的世界，似乎仍然沉浸在z-教與愚昧之中。然而幾乎與此同時(shí)，上帝賜予了人類有史以來最好的一件禮物：她如同一顆閃爍的星宿照亮了黑暗的地平線，卻又不是一顆一閃即逝的流星。她讓我們重新認(rèn)識了這個(gè)我們幾千年賴以生存的世界。在我們面前出現(xiàn)了這樣一座華美的宮殿——物理學(xué)。
首先，本書就提及我們生活中再常見不過的事務(wù)——光。我們對于它很熟悉，然而又很陌生，因?yàn)闆]有人知道它到底是什么。我們的先驅(qū)提出了種種假設(shè)：
“古希臘時(shí)代的人們總是傾向于把光看成是一種非常細(xì)小的粒子流，換句話說光是由一粒粒非常小的“光原子”所組成的。這種觀點(diǎn)一方面十分符合當(dāng)時(shí)流行的元素說，另外一方面，當(dāng)時(shí)的人們除了粒子之外對別的物質(zhì)形式也了解得不是太多。這種理論，我們把它稱之為光的“微粒說”。微粒說從直觀上看來是很有道理的，首先它就可以很好地解釋為什么光總是沿著直線前進(jìn)，為什么會嚴(yán)格而經(jīng)典地反射，甚至折射現(xiàn)象也可以由粒子流在不同介質(zhì)里的速度變化而得到解釋。但是粒子說也有一些顯而易見的困難：比如人們當(dāng)時(shí)很難說清為什么兩道光束相互碰撞的時(shí)候不會互相彈開，人們也無法得知，這些細(xì)小的光粒子在點(diǎn)上燈火之前是隱藏在何處的，它們的數(shù)量是不是可以無限多，等等。

當(dāng)黑暗的中世紀(jì)過去之后，人們對自然世界有了進(jìn)一步的認(rèn)識。波動現(xiàn)象被深入地了解和研究，_是一種波動的認(rèn)識也逐漸為人
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論文，名字叫做《關(guān)于光與色的新理論》。牛頓當(dāng)時(shí)才30歲，剛剛當(dāng)選為皇家學(xué)會的會員。這是牛頓所發(fā)表的第一篇正式科學(xué)論文，其內(nèi)容是關(guān)于他所做的光的色散實(shí)驗(yàn)的，這也是牛頓所做的最為有名的實(shí)驗(yàn)之一。實(shí)驗(yàn)的情景在一些科學(xué)書籍里被渲染得十分impressive：炎熱難忍的夏天，牛頓卻戴著厚重的假發(fā)呆在一間小屋里。四面窗戶全都被封死了，屋子里面又悶又熱，一片漆黑，只有一束亮光從一個(gè)特意留出的小孔里面射進(jìn)來。牛頓不顧身上汗如雨下，全神貫注地在屋里走來走去，并不時(shí)地把手里的一個(gè)三棱鏡插進(jìn)那個(gè)小孔里。每當(dāng)三棱鏡被插進(jìn)去的時(shí)候，原來的那束白光就不見了，而在屋里的墻上，映射出了一條長長的彩色寬帶：顏色從紅一直到紫。牛頓憑借這個(gè)實(shí)驗(yàn)，得出了白色光是由七彩光混合而成的結(jié)論。

然而在這篇論文中，牛頓把光的復(fù)合和分解比喻成不同顏色微粒的混合和分開。胡克和波義耳正是當(dāng)時(shí)評議會的成員，他們對此觀點(diǎn)進(jìn)行了激烈的抨擊。胡克聲稱，牛頓論文中正確的部分（也就是色彩的復(fù)合）是竊取了他1665年的思想，而牛頓“原創(chuàng)”的微粒說則不值一提。牛頓大怒，馬上撤回了論文，并賭氣般地宣稱不再發(fā)表任何研究成果。

其實(shí)在此之前，牛頓的觀點(diǎn)還是在微粒和波動之間有所搖擺的，并沒有完全否認(rèn)波動說。1665年，胡克發(fā)表他的觀點(diǎn)時(shí)，牛頓還剛剛從劍橋三一學(xué)院畢業(yè)，也許還在蘋果樹前面思考他的萬有引力問題呢。但在這件事之后，牛頓開始一面倒地支持微粒說。這究竟是因?yàn)閳?bào)復(fù)心理，還是因?yàn)榭茖W(xué)精神，今天已經(jīng)無法得知了，想來兩方面都有其因素吧。不過牛頓的性格是以小氣和斤斤計(jì)較而聞名的，這從以后他和萊布尼茲關(guān)于微積分發(fā)明的爭論中也可見一斑。

但是，一方面因?yàn)楹说拿麣猓硪环矫嬉惨驗(yàn)榕ｎD的注意力更多地轉(zhuǎn)移到了運(yùn)動學(xué)和力學(xué)方面，牛頓暫時(shí)仍然沒有正式地全面論證微粒說（只是在幾篇論文中反駁了胡克）。而這時(shí)候，波動方面軍開始了他們的現(xiàn)代化進(jìn)程--用理論來裝備自己。荷蘭物理學(xué)家惠更斯（Christiaan Huygens）成為了波動說的主將。

惠更斯在數(shù)學(xué)理論方面是具有十分高的天才的，他繼承了胡克的思想，認(rèn)為光是一種在以太里傳播的縱波，并引入了“波前”的概念，成功地證明和推導(dǎo)了光的反射和折射定律。他的波動理論雖然還十分粗略，但是所取得的成功卻是杰出的。當(dāng)時(shí)隨著光學(xué)研究的不斷深入，新的戰(zhàn)場不斷被開辟：1665年，牛頓在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)如果讓光通過一塊大曲率凸透鏡照射到光學(xué)平玻璃板上，會看見在透鏡與玻璃平板接觸處出現(xiàn)一組彩色的同心環(huán)條紋，也就是著名的“牛頓環(huán)”（對圖象和攝影有興趣的朋友一定知道）。到了1669年，丹麥的巴塞林那斯(E.Bartholinus)發(fā)現(xiàn)當(dāng)光在通過方解石晶體時(shí)，會出現(xiàn)雙折射現(xiàn)象�；莞箤⑺睦碚搼�(yīng)用于這些新發(fā)現(xiàn)上面，發(fā)現(xiàn)他的波動軍隊(duì)可以容易地占領(lǐng)這些新辟的陣地，只需要作小小的改制即可（比如引進(jìn)橢圓波的概念）。1690年，惠更斯的著作《光論》（Traite de la Lumiere）出版，標(biāo)志著波動說在這個(gè)階段到達(dá)了一個(gè)興盛的頂點(diǎn)。

不幸的是，波動方面暫時(shí)的得勢看來注定要成為曇花一現(xiàn)的泡沫。因?yàn)樵谒麄兊膶κ帜抢镎局粋€(gè)光芒四射的偉大人物：艾薩克•牛頓先生（而且馬上就要成為爵士）。這位科學(xué)巨人--不管他是出于什么理由--已經(jīng)決定要給予波動說的軍隊(duì)以毫不留情的致命打擊。為了避免再次引起和胡克之間的爭執(zhí)，導(dǎo)致不必要的誤解，牛頓在戰(zhàn)術(shù)上也進(jìn)行了精心的安排。直到胡克去世后的第二年，也就是1704年，牛頓才出版了他的煌煌巨著《光學(xué)》（Opticks）。在這本劃時(shí)代的作品中，牛頓詳盡地闡述了光的色彩疊合與分散，從粒子的角度解釋了薄膜透光，牛頓環(huán)以及衍射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的種種現(xiàn)象。他駁斥了波動理論，質(zhì)疑如果光如同聲波一樣，為什么無法繞開障礙物前進(jìn)。他也對雙折射現(xiàn)象進(jìn)行了研究，提出了許多用波動理論無法解釋的問題。而粒子方面的基本困難，牛頓則以他的天才加以解決。他從波動對手那里吸收了許多東西，比如將波的一些有用的概念如振動，周期等引入微粒論，從而很好地解答了牛頓環(huán)的難題。在另一方面，牛頓把粒子說和他的力學(xué)體系結(jié)合在了一起，于是使得這個(gè)理論頓時(shí)呈現(xiàn)出無與倫比的力量。

這完全是一次摧枯拉朽般的打擊。那時(shí)的牛頓，已經(jīng)再不是那個(gè)可以在評議會上被人質(zhì)疑的青年。那時(shí)的牛頓，已經(jīng)是出版了《數(shù)學(xué)原理》的牛頓，已經(jīng)是發(fā)明了微積分的牛頓。那個(gè)時(shí)候，他已經(jīng)是國會議員，皇家學(xué)會會長，已經(jīng)成為科學(xué)史上神話般的人物。在世界各地，人們對他的力學(xué)體系頂禮膜拜，仿佛見到了上帝的啟示。而波動說則群龍無首（惠更斯也早于1695年去世），這支失去了領(lǐng)袖的軍隊(duì)還沒有來得及在領(lǐng)土上建造幾座堅(jiān)固一點(diǎn)的堡壘，就遭到了毀滅性的打擊。他們驚恐萬狀，潰不成軍，幾乎在一夜之間喪失了所有的陣地。這一方面是因?yàn)椴▌幼约旱姆烙な掠胁蛔阒�，它的理論仍然不夠完善，另一方面也�?shí)在是因?yàn)閷κ值膶?shí)力過于強(qiáng)大：牛頓作為光學(xué)界的泰斗，他的才華和權(quán)威是不容質(zhì)疑的。第一次微波戰(zhàn)爭就這樣以波動的慘敗而告終，戰(zhàn)爭的結(jié)果是微粒說牢牢占據(jù)了物理界的主流。波動被迫轉(zhuǎn)入地下，在長達(dá)整整一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里都抬不 ……（未完，全文共15378字，當(dāng)前僅顯示2766字，請閱讀下面提示信息。收藏《《近代物理學(xué)發(fā)展史》讀書報(bào)告》）