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物理學科教資筆試:談談牛頓前面的那些巨人們

來源:中國教師資格網  時間:2020-07-10 18:09:54

偉大的物理學家、數學家牛頓曾說過:“如果說我看得遠,那是因為我站在巨人們的肩上”,這并不是什么謙虛之詞,它真實反映了物理學不斷向前發展的艱辛過程,任何一個物理規律、定理都不是一蹴而就的,牛頓不可能因為一個蘋果砸到腦袋上就發現了萬有引力定律,今天就讓我們談一談牛頓前面的那些巨人們。

首先,我們從大約1900年前,也就是公元100年說起,這一年,有個叫克羅狄斯·托勒密,就是大家都熟知的托勒密,相傳他生于埃及的一個希臘化城市赫勒熱斯蒂克,他是那個時代的佼佼者:羅馬帝國統治下的著名的天文學家、地理學家、占星學家和光學家。托勒密是“地心說”的集大成者,他認為地球居于宇宙的中心,日、月、行星和恒星圍繞著它運行。

直到1513年,藝復興時期的波蘭天文學家、數學家、教會法博士、神父哥白尼,在其40歲時提出了日心說,否定了教會的權威,改變了人類對自然對自身的看法。當時羅馬天主教廷認為他的日心說違反《圣經》,哥白尼仍堅信日心說,并認為日心說與其并無矛盾,并經過長年的觀察和計算完成他的偉大著作《天體運行論》。1533年,60歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演,可直到他臨近古稀之年才終于決定將它出版。1543年5月24日哥白尼去世的那一天才收到出版商寄來的一部他寫的書。

當時間軸來到了17世紀初即1609年,伽利略創制了天文望遠鏡(后被稱為伽利略望遠鏡),并用來觀測天體。他發現了月球表面的凹凸不平,并親手繪制了第一幅月球表面圖。1610年1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,標志著哥白尼學說開始走向勝利。伽利略是近代物理開始進入快速發展的奠基人,他把邏輯推理和實驗緊密聯系在一起,被稱為“近代力學之父”、“現代科學之父”。

伽利略在學術上建樹頗豐。1590年,伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名試驗,從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說,糾正了這個持續了2000年之久的錯誤結論。但是伽利略在比薩斜塔做試驗的說法后來被嚴謹的考證否定了。盡管如此,來自世界各地的人們都要前往參觀,他們把這座古塔看做伽利略的紀念碑。伽利略為了研究自由落體運動的特點,利用斜面加上合理外推的方法,得到了落體運動實際上是一種勻變速直線運動,同時也是他引入了加速度、速度、瞬時速度的概念。伽利略設計的理想現象斜面實驗,推翻了亞里士多德的觀點,為牛頓第一定律的提出奠定了堅實的基礎。

第谷·布拉赫曾提出一種介于地心說和日心說之間的宇宙結構體系,十七世紀初傳入我國后曾一度被接受。第谷所做的觀測精度之高,是他同時代的人望塵莫及的。第谷編制的一部恒星表相當準確,至今仍然有價值。

第谷于1601年去世,沒趕上伽利略發明望遠鏡的好時代,但這也不妨礙第谷長為以為偉大的天文學家,實際上第谷是最后一位也是最偉大的一位用肉眼觀測的天文學家。1599年開普勒來到第谷身邊以后,師徒倆朝夕相處,形影不離,結成了忘年交。第谷不但把才華出眾的開普勒推薦給國王,而且把自己幾十年辛勤工作積累下來的觀測資料和手稿,全部交給開普勒使用。開普勒根據第谷的資料發現了行星運動的三大定律,分別是軌道定律、面積定律和周期定律。這三大定律最終使他贏得了“天空立法者”的美名。同時他對光學、數學也做出了重要的貢獻,他是現代實驗光學的奠基人。

 

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(責任編輯:岳曉明)

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